EP3079917B1

EP3079917B1 - Sicherheitsdokument mit prüfeinrichtung für eine schaltung und verfahren zum prüfen einer schaltung in einem sicherheitsdokument

Info

Publication number: EP3079917B1
Application number: EP14809441.0A
Authority: EP
Inventors: Stefan TRÖLENBERG; Jörg Fischer; Olga Kulikovska
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2034-12-10
Also published as: EP3079917A1; WO2015086712A1; DE102013225517B4; DE102013225517A1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Sicherheitsdokument mit einer integrierten Schaltung und ein Verfahren zu dessen Prüfung.
Aus dem Stand der Technik sind Sicherheitsdokumente bekannt, welche eine elektronische Schaltung, beispielsweise einen Mikrochip oder Ähnliches enthalten. Die meisten Bankkarten, Kreditkarten aber auch moderne deutsche Personalausweise oder sogenannte elektronische Reisepässe, fallen in diese Kategorie von Sicherheitsdokumenten.
Häufig sind in den Mikrochips Informationen gespeichert, welche über ein Kommunikationsverfahren mittels eines Lesegeräts ausgelesen werden können. Bei einem Teil der Sicherheitsdokumente sind an einer Oberfläche elektrische Kontakte ausgebildet über die mechanisch eine elektrische Kontaktierung ausbildbar ist.
Moderne Reisepasse oder auch Personalausweise sind mit einem sogenannten RFID-Chip, einem Radio Frequency IDentification Chip ausgestattet, der eine drahtlose und kontaktlose Kommunikation gemäß dem Standard ISO/IEC 14443 ermöglicht. Solche Sicherheitsdokumente, meist in Kartenform oder mit einer kartenförmigen Seite, die gemäß dem genannten Standard ausgebildet sind, werden auch als Proximity Integrated Circuit Cards (PICC) bezeichnet.
Eine Kommunikation erfolgt, indem ein Hochfrequenzsignal im Frequenzbereich von etwa 13,56 MHz moduliert wird. Hierdurch entstehen Signalabschnitte mit unterschiedlicher Amplitude. Hieraus lässt sich ein sogenannter Modulationsindex errechnen, der in einem bestimmten vorgegebenen Wertebereich liegen sollte, um eine möglichst Fehlerarme Kommunikation zu gewährleisten. Aus der DE 10 2009 009 846 A1 sind Verfahren zum Betreiben eines Kartenlesegeräts sowie ein Kartenlesegerät bekannt. Dieses ist vorteilhafter ausgeführt, eine Kommunikation mit einer kontaktlos auslesbaren Karte gemäß der Norm ISO/IEC 14443 Typ B auszuführen. Um dafür zu sorgen, dass ein Modulationsindex, der sich im Nahbereich bei der Anwesenheit einer kontaktlos auslesbaren Karte einstellt, einem gewünschten vorgegebenen Modulationsindex entspricht, wird das Magnetfeld über eine Empfangsantenne des Kartenlesegeräts empfangen und ausgewertet. Der Modulationsindex wird bei Abweichungen zwischen dem gemessenen Modulationsindex und dem Vorgabewert für den Modulationsindex entsprechend nachgesteuert bzw. geregelt, um den gemessenen Modulationsindex an den Vorgabewert anzunähern.
Treten dennoch Störungen in der Kommunikation auf oder scheitert eine Kommunikation vollständig, entsteht immer die Frage, ob die Schaltung in der Karte noch intakt ist. Auch im Fertigungsprozess und in anderen Situationen ist es wünschenswert eine Schaltung in einem Sicherheitsdokument auf einfache Weise zuverlässig prüfen zu können, möglichst ohne weitere zusätzliche Hilfsmittel.
Aus der EP 2 463 111 sind Druckfarben bekannt, deren Farbeindruck über in einer Farbe enthaltene Mikroteilchen herbeigeführt wird, die zueinander ausgerichtet und in einer Kristallstruktur angeordnet sind. Dort sind Druckfarben beschrieben, die in einem Druckmedium eine Vielzahl von Teilchen aufweisen, die in dem Medium dispergiert sind und elektrische oder magnetische Eigenschaften aufweisen, sodass diese bei Anwendung eines elektrischen oder magnetischen Felds sich zueinander in einer Kristallstruktur ausrichten. Diese Kristallstruktur sorgt dafür, dass sich Licht einer bestimmten Wellenlänge nur entlang bestimmter Richtungen oder gar nicht in der Kristallstruktur ausbreiten kann und entsprechend reflektiert wird. Hierüber wird ein Farbeindruck aufgrund des wellenlängenselektiv reflektierten Lichts hervorgerufen. Im Gegensatz zu einer Körperfarbe kann hier von einer Strukturfarbe gesprochen werden, da eine geometrische Anordnung der kolloidalen Teilchen für die Ausprägung der Farbe verantwortlich ist. Bekannt ist eine Verwendung solche Strukturfarben zum Herstellen von Gegenständen, deren Farbeindruck auf einen menschlichen Betrachter einfach veränderbar ist.
Die WO 2010/142391 A1 beschreibt ein Sicherheitselement mit einem durch ein externes Magnetfeld veränderbaren optischen Erscheinungsbild. Es ist vorgesehen, dass das Sicherheitselement eine Vielzahl von Mikrokapseln aufweist, die eine Suspension aus einer Trägerflüssigkeit und magnetischen Nanopartikeln enthalten, welche in einem externen Magnetfeld eines Magnets in den Mikrokapseln reversibel einen photonischen Kristall ausbilden.
Aus der DE 10 2009 006 872 A1 ist eine Technologie bekannt, eine Kommunikation zwischen einem Lesegerät und einem Chipmodul zu verbessern. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist eine Booster-Antennenstruktur für eine Chipkarte beschrieben, wobei die Booster-Antennenstruktur eine Booster-Antenne und eine mit der Booster-Antenne verbundene zusätzliche elektrisch leitfähige Struktur aufweist. Diese Technologie ist auch als Coil on Module-Technologie bekannt.
Die DE 10 2010 045 569 A1 beschreibt einen tragbaren Datenträger, insbesondere eine Chipkarte, mit einem auf einem Kartenkörper angeordneten Flux-Detektor, der durch eine Folie mit darin eingeschlossenen, magnetischen Teilchen in einer gallertartigen Suspension gebildet ist und der in Abhängigkeit des Verlaufs eines auf ihn einwirkenden Magnetfelds aufgrund der Orientierung der magnetischen Teilchen seine Farbe wechselt, wodurch das Magnetfeld sichtbar gemacht werden kann. Unterhalb des Flux-Detektors ist zumindest ein von einer Spule umgebener Kern angeordnet, wobei bei einer Anregung der Spule durch ein Feld, insbesondere ein Nahfeld, eines Lesegeräts die Remanenz des Kerns durch den Flux-Detektor angezeigt wird. Ebensolche Datenträger sind in der EP 2 431 924 A1 beschrieben.
Aus der DE 10 2009 016 533 A1 ist ein Sicherheitselement für einen Datenträger bekannt, welches ein in einer Schicht angeordnetes piezochromes, flüssigkristallines Material umfasst. Über einen piezochromen Effekt werden die Polarisationseigenschaften des Materials beeinflusst, von denen wiederum eine Wechselwirkung mit Licht abhängig ist.
Die DE 10 2004 045 211 A1 beschreibt ein Sicherheitsdokument mit einem flexiblen Träger und einem auf dem flexiblen Träger aufgebrachten mehrschichtigen flexiblen Folienkörper, der ein oder mehrere optische Sicherheitsmerkmale bereitstellt. Der flexible mehrschichtige Folienkörper weist ein elektrisch gesteuertes Anzeigenelement zur Generierung eines optischen Sicherheitsmerkmals mit zugeordneter elektrischer Stromquelle zum Betrieb des Anzeigenelements in Kombination mit einer optisch wirksamen diffraktiven Struktur auf.
In der WO 03/089250 A2 wird ein Sicherheitsdokument mit einem Sicherheitselement beschrieben. Das Sicherheitselement besteht zumindest teilweise aus einem Material, das durch ein elektrisches oder magnetisches Feld optisch veränderbar ist. Darüber hinaus werden ein entsprechendes Verfahren zur Erzeugung eines solchen Sicherheitsdokuments sowie ein Prüfverfahren zur Prüfung eines solchen Sicherheitsdokuments beschrieben.
Allgemein besteht somit das Problem, dass nicht in allen Fällen eine optimale Kommunikation sichergestellt werden kann. Kommunikationsfehler können jedoch vielfältige Ursachen haben. Eine mögliche Ursache sind Schäden der Schaltung in dem Sicherheitsdokument.
Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsdokument mit einer elektrischen oder elektronischen Schaltung zu verbessern, um deren Funktionsprüfung zu erleichtern sowie ein Verfahren zur Prüfung einer solchen Schaltung in einem Sicherheitsdokument zu schaffen, mit dem auf einfache Weise die Schaltung im Innern eines Sicherheitselement prüfbar ist.

Grundgedanke der Erfindung

Für eine korrekte Funktionsweise einer elektronischen Schaltung wird in dieser eine elektrische Energie zur Verfügung stehen. Somit treten elektrische Spannungen und/oder elektrische Ströme auf. Um eine Funktionsprüfung auszuführen, wird die Schaltung so erweitert, dass eine Anregungsstruktur bei korrekter Funktionsweise der Schaltung, gegebenenfalls nur bei entsprechender äußerer Vorgabe, mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt wird. Die Anregungsstruktur ist so ausgebildet, dass bei der Beaufschlagung in einem Bereich des Sicherheitsdokuments ein statisches magnetisches oder elektrisches Feld entsteht. In diesem Bereich ist eine Sicherheitsstruktur angeordnet, die mit einer Strukturfarbe ausgebildet ist, welche ihre Farbe abhängig von dem elektrischen oder magnetischen Feld ändert. Eine solche Farbe umfasst eine Vielzahl von Mikrokapseln. Diese enthalten ein Medium, in dem eine Vielzahl von Teilchen mit magnetischen oder elektrischen Eigenschaften dispergiert ist. Abhängig von dem elektrischen oder magnetischen Feld, welches die Anregungsstruktur erzeugt, ordnen sich die Teilchen jeweils zu einer Kristallstruktur in den einzelnen Kapseln. Der Abstand zwischen den Teilchen bestimmt die optischen Eigenschaften der Kristallstruktur. Aufgrund der regelmäßigen periodischen Anordnung der Teilchen ist die Lichtausbreitung für einzelne Wellenlängen nur in bestimmten Raumrichtungen durch die Kristallstruktur möglich oder sogar gar nicht möglich. Dann wird das Licht dieser Wellenlänge vollständig reflektiert. Hierdurch wird der Farbeindruck geprägt. Die Kristallstruktur weist somit die Eigenschaften eines photonischen Kristalls auf. Findet also, wie es bei einer intakten Schaltung erwartet wird, gegebenenfalls nur nach Vorgabe, eine Beaufschlagung der Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom statt, so wird über das ausgebildete elektrische Feld oder magnetische Feld eine Farbänderung in der Strukturfarbe ausgelöst, die beobachtbar ist. Es tritt somit eine deutliche Farbänderung auf, wenn die Schaltung intakt ist.

Definition

Unter dem flächigen Überlagern von zwei Strukturen, die auf einer Substratschicht oder auf zwei verschiedenen Substratschichten angeordnet sind, wird das parallele Ausrichten der jeweiligen Substratschichtabschnitte oder ganzen Substratschichten verstanden, auf denen die zwei Strukturen angeordnet sind. Parallel werden die Substratschichtabschnitte oder Substratschichten so orientiert, dass eine Projektion der einen Struktur parallel zur Oberflächennormale des Substratschichtabschnitts, auf dem diese Struktur ausgebildet ist, auf den anderen Substratschichtabschnitt bzw. die andere Substratschicht projiziert wird. Überlagert sich die Fläche der projizierten Struktur mit der anderen Struktur, die auf dem Substratschichtabschnitt bzw. anderen Substrat ausgebildet ist, auf welche die Projektion vorgenommen ist, so existiert eine flächige Überlagerung. Überdeckt die Projektion der einen Struktur die andere Struktur vollständig, so spricht man von einer vollständigen Überlagerung. Sind die beiden Substratschichtabschnitte gekrümmt, so werden sie als parallel angesehen, wenn deren Krümmungen denselben Krümmungsmittelpunkt aufweisen.
Merkmale, welche für eine Verifikation genutzt werden können und somit eine Absicherung gegenüber einem unautorisierten Duplizieren oder Herstellen, einem Verfälschen oder Ähnlichem bieten, werden als Sicherheitsmerkmale bezeichnet.
Entitäten, welche mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweisen, werden als Sicherheitselement bezeichnet. Somit ist jeder körperlich ausgebildete Gegenstand, der mindestens ein Sicherheitsmerkmal umfasst, ein Sicherheitselement.
Dokumente, welche mindestens ein Sicherheitsmerkmal aufweisen, werden als Sicherheitsdokumente bezeichnet. Sicherheitsdokumente umfassen u.a. Ausweise, Führerscheine, Identitätskarten, aber auch Banknoten, Postwertzeichen, Visa sowie gegenüber Fälschung gesicherten Etiketten und Verpackungen, Eintrittskarten oder Ähnliches.
Wertdokumente sind Sicherheitsdokumente, denen ein Wert zugeordnet ist, z.B. Banknoten, Postwertzeichen etc.
Pigmente, welche infolge einer Anregung, beispielsweise einer Einstrahlung von UV-Licht, Emission von Licht zeigen, werden als Lumineszenzpigment bezeichnet. Die durch die Anregung verursachte Emission wird als Lumineszenz bezeichnet, die Anregung als Lumineszenzanregung.
Eine Zubereitung, welche zum Drucken von Informationen verwendet werden kann, wird auch als Tinte oder Druckfarbe bezeichnet.
Eine Zubereitung, deren im verdruckten Zustand hervorgerufener Farbeindruck durch Pigmente hervorgerufen wird, welche bestimmte Wellenlängen des Lichts unabhängig von Umgebungsbedingungen und/oder einer Anregung absorbieren und/oder remittieren/reflektieren, werden als Körperfarben bezeichnet.
Druckzubereitungen bzw. Druckfarben oder Tinten, deren Farbeindruck im verdruckten Zustand dadurch hervorgerufen wird, dass eine Vielzahl von Teilchen in einer kristallartigen regelmäßigen Struktur angeordnet sind, sodass eine Lichtausbreitung einzelner Wellenlängen durch die Kristallstruktur nur in bestimmten Richtungen oder gar nicht möglich ist und hierüber ein Farbeindruck hervorgerufen wird, werden als Strukturfarben bezeichnet.
Eine Farbe von Licht ist durch eine Welllänge des Lichts festgelegt. Eine solche Farbe nennt man auch Spektralfarbe, da diese beim Zerlegen einer Strahlung, welche Licht eines kontinuierlichen Wellenlängenspektrums aufweist, in wellenlängenselektive Komponenten, diese Komponente jeweils einen für die selektierte Wellenlänge charakteristischen Farbeindruck hervorrufen.
Als weißes Licht wird hier eine elektromagnetische breitbandige Strahlung mit einem kontinuierlichen Wellenlängenspektrum angesehen.
Aus dem Stand der Technik, insbesondere der EP 2 463 111 A2 sind Druckzubereitungen bekannt, welche Strukturfarben sind. Dort sind Druckzubereitungen beschrieben, welche eine Vielzahl von Nano- oder Mikroteilchen umfasst, die elektrische oder magnetische Eigenschaften aufweisen, welche sich in einem elektrischen oder magnetischen Feld relativ zueinander in einer kristallartigen regelmäßigen Struktur anordnen. Dort ist beschrieben, dass die kristallartigen Strukturen photonische Kristalle sein können. Ein photonischer Kristall ist eine regelmäßige periodische Struktur, welche aufgrund quantenmechanischer Effekte eine Lichtausbreitung für einzelne oder eine Mehrzahl von Wellenlängen begünstigt oder unterbindet. Hierdurch entsteht ein Farbeindruck des entsprechenden photonischen Kristalls.
Strukturfarben, die bei einer Anregung einen veränderten Farbeindruck aufweisen, sind ebenfalls in der EP 2 463 111 A2 beschrieben. Diese können so ausgebildet sein, dass die Druckzubereitung Mikrokapseln umfasst, welche ein Substrat oder Medium einschließen, in welchem wiederum eine Vielzahl kolloidaler Teilchen angeordnet ist, welche eine elektrische oder magnetische Eigenschaft aufweisen und sich in einem elektrischen oder magnetischen Feld relativ zueinander zu einem Kristall oder einer kristallartigen Struktur anordnen. Dort ist beschrieben, dass die kolloidalen Teilchen beispielsweise geladene Teilchen sein können, welche beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber, Zinn, Titan, Wolfram, Zirkon, Zink, Silizium, Eisen, Nickel, Kobold oder Ähnliches umfassen. Die Teilchen können ferner eine Substanz aufweisen, welche ein Polymermaterial enthält, beispielsweise Polystyren (PS), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen Terephthalat (PET) usw. Gemäß anderen Ausführungen können nicht geladene Teilchen mit einem geladenen Material beschichtet sein. Beispielsweise können Teilchen mit metallanorganischen Oxiden wie Siliziumoxid SiO_x, Titanoxid TiO_x usw. beschichtet sein. Aber auch mit Polymermaterialen beschichtete, mit lonenaustauschharzen beschichtete Teilchen und viele mehr können verwendet werden. In der EP 2 463 111 A2 ist eine Vielzahl von beispielhaften Ausführungen beschrieben.
Als feldfrei wird ein Raum bezeichnet, in dem weder ein elektrisches noch ein magnetisches Feld vorhanden sind. Im Sinne der hier beschriebenen Gegenstände wird darunter das Nichtvorhandensein eines gezielt eingestellten elektrischen oder magnetischen Felds verstanden. Ein Feld, welches durch intrinsisch in einem Gegenstand vorhandene magnetische Teilchen oder elektrisch geladenen Teilchen verursacht wird, wird hierbei unbetrachtet gelassen. Ebenso wird die durch das Erdmagnetfeld verursachte magnetische Feldstärke als unbeachtlich angesehen, so dass ein Raum trotz des vorhandenen Erdmagnetfelds feldfrei ist, wenn kein zusätzliches magnetisches Feld in dem Raum vorhanden ist. Bei einem Anlegen einer Spannung an Elektroden eines Gegenstands zur Ausbildung eines Feldes in dem Gegenstand wird dieses Feld nicht als intrinsisch angesehen. Ein Raum zwischen zwei Elektroden im Inneren eines Sicherheitsdokuments ist nicht feldfrei, wenn zwischen den beiden Elektroden eine elektrische Spannung anliegt.
Wird die Ausrichtung der kolloidalen Teilchen nur durch das elektrische Feld herbeigeführt, so wird der Raum als feldfrei angesehen, wenn kein elektrisches Feld vorhanden ist, selbst dann, wenn beispielsweise ein magnetisches Feld anliegt.
Analoges gilt für den Fall, dass ein magnetisches Feld zum Ausrichten der kolloidalen Teilchen verwendet wird. Der Raum ist dann feldfrei, wenn kein "äußeres" Magnetfeld mit einer Feldstärke in dem Raum existiert, die größer als die Feldstärke des Erdmagnetfelds ist.
Eine Feldstärke, welche eine Strukturanregung bewirkt, wird mit E_SA bezeichnet. Ein nachgestellter Klammerausdruck (λ= λ₁) drückt aus, dass die Strukturanregung in der Strukturfarbe eine Beeinflussung von Licht mit der Wellenlänge λ₁ bewirkt. Beispielsweise drückt E_SA(λ= λ₁) aus, dass die Strukturanregung bewirkt, dass die Strukturfarbe Licht der Wellenlänge λ₁ beeinflusst.
Als binäres Spektrum wird ein Spektrum bezeichnet, in dem bei einer Wellenlänge entweder eine Intensität vorliegt oder keine Intensität vorliegt. Mit einem binären Spektrum kann beispielsweise ein Wellenlängenbereich dargestellt werden, der mehrere Abschnitte umfasst. Den Wellenlängen, die zu dem Welllängenabschnitt gehören, wird die Intensität 1 zugeordnet, den übrigen Wellenlängen der Wert 0. Auch ein gemessenes Spektrum kann als binäres Spektrum dargestellt werden, indem Wellenlängen, deren gemessene Intensitätswerte oberhalb einer festgelegten Schwellenintensität liegen, der binäre Intensitätswert 1 und den übrigen Wellenlängen der binäre Intensitätswert 0 zugeordnet wird.

Bevorzugte Ausführungsformen

Erfindungsgemäß wird ein Sicherheitsdokument wie in Anspruch 1 definiert geschaffen.
Ferner wird ein Verfahren zum Prüfen einer Schaltungsanordnung wie in Anspruch 11 definiert geschaffen.
Ist die Schaltungsanordnung intakt und beaufschlagt diese die Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom, so wird eine Farbe der Sicherheitsstruktur erzeugt oder herbeigeführt, die mit einer bestimmten Feldstärke korrespondiert. Somit wird eine Remission von Licht einer Wellenlänge oder von Wellenlängen beobachtet, die mit dieser Feldstärke korrespondiert oder korrespondieren. Wird die Transmission von Licht untersucht, so wird durch die Sicherheitsstruktur für eine Wellenlänge oder einen Abschnitt von Welllängen eine Transmission von Licht beeinträchtigt oder ganz verhindert.
Bevorzugt wird die Untersuchung in Remission ausgeführt. Hier muss somit lediglich die Farbe des remittierten Lichts ermittelt werden. Entspricht diese ermittelte oder beobachtete Farbe einer Farbe, die die Strukturfarbe aufweist, wenn eine Feldstärke vorherrscht, die von einer intakten Schaltung erzeugt wird, so kann die Schaltung als intakt gekennzeichnet oder bezeichnet werden.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Funktionszustandsänderung der Schaltungsanordnung ausgelöst wird, sodass, sofern bisher eine Beaufschlagung der Anregungsstruktur mit der Spannung und/oder eine Beaufschlagung mit einem Strom stattfindet, bei einer intakten Schaltungsanordnung die Beaufschlagung oder Beaufschlagungen beendet werden und andernfalls eine Beaufschlagung der Anregungsstruktur mit einer elektrischen Spannung und/oder einem elektrischen Strom vorgenommen wird, und
erneut wellenlängenabhängig eine Remission von Licht an der Sicherheitsstruktur oder wellenlängenabhängig eine Transmission durch die Sicherheitsstruktur ermittelt wird, während die Versorgungseinrichtung in dem veränderten Zustand ist,
die erneut ermittelte Remission oder der erneut ermittelte Transmission ausgewertet werden und als der vorgegebene Wellenlängenbereich der Remission jener Wellenlängenbereich abgeleitet wird, der bezogen auf einen möglichen Wellenlängenbereich, der die Wellenlängen umfasst, die mit Farben korrespondieren, die Strukturfarbe annehmen kann, komplementär zu den Welllängenbereichen ist, in denen die erneut ermittelte Remission auftritt, oder den vorgegebenen Wellenlängenbereich der Transmission der Wellenlängenbereich abgeleitet wird, der bezüglich des möglichen Wellenlängenbereichs komplementär zu den Welllängenbereichen ist, in denen keine Transmission in der erneut ermittelten Transmission auftritt.
Tritt ein Farbwechsel der Sicherheitsstruktur als Folge eines Auslösens einer Funktionszustandsänderung der Schaltungsanordnung statt, so ist die Schaltungsanordnung intakt.
Um sicher zu stellen, dass keine Anscheinsfälschung vorliegt, die immer eine farbige Nachbildung einer Sicherheitsstruktur aufweist, welche eine intakte Schaltungsanordnung unabhängig von einem durch Anregungsstrukturen erzeugten Feld anzeigt, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass bei einer Weiterbildung das Bewirken einer Funktionszustandsänderung der Schaltungsanordnung erfolgt, sodass, sofern bisher eine Beaufschlagung der Anregungsstruktur mit der Spannung und/oder eine Beaufschlagung mit einem Strom stattfindet, die Beaufschlagung oder Beaufschlagungen beendet werden und andernfalls eine Beaufschlagung der Anregungsstruktur mit einer elektrischen Spannung und/oder einem elektrischen Strom vorgenommen wird, und
erneut eine wellenlängenabhängige Remission von Licht an der Sicherheitsstruktur oder eine wellenlängenabhängige Transmission durch die Sicherheitsstruktur ermittelt wird, während die Versorgungseinrichtung in dem veränderten Zustand ist,
und die beiden ermittelten Remissionen oder der ermittelten Transmissionen vergleichen werden und ein Prüfergebnis abhängig von dem Vergleichsergebnis festgelegt wird, wobei die Schaltungsanordnung als intakt bewertet wird, wenn eine Änderung der wellenlängenabhängigen Remission aufgetreten ist.
Tritt hingegen keine Farbänderung auf, so war das Auslösen der Funktionszustandsänderung nicht erfolgreich. Die Schaltungsanordnung verhält sich nicht wie erwartet und wird somit als nicht intakt angesehen.
Ist die Strukturfarbe im feldfreien Raum transparent, so nimmt die Sicherheitsstruktur bei einer intakten Schaltungsanordnung, wenn diese betrieben wird, eine Farbe vorzugsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich an.
Da im intakten Zustand ein vorgegebener Farbwert oder vorgegebene Farbwerte angenommen werden, ist auch eine maschinelle Prüfung möglich. In einer einfachen Ausführungsform wird das remittierte Licht über einen Bandpassfilter auf eine photoempfindliche Erfassungseinrichtung geführt. Der Bandpassfilter ist so gewählt, dass dieser Licht, das im vorgegebenen Wellenlängenbereich liegt, passieren lässt, Licht anderer Wellenlängen, das im feldfreien Zustand von der Strukturfarbe remittiert wird, jedoch abblockt. So kann die korrekte Funktionsweise daran erkannt werden, dass eine Remission hinter dem Filter erfasst wird. Bewirkt eine Spannung bei intakter Schaltungsanordnung ein Feld, welches zu einer Remission von blauem Licht führt, so kann ein blauer Filter eingesetzt werden, der nur blaues Licht passieren lässt. Ist die Spannung also zu gering, so wird beispielsweise nur Licht im grünen oder roten Wellenlängenbereich remittiert, welches von dem Filter blockiert wird. Geprüft werden kann also, ob eine korrekte Spannung an die Anregungsstruktur angelegt wird.
Eine besonders einfach herzustellende Anregungsstruktur umfasst mindestens zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Sicherheitsstruktur angeordnete Elektroden. Die Sicherheitsstruktur mit der Strukturfarbe ist dann zwischen den beiden Elektroden angeordnet. Ein elektrisches Feld lässt sich somit zuverlässig im Bereich der Sicherheitsstruktur erzeugen.
Vorzugsweise sind die Elektroden flächig ausgebildet. Sie überdecken somit bei einer Ausführungsform die in der Sicherheitsstruktur ausgebildete Strukturfarbe vollständig. Zwischen zwei einander gegenüberliegenden flächigen Elektroden, die parallel zueinander orientiert sind, entsteht ein homogenes elektrisches Feld. Somit erhält die Sicherheitsstruktur bei der Prüfung der Schaltungsstruktur eine einheitliche homogene Farbe, wenn die Schaltungsanordnung intakt ist.
Sind die Elektroden nicht parallel orientiert oder nicht gleich groß, so kann auch ein inhomogenes elektrisches Feld entstehen. Auch bei einer Ausführungsform, bei der die beiden Elektroden die Strukturfarbe der Sicherheitsstruktur nicht vollständig überlagern, sind Teile der Strukturfarbe in einem Feldbereich, der abweichend von dem Feld unmittelbar zwischen den flächigen Elektroden ist. In einem solchen Fall changiert der Farbeindruck der Strukturfarbe abhängig von der Feldstärke in den inhomogenen Feldbereichen. Ein inhomogenes Feld kann auch durch eine punktförmige Elektrode und eine andere gegenüberliegend der Sicherheitsstruktur angeordnete flächig größere Elektrode erzeugt werden.
Eine Ausführungsform sieht somit vor, dass die Elektroden relativ zu der Strukturfarbe der Sicherheitsstruktur so ausgebildet sind, dass bei einer Beaufschlagung der Anregungsstruktur mit einer Spannung im Bereich der Strukturfarbe ein inhomogenes Feld erzeigt wird.
Eine Weiterbildung des Prüfverfahrens sieht eine ortsaufgelöste Ermittlung oder Erfassung der Remission oder Transmission zusätzlich zu der wellenlängenabhängigen Ermittlung vor. Beispielsweise kann eine Abbildung der Sicherheitsstruktur mit einer farbempfindlichen Kamera erfolgen. Insbesondere kann eine Kamera mit einem Halbleiterchip als Bilderfassungseinrichtung zum Einsatz kommen. Eine Abbildung einer solchen Kamera kann sowohl für eine Auswertung eines erwarteten Farbwerts und/oder zum Auswerten eines Farbwechsels im Zusammenhang mit einem ausgelösten Wechsel eines Funktionszustands der Schaltungsanordnung und/oder zum Auswerten und Prüfen verwendet, ob in der Sicherheitsstruktur ein Farbübergang wie erwartet auftritt.
Besonders bevorzugt ist mindestens eine Elektrode transparent ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, die Elektroden in Blickrichtung oberhalb und unterhalb der Sicherheitsstruktur anzuordnen und dennoch die Sicherheitsstruktur optisch erfassen zu können. Beispielsweise können die Elektroden auf Basis von Zinksulfid (ZnS) hergestellt werden. Solche Elektroden können mit einem Druckverfahren ausgebildet werden und so in der Fläche auf einfache Weise strukturiert werden.
Es ist ebenfalls möglich, eine oder mehrere Elektroden mittels eines Gitters oder Netzes aus leitfähigem Material, beispielsweise Metall oder leitfähigen Pasten und Druckzubereitungen herzustellen. Zwei einander parallel gegenüber angeordnete Netze oder Gitter erzeugen in der Regel ebenfalls, abhängig von einer Gitterstruktur- oder Maschengröße, ein homogenes Feld. Je kleiner die Maschengröße im Verhältnis zum Abstand der Netze oder Gitter ist, desto homogener ist das elektrische Feld. Netze oder Gitter können mit hoher Transmission ausgebildet werden, die bis zu 90% oder mehr betragen kann, obwohl die leitfähigen Strukturen opak sind. Die Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich ist hierbei nahezu wellenlängenunabhängig.
Bei einer alternativen Ausführungsform umfasst die Anregungsstruktur eine Spulenanordnung. Eine solche Spulenanordnung umschließt die Strukturfarbe der Sicherheitsstruktur vorzugsweise vollständig. Um auch Streufeldeffekte einer Spulenanordnung in ein Farbmuster umzusetzen, kann auch ein Teil der Strukturfarbe bei einer Ausführungsform außerhalb der Spulenanordnung ausgebildet sein. Die Spulenanordnung ist vorzugsweise als spiralförmige Leiterbahn ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst die Spulenanordnung nur eine Leiterschleife, welche auch wie eine "Ω", d.h. wie der griechische Großbuchstabe Omega, ausgebildet sein kann.
Es sind auch Ausführungsformen möglich, die eine Spulenanordnung und eine Elektrodenanordnung mit zwei oder mehr Elektroden umfassen. In manchen Ausführungsformen kann eine Elektrode durch die Spulenanordnung gebildet sein.
Insbesondere bei einer lateral in der Fläche strukturierten Elektrode oder in der Fläche lateral strukturierten Elektroden kann eine Information in dieser Strukturierung gespeichert werden, die bei einer ortsaufgelösten Erfassung der Remission und/oder der Transmission wahrnehmbar und auswertbar ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn in einem solchen Fall die Strukturfarbe der Sicherheitsstruktur flächig homogen ausgebildet ist.
Ebenso ist es zusätzlich oder alternativ möglich, auch die Strukturfarbe der Sicherheitsstruktur lateral zu strukturieren. Auch hierüber kann eine Information codiert werden. In einem solchen Fall sind vorzugsweise die Elektroden flächig homogen ausgebildet. Ist zusätzlich ein Farbübergang in der Information der Strukturfarbe erwünscht, so können die Elektroden so ausgebildet sein, dass diese ein inhomogenes Feld im Bereich der Sicherheitsstruktur erzeugen.
Bei einer Ausführungsform umfasst die Versorgungseinrichtung eine Hochfrequenzkopplungseinrichtung sowie eine Gleichrichtereinheit und eine Glättungseinheit, so dass die Versorgungseinrichtung einem externen Hochfrequenzfeld Energie zum Erzeugen der Spannung und/der des Stroms für die Beaufschlagung der Anregungsstruktur entziehen kann. Beim Einbringen des Sicherheitsdokuments in ein Hochfrequenzfeld, beispielsweise eines Lesegerätes, wird in der Hochfrequenzkopplungseinrichtung ein hochfrequenter Wechselstrom erzeugt, der über einen Gleichrichter der Gleichrichtereinheit und die Glättungseinheit in eine Gleichspannung und/oder einen Gleichstrom gewandelt wird. Die Hochfrequenzkopplungseinrichtung kann für eine kapazitive Kopplung oder für eine induktive Kopplung ausgebildet sein. Die Gleichrichtereinheit umfasst beispielsweise einen Brückengleichrichter. Es können jedoch auch andere Gleichrichterschaltungen verwendet werden. Die Glättungseinheit umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Kondensatoren, so dass eine Gleichspannung und oder ein Gleichstrom für die Beaufschlagung bereitgestellt werden.
Die Schaltungsanordnung mit der Versorgungseinrichtung kann beispielsweise als RFID-Schaltung ausgebildet sein, welche um die Komponenten zur Prüfung der Schaltungsanordnung erweitert ist. Die Versorgungseinrichtung kann somit beispielsweise die RFID-Antenne umfassen.
Die Schaltungsanordnung ist vorzugsweise vollständig im Innern des Sicherheitsdokuments angeordnet. Hierdurch ist die Schaltung gut gegen Manipulationen und Beschädigungen geschützt. Lediglich Kontakte sind gegebenenfalls an eine oder mehrere der Oberflächen geführt.
Neben oder alternativ zu einer Kopplungseinrichtung, die einem externen Feld Energie entziehen kann, kann die Versorgungseinrichtung einen elektrochemischen Energiespeicher umfassen. Mit diesem kann Energie für eine Funktion der Schaltungsanordnung gespeichert werden.
Die Schaltungsanordnung kann eine Schalteinrichtung umfassen, mit der die Beaufschlagung mit der Spannung und/oder dem Strom an- und abschaltbar ist.
Hierdurch kann eine gezielte Prüfung erleichtert werden. Ferner kann eine Energieeinsparung erreicht werden, wenn keine Prüfung notwendig ist.
Ist die die Schaltungsanordnung als RFID-Einrichtung ausgebildet, so ist es möglich, mit dem Hochfrequenzfeld gezielt Daten zu der Schaltungsanordnung zu übertragen. Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung eine Änderung des Funktionszustands als Folge einer solchen übertragenen Auslöseinformation bewirkt, vorzugsweise indem eine Schalteinrichtung ihren Schaltzustand ändert. Somit kann die Funktionszustandsänderung gezielt extern ausgelöst werden. Für die Verarbeitung der Information ist in der Regel die korrekte Funktionsweise eines RFID-Mikrochips der Schaltungsanordnung notwendig, so dass dessen Funktionsweise auf einfache Art geprüft werden kann. Erfolgt eine Farbänderung der Sicherheitsstruktur ist der RFID-Chip intakt, löst die übertragene Auslöseinformation keine Farbänderung aus, sind die Schaltungsanordnung und der Mikrochip defekt.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Schaltungsanordnung einen haptisch betätigbaren Schalter umfasst, der die Zustandsänderung der Versorgungseinrichtung oder der Schaltungsanordnung bewirkt. Beispielsweise kann ein druckempfindlicher Schalter in das Sicherheitsdokument integriert sein. Es kann auch ein elektrischer Schalter ausgebildet sein, indem zwei elektrische Kontakte an die Oberfläche geführt sind, die ein Nutzer des Sicherheitsdokuments über einen Finger oder ein anderes Betätigungselement leitend verbindet oder zumindest deren kapazitive Kopplung deutlich verändert.
Außer dem Auslösen einer Schaltzustandsänderung einer Schaltungseinrichtung kann auch ein Einführen oder Entfernen des Sicherheitsdokuments in ein externes oder aus einem externen Wechselfeld, insbesondere ein Hochfrequenzfeld eines RFID-Lesegerätes, eine Funktionszustandsänderung der Schaltungsanordnung oder der Versorgungseinrichtung bewirken. Gleiches bewirkt ein Einstrahlen oder Beenden des Einstrahlens eines Hochfrequenzfelds. Im Bereich der RFID-Technik für Sicherheitsdokumente wird die Frequenz 13,56 MHz verwendet. Es können jedoch auch andere Frequenzen zum Einsatz kommen. Bevorzugt wird ein magnetisches Wechselfeld eingestrahlt.
Um eine Sichtprüfung zu erleichtern, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Sicherheitsstruktur eine mit Körperfarben ausgebildete Legende aufweist, welche Informationen in unterschiedlichen Farben umfasst. Die Farben korrespondieren mit Farben der Strukturfarbe bei unterschiedlichen Anregungen. So kann beispielsweise eine Kopplungsstärke an ein Lesegerät einfach erfasst werden. Die Kopplungsstärke bestimmt die in dem Sicherheitsdokument von der in Form der Kopplungsantenne oder Ähnlichem ausgebildeten Versorgungseinrichtung bereitgestellte Spannung oder eine bereitgestellte Stromstärke. Von der Spannung oder der Stromstärke ist jedoch die Feldstärke im Bereich der Sicherheitsstruktur bzw. der Strukturfarbe abhängig. Somit ist auch eine Farbe der Strukturfarbe von der Kopplungsstärke abhängig, da diese direkt von der Feldstärke des Felds der Anregungsstruktur in dem Sicherheitsdokument abhängig ist. Die Farbe wandelt sich somit beispielsweise von Rot über Grün zu Blau, je höher die angelegte Spannung an Elektroden der Anregungsstruktur ist. Somit wandelt sich die Farbe von Rot über Grün zu Blau, wenn die Kopplungsstärke zunimmt. In der Legende können den Farben oder Farbtönen somit Werte oder Angaben für die Kopplungsstärke in der jeweiligen Farbe angegeben werden. Über einen Farbvergleich der Strukturfarbe mit der Legende kann die Kopplungsstärke einfach abgeleitet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig. 1a - 1c: schematische Darstellungen einer Mikrokapsel einer Strukturfarbe zum Erläutern eines Strukturfarbeffekts, abhängig von einer Strukturanregung;
Fig. 2a - 2c: eine schematische Darstellung von Mikrokapseln zur Erläuterung eines Strukturfarbeffekts bei einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3a: eine schematische Ansicht eines Sicherheitsdokuments, welches eine Schaltungsanordnung aufweist, die eine Prüfeinrichtung umfasst;
Fig. 3b: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 3a in einem ersten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur nicht mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 3c: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 3a und 3b, in einem zweiten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 3d: eine Schnittansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 3a bis 3c;
Fig. 4a: eine schematische Ansicht eines weiteren Sicherheitsdokuments;
Fig. 4b: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 4a in einem ersten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur nicht mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 4c: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 4a und 4b, in einem zweiten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 4d: ein schematisches binäres Wellenlängenspektrum der erfassten Transmission in einem ersten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur nicht mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 4e: ein schematisches binäres Wellenlängenspektrum der erfassten Transmission in einem zweiten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 4f: ein schematisches binäres Wellenlängenspektrum der erfassten Remission in einem ersten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur nicht mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 4g: ein schematisches binäres Wellenlängenspektrum der erfassten Remission in einem zweiten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 4h: eine schematische Darstellung eines binären Wellenlängenspektrums der Wellenlängen, die mit Farben korrespondieren, die die Strukturfarbe der Sicherheitsstruktur annehmen kann;
Fig. 4h: eine schematische Darstellung eines binären Wellenlängenspektrums zur Veranschaulichung des vorgegebenen Welllängenbereichs, in dem eine Remission in dem zweiten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist, ermittelt werden muss, damit die Schaltungsanordnung als intakt bewertet wird;
Fig. 4j: eine schematische Darstellung eines binären Wellenlängenspektrums zur Veranschaulichung des vorgegebenen Welllängenbereichs, in dem bei einer Transmissionsermittlung in dem zweiten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist, eine unterdrückte Transmission aufgefunden werden muss, damit die Schaltungsanordnung als intakt bewertet wird;
Fig. 5a: eine schematische Ansicht noch eines weiteren Sicherheitsdokuments;
Fig. 5b: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 5a in einem ersten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur nicht mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 5c: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 5a und 5b, in einem zweiten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur mit einer mittelgroßen Spannung oder einem mittelstarken Strom beaufschlagt ist;
Fig. 5d: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 5a, in einem dritten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur mit einer großen Spannung oder einem starken Strom beaufschlagt ist;
Fig. 6a: eine schematische Ansicht noch eines weiteren Sicherheitsdokuments;
Fig. 6b: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 6a in einem ersten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur nicht mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 6c: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 6a und 6b, in einem zweiten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 7a: eine schematische Ansicht noch eines weiteren Sicherheitsdokuments, bei dem die Sicherheitsstruktur lateral strukturiert ist, um eine Information zu speichern;
Fig. 7b: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 7a in einem ersten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur nicht mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 7c: eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments nach Fig. 7a und 7b, in einem zweiten Funktionszustand, in dem die Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist;
Fig. 8: ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verifikationsverfahrens.

Anhand der Fig. 1a bis 1c, 2a bis 2c soll schematisch die Wirkungsweise von unterschiedlichen Strukturfarben exemplarisch erläutert werden, welche jeweils Mikrokapseln 10 enthalten. Gleiche technische Merkmale sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Eine Strukturfarbe enthält eine Vielzahl solcher Mikrokapseln, die für den Farbeindruck der Strukturfarbe verantwortlich sind. Die Mikrokapseln 10 weisen jeweils eine Hülle 11 auf, welche eine transparente Substanz 12 mit darin enthaltenen kolloidalen Teilchen, z.B. Nanoteilchen 13, einschließt. Die Hülle 11 ist aus einem transparenten Material gebildet. Das Substrat 12 ist ebenfalls transparent und stellt ein Fluid dar, in dem sich die Nanoteilchen 13 bei den Ausführungsformen nach Fig. 1a bis 1d, 2a bis 2c bewegen können. Die Nanoteilchen sind beispielsweise Cluster aus Eisenoxid mit einer geladenen Schicht oder auch Kunststoffnanokügelchen mit einer geladenen Beschichtung. In anderen Ausführungsformen können es auch paramagnetische oder superparamagnetische Teilchen sein. Hinsichtlich konkreter Ausgestaltungen sowohl der Hüllen, der darin enthaltenen Substanzen und der Nanoteilchen wird insbesondere auf die EP 2 463 111 A2 verwiesen. Darüber hinaus sind Strukturfarben, welche solche Mikrokapseln enthalten, auch von der Firma Nanobrick, Gyeonggi-do, Korea zu beziehen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die kolloidalen Nanoteilchen im feldfreien Raum unregelmäßig angeordnet. Die Kapseln weisen keine besondere optische Eigenschaft auf, sodass diese den Farbeindruck der Strukturfarbe, in der sie enthalten sind, nicht wesentlich prägen. Diese kann somit beispielsweise als nahezu transparent im verdruckten Zustand angesehen werden. Wird ein elektrisches Feld mit einer Feldstärke E1 angelegt, so richten sich die geladenen Nanoteilchen zueinander aus und bilden eine gitterartige Kristallstruktur 15. Da die Nanoteilchen selbst eine Ladung tragen, führt dies zu einer Abstoßung untereinander. Ein Verhältnis der elektrischen Feldstärke E1 zu der eigenen Abstoßung aufgrund der Ladung bestimmt einen Gitterabstand der Nanoteilchen.
Die so gebildete Kristallstruktur weist Eigenschaften eines photonischen Kristalls auf. In diesen ist für einige Wellenlängen eine Propagation nur entlang bestimmter Raumrichtungen möglich. Für andere Wellenlängen ist unter Umständen eine Propagation in keiner Raumrichtung möglich. Dies bedeutet, dass sämtliches Licht dieser Wellenlänge und aus allen Einfallseinrichtungen reflektiert wird. Hierdurch wird die Farbigkeit der Mikrokapsel bedingt. Im dargestellten Beispiel in Fig. 1b wird beispielsweise bei einer Beleuchtung mit weißem Licht eines Schwarzkörperstrahlers eine rote Wellenlängenkomponente reflektiert. Wird die elektrische Feldstärke gesteigert auf einen Wert E2 > E1, so wird ein Abstand zwischen den Nanoteilchen verringert, da das Verhältnis zwischen der Kraft aufgrund des äußeren elektrischen Feldes und der Abstoßungskraft zwischen den gleichgeladenen Nanoteilchen ein anderes Verhältnis erhält. Hierdurch ändert sich die Kristallstruktur, sodass jetzt beispielsweise aus dem weißen Licht eines Schwarzkörperstrahlers eine blaue Komponente reflektiert wird, sodass die Mikrokapsel für einen blauen Farbeindruck sorgt.
In den Fig. 2a bis 2c ist eine andere Ausführung von Mikrokapseln 10 schematisch dargestellt. Diese unterscheiden sich dadurch, dass die kolloidalen Teilchen bereits im feldfreien Raum in der Mikrokapsel 10 eine Kristallstruktur 15 aufweisen, sodass aus dem weißen Licht eines Schwarzkörperstrahles eine rote Farbkomponente reflektiert wird. Wird die Feldstärke erhöht, verringert sich der Abstand zwischen den Teilchen im Kristallgitter, sodass jetzt eine grüne Farbkomponente reflektiert wird. Wird die Feldstärke weiter erhöht (Fig. 2c) wird der Gitterabstand noch geringer, sodass nun erneut wieder eine blaue Farbkomponente reflektiert wird.
In Fig. 3a ist schematisch eine isometrische Ansicht eines Sicherheitsdokuments 30 dargestellt. Dieses ist vorzugsweise aus mehreren Materialschichten hergestellter Laminationskörper. Die einzelnen zusammen laminierten Schichten sind vorzugsweise kunststoffbasierte Schichten. Es können jedoch auch andere, beispielsweise zellstoffbasierte Schichten oder Ähnliches mit eingefügt sein. Im Innern des Sicherheitsdokuments 30 ist eine Schalteinheit 50, vorzugsweise eine integrierte Schaltungseinheit, mit einem Mikrochip 51 enthalten, der Bestandteil einer Schaltungsanordnung 40 ist. Um den Mikrochip 51 mit elektrischer Energie zu versorgen, weist die elektronische Schaltungsanordnung eine Versorgungseinrichtung 150 auf. Diese umfasst unter anderem eine Kopplungsantenne 160, welche in der Lage ist, einem Hochfrequenzfeld Energie zu entziehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kopplungsantenne 160 als eine induktive Leiterschleife ausgebildet. Andere Ausführungsformen können für eine kapazitive Einkopplung ausgebildet sein und hierfür flächig ausgebildete Elektroden umfassen. Die in die Ankopplungsantenne 160 eingekoppelte hochfrequente Wechselspannung ist auf eine Gleichrichtereinheit 60 und der gleichgerichtete Strom auf eine Glättungseinheit 70 geführt, an deren Ausgang ein geglätteter Gleichstrom bzw. eine bei konstanter Hochfrequenzeinkopplung konstante Gleichspannung abgegriffen werden kann. Die Gleichrichtereinheit 60 und die Glättungseinheit 70 sind Bestandteil der Versorgungseinrichtung 150, obwohl diese in der Regel auf der Schaltungseinheit 50 mit dem Mikrochip 51 und bevorzugt integriert auf einem Substrat ausgeführt sind.
Um eine Prüfung der Schaltungsanordnung 400 zu ermöglichen, umfasst diese eine Anregungsstruktur 100. Die Anregungsstruktur 100 umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine obere Elektrode 110 und eine untere Elektrode 120. Zwischen der oberen Elektrode 110 und der unteren Elektrode 120 ist eine Sicherheitsstruktur 200 angeordnet, welche ein mit einer Strukturfarbe 210 homogen bedecktes Feld 220 aufweist. Die Sicherheitsstruktur 200 ist zwischen der oberen Elektrode und der unteren Elektrode 120 angeordnet, die flächig ausgebildet sind und zueinander planparallel orientiert sind. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Anregungsstruktur 100 zusätzlich eine Spulenanordnung 130 in Form einer Leiterschleife, welche die Sicherheitsstruktur 200 bzw. das mit der Strukturfarbe 210 bedeckte Feld 220 umschließt.
Die Schaltungsanordnung 40 umfasst vorzugsweise ferner eine Schalteinrichtung 80, mit der die elektrische Spannung auf die Elektroden 110 und 120 und/oder ein elektrischer Strom auf die Leiterschleife 131 der Spulenanordnung 130 geschaltet werden kann. Hierdurch wird im Bereich der Sicherheitsstruktur 200 ein elektrisches Feld durch eine anliegende Spannung an den Elektroden 110, 120 oder ein magnetisches Feld durch ein Bestromen der Spulenanordnung 130 oder beides erzeugt. Hierdurch ordnen sich, wie oben im Zusammenhang mit Fig. 1a bis 1c und 2a bis 2c beschrieben ist, in Mikrokapseln enthaltene kolloidale Teilchen zu Gitterstrukturen, wodurch eine Wechselwirkung mit Licht für die Strukturfarbe verändert wird.
Optional können wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3a elektrische Kontakte 91, 92 an einer Außenseite 39 des Sicherheitsdokuments 30 ausgebildet sein, die die elektronische Schaltungseinheit 50 oder den Mikrochip hiervon kontaktieren.
In Fig. 3b ist eine schematische Ansicht des Sicherheitsdokuments gezeigt, wenn kein Hochfrequenzfeld eingekoppelt wird und somit die elektronische Schaltungsanordnung 40 nicht in Betrieb ist. Die Feldstärke E ist somit null. Das Sicherheitsdokument vermittelt im Bereich der Sicherheitsstruktur 200 einen ersten Farbeindruck. Farbeindrücke sind jeweils durch eine Schraffurdichte angedeutet. Beispielsweise ist das Sicherheitsdokument an dieser Stelle im Zustand, in dem kein Hochfrequenzfeld eingekoppelt ist und die Schaltungsanordnung 40 nicht in Betrieb ist, transparent.
In Fig. 3c ist eine Aufsicht auf das Sicherheitsdokument gezeigt, nach dem eine Änderung des Betriebszustands ausgelöst worden ist. Dieses ist beispielsweise dadurch bewirkt worden, dass das Sicherheitsdokument in ein Hochfrequenzfeld eingebracht ist, sodass in die Kopplungsantenne 160 eine Wechselspannung induziert wird. Ist die Schaltungseinrichtung 80 so geschaltet, dass entweder eine Spannung an den Elektroden und/oder ein Strom durch die Spulenanordnung 130 fließt, so ändert sich der Zustand der Strukturfarbe 200 und somit deren Farbeindruck. Es liegt ein Feld E_SA(λ= λ₁) an, welches eine Remission bei der Wellenlänge λ₁ bewirkt. Daher weist das Sicherheitsdokument einen anderen Farbeindruck im Bereich der Sicherheitsstruktur auf, welches über eine geänderte Schraffur angedeutet ist. Entspricht der Farbeindruck einem erwarteten Farbeindruck, so kann hieraus erkannt werden, dass eine korrekte Einkopplung der Hochfrequenzspannung stattfindet und die Schaltungsanordnung 40 korrekt arbeitet und intakt ist.
Ist der Mikrochip 51 so ausgebildet, dass er die Schalteinrichtung 80 schalten kann, so kann über eine Auslöseinformation, welche auf das Hochfrequenzfeld aufmoduliert ist und die von dem Mikrochip dekodiert wird, gezielt die Schaltungseinrichtung 80 ein- oder ausgeschaltet werden bzw. selektiv die Spulenanordnung mit einem Strom beaufschlagt und/oder die obere Elektrode und die untere Elektrode mit einer Spannung beaufschlagt werden. Somit ist nicht nur eine Prüfung der Einkopplung in die Versorgungseinrichtung prüfbar, sondern sogar eine korrekte Dekodierung der übertragenen Auslöseinformation durch den Mikrochip, sodass dessen Funktionsweise ebenfalls geprüft werden kann. Wird über die Schaltungseinrichtung die Beaufschlagung der Elektroden 110, 120 mit einer Spannung und der Spulenanordnung 130 mit einem Strom unterbrochen, so ergibt sich dieselbe Ansicht des Sicherheitsdokuments 30 wie in Fig. 3b.
Bei einfachen Ausführungsformen kann die Schaltungseinrichtung fehlen und die Beaufschlagung mit Spannung und/oder Strom automatisch stattfinden, wenn eine Hochfrequenzeinkopplung in der Versorgungseinrichtung einen Strom bzw. eine Spannung bereitstellt. Unterschiedliche Ausführungsformen können unterschiedlich ausgestaltete Anregungsstrukturen und unterschiedliche Sicherheitsstrukturen aufweisen.
In Fig. 3d ist schematisch eine Schnittansicht durch das Sicherheitsdokument 30 nach Fig. 3a dargestellt. Zu erkennen ist, dass das Sicherheitsdokument 30 aus verschiedenen Substratschichten 31 bis 36 zusammen laminiert ist. Eine oberste Substratschicht 31 bildet eine Abdeck- und Schutzschicht, in die Kontakte 91, 92 eingelassen sind, die die Schaltungseinheit 50 und den Mikrochip 51 kontaktieren, um auch eine berührende oder kontaktbehaftete Stromversorgung und/oder Kommunikation zu ermöglichen. Die obere Elektrode 110 ist auf die nächstfolgende Substratschicht 32 aufgebracht, beispielsweise mittels einer zinksulfidbasierten Druckzubereitung aufgedruckt. Eine darunter angeordnete Substratschicht 33 ist mit der Strukturfarbe 210 und somit der Sicherheitsstruktur 200 bedruckt. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Fläche homogen mit der Strukturfarbe bedruckt. Andere Ausführungsformen können vorsehen, dass die Sicherheitsstruktur lateral in der Fläche strukturiert ist und mit der Sicherheitsstruktur somit eine Information beispielsweise in Form von alphanummerischen Zeichen gedruckt und gespeichert ist.
Angrenzend an die Schicht 33 ist eine weitere Substratschicht 34 vorgesehen, auf deren Oberseite die Elektrode 120 aufgedruckt ist. Es folgen weitere Substratschichten 35, 36, in denen beliebige andere Sicherheitsmerkmale und Sicherheitselemente ausgeführt sein können, und welche die Anregungsstruktur 100 nach unten gegen Beschädigungen schützen. Auf die Substratschicht 32, auf die die Sicherheitsstruktur 200 aufgedruckt ist, ist ferner die Spulenanordnung 130 in Form der Leiterschleife 131 aufgedruckt, die die Sicherheitsstruktur 200 umschließt. Zusätzlich ist auf die Substratschicht 34, auf die die untere Elektrode 120 aufgedruckt ist, zusätzlich die Kopplungsantenne in Form eine Leiterschleife aufgedruckt. Die einzelnen aufgedruckten leitfähigen Strukturen, obere Elektrode 110, Spulenanordnung 130, untere Elektrode 120 sowie Kopplungsantenne 160 sind jeweils mit der Schaltungseinheit 50 und/oder dem Mikrochip 51 gekoppelt. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Gleichrichtereinheit 60, die Stabilisierungseinheit 70 und die Schalteinrichtung 80 in dem Mikrochip 51 ausgebildet. Bei anderen Ausführungsformen können diese Einheiten und Einrichtungen getrennt von dem Mikrochip 51 ausgebildet sein.
Ebenfalls sind Schaltungsanordnungen 40 denkbar, die keinen Mikrochip sondern andere funktionelle Schaltungsmerkmale enthalten.
Neben der reinen Prüfung der Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung 40 kann die erzeugte Farbänderung auch als Sicherheitsmerkmal zum Verifizieren des Sicherheitsdokuments 30 genutzt werden. In einem einfachen Fall umfasst die Schaltungsanordnung 40 keine zusätzlichen funktionellen Merkmale sondern ist lediglich ausgebildet, über eine Kopplung an ein äußeres Wechselfeld Gleichspannung und/oder den Gleichstrom für die entsprechenden Elemente der Anregungsstruktur zu erzeugen, welche in der Sicherheitsstruktur eine Farbänderung bewirken.
In Fig. 4a ist ein weiteres schematisches Sicherheitsdokument dargestellt, welches eine sogenannte Coil-on-Module-Technik zum Einkoppeln des Hochfrequenzsignals aufweist. Mit dem Mikrochip 51 ist eine kleine Anregungsantenne 161 verbunden, welche mit einer großen Anregungsleiterschleife 162 im Betrieb wechselwirkt. Diese umschließt eine größere Fläche, sodass der Fluss durch die Anregungsleiterschleife 162 größer als bei der kleinen Anregungsantenne 161 ist. Die in die große Anregungsleiterschleife 162 induzierte Wechselspannung regt dann die Anregungsantenne 161 an, welche letztendlich die hochfrequente Wechselspannung für die Schaltungsanordnung 40 bereitstellt.
Bei dieser Ausführungsform unterscheidet sich die Anregungsstruktur dadurch, dass diese ausschließlich eine obere Elektrode 110 und eine untere Elektrode 120 und keine Spulenanordnung umfasst. In Fig. 4a und 4b sind erneut die beiden Ansichten für unterschiedliche Funktionszustände gezeigt, wobei in Fig. 4b die Anregungsstruktur nicht mit einer Spannung beaufschlagt ist (E=0), und dennoch eine orangene oder rote Farbe der Sicherheitsstruktur zu erkennen ist, da diese so ausgebildet ist, dass die Strukturfarbe auch im feldfreien Raum einen Farbeindruck im sichtbaren Wellenlängenbereich erzeugt.
In Fig. 4c ist der Zustand dargestellt, in dem die Anregungsstruktur mit einer Spannung beaufschlagt ist, was zu einem Feld E_SA'(λ= λ₁ ) führt, sodass beispielsweise grünes Licht von der Strukturfarbe 210 remittiert wird.
In Fig. 4d und 4e sind schematisch die Transmissionsintensitäten im sichtbaren Wellenlängenbereich aufgetragen. Während in Fig. 4d, also im feldfreien Zustand (E=0), kein orangenes Licht transmittiert wird, findet im Anregungszustand der Strukturfarbe (E_SA'(λ= λ₁)>0), also bei einer Beaufschlagung der Anregungsstruktur mit einer Spannung, keine Transmission von grünem Licht mehr statt. Dieses zeigt Fig. 4e. Die korrespondierenden Remissionsspektren sind in den Fig. 4f (E=0) und 4g (E_SA'(λ= λ₁)>0) gezeigt. Im feldfreien Zustand (E=0) findet eine Remission im Wellenlängenbereich statt, der mit der Farbe Orange korrespondiert. Im strukturangeregten Zustand (E_SA'(λ= λ₁)>0) ist eine Remissionsintensität bei Wellenlängen zu erkennen, die mit der Farbe grün korrespondieren.
In Fig. 4j ist der vorgegebenen Wellenlängenbereiche dargestellt, in dem Remissionswellenlängen nach einem Bewirken einer Zustandsänderung der Schaltungsanordnung liegen müssen, damit die Schaltungsanordnung als intakt bewertet wird. Hierbei wird davon ausgegangen, dass im veränderten Betriebs- oder Funktionszustand die Anregungsstruktur mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt ist, so dass eine Strukturanregung der Strukturfarbe der Sicherheitsstruktur erfolgt (E_SA'(λ= λ₁)>0). Im dargestellten Fall ist der vorgegebene Welllängenbereich aus der wellenlängenabhängig ermittelten Remission bei dem Zustand abgeleitet, in dem keine Strukturanregung vorliegt (E=0).
Hierzu wird der Wellenlängenbereich der Wellenlängen betrachtet, die mit Farben korrespondieren, die die Strukturfarbe annehmen kann. Dieses mögliche Wellenlängenspektrum ist in Fig. 4h gezeigt. Die Intensitäten in allen hier gezeigten Spektren sind als binär anzusehen, spiegeln somit eine Transmissionseffizienz oder Remissionseffizienz nicht wieder. Praktisch bedeutet diese, dass eine Remission oberhalb eines Schwellenwertes bei einer Welllänge eine vorhandene Remission ist und eine Remission unterhalb des Schwellenwertes keine Remission bedeutet. Bei einer Messung würde der Schwellenwert so gesetzt werden, dass Streulichteffekte und Ähnliches unterdrückt werden.
Bezüglich des möglichen Wellenlängenbereichs wird nun ein komplementärer Wellenlängenbereich zu jenem Wellenlängenbereich, bei dem im feldfreien Zustand (E=0) eine Remission ermittelt ist, bestimmt. Dieser Wellenlängenbereich ist in Fig. 4i als binäres Remissionsspektrum dargestellt.
Analog lässt sich ein vorgegebener Welllängenbereich für die Transmission in Form eines solchen binären Wellenlängenspektrums angeben. Dieses ist in Fig. 4j gezeigt. Die Schaltung wird nach einer Änderung des Funktionszustands, der zu einer Beaufschlagung der Anregungsstruktur mit einer Spannung (bei anderen Ausführungsformen alternativ oder zusätzlich mit einem Strom) führt, nur als intakt angesehen, wenn bei einer Wellenlänge oder einem Welllängenbereich keine Transmission auftritt, die zu dem vorgegebenen Welllängenbereich für die Transmission gehört.
In Fig. 5a ist ein weiteres Sicherheitsdokument schematisch dargestellt. Dieses unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 3a dadurch, dass die Anregungsstruktur 100 wie bei der Ausführungsform der Fig. 4a keine Spulenanordnung, sondern nur die obere Elektrode 110 und die untere Elektrode 120 umfasst. Bei dieser Ausführungsform sind auch keine Kontakte an die Außenseite geführt. Die Sicherheitsstruktur 200 ist als ein homogen mit der Strukturfarbe 210 bedrucktes Feld 220 ausgebildet. Darüber hinaus verfügt die Ausführungsform nach Fig. 5a über eine Legende 250. Die Legende ist neben der Sicherheitsstruktur 200 ausgebildet. Dies umfasst mehrere Abschnitte 251 bis 254, die mit einen unterschiedlichen Farbeindruck hervorrufenden Körperfarben ausgebildet, vorzugsweise gedruckt, sind. Die Abschnitte 251 bis 254 weisen ferner jeweils eine Beschreibung 261 bis 264 auf, die vorzugsweise mit derselben Körperfarbe gedruckt ist, wie der hierdurch beschriebene Abschnitt 251-254. Die Abschnitte 251 bis 254 weisen die Farben "farblos/transparent", Rot, Grün und Blau auf. Die entsprechend zugeordneten Beschreibungen 261 bis 264 lauten: "keine Anregung" gedruckt in schwarz, da farblos oder transparent nicht erkennbar wäre, "niedrige Einkopplung" in rot, "mittlere Einkopplung" in grün und "hohe Einkopplung" in blau. Aus Platzgründen sind die Bezeichnungen in der angegebenen Reihenfolge als "keine", "niedrig", "mittel" und "hoch" abgekürzt.
In Fig. 5b ist die Ansicht des Sicherheitsdokuments im Auflicht gezeigt. Im Bereich der Sicherheitsstruktur ist keine Farbe zu erkennen. Dies korrespondiert damit, dass die Anregungsstruktur nicht mit einer Spannung beaufschlagt ist.
In Fig. 5c ist der Funktionszustand der Schaltungsanordnung gezeigt, in dem die Anregungsstruktur zwar mit einer Spannung beaufschlagt ist, jedoch die Ankopplung an das Hochfrequenzfeld, welches in der Kopplungsantenne 160 ein Wechselfeld erzeugt, nur mittelmäßig ist, so dass die Spannung an der Anregungsstruktur nicht maximal ist.
In Fig. 5d ist eine Ansicht gezeigt, die mit einem Funktionszustand der Schaltungsanordnung korrespondiert, bei der die Ankopplung optimal ist und daher eine maximal mögliche Spannung zwischen der oberen Elektrode 110 und der unteren Elektrode 120 anliegt. Die Strukturfarbe nimmt die Farbe Blau an, die mit dem blauen Farbeindruck der Körperfarbe des Abschnitts 254 übereinstimmt. Es ergibt sich somit gemäß der Beschreibung 264 eine hohe Einkopplung oder Ankopplung an das Hochfrequenzfeld.
Die Farbeindrücke der Abschnitte 251 bis 254 korrespondieren somit mit Farbeindrücken, welche die Strukturfarbe 210 bei unterschiedlichsten Anregungen, d.h. in unterschiedlichen elektrischen Feldern annimmt. Somit korrespondieren die unterschiedlichen Farben der Strukturfarbe mit unterschiedlichen Spannungen, die an die Elektroden angelegt werden. Somit kann eine Kopplungsstärke anhand der sich einstellenden Farbe im Bereich der Sicherheitsstruktur 200 über einen Vergleich der Farbeindrücke der Legendenabschnitte 251 bis 255 mit der sich einstellenden Farbe abgelesen werden. Wird keine Farbe beobachtet, so findet keine Anregung statt. Wird eine orangene Farbe beobachtet, findet eine geringe Anregung statt. Wird eine grüne Farbe beobachtet, findet eine mittlere Anregung statt. Wird eine blaue Farbe beobachtet, findet eine starke Anregung und Ankopplung statt.
In Fig. 6a ist noch ein weiteres Sicherheitsdokument schematisch dargestellt. Dieses unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 3a dadurch, dass die obere Elektrode punktförmig ausgebildet ist und die untere Elektrode nach wie vor flächig ausgebildet ist. Ebenso ist die Sicherheitsstruktur 200 als ein homogen mit der Strukturfarbe 210 bedrucktes Feld 220 ausgebildet. Darüber hinaus verfügt die Ausführungsform nach Fig. 6a nicht über eine Spulenanordnung. In Fig. 6b ist die Ansicht des Sicherheitsdokuments im Auflicht gezeigt. Im Bereich der Sicherheitsstruktur ist keine Farbe zu erkennen. Dies korrespondiert damit, dass die Anregungsstruktur nicht mit einer Spannung beaufschlagt ist. In Fig. 6c ist der Funktionszustand der Schaltungsanordnung gezeigt, in dem die Anregungsstruktur mit einer Spannung beaufschlagt ist. Da die Elektroden weder die gleiche Form noch die gleiche Fläche aufweisen, bildet sich zwischen ihnen ein inhomogenes elektrisches Feld aus. Daher ist die Feldstärke im Bereich der Sicherheitsstruktur bzw. der Strukturfarbe 210 in dem Feld 220 nicht überall gleich. Somit ergeben sich in der Mitte beispielsweise ein blauer Kreis und außen drum herum annähernd kreisförmige Ringe, in denen die Farbe von innen nach außen von Blau über Grün nach rot einen Farbübergang zeigt.
In Fig. 7a ist eine weitere schematische Ausführungsform gezeigt, bei der nun im Gegensatz zu der Elektrode die Sicherheitsstruktur lateral strukturiert ist, sodass die Strukturfarbe 210 die Buchstaben O und K darstellt. Bei der Ansicht der Fig. 7b, welche mit dem Zustand korrespondiert, dass die Anregungsstruktur 100 nicht mit einer Spannung beaufschlagt ist, ist erneut keine Farbe im Bereich der Sicherheitsstruktur 200 zu erkennen. Im angeregten Zustand hingegen, der in Fig. 7c dargestellt ist, ist der Schriftzug "OK" zu erkennen. Dieser ist beispielsweise in der Farbe Blau zu erkennen.
In Fig. 8 ist schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Prüfen der Schaltungsanordnung dargestellt. Zunächst wird das Sicherheitsdokument bereitgestellt 510. Anschließend wird wellenlängenabhängig remittiertes oder transmittiertes Licht der Sicherheitsstruktur erfasst 520. Anschließend wird ausgewertet 530, ob in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich eine Remission oberhalb einer Schwellenintensität auftritt. Ist dies der Fall, so wird das Dokument als intakt angesehen 540 andernfalls als defekt 550.
Bei einer Weiterbildung des Verfahrens wird eine Funktionszustandsänderung der Schaltungsanordnung in dem Sicherheitsdokument ausgelöst 560. Erneut wird die Remission wellenlängenabhängig ermittelt 570. Anhand der ermittelten Remission in dem veränderten Funktionszustand wird der Wellenlängenbereich ermittelt 580, in dem eine Remission zu erwarten ist, sofern das Sicherheitsdokument intakt ist. Dieses kann über eine Komplementbildung des Wellenlängenbereichs, in dem eine Remission seitens der Strukturfarbe erfolgen kann und der Wellenlängen, bei denen eine Remission ermittelt ist, erfolgen. Ist die Schaltungsanordnung korrekt, so ändert sich der Farbeindruck der Sicherheitsstruktur beim Ändern des Funktionszustands der Schaltungsanordnung, sodass eine Remission in einem komplementären Bereich zu dem Wellenlängenbereich zu erwarten ist, der im Funktionsschritt 570 erfasst ist. Wenn man den vorgegebenen Wellenlängenbereich zunächst bestimmen will, so kann die Reichenfolge der Verfahrensschritte auch in einer Ordnung vorgenommen werden, wie sie in Fig. 8 oberhalb der gestrichelten Linie aufgeführt ist, wenn man die gestrichelt gezeichneten Verfahrensschritte wie angegeben umgeordnet zwischen den Verfahrensschritt Bereitstellen des Sicherheitsdokuments 510 und Ermitteln der Remission oder Transmission 520 fügt. Im Verfahrensschritt 520 wird dann die Messung in dem zweiten Zustand der Schaltungsanordnung ausgeführt, nachdem Verfahrensschritt 560 eine Zustandsänderung ausgelöst hat.
Wird eine Spulenanordnung eingesetzt, so kann über die Feldanregung bei einigen Strukturfarben auch einen Wechsel zwischen einem hell braunen und einem dunkelbraunen oder einem hellgrauen und einem dunkelgrauen oder einem fast weißen und einem schwarzen Farbeindruck ausgelöst werden.
Es versteht sich, dass hier lediglich beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind. Die in den unterschiedlichen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale können in beliebiger Kombination zur Verwirklichung der Erfindung kombiniert werden, soweit dies von dem Schutzumfang der Ansprüche erfasst ist. Die dargestellten Elemente sind hinsichtlich ihrer Größen und Abstände nicht maßstabsgerecht dargestellt. Auch die relativen Größen- und Abstandsverhältnisse sind nicht korrekt wiedergegeben, um eine anschauliche Darstellung zu ermöglichen.

Bezugszeichenliste

10: Mikrokapsel
11: Hülle
12: Substanz
13: kolloidale Teilchen
15: Gitterstruktur
30: Sicherheitsdokument
31 bis 36: Substratschichten
39: Außenseite
40: elektronische Schaltungsanordnung
50: elektronische Schaltungseinheit
51: Mikrochip
60: Gleichrichtereinheit
70: Glättungseinheit
80: Schalteinrichtung
91, 92: Kontakte
100: Anregungsstruktur
110: obere Elektrode
120: untere Elektrode
130: Spulenanordnung
131: Leiterschleife
150: Versorgungseinrichtung
160: Kopplungsantenne
200: Sicherheitsstruktur
210: Strukturfarbe
220: Feld
250: Legende
251 bis 254: Abschnitte
261 bis 264: Beschreibungen
500 bis 570: Verfahrensschritte
R: Rückseite
V: Vorderseite
E_SA(λ= λ₁): Feldstärke der Strukturanregung, welche zu einer Kristallstruktur führt, die Licht der Wellenlänge λ₁ beeinflusst

Claims

Sicherheitsdokument (30), welches eine elektronische Schaltungsanordnung (40) umfasst, wobei die Schaltungsanordnung (40) eine Versorgungseinrichtung (150) zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms und eine Anregungsstruktur (100) umfasst, und zusätzlich eine Sicherheitsstruktur (200) ausgebildet ist, wobei die Sicherheitsstruktur (200) eine Strukturfarbe (210) umfasst, deren Wechselwirkung mit Licht von einem elektrischen und/oder magnetischen Feld beeinflussbar ist, so dass eine Farbe der Strukturfarbe (210) von dem elektrischen und/oder magnetischen Feld abhängig ist,
wobei die Anregungsstruktur (100) mit der Versorgungseinrichtung (150) gekoppelt ist und die Anregungsstruktur (100) relativ zu der Sicherheitsstruktur (200) so angeordnet ist, sodass bei einer Beaufschlagung mit der von der Versorgungseinrichtung (150) bereitgestellten elektrischen Spannung und/oder einer Beaufschlagung mit dem von der Versorgungseinrichtung (150) bereitgestellten elektrischen Strom im Bereich der Sicherheitsstruktur (200) ein elektrisches Feld und/oder ein magnetisches Feld erzeugt werden und hierüber eine Änderung der Farbe der Sicherheitsstruktur (200) bewirkt wird, wobei die Strukturfarbe (210) eine Vielzahl von Teilchen umfasst, die in dem im Bereich der Sicherheitsstruktur (200) erzeugten elektrischen Feld und/oder magnetischen Feld sich in einer Kristallstruktur an- oder umordnen, die die Eigenschaften eines photonischen Kristalls aufweist, so dass sich die Wechselwirkung mit Licht abhängig davon unterscheidet, ob über die Anregungsstruktur (100) das elektrische Feld und/oder das magnetisches Feld erzeugt ist oder nicht.
Sicherheitsdokument (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsstruktur (100) mindestens zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Sicherheitsstruktur (200) angeordnete Elektroden (110, 120) umfasst.
Sicherheitsdokument (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (110, 120) flächig ausgebildet sind.
Sicherheitsdokument (30) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (110, 120) transparent sind.
Sicherheitsdokument (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsstruktur (100) eine Spulenanordnung (130) umfasst.
Sicherheitsdokument (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungseinrichtung (150) eine Hochfrequenzkopplungseinrichtung sowie eine Gleichrichtereinheit (60) und eine Glättungseinheit (70) umfasst, so dass die Versorgungseinrichtung (150) einem externen Hochfrequenzfeld Energie zum Erzeugen der Spannung und/der des Stroms für die Beaufschlagung der Anregungsstruktur (100) entziehen kann.
Sicherheitsdokument (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturfarbe (210) der Sicherheitsstruktur (200) lateral strukturiert ist.
Sicherheitsdokument (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsstruktur (200) eine mit Körperfarben ausgebildete Legende (250) aufweist, welche Informationen in unterschiedlichen Farben umfasst, welche mit Farben korrespondieren, die die Strukturfarbe bei unterschiedlichen Feldstärken des elektrischen und/oder magnetischen Felds annimmt.
Sicherheitsdokument (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (40) eine Schalteinrichtung (80) umfasst, mit der die Beaufschlagung der Anregungsstruktur (100) mit der Spannung und/oder dem Strom an- und abschaltbar ist.
Sicherheitsdokument (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltungsanordnung (40) eine RFID-Vorrichtung mit einem Mikrochip (51) umfasst und die Schalteinrichtung (80) mit dem Mikrochip (51) gekoppelt ist oder in den Mikrochip integriert ist, so dass die Schalteinrichtung mittels einer mit dem Hochfrequenzfeld zu dem Mikrochip (51) übertragenen Auslöseinformation gezielt geschaltet werden kann.
Verfahren zum Prüfen einer Schaltungsanordnung (40) in einem Sicherheitsdokument (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, welche eine Versorgungseinrichtung (150) zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms und eine mit der Versorgungseinrichtung (150) gekoppelte Anregungsstruktur (100) umfasst, wobei die Anregungsstruktur (100) bei einer Beaufschlagung mit der von der Versorgungseinrichtung (150) bereitgestellten elektrischen Spannung und oder einer Beaufschlagung mit dem von der Versorgungseinrichtung (150) bereitgestellten elektrischen Strom in einem Bereich des Sicherheitsdokuments (30) ein elektrisches Feld und/oder ein magnetisches Feld erzeugt und in dem Bereich, in dem das elektrische und/oder magnetische Feld erzeugt werden, eine Sicherheitsstruktur (200) ausgebildet ist, welche eine Strukturfarbe (210) umfasst, deren Wechselwirkung mit Licht von dem elektrischen und/oder dem magnetischen Feld beeinflussbar ist, so dass eine Farbe der Strukturfarbe (210) von dem elektrischen und/oder magnetischen Feld abhängig ist, so dass sich die Wechselwirkung mit Licht abhängig davon unterscheidet, ob über die Anregungsstruktur (100) das elektrische Feld und/oder das magnetisches Feld erzeugt werden oder nicht, wobei die Strukturfarbe (210) eine Vielzahl von Teilchen umfasst, die in dem im Bereich der Sicherheitsstruktur (200) erzeugten elektrischen Feld und/oder magnetischen Feld sich in einer Kristallstruktur an- oder umordnen, die die Eigenschaften eines photonischen Kristalls aufweist, umfassend die Schritte:
Ermitteln einer wellenlängenabhängigen Remission von Licht an der Sicherheitsstruktur (200) oder einer wellenlängenabhängigen Transmission durch die Sicherheitsstruktur (200);

Auswerten der wellenlängenabhängigen Remission oder Transmission und Ermitteln, ob eine Remission in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich erfasst ist oder in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich keine Transmission erfasst ist, und beurteilen der Schaltungsanordnung (40) als intakt, wenn in dem vorgegebenen Wellenlängenbereich eine Remission wie bei einem photonischen Kristall erfasst ist, oder wenn in dem vorgegebenen Welllängenbereich zumindest für einen Wellenlängenabschnitt keine Transmission wie bei einem photonischen Kristall ermittelt ist, und andernfalls als defekt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Änderung eines Zustand der Schaltungsanordnung (40) ausgelöst wird, sodass, sofern bisher eine Beaufschlagung der Anregungsstruktur (100) mit der Spannung und/oder eine Beaufschlagung mit einem Strom stattfindet, die Beaufschlagung oder Beaufschlagungen beendet werden und andernfalls eine Beaufschlagung der Anregungsstruktur (100) mit einer elektrischen Spannung und/oder einem elektrischen Strom vorgenommen wird, und erneut wellenlängenabhängig eine Remission von Licht an der Sicherheitsstruktur (200) oder wellenlängenabhängig eine Transmission durch die Sicherheitsstruktur (200) ermittelt wird, während die Versorgungseinrichtung (150) in dem veränderten Zustand ist,
die erneut ermittelte Remission oder der erneut ermittelte Transmission ausgewertet werden und als der vorgegebene Wellenlängenbereich der Remission jener Wellenlängenbereich abgeleitet wird, der bezogen auf einen möglichen Wellenlängenbereich, der die Wellenlängen umfasst, die mit Farben korrespondieren, die Strukturfarbe (210) annehmen kann, komplementär zu den Wellenlängenbereichen ist, in denen die erneut ermittelte Remission auftritt, oder den vorgegebenen Wellenlängenbereich der Transmission der Wellenlängenbereich abgeleitet wird, der bezüglich des möglichen Wellenlängenbereichs komplementär zu den Welllängenbereichen ist, in denen keine Transmission in der erneut ermittelten Transmission auftritt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ändern des Zustands der Versorgungseinrichtung (150) über ein Einstrahlen eines Hochfrequenzfelds bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Hochfrequenzfeld eine darin codierte Auslöseinformation übertragen wird, welche eine Schalteinrichtung der Schaltungsanordnung (40) steuert, mit der die Beaufschlagung der Anregungsstruktur (100) mit der Spannung und/oder dem Strom an- und abschaltbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum wellenlängenabhängigen Ermitteln der Remission oder der Transmission von Licht jeweils eine farbige Abbildung erfasst wird.