SICHERHEITS- /WBRTDOKüMENT MIT KONTAKTLOSEM INTERFACE UND BISTABILEM DISPLAY

Die Erfindung betrifft Sicherheits- oder Wertdokument mit einer Einrichtung zur kontaktlosen Kommunikation mit einem externen Lese- und/oder Schreibgerät gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.

Dokumente mit personen- und dokumentbezogenen Daten, wie z.B. Identifikationskarten, Reisepässe, Personalausweise, Führerscheine, Kredit- und Scheckkarten, Kundenausweise, Fahrausweise und dgl., werden oftmals mit integrierten Schaltkreiskomponenten in Form eines kontaktbehafteten oder kontaktlosen Chipmoduls versehen. Bekannt ist hierfür auch die Verwendung eines sog. Dual-Interface Chips, der nicht nur über Kontakte arbeitet, sondern zusätzlich auch über eine kontaktlose Schnittstelle verfügt. Bei Verifikations-, Identifikations- und Authentifikationsprozessen ermöglichen diese Chipmodule eine hohe Effizienzsteigerung. Dabei spielen Geschwindigkeit und Zeiteffizienz ebenso wie die Sicherheit der Prüfprozesse eine entscheidende Rolle. Der Vorgang der Personen- und Dokumentenüberprüfung kann bspw. neben der visuellen Kontrolle auch elektronisch mit direktem Ohmschen Kontakt zum Chipmodul sowie kontaktlos über verschiedene drahtlose Kommunikationslösungen sowie mit einer Dual-Interface-Lösung erfolgen. Gemäß dem Stand der Technik werden dabei hochintegrierte Schaltkreise (engl. Integrated Circuit, IC) auf Siliziumbasis mit wenigen mm ² Siliziumfläche verwendet. Diese Lösung bietet eine hohe Funktionsvielfalt auf kleinstem Raum. Diese mikroskopische Feinheit muss durch diverse Technologien an die relativ groben Kommunikationsstrukturen, eines Kontaktchipmoduls, Dual-Interface-Moduls oder Kontaktlosmoduls, die beiden letzten mit Antennenstrukturen, angepasst werden. Neben der klassischen Modulen mit Drahtbondtechnik werden vermehrt Module mittels Flipchiptechnologien mit den unterschiedlichen

Kontaktierungsprozessen verwendet. Die diversen Qualitätsanforderungen sind bspw. in der ISO 10373 festgehalten.

Aus der EP 1 073 993 B1 ist ein aus Papier gefertigtes Substrat mit einem integrierten Schaltkreis für Sicherheitsdokumente und Banknoten bekannt. Diese integrierte Schaltung ist kontaktlos auslesbar. Sie ist auf der Basis eines halbleitenden organischen Polymers konzipiert und Teil eines diffraktiven Sicherheitselements in Form einer Folie (z.B. Hologramme, Kinegram, Excelgram etc.), wobei zusätzliche Sicherheitsmerkmale in Form von speziellen Farben / Farbstoffen mit einschlägig bekannten Lumineszenzmaterialien vorhanden sein können. Im integrierten Schaltkreis kann ein Code gespeichert werden, der biometrische Daten, wie Fingerabdrücke oder das Portrait des Dokumenteninhabers enthält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitere Verbesserungen für Wert- und Sicherheitsdokumente bereitzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Sicherheits- oder Wertdokument mit einer Einrichtung zur kontaktlosen Kommunikation mit einem externen Lese- und/oder Schreibgerät und einem im Dokument integrierten, bistabilen Anzeigefeld erreicht, wobei die Einrichtung zur kontaktlosen Kommunikation und dabei das bistabile Anzeigefeld drucktechnisch hergestellt sind, und wobei das bistabile Anzeigefeld zur Aufnahme personen- und/oder produktbezogener Daten ausgebildet ist.

Hierbei werden erfindungsgemäß drucktechnisch herstellbare bistabile Anzeigeelemente und die hierfür notwendigen Treiberlogikschaltungen verwendet. Ebenso wird die Schaltung zur Nutzung des RFID Feldes, sowohl was die Energieversorgung anbelangt, als auch was das Einschreiben und Lesen von Information in/aus dem Anzeigefeld betrifft, weitgehend drucktechnisch realisiert.

Unter einem bistabilen Element wird bspw. ein Element auf organischer bistabil einstellbarer Funktionsschicht verstanden, wie es in der WO 2004/068534 A2 beschrieben wird. Für die genannten Anzeigefelder können

auch elektrophoretische Lösungen sowie Flüssigkristalle oder ferroelektrische Lösungen eingesetzt werden. Dabei kann die elektrische Anzeigestruktur nur in einer Ebene als wesentlicher Vorteil genützt werden. Es werden dabei die diversen paarweisen Elektroden der Bildpunkte nicht übereinander sondern lateral in einer Ebene nebeneinander angeordnet.

Ein bistabiles Anzeigenfeld nach der Erfindung kann selbst als elektronischer Speicher für die im Dokument drucktechnisch ausgeführte elektronische Schaltung dienen.

Von Vorteil ist, dass das bistabile Anzeigefeld über eine bidirektionale Treiberschaltung programmier- und auslesbar ist, wobei die Programmierung über im Dokument ausgebildete kapazitive Kopplungsfelder oder über ein induktives Spulenfeld erfolgt. Im Falle der kapazitiven Kopplung sind flächige Elektrodenelemente nebeneinander oder übereinander im Dokument vorgesehen. über entsprechende Gegenelektroden, die im Lese-/Schreibgerät angeordnet sind, kann so nicht nur eine effiziente Energieversorgung sondern mit geeigneten Modulationstechniken auch der Schreibvorgang zur Personalisierung oder zum Eintragen produktspezifischer Daten bewirkt werden.

Vorzugsweise ist die Programmierung irreversibel. Sie erfolgt nach einem Ausführungsbeispiel unter Einwirkung einer erhöhten Temperatur, insbesondere unter Einwirkung einer Temperatur über 40 ⁰ C, oder unter Beaufschlagung mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere im Bereich des nahen Infrarot (NIR). Hierdurch läßt sich die notwendige Energie zur Personalisierung reduzieren, weil die strahlungstechnische Beaufschlagung die Barriere für eine bistabile Zustandsänderung erniedrigt, so dass auch geringere Spannungsimpulse hierfür ausreichen. Im Bereich kurzwelliger Strahlung sind es im wesentlichen photoinduzierte Effekte, die hier eingesetzt werden können, im Bereich des NIR läßt sich mit Vorteil der Effekt nutzen, dass eine derartige Strahlung durch bestimmte Druckfarben sowie NIR- transparente und ansonsten opake Kunststofffolien nicht absorbiert wird. Dadurch können darunter liegende NIR-absorbierende Strukturen mit der eingebrachten Strahlung wechselwirken.

Des weiteren kann das Dokument während oder nach der Programmierung durch Zuführung von Energie und nachfolgend daraus induzierten chemisch/physikalischen Prozessen unveränderbar gemacht werden. Diese Fixierung kann beispielsweise durch elektromagnetische Strahlung (Röntgen - Mikrowellenbereich), durch thermische Energie (Erwärmung, Abkühlung) durch magnetische Felder (Permanentmagnete), durch Druck (Pressen, Prägen) oder durch eine Kombination aus den genannten Energieformen induziert werden. Beispiele für chemisch/physikalische Fixierungsprozesse sind z.B. das Farbfilm-Entwicklungsverfahren (Polaroid) oder Festphasenumwandlungen (CD, DVD). Prinzipiell können die erfindungsgemäßen Fixierungsverfahren Redoxreaktionen (z.B. wie beim Dichromat-Gelatine-Farbfilm), Polymerisationen (Photopolymere in der Holographie), photoinduzierte Umlagerungen (z.B. wie beim Bacterio- Rhodopsin) und andere Effekte enthalten. Auch eine reversible Fixierung ist möglich, bspw. in Form einer photochemischen Umlagerung.

Der Programmiervorgang kann bspw. unter entsprechender Abschirmung (Faradaykäfig) erfolgen. Damit kann eine größere RFID Energie zur Verfügung gestellt werden, als es nach den diversen, von Land zu Land unterschiedlichen Standards erlaubt ist, die für Menschen unbedenkliche Grenzwerte festlegen.

Neben der Verwendung der vorgenannten RFID Versorgungs- und Kommunikationsmethoden können je nach Anordnung der auf dem Dokument verteilten Anzeige- und Speicherelemente sehr unterschiedliche

Frequenzbänder, gegebenenfalls auch in Kombination, zum Einsatz kommen.

Des weiteren kann im Dokument eine lochartige Ausnehmung, um die eine

Spule verlegt ist, vorgesehen sein. Die Energieeinspeisung und auch gegebenenfalls die Informationsübertragung erfolgt dann über einen in diese

Ausnehmung greifenden Induktionskern.

Auf dem Dokument können mehrere Anzeige- und Speicherelemente verteilt werden, wobei die Speicherelemente im einfachsten Fall mit einer binären Ja/Nein-Information versehen sind. Ebenso lassen sich aber auch

matrixartige Speicherelemente mit entsprechender serieller Treiberlogik einsetzen.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die bildmäßige Darstellung im Anzeigefeld 3 steganographisch versteckte Information enthält. Damit wird die Sicherheit gegen Missbrauch und Fälschungen weiter erhöht.

Das Anzeigefeld des erfindungsgemäßen Sicherheits- oder Wertdokuments wird vorzugsweise durch eine im Dokument integrierte Abschirmung nach Art eines Faradayschen Käfigs gegen verändernde Eingriffe geschützt.

Eine vorteilhafte Ausführung des Sicherheits- oder Wertdokument besteht darin, dass für das Anzeigefeld nicht nur passive sondern auch aktiv strahlende Elemente wie bspw. drucktechnisch hergestellte OLED Systeme in Frage kommen. Solche OLED-Anzeigenfelder können monochrom oder mehrfarbig ausgeführt sein. Vorzugsweise ist dabei eine Pufferbatterie im Dokument integriert, die aufladbar ist. Sie ist insbesondere mit einem ersten Taster verbunden, mit dem das Anzeigefeld aktiviert werden kann. Ein anderer Taster kann vorgesehen sein, um einen kontaktlosen Sendevorgang auszulösen. Gegebenenfalls ist zur zusätzlichen Energieversorgung als Energiepuffer ein Solarzellenelement einzusetzen.

Wesentlich ist, dass das Sicherheits- oder Wertdokument neben der Schaltung ein Anzeigefeld sowie eine einschlägig bekannte Antennenperipherie enthält, die erfindungsgemäß jeweils drucktechnisch hergestellt sind und das Dokument damit RFID-fähig ist. Die hier eingesetzte sog. Polymerelektronik basiert dabei u.a. auf der Verwendung intrinsisch (halb-)leitender polymerer Pasten, womit sich drucktechnisch elektronische Schaltungen mit passiven und aktiven Komponenten, insbesondere mit bipolaren Dioden und Transistoren herstellen lassen. Damit kann die Verwendung von ICs und damit von teuren einkristallinen Halbleitersubstraten auf der Basis von Silizium vermieden werden.

Die drucktechnische Herstellung erfolgt mit den üblichen Druckverfahren. Die Drucktechniken umfassen dabei den Stand der Technik und beinhalten die

einschlägig bekannten Tief-, Hoch-, Flach- und Durchdruckverfahren wie bspw. Stichtiefdruck, Flexodruck, Letterset, Offset- und Siebdruck, beinhalten aber auch digitale Druckverfahren wie bspw. Ink-Jet oder Transfer- Druckverfahren welche die aufwändigen Halbleiterstrukturierungsmethoden bei herkömmlichen mit einem Chipmodul ausgestatteten Sicherheitsdokumenten ersetzen.

In Versuchen haben sich das Inkjetdruckverfahren und die Additivtechnik als besonders flexibel und geeignet herausgestellt. Hierfür sind eine Reihe von Faktoren zu benennen. Inkjetdrucker sind kostengünstige digital steuerbare Drucksysteme. Die Verfahren sind soweit entwickelt, dass mittels Selfalignement-Methoden, wie sie z.B. in WO 01/46987 oder in US 2004/0175963 beschrieben sind, Strukturen bis zu einigen 100 nm realisierbar sind. Inkjetdruckverfahren bieten gute Kantenbedeckung sowie höchste Positioniergenauigkeit und können auf Glassubstraten, Polymerschichten und Papiersubstraten verwendet werden. Sie sind außerdem für den sequentiellen Aufbau mehrlagiger Schaltungen geeignet und haben sich bereits im Bereich der Displayherstellung und hochintegrierter Multilayer-Leiterplattenanwendungen bewährt. Sie lassen sich überdies mit anderen in der Sicherheits-Drucktechnik verwendeten Druckverfahren kombinieren.

Für RFID Elemente werden Antennen in Spulenform, bspw. im 13,56 MHz Bereich, sowie Dipolantennen, beispielsweise im UHF Bereich bei 860 MHz bis 940 MHz oder im 2,45 GHz Mikrowellenbereich benötigt. Derartige Antennen können sehr effizient mittels konventioneller Druckverfahren hergestellt werden. Bei Dipolantennen kommen überdies dünnere Schichten und geringere Leiterbahnbreiten zum Einsatz, weil hier die Anforderungen an die elektrischen Parameter verglichen mit den Güteanforderungen bei einer Antennenspule wesentlich geringer sind. Mit elektrisch leitfähigen Druckpasten sind daher Antennen kostengünstig herstell- und kontaktierbar.

Eine ganz wesentliche Rolle spielen Stufen im Bereich der Kanten der elektrisch leitfähigen, isolierenden oder halbleitenden Strukturen. Insbesondere können Probleme auftreten, wenn eine 5 μm bis 10 μm dicke

Strukturkante mit einer 0,5 μm bis 3 μm dicken Struktur gekreuzt werden muss. Das Inkjetdruckverfahren hat sich diesbezüglich als sehr flexilbel erwiesen, da es berührungslos arbeitet und Kanten ohne Unterbrechungen druckbar sind. Aufgrund der geringen Tinten-Viskosität ist einerseits eine hohe Fließfähigkeit gegeben, andererseits kann digital ein entsprechend verstärkter Auftrag oder ein Mehrfachauftrag programmiert werden. Neben diesen Möglichkeiten bietet sich noch ein Präge- und Einebnungsverfahrensschritt an, der nach jedem additiven Strukturierungsschritt mit einer Prägewalze oder -platte ausgeführt wird, wobei der Einebnungsvorgang zusätzlich durch Wärmeeinwirkung unterstützt werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 : Ein erstes Ausführungsbeispiel eines drucktechnisch hergestellten

RFI D-tauglichen Dokuments in Form einer ID-Karte mit spulenförmiger Antenne;

Fig. 2: Ein zweites Ausführungsbeipiel eines drucktechnisch hergestellten

RFID-Dokuments mit dipolartiger Antenne;

Fig. 3: Ein Ausführungsbeipiel eines drucktechnisch hergestellten RFID- Dokuments in Form eine Reisepasses mit flächigen Elektroden zur kapazitiven Einkopplung;

In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines drucktechnisch hergestellten RFID-Dokuments 1 mit einem bistabilen Anzeigeelement 3, einem bidirektionalen Treiber 5 und einer entsprechenden Logik 2 dargestellt.

Das Dokument kommt ohne IC-modul auf Siliziumbasis aus. Im dargestellten Beispiel ist die Antenne 4 als eine am Rand der ID-Karte umlaufende Spule für den HF-Bereich, insbesondere bei 13,56 MHz ausgebildet. Der Logik 2 obliegt die Aufgabe, die Energieversorgung sowie die Ein- und Ausgabe von Information zu steuern. Die Logik 2 kann synchron, also als reine Lese- und

Schreiblogik für das Anzeigefeld 3 in der Art einer Speicherchipkarte arbeiten, sie kann aber auch asynchron nach Art einer Prozessorchipkarte organisiert sein. Die Logik 2 beinhaltet dabei zumindest die beiden Einheiten Modulator/Demodulator 11 zur Modulation bzw. Demodulation von RFID- Information sowie den Controller 12 zum Lesen und Schreiben des Anzeigefeldes 3. Letzteres bildet dabei das elektrisch programmierbare Speicherfeld, das mittels bidirektionalem Treiber 5 und Logik 2 bzw. Controller 12 nach der Programmierung bzw. Personalisierung auch ausgelesen und derart das Anzeigefeld 3 als elektrisch programmierbares Read-Only-Memory (PROM) verwendet werden kann. Die Speicherausbildung des Anzeigenfeldes 3 mit dem bidirektionalen Treiber ist daher als EEPROM (Electrical Erasable PROM) oder als EPROM (Erasable programmable ROM) ausbildbar, kann also in beiden Fällen elektrisch programmiert werden und elektrisch oder mit UV-Licht gelöscht werden. Neben diesen beiden Arten der reversiblen Gestaltung des Anzeigenfeldes sind weitere Löschungsvarianten möglich, insbesondere durch Erhöhung der Temperatur oder des Druckes. In speziellen Fällen wird es jedoch sinnvoll sein, einen irreversiblen elektrischen Schreibvorgang zu wählen. In allen Varianten der Herstellung eines irreversiblen Anzeigefeldes muss jedoch darauf geachtet werden, dass der elektrische Auslesevorgang, also die ROM Funktion des Anzeigefeldes voll erhalten bleibt.

Der Inhalt des Anzeigefeldes, bspw. eines Gesichtsbildes 10, ist in Authetifikations- und Verifikationsprozessen, in denen also die Echtheit des Dokuments bzw. die übereinstimmung der personenbezogenen Daten mit der das Dokument vorlegenden Person überprüft wird, auslesbar. Aus diesem Grunde ist die Treiberschaltung 5 bidirektional und für einen seriellen Informationsfluß ausgelegt.

Das Anzeigefeld 3 ist mit einer Abschirmung 6 versehen, die das Anzeigefeld 3 umgibt. Im gezeigten Beispiel ist in Richtung der Ober- und Unterseiten des Dokuments in diesem eine dünne, weitgehend transparente und elektrisch leitfähige Schicht (z.B. aus ITO = Indium-Tin-Oxide) ausgebildet, die das Anzeigefeld beiderseits überdeckt, auf diese Weise wird eine Art

Faradayscher Käfig gebildet, der eine selektive Feldeinprägung und Veränderung des Anzeigeninhalts verhindert.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Form eines RFID-tauglichen Dokuments 1. Das schematisch dargestellte Blockschaltbild zeigt ein drucktechnisch hergestelltes bistabiles Anzeigefeld 3 mit einem bidirektionalen Treiber 5, einer entsprechenden Logik 2 und einer dipolartigen Antenne 4, die im UHF-Frequenzbereich bei etwa 860 Mhz bis 940 MHz betrieben wird. Auch andere Frequenzen, bspw. im Mikrowellenbereich bei z.B. 2,45 GHz sind möglich. Die Eigenschaften der Polymerelektronik, insbesondere die Beweglichkeit der Ladungsträger und die erforderliche Schaltgeschwindigkeiten erfordern dabei Feldeffekttransistoren und bipolare Dioden, insbesondere für die Gleichrichtung der RFID-Signale.

Im gezeigten Beispiel der Fig. 2 wird wiederum das Anzeigefeld 3 mit der Information initialisiert und programmiert. In Authentifikations- und Verifikationsprozessen ist die gespeicherte Information auslesbar, weshalb die Treiberschaltung 5 wiederum bidirektional für seriellen Informationsfluß ausgelegt ist. Modulator/Demodulator 11 und Controller 12 sind wie im Beispiel der Fig. 1 ausgelegt. Mit 6 ist wiederum eine Abschirmung bezeichnet, die beiderseits zu den Oberflächen des Wertdokuments hin das Speicherelement 3 überdeckt.

Die Fig. 3 zeigt in Analogie zu Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines drucktechnisch hergestellten RFID-Dokuments 1 in Form eines Reisepasses mit einem bistabilen Anzeigelement 3, einem bidirektionalen Treiber 5 und entsprechender Logik 2. Auf dem Anzeigefeld 3, das durch die Abschirmung

6 gesichert ist, sind biometrische Daten, bspw. das Gesichtsbild 10 darstellbar. Die Antenne 4 ist spulenförmig im Randbereich des Dokuments ausgebildet und umgibt Anzeigeelement 3, Treiber 5, Controller 12,

Modulator/Demodulator 11 , ICAO-ZeNe 7 sowie zwei flächige Elektroden 8, 9, die als kapazitiven Kopplungsfelder dienen. Die zusätzlichen

Kopplungselemente 8, 9 dienen primär der Energieversorgung. über sie kann aber auch beim Personalisierungsvorgang die Programmierung des Anzeigefeldes 3 erfolgen.

Statt kapazitiv kann die Energieeinkopplung auch induktiv erfolgen. Bei Ausbildung flächiger kapazitiver Kopplungsfelder, wie in Fig. 3 dargestellt, kann in einem Lese-/Schreibgerät relativ hohe Energie in die Schaltungselemente 2, 11 , 12 eingebracht werden, was die Programmierung des Anzeigefeldes 3 wesentlich erleichtert.