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Die
Erfindung betrifft einen mehrschichtigen flexiblen Folienkörper,
insbesondere eine Labelfolie oder Verpackungsfolie, mit einer Trägerschicht
und einem Dekorschichtsystem, welches eine optisch erkennbare Information
bereit stellt, sowie Verwendungen eines solchen Folienkörpers
und ein System umfassend einen solchen Folienkörper.
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Zur
Verpackung von Waren, beispielsweise Lebensmitteln, werden üblicherweise
Verbundmaterialien eingesetzt, die neben einer Trägerfolie
eine Dekorschicht aufweisen, welche der Verpackung einen gefälligen
optischen Eindruck verleiht. So beschreibt beispielsweise
DE 203 14 902 U1 eine
mehrschichtige Verpackungsfolie für Lebensmittel, die eine
Verpackungs-Trägerschicht, eine flächige Werbeträger-Trägerschicht
und eine Werbeträger-Bedruckung aufweist.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten mehrschichtigen
flexiblen Folienkörper sowie Verwendungen eines solchen
Folienkörpers anzugeben, welcher insbesondere als Labelfolie
oder Verpackungsfolie Einsatz finden kann.
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Diese
Aufgabe wird von einem mehrschichtigen flexiblen Folienkörper
mit einer Trägerschicht und einem Dekorschichtsystem, welches
eine optisch erkennbare Information bereit stellt, gelöst,
bei dem mehrere Schichten des Dekorschichtsystems ein elektrisch
gesteuertes Anzeigenelement ausbilden, durch dessen Aktivierung
die optisch erkennbare Information sichtbar wird.
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Durch
die Erfindung wird es möglich, eine Verpackung mit neuartigen
optischen Effekten zu versehen, optische dynamische Label mit neuartigen Funktionen
bereit zu stellen und zusätzliche Funktionen in Umverpackungen
zu integrieren.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
bezeichnet.
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Vorzugsweise
umfasst das Dekorschichtsystem eine oder mehrere Schichten, die
ein Sensorelement zur Erfassung eines externen Aktivierungs-Signals
ausbilden, wobei das Sensorelement direkt oder über eine
elektronische Schaltung mit dem Anzeigeelement verbunden ist. Beim
Empfang des Aktivierungs-Signals wird das Anzeigenelement aktiviert und
die optisch erkennbare Information des Dekorschichtsystems sichtbar
gemacht. Als Aktivierungs-Signale zur Aktivierung des Anzeigenelements können
hierbei folgende Energiequellen und Einflüsse verwendet
werden: Elektromagnetisches Wechselfeld, insbesondere HF- oder RF-Felder
Taster, Schall, Temperatur, Leitfähigkeit, Luftfeuchte,
Druck, Kapazität und Licht. Das Dekorschichtsystem weist hierbei
jeweils eine oder mehrere Schichten auf, die ein Sensorelement zur
Erfassung dieser Energiequellen und Einflüsse ausbilden.
So ist es beispielsweise möglich, dass die optische Wirkung
des Dekorschichtsystems durch ein Elektromagnetisches Wechselfeld
als externes Aktivierungs-Signal aktivierbar ist und dass das Dekorschichtsystem
eine oder mehrere Antennenstrukturen zur Erfassung des Elektromagnetisches
Wechselfelds ausformende elektrisch leitfähige Schichten
umfasst, die als Sensorelement zur Erfassung des Elektromagnetisches Wechselfelds
dienen. Als Antennenstrukturen werden hierbei für den jeweilig
verwendeten Frequenzbereich geeignete Antennenstrukturen verwendet, beispielsweise
spulenförmige Antennen, Dipol-Antennen, Bipol-Antennen
oder kapazitive Kopplungsstrukturen.
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Gemäss
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird
die optische Wirkung des Dekorschichtsystems durch ein Elektromagnetisches Wechselfeld
als externes Aktivierungssignal aktiviert und das Dekorschichtsystem
weist eine oder mehrere zumindest bereichsweise plattenförmig
ausgeformte elektrisch leitfähige Schichten zur kapazitiven Einkopplung
des Elektromagnetisches Wechselfelds auf, die als Sensorelement(e)
zur Erfassung des Elektromagnetisches Wechselfelds dienen. Eine
derartige Einkopplung des Aktivierungs-Signals stellt eine besonders
robuste Lösung dar, welche eine selektive und zielgerichtete
Aktivierung der Folienkörper ermöglicht.
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Gemäss
eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
ist das Anzeigenelement oder die elektronische Schaltung so ausgestaltet,
dass das Anzeigenelement nach einmaligem Aktivieren aktiviert bleibt,
vorzugsweise die Aktivierung des Anzeigenelements nicht mehr rückgängig
gemacht werden kann. Nach der Aktivierung bleibt die optisch erkennbare
Information somit permanent sichtbar. Dies kann zum einen durch
die Verwendung von monostabilen Anzeigenelementen erzielt werden,
andererseits auch durch eine elektronische Schaltung, welche nach
Empfang des Aktivierungs-Signals das Anzeigenelement permanent im aktivierten
Zustand hält.
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Weiter
ist es auch möglich, dass das Dekorschichtsystem eine oder
mehrere Schichten umfasst, die ein Sensorelement zur Erfassung eines
externen Deaktivierungs-Signals ausbilden und dass das Sensorelement
direkt oder über eine elektronische Schaltung mit dem Anzeigenelement
derart verbunden ist, dass das Anzeigenelement bei Empfang des Deaktivierungs-Signals
deaktiviert wird. Weiter ist es auch möglich, dass das
Anzeigenelement nur so lange aktiviert bleibt, so lange das Aktivierungs-Signal von
dem Sensorelement erfasst wird.
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Gemäss
eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
weist der Mehrschichtkörper ein Schaltelement auf, das
nach einem vordefinierten Zeitablauf das Anzeigenelement aktiviert.
Das Erscheinungsbild des Dekorschichtsystems ändert sich
so mit dem Zeitablauf. Bei dieser Ausführungsform kann
so auch auf ein Sensorelement zur Erfassung eines externen Aktivierungs-Signals
verzichtet werden.
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Vorzugsweise
weist das Dekorschichtsystem eine oder mehrere Schichten auf, die
eine elektrische Energiequelle ausbilden. Diese elektrische Energiequelle
ist hierbei direkt oder über ein Schaltelement mit dem
Anzeigenelement verbunden. Das Dekorschichtsystem weist so vorzugsweise
zwei oder mehr Schichten auf, welche eine elektrochemische Flachbatterie
als elektrische Energiequelle ausbilden. Weiter ist es beispielsweise
möglich, dass das Dekorschichtsystem eine oder mehrere
elektrisch leitfähige Schichten aufweist, welche zumindest
bereichsweise als Flachspule zur induktiven Einkopplung von Energie
aus einem Elektromagnetisches Wechselfeld ausgeformt sind, wobei
die Flachspule mit einer Abstimm-Kapazität und einem Gleichrichter
als Energiequelle zur Generierung eines Gleichstroms verschaltet
ist. Weiter ist es möglich, dass das Dekorschichtsystem
eine oder mehrere elektrisch leitfähige Schichten aufweist,
welche zumindest bereichsweise als plattenförmige Metallflächen
zur kapazitiven Einkopplung von Energie aus einem Elektromagnetisches
Wechselfeld ausgeformt sind, wobei die plattenförmigen
Metallflächen mit einem Gleichrichter und einer Kapazität
als Energiequelle zur Generierung eines Gleichstroms verschaltet
sind. Weitere Möglichkeiten bestehen darin, dass das Dekorschichtsystem eine
oder mehrere vorzugsweise organische Solarzellen aufweisende Schichten
als Energiequelle aufweist, oder eine oder mehrere Schichten bestehend
aus einem Piezomaterial aufweist, welche beispielsweise bei Knicken
oder biegen oder bei Wärme- oder Kälteeinwirkung
des Folienkörpers einen von den entsprechenden Elektrodenschichten erfassten
und von einem Kondensator gespeicherten Spannungsimpuls generieren.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass das Dekorschichtsystem
als Energiequelle ein oder mehrere Elektroden zur Aufnahme von durch
Reibung und elektrostatische Aufladung generierten Ladungsträger
aufweist. Vorzugsweise weist das Dekorschichtsystem hierbei eine
als Energiespeicher dienende Kapazität auf, die von den oben
beschriebenen Energiequellen aufgeladen wird und direkt oder indirekt
mit dem Anzeigenelement verbunden ist.
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Weiter
ist es auch möglich, eine aus zwei oder mehr der oben angeführten
Energiequellen kombinierte Energiequelle zu verwenden, z. B. ein
Piezoelement oder eine Solarzelle mit einer Batterie.
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Gemäss
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ist
zwischen der Energiequelle und dem Anzeigenelement eine elektronische
Schaltung vorgesehen, welche u. a. ein Schaltelement enthalten kann,
welches die Verbindung zwischen Energiequelle und Anzeigenelement
herstellt bzw. unterbricht. Die elektronische Schaltung wird hierbei
vorzugsweise von zwei oder mehr Schichten des Dekorschichtsystems
gebildet, welche eine organische elektronische Schaltung umfassend
eine oder mehrere aus einer Lösung aufgebrachte halbleitende Schichten
ausbildet. Die elektronische Schaltung ist hierbei einerseits mit
der Energiequelle und andererseits mit dem Anzeigenelement verbunden
und steuert die Aktivierung des Anzeigenelements. Als Schaltelement
finden hierbei vorzugsweise organische Feldeffekt-Transistoren Verwendung.
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Das
Dekorschichtsystem weist gemäss eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung zwei Elektrodenschichten und eine oder mehrere zwischen
den Elektrodenschichten angeordnete Schichten enthaltend ein nematisches
oder cholerisches Flüssigkristallmaterial, ein elektrochromes
Material, ein elektrolumineszentes Material oder einen organischen
(oder anorganischen) Leuchtstoff auf, die das elektrisch gesteuerte
Anzeigenelement ausbilden. Das Anzeigenelement kann so beispielsweise in
einer Polymermatrix eingeschlossene mit Flüssigkristall
gefüllte Sphären aufweisen, welche sich durch
eine elektrische Spannung ausrichten lassen und somit von opak auf
durchsichtig geschaltet werden können. Hierbei können
auch cholesterische Flüssigkristallmaterialien zum Einsatz
kommen. Bei der Verwendung von elektrochromen Materialien ändert
sich die Farbe des Anzeigenelements wenn der Farbstoff durch eine
elektrochemische Reaktion reduziert wird. Bei einem elektrolumineszenten
Stoff wird Phosphor über ein elektrisches Wechselfeld zum
Leuchten angeregt. Weiter ist auch die Verwendung von farbigen elektrischen
Partikeln möglich, welche zwischen zwei Elektroden angeordnet
sind und über elektrostatische Kräfte bewegt werden,
so dass sie für den Betrachter sichtbar oder unsichtbar sind.
Weiter ist es auch möglich, zwischen zwei Elektroden eine
gefärbte Flüssigkeit vorzusehen, welche über
elektrostatische Kräfte in der Form verändert wird
und somit sichtbar oder unsichtbar wird. Weiter ist die Verwendung
von organischen Leuchtdioden als Anzeigenelement möglich,
wobei hier organische Leuchtstoffe durch einen Strom zum Leuchten
angeregt werden. Weiter ist es auch möglich, dass das Dekorschichtsystem
eine thermochrome Schicht aufweist, die benachbart zu einem elektrischen
Heizelement, beispielsweise einer mäanderförmig
angeordneten Leiterbahn, in dem Dekorschichtsystem angeordnet ist.
Bei Anlegen einer Spannung an das Heizelement erwärmt sich
dieses und das thermochrome Material der thermochromen Schicht verändert
seine Farbe. Es können so energieaktivierte, monostabile oder
bistabile Anzeigenelemente zum Einsatz kommen.
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Vorzugsweise
sind hierbei ein oder mehrere Schichten des Anzeigenelements in
Form der optisch erkennbaren Information ausgeformt, so dass sich bei
Aktivierung des Anzeigenelements die optische Wirkung des Dekorschichtsystems
in diesem Bereich verändert und die optisch erkennbare
Information sichtbar wird.
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Es
ist jedoch auch möglich, dass die optisch erkennbare Information
von einer oder mehreren, vorzugsweise farbig ausgestalteten Schichten
gebildet wird, die aus Sicht des Betrachters ober- oder unterhalb
des Anzeigenelements angeordnet sind und bei Aktivierung des Anzeigenelements
für den Betrachter sichtbar werden, beispielsweise indem
diese Schichten für den Betrachter nicht mehr verdeckt werden
oder durch Veränderung des Hintergrunds sichtbar werden.
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Weiter
ist es auch möglich, dass eine oder beide der Elektroden
des Anzeigenelements von einer unstrukturierten Elektrodenschicht
gebildet wird, die durch Überdrucken mit einem elektrisch
nicht leitenden Druckstoff in Negativform der optisch erkennbaren
Information derart strukturiert ist, dass die Elektroden lediglich
im Bereich der optisch erkennbaren Informationen über eine
elektrisch leitfähige Oberfläche verfügen,
die mit dem elektrochromen Material, dem elektrolumineszenten Material
oder dem organischen/anorganischen Leuchtstoff in Kontakt steht.
Besonders vorteilhaft hat es sich hierbei erwiesen, als Isolator
für eine derartige Strukturierung der Elektrodenschicht
oder der Elektrodenschichten ein Thermotransferwachs zu verwenden. Besonders
geeignet haben sich hierbei Mischungen auf Basis verschiedenener
Wachse und Harze mit einem Tropfpunkt von 90 bis 110 C° und
einem Erstarrungspunkt von 75 bis 85 C° und einer Viskosität
von 50 bis 100 μPa bei 100 C° erwiesen. Die Wachsschicht
wird mittels eines Thermotransferdruckers auf die Elektrodenschicht
aufgedruckt. Dem Thermotransferdrucker wird hierbei eine Thermotransferfolie zugeführt,
die eine Trägerfolie und eine auf dieser aufgebrachte Wachsschicht
aus einem Thermotransferwachs aufweist. Die Thermotransferwachsschicht wird
von einem Thermotransferdruckkopf, der digital angesteuert ist,
bereichsweise aufgeschmolzen und hierbei jeweils ein kleiner Bereich
der Transferlage der Thermotransferfolie auf die Elektrode übertragen. Bei
dieser Übertragung schmelzen benachbarte Bereiche der auf
der Elektrode übertragenen Bereiche der Thermotransferwachsschicht,
so dass zum einen die thermische Belastung des Dekorschichtsystems gering
bleibt und eine sichere Isolierung der deaktivierten Bereiche der
Elektrode – auch in den Randbereichen der Elektrode – erzielt
wird. Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Thermotransferschicht
eine besonders gute Beständigkeit gegenüber den
von dem Anzeigenelement verwendeten photoaktiven Materialien, z.
B. lumineszente Materialien, organische oder anorganische Leuchtstoffe
besitzen, und so die Ausfallsicherheit des Anzeigenelements durch
die Verwendung einer derartigen Isolatorschicht verbessert wird.
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Weiter
ist es auch möglich, dass das Dekorschichtsystem zwei oder
mehr unterschiedliche optisch erkennbare Informationen bereit stellt
und mehrere Schichten des Dekorschichtsystems zwei oder mehr elektrische
gesteuerte Anzeigenelemente ausbilden, durch deren Aktivierung jeweils
eine der unterschiedlichen optisch erkennbaren Informationen sichtbar
wird.
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Vorzugsweise
wird der Folienkörper als optisch dynamisches Label in
einem Gesamtsystem eingesetzt. Dieses System besteht aus einem Funkaktivator
und einer Vielzahl optisch dynamischer Labels, die aufgrund der
kostengünstigen Herstellung zu Marketingzwecken auf einer
Vielzahl von Produkten eingesetzt werden können. Die optisch dynamischen
Label können beispielsweise in der Verpackungsindustrie
z. B. auf Chip-Tüten aufgelabelt werden. Wird das Anzeigenelement
aktiviert, können sich hinter der Anzeige verschiedene
Informationen wie Bilder oder Nummern für ein Gewinnspiel
verbergen. So werden beispielsweise Packungen verteilt, auf denen
sich jeweils ein aktivierbares Logo als sichtbar machbare, optisch
erkennbare Information befindet. Es ist nur eine begrenzte Anzahl an
Variationen des Logos vorgesehen (z. B. Herz, Stern, Sektglas).
Es sind so zwei oder mehr unterschiedliche Gruppen von Umverpackungen
vorgesehen, wobei die Umverpackung derselben Gruppe jeweils dieselbe
aktivierbare Information aufweisen, die sich von der aktivierbaren
Information der anderen Gruppe unterscheidet. Weiter ist es auch
möglich, dass eine weitere Gruppe von Umverpackungen vorgesehen
ist, die ein dem nicht aktivierten optisch dynamischen Label entsprechendes
optisches Erscheinungsbild besitzen, jedoch nicht über
ein elektrisch gesteuertes Anzeigenelement verfügen. Durch solche
"Dummies" können die Gewinnchancen eingeschränkt
werden.
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Weiter
ist es auch möglich, den erfindungsgemäßen
Folienkörper für Tickets, Markenschutzelemente
(z. B. Label), Lose, Spielkarten oder sonstige Spiele einzusetzen,
oder als RFID Tag mit zusätzlichen optischen Informationen
auszugestalten,
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Die
elektrisch gesteuerten Anzeigenelemente können auch segmentiert
sein, z. B. um ein 7-Segment Element aufzubauen (Darstellung von
Zahlen oder Buchstaben). Weiter können auch mehrere elektrisch
gesteuerte Anzeigenelemente nebeneinander vorgesehen sein, die bei
Aktivieren verschiedene Logoelemente oder Informationselemente sichtbar
machen.
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Die
Anzeigenelemente können so ausgestaltet sein, dass die
optisch erkennbare Information nur beim direkten Aktivieren (z.
B. durch drücken auf einen Taster oder durch direkte Einwirkung
eines elekromagnetischen Wechselfeldes) sichtbar ist, blinkt oder
auch – bei verschiedenen Anzeigenelementen – diese
Elemente nacheinander aktiviert werden und so die jeweiligen Informationen
nacheinander sichtbar gemacht werden. Desweiteren können
die Anzeigenelemente auch dauerhaft aktiviert werden und die Information
so durch einmaliges Aktivieren dauerhaft sichtbar bleiben oder durch
ein „reset" signal wieder zurückgeschaltet werden.
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Durch
den Aktivator, der beispielsweise ein vordefiniertes Elektromagnetisches
Wechselfeld sendet, können die Logos beispielsweise am
Stand des Herstellers im Rahmen eines Gewinnspiels aktiviert werden.
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Weiter
kann das optisch dynamische Label auch als Zahlungsmittel eingesetzt
werden. So kann beispielsweise an der Kasse nach Bezahlung das Logo
aktiviert werden und sichtbar werden. Nach der Warenausgabe wird
das Symbol wieder deaktiviert. Dieser Vorgang kann wiederholt werden.
Das Anzeigenelement kann auch permanent aktivierbar sein, d. h.
die Information bleibt nach einmaliger Aktivierung erhalten.
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Weiter
kann der erfindungsgemäße Mehrschichtkörper
auch als intelligente und interaktive Bedienungsanleitung dienen.
Durch Aktivierung können z. B. zusätzliche Informationen
zum Produkt, Umgang oder dessen Verwendbarkeit eingeblendet werden.
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Darüber
hinaus kann der erfindungsgemäße Mehrschichtkörper
als Sicherheitsmerkmal zur Kennzeichnung der Echtheit von Produkten
dienen. Der Hersteller kann durch Aktivierung erkennen, ob es sich bei
dem Produkt um ein Nachahmer-Produkt handelt oder nicht und bei
Garantiefällen oder bei der Entsorgung von Produkten feststellen,
ob die Waren tatsächlich von ihm stammen und er zu Serviceleistungen
verpflichtet ist oder nicht.
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Im
Weiteren kann der erfindungsgemäße Folienkörper
auch als Label für die Überwachung elektronischer
Komponenten verwendet werden. In der Elektronik dürfen
bestimmte Bauteile keinen starken elektrischen oder magnetischen
Feldern ausgesetzt sein. Zur Überprüfung der Einhaltung
dieser Vorschriften kann ein erfindungsgemäßer
Mehrschichtkörper als Indikator auf solche Produkte oder
deren Verpackung aufgelabelt werden. Der Folienkörper weist
hierbei ein Sensorelement zur Erfassung der elektrischen oder magnetischen
Felder auf und das Anzeigeelement wird aktiviert sobald die vordefinierten
Grenzwerte überschritten werden.
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Weiter
kann der erfindungsgemäße Folienkörper
auch als Label für die Überwachung von Lebensmitteln
verwendet werden und zu diesem Zwecke auf die Lebensmittel oder
deren Verpackung aufgelabelt werden. Der Folienkörper weist
hierbei z. B. Sensorelemente zur Erfassung der Temperatur der Lebensmittel
(Kühlkette), der Überwachung der Lichtscheindauer
(z. B. UV-empfindliche Produkte) oder der Dichtheit der Verpackung
(Erfassung des Sauerstoffgehalts, Stickstoffgehalts, des Wassers, etc.) auf.
Bei Überschreitung der vordefinierten Grenzwerte wird das
Anzeigenelement aktiviert und die Information, beispielsweise ein
Warnhinweis, sichtbar gemacht.
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Ein
weiteres Anwendungsfeld für erfindungsgemäße
Folienkörper stellen sogenannte "Life-Style-Goods" dar.
Es ist so beispielsweise möglich, dass der Folienkörper
ein interaktives Poster bildet, bei dem durch ein Aktivierungssignal
eine Änderung eines Layouts oder einer Graphik des Posters
angestoßen werden kann. Auch andere, ein interaktives Verhalten
zeigende Anwendungen sind möglich, z. B. Integration des
Folienelements in einem T-Shirt (oder sonstiger Kleidungsstücke),
einem Armband, einer Uhr oder einem Anhänger, wobei auch
hier das optische Anzeigenelement gezielt aktiviert werden kann.
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Der
erfindungsgemäße Folienkörper kann als
Label auf Verpackungen oder Oberflächen aufgeklebt werden.
Weiter besteht die Möglichkeit, dass der Folienkörper
in eine Verpackung mit hinein geschoben wird. Weiter besteht die
Möglichkeit, dass in der Verpackung eine Ausnehmung entsprechend
der Abmessung des Anzeigenelements, z. B. gestanzt wird und der
Folienkörper von hinten passergenau zu der Ausnehmung an
der Verpackung befestigt, beispielsweise mit der Verpackung verklebt
wird. Hierbei wird das Anzeigenelement vorzugsweise farblich an die
Verpackung oder Oberfläche angepasst. Weiter ist es auch
möglich, dass der Folienkörper selbst eine Verpackungsfolie
für Umverpackungen darstellt und das Anzeigenelement sowie
weitere Komponenten (Energiequelle, Elektronik, Sensorelement) durch Druckprozesse
während der Herstellung der Verpackungsfolie aufgebracht
werden. Vorzugsweise wird hierbei der erfindungsgemäße
Folienkörper in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess im wesentlichen
mittels Druckverfahren hergestellt.
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Im
Weiteren wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen
beispielhaft unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Folienkörpers.
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2 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung des Folienkörpers
nach 1.
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3 zeigt
ein Warenkennzeichnungs-System mit einem Aktivator und einem erfindungsgemäßen
Folienkörper.
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Die
Figuren 1 und 2 zeigen
einen Folienkörper 1, der eine Trägerschicht 10 und
ein Dekorschichtsystem 11 aufweist. Neben der Trägerschicht 10 und
dem Dekorschichtsystem 11 kann der Folienkörper 1 hierbei noch
weitere Schichten, beispielsweise Kleberschichten, Schutzschichten
oder Haftvermittlungsschichten, aufweisen.
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Bei
der Trägerschicht 10 handelt es sich vorzugsweise
um eine Kunststofffolie, insbesondere aus Polyester, Polyethylen,
Polycarbonat, Polypropylen, Polyetheretherketonketon, Polyetheretherketon,
Polyamid, Polyphthalamid, syndiotaktisches Polystyrol, Polyvinylidendifluorid,
Polytetrafluorethylen mit einer Schichtdicke von 12 bis 100 μm.
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Das
Dekorschichtsystem 11 besteht aus mehreren Schichten, die
vorzugsweise in strukturierter Form mittels eines Druckverfahrens,
beispielsweise Tiefdruck oder Tampondruck, in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess
aufgebracht sind.
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2 zeigt
hier beispielsweise mehrere elektrisch leitfähige Schichten 12, 14 und 16,
eine Schicht 13 aus einem optisch aktiven Material und eine
Schicht 15 aus elektrisch nicht leitfähigem Material.
Diese elektrischen Funktionsschichten sind mittels einer Schutzschicht 17 verkapselt.
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In
einem ersten Bereich sind die elektrischen Funktionsschichten des
Dekorschichtsystems 11 zu seinem Sensorelement 2 ausgebildet,
welches der Erfassung eines Elektromagnetisches Wechselfelds dient.
So ist im Bereich des Sensorelements 2 die elektrisch leitende
Funktionsschicht 12 – wie in 1 angedeutet – in
Form zweier plattenförmiger Metallflächen 21 und 22 ausgeformt,
welche der kapazitiven Einkopplung des Elektromagnetisches Wechselfelds
in den Folienkörper 1 dienen.
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In
einem weiteren Bereich des Folienkörpers 1 sind
die elektrischen Funktionsschichten des Dekorschichtsystems 11 zur
Ausbildung einer organischen elektronischen Schaltung angeordnet
und ausgeformt. In dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist
so eine elektronische Schaltung 3 vorgesehen, die einerseits
mit dem Sensorelement 2 und andererseits mit einem Anzeigenelement 4 über
elektrisch leitende Verbindungsbahnen verbunden ist. Die elektronische
Schaltung 3 weist einen aus ein oder mehreren organischen
Dioden oder Feldeffekt-Transistoren aufgebauten Gleichrichter sowie
einen nachgeschalteten Glättungskondensator auf und wandelt somit
das über die Kondensatorplatten 21 und 22 kapazitiv
eingekoppelte Elektromagnetisches Wechselfeld in ein Gleichspannungs-Signal
um. Im Bereich der elektronischen Schaltung 3 sind so in
dem Dekorschichtsystem 11 neben den Schichten 16, 15 und 12,
welche den Glättungskondensator ausbilden, noch weitere
hier nicht gezeigte Schichten vorgesehen, insbesondere elektrisch
leitfähige Schichten und elektrisch halbleitende Schichten,
welche Funktionsschichten der organischen Feldeffekt-Transistoren
bzw. organischen Dioden darstellen, die den Gleichrichter ausbilden.
Weiter ist es auch möglich, dass die elektronische Schaltung 3 noch
weitere Komponenten enthält, beispielsweise ein Schaltelement,
welches die Stromzufuhr zu dem Anzeigenelement steuert oder eine
Logikschaltung, welche beispielsweise eine auf das eingekoppelte
Elektromagnetisches Wechselfeld aufmodulierte Information decodiert
und/oder Signale von weiteren Sensorelementen erfasst, diese Informationen
logisch verknüpft und bei Zutreffen vordefinierter Bedingungen eine
Aktivierung des Anzeigenelements mittels dem Schaltelement veranlasst.
Auch diese Komponenten sind durch die Anordnung und Ausformung von
elektrischen Funktionsschichten umfassende elektrisch leitende Funktionsschichten,
elektrisch halbleitende Funktionsschichten und elektrisch nicht
leitender Funktionsschichten aufgebaut, mittels denen vorzugsweise
im wesentlichen mittels Druckverfahren eine elektronische Schaltung
basierend auf organischen Feldeffekt-Transistoren, Kapazitäten
und Widerständen aufgebaut ist.
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Im
Bereich des Anzeigenelements 4 sind in dem Dekorschichtsystem 11 die
elektrisch leitfähigen Schichten 12 und 14 sowie
die Funktionsschicht 13 angeordnet, die das Anzeigenelement
ausbilden. Die Funktionsschicht 13 besteht aus einem Material,
welches bei Anlegen eines elektrischen Feldes oder bei einem elektrischen
Stromfluss seine optischen Eigenschaften ändert. Die Schicht 13 besteht
so beispielsweise aus einer Polymermatrix mit Hohlräumen,
die mit einem nematischen oder cholesterischen Flüssigkristallmaterial
gefüllt sind, so dass sich bei Anlegen eines elektrischen
Feldes eine Änderung des optischen Erscheinungsbildes der
Schicht 13 ergibt. Weiter kann die Schicht 13 auch
aus einem elektrochromen Material, einem elektrolumineszenten Material,
einem elektrophoretischen Material oder aus einem organischen Leuchtstoff
bestehen, wobei hier auch noch weitere Schichten zwischen den Schichten 12 und 13 vorgesehen
sein können. Eine oder mehrere der Schichten 12, 13 oder 14 sind
im Bereich des Anzeigenelements 4 in Form einer optisch
erkennbaren Information ausgeformt, so dass bei Aktivierung des
Anzeigenelements 4, d. h. bei Anlegen einer Spannung an
die Anschlusskontakte des Anzeigenelements 4, sich das
optische Erscheinungsbild des Anzeigenelements 4 in dem
Bereich der optisch erkennbaren Information verändert und die
optisch erkennbare Information 5 so optisch sichtbar wird.
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Als
elektrisch leitfähige Funktionsschichten werden vorzugsweise
dünne Metallschichten im Dickebereich zwischen etwa 1 und
5 nm eingesetzt, beispielsweise bestehend aus Kupfer, Aluminium, Silber,
Gold oder einer Metalllegierung. Weiter ist es auch möglich,
dass die elektrisch leitfähigen Funktionsschichten – insbesondere
im Bereich des Anzeigenelements 4 – aus einem
transparenten leitfähigen Material wie ITO oder TIOx oder aus einem organisch leitfähigen
Material wie PEDOT/PSS, Pani oder Carbon Nano Tubes bestehen.
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Die
elektrisch halbleitenden Funktionsschichten des Dekorschichtsystems 11 bestehen
vorzugsweise aus einem organischen Halbleiter, beispielsweise Polythiopen,
Polyterthropen, Polyfluoren, Pentaceen, Tetraceen, Oligotropen,
anorganischem Silizium eingebettet in einer Polymermatrix, Nano-Silizium
oder Polyarylamin oder Carbon Nanotubes. Die Schichtdicke der organischen
Halbleiterschicht beträgt vorzugsweise zwischen 5 nm und
1 μm. Die Halbleiterschicht wird aus einer Lösung,
beispielsweise einer wässrigen Lösung, mittels
eines Druckverfahrens, beispielsweise eines Tiefdruckverfahrens
oder Tampon-Druckverfahrens, oder auch mittels Spin-Coating, Sprühen
oder Gießen aufgebracht.
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Weiter
kann die elektrisch halbleitende Funktionsschicht auch aus einer
Schicht bestehend aus im wesentlichen anorganischen Substanzen ausgebildet
sein, welche aus einer Lösung aufgebracht sind. So kann
die Schicht aus einer, aus einer in Lösung aufgebrachten,
Schicht eines anorganischen Halbleiters bestehen, beispielsweise
aus Nano-Partikeln eines anorganischen Halbleiters, beispielsweise Silizium,
die aus einer Lösung mittels eines der oben angeführten
Verfahren aufgebracht sind, mit einer Schichtdicke zwischen 5 nm
und 1 μm.
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Bei
der elektrisch nicht leitenden Funktionsschicht des Dekorschichtsystems 11 handelt
es sich vorzugsweise um eine Schicht aus einem Polymermaterial,
beispielsweise aus Polymethylmethacrylat (PMMA), PVP, PHS, PS, Polystyrolcopolymeren, Harnstoffharzen
oder PMMA-Copolymeren mit einer Schichtdicke von 5 nm bis 16 μm.
Auch diese Schicht ist vorzugsweise aus einer Lösung mittels
eines der oben bezeichneten Verfahren, insbesondere mittels Offset,
Tintenstrahldruck, Tiefdruck oder Siebdruck oder Flexodruck, aufgebracht.
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Weiter
ist es auch möglich, das Dekorschichtsystem 11 nicht
in einem einzigen, kontinuierlichen Fertigungsprozess zu fertigen,
sondern dass einzelne Komponenten des Dekorschichtsystems 11, beispielsweise
die elektronische Schaltung 3 und/oder das Anzeigenelement 4,
separat in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess gefertigt und sodann beispielsweise
auf die elektrisch leitfähige Funktionsschicht 12 appliziert
und mit den entsprechenden anderen Komponenten mittels eines elektrisch
leitfähigen Klebers elektrisch verbunden werden.
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Der
in 1 gezeigte Folienkörper 1 wird nach
der Fertigung vereinzelt und beispielsweise als Label auf eine Spielkarte
appliziert. Der Folienkörper 1 bildet hierbei
Teil eines Systems, welches eine Vielzahl weiterer Spielkarten umfasst,
die ebenfalls mit einem gemäss 1 ausgestalteten
Folienkörper versehen sind, deren Anzeigenelemente jedoch
eine von der optischen Information unterschiedliche optische Information
bereit stellen, und weiter einen auf den Sensor 2 abgestimmten
Aktivator aufweisen. Der Aktivator weist hierbei ebenfalls zwei
plattenförmige Metallflächen auf, die auf die
Metallflächen 21 und 22 abgestimmt sind.
Bei entsprechender Überdeckung der einander zugeordneten
Platten des Aktivators und der jeweiligen Spielkarte erfolgt eine
Einkopplung des Elektromagnetisches Wechselfelds, welches von der
Elektronik 3 gleichgerichtet und in eine Gleichspannung
umgewandelt wird, welche das Anzeigenelement 4 aktiviert
und die Information sichtbar macht.
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3 zeigt
ein Warenkennzeichnungs-System mit einem Aktivator 7 und
einem Folienkörper 6. Der Folienkörper 6 ist
wie der Folienkörper 1 nach 1 und 2 aufgebaut,
mit dem Unterschied, dass mittels der Anordnung und Ausformung der elektrisch
leitfähigen, elektrisch halbleitenden und elektrisch isolierenden
Schichten des Dekorschichtsystems 11 in dem Folienkörper 6 hiervon
unterschiedliche Funktionen in dem Dekorschichtsystem implementiert
sind. Der Folienkörper 6 weist so ein Sensorelement 61,
ein Sensorelement 64, eine elektronische Schaltung 62,
eine Energiequelle 63 und ein Anzeigenelement 65 auf,
welche wie oben beschrieben durch die Anordnung und Ausformung der Schichten
des Dekorschichtsystems ausgebildet sind.
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Das
Sensorelement 61 wird von einer Antennenspule gebildet,
die auf die Erfassung eines von einem Aktivator 7 abgestrahlten
Elektromagnetisches Wechselfelds 8 abgestimmt ist. Bei
der Energiequelle 63 handelt es sich um eine mittels Druckens
hergestellte elektrochemische Flachbatterie.
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Bei
dem Sensorelement 64 handelt es sich um einen Temperatursensor,
welcher beispielsweise von einer Anordnung bestehend aus zwei Elektroden und
einem zwischen diesen Elektroden angeordneten Halbleiter mit entsprechend
temperaturabhängiger Leitfähigkeit gebildet ist.
Das Anzeigenelement 65 ist beispielsweise wie das Anzeigenelement 4 nach 1 ausgebildet.
Die elektronische Schaltung 62 erfasst zum einen das über
das Sensorelement 61 eingekoppelte Elektromagnetisches
Wechselfeld 8 und das von dem Temperatursensor 64 bereit
gestellte Signal.
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Wird
nun von der elektronischen Schaltung 62 ein entsprechendes
Aktivierungssignal 8 erfasst, so startet sie die Überwachung
der Temperatur mittels des Signals von dem Sensorelement 64 darauf hin,
ob ein vorgegebener Grenzwert überschritten wird. Bei Überschreiten
des Temperatur-Grenzwertes aktiviert die elektronische Schaltung 62 das
Anzeigenelement 65, so dass eine optische Information, beispielsweise
ein Warnhinweis, sichtbar ist. Der Folienkörper 6 wird
beispielsweise als Label für die Überwachung von
Lebensmitteln eingesetzt und hierzu beispielsweise auf die zu überwachenden
Lebensmittel oder deren Verpackung appliziert, oder bildet Teil
einer solchen Verpackung. Neben dem Sensorelement 64 kann
der Folienkörper 6 hierbei noch weitere Sensorelemente
aufweisen, die beispielsweise die Lichteinstrahlung oder den Sauerstoffgehalt
erfassen und deren Signale von der elektronischen Schaltung 62 auf
die Einhaltung von vordefinierten Grenzwerten hin überprüft
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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