带有热致变色的防伪标志的有价文件的制作方法

专利名称：带有热致变色的防伪标志的有价文件的制作方法
带有热致变色的防伪标志的有价文件本发明涉及一种安全元素，其包括至少一个热致变色的色层。此热致变色的色层将一个第一信息覆盖，从而使该第一信息不可辨认。只有在热量按第一种方式加入热致变 色的色层内时，才可以看到所述第一信息。由EP 1320 836 A2已知按本发明所述类型的安全元素，其中，在有价文件和安全 文件之内或之上设置至少为LCR振荡回路形式的电子芯片。在此，LCR振荡回路是由一个 电感为L的线圈、一个电容为C的电容器和一个欧姆电阻R组成的电振荡回路。电磁辐射 源，例如RFID (射频识别)阅读机或简单的发射器，激励所述的LCR振荡回路，在此，通过特 殊的损耗功率产生热量，并直接或通过特殊的指示物反应获知。所述特殊的指示物反应例 如通过在有价文件和安全文件内部和/或表面上的热致变色的色层的颜色变换实现。然而这种安全元素不适合作为机器可读的标记。热致变色的色层的颜色变换进行 得如此缓慢，以致它不能在当今常用的处理速度达每秒钟40张钞票的钞票处理机中使用。更严重的缺点是，无法区别是由于吸收了通过RFID阅读机天线的电磁辐射而造 成加热或颜色转换，还是由其它途径进行的加热。其它途径的加热可例如是通过手的热 传导，吸收灯的辐射，或升高的环境温度。即使若由于例如颜色转换温度为例如+45°C而 可以将通过手传入热量和升高的环境温度排除在外，但由于例如通过安全元素被污染和 将安全元素“握在手中(In-der-Hand-Haltens) ”的方式造成的电容效应，以及通过皱折 (Verknitterung)造成的电阻效应，而不能确定LCR振荡回路准确的谐振频率，并因而不能 确定其吸收的能量。因此加热和与之相关的真实性证明是不可靠的。因此本发明所要解决的技术问题在于，这样进一步改进按所述类型的安全元素， 以便克服现有技术的缺点并进一步提高防伪性能。该技术问题通过独立权利要求的特征解决。本发明的进一步改进是从属权利要求 的技术主题。按本发明，所述热致变色的色层除覆盖第一信息外附加地覆盖一个第二信息。该 第二信息也在一定温度范围内不可辨认，例如在普通的环境温度下或在室温时。只有在热 量按优选与第一种加热方式不同的第二种加热方式加入热致变色的色层内时，才可以看到 所述第二信息。因此按本发明，在按第一种方式加热时，颜色转换以与按第二种方式加热时不同 的几何分布或不同的几何图案进行。因此，在按第一种方式加热时，只有热致变色的色层内部的一定区域发生变化，其 中，所述区域特别优选地设计为图案、字母数字符号或图像的几何形状。所述一定区域的轮 廓构成所述第一信息。反之，在按第二种方式加热时，例如通过手指或灯加热时，整个受到加热的热致变 色的色层的表面发生变化。在此，第二信息或通过变换颜色的表面的外形轮廓构成，或附加 地在从有色向无色或透明的热致变色的颜色转换时通过处于热致变色的色层下方的印刷 图构成。所述印刷图在加热的手指或光锥轮廓的内部设计为图案、字母数字符号或图像的 形式，例如设计为符号“ € ”的结构。
所述第一和第二信息优选具有不同的信息内容，其中第一和第二信息可直接叠置 或彼此错移地布置。因此例如第一信息可以体现文字或数字，而第二信息呈现椭圆形轮廓 形状的彩色表面。在本发明的范围内不同的信息内容还包括，尽管第一和第二信息表述相 同的文字、相同的数字、相同的图案等，但各自元素有不同的大小或不同的颜色或彼此旋转 或相错地布置。可选地，第一和第二信息也可以具有相同的信息内容。不过在这种情况下必须将 第一和第二信息布置在安全元素上不同的位置，或只允许部分重叠，因为否则第一和第二 信息将具有相同的信息内容。例如第一和第二信息分别显示大小相同、字体相同和颜色相 同的数字“50”，但是它们或多或少地彼此旋转或相错地布置，从而使它 们不完全相同或不
直接叠置地布置。除第一和第二信息外，所述热致变色的色层可附加地覆盖至少另一个信息，其同 样不可辨认。所述另一个信息只有在热量按另一种方式加入热致变色的色层内时才能看 至IJ，所述另一种加热方式与第一种和第二种加热方式不同。由此得到突出的优点是，可以在 所述安全元素内“隐藏”三个或更多的信息，其或在不同地点具有相同的信息内容，或具有 不同的信息内容，由此进一步提高防伪性能。本发明不仅涉及具有安全元素的底物，而且涉及具有一个包括安全元素的底物的 数据载体。在此，数据载体尤其是有价文件，例如钞票、证券、信用卡或证件、护照、证明文书 之类、标签、包装或其它用于产品安全的元素。按一种可选的实施形式，至少一个信息设在底物的一侧，以及至少一个热致变色 的色层设在底物的对置侧上。在这种情况下，穿过底物或安全元素进行加热。这样做的优 点是，潜在造假者无法识别底物一侧上的信息和底物对置侧上的热致变色的色层之间的关 系，从而进一步提高防伪性能。尤其如果信息和热致变色的色层均集成于安全元素或数据 载体的设计中或另一个安全元素内，可进一步提高防伪性能。尤其是，所述安全元素有至少一个电路，在此，所述电路具有至少一个设计为图 案、字母数字符号或图像的形式的欧姆电阻，其中，所述热致变色的色层至少部分地覆盖此 欧姆电阻。因此在向电路中输入电能时，仅热致变色的色层的布置在欧姆电阻上面或紧挨 着欧姆电阻的区域变换颜色。由此实现在热致变色的色层内部至少可以看到欧姆电阻的部 分图案、字母数字符号或图像。因此欧姆电阻承担加热元件的任务。它们按矩阵结构或以任意轮廓形状布置，例 如为数字“50”的形状，并用热致变色的色层覆盖并因而被隐蔽。在电激励时，欧姆电阻将 热致变色的色层加热，从而在热致变色的色层内部呈现出另一种颜色或成为透明的数字 “ 50 ”，它在其形状和面积上与通过欧姆电阻形成的数字“ 50 ” 一致。在电路设计为非闭合的电路时，所述电激励通过与电源的直接电流接触实现。例 如所述电流接触通过电池与电路之间的接触实现。对于形式上为振荡回路或LCR振荡回路的闭合电路，电激励优选不接触地通过电 磁辐射耦合和特别优选地通过在无线电频率范围(RF)内场的磁感应耦合实现。LCR振荡回 路的谐振频率或相应发射天线的工作频率优选地处于IMHz至IGHz范围内，优选地在5MHz 至30MHz范围内，以及特别优选地在约13. 56MHz或约27MHz的范围内。LCR振荡回路的总 电阻优选地处于100 Ω至IK Ω范围内，特别优选地在150 Ω至500 Ω的范围内，其中主要部分，优选70 %以上和特别优选90 %以上由欧姆电阻分担。 所述电路的各构件，如印制导线(Leiterbahn)、线圈、电容器和欧姆电阻，优选地 通过印刷技术制成，亦即压印在底物上。例如可如下制造印刷的欧姆电阻并确定其尺寸(a)通过导电的碳/石墨基颜料，其中，通过欧姆电阻印制导线的线宽、线密度、层 厚或长度实施期望电阻的调整，(b)通过导电的聚合物，例如PEDOT (H. C. Starck的Baytron 或AGFA的 0RCAC0N )，其中，通过欧姆电阻印制导线的线宽、线密度或层厚实施期望电阻的调整，(c)通过也构成所述电路其它部件的相同的低欧姆材料，例如银，制造细小的印制 导线，(d)或在(a)和(b)的情况下，取代由印制导线段组成不连续元件的结构，用由面 状印刷的元件组成的结构。此时通过压印的层厚实施期望电阻的调整。作为通过印刷技术直接施加在底物上的替换，也可以将电路设计为安全标签 (Sicherheitsetikett)、所谓贴片(Patch)、或安全条带(Sicherheitsstreifen)形式的薄 膜贴片(Folienapplikation)，并接着移植到底物上。各个欧姆电阻优选并联。特别优选地通过另一些串联的欧姆电阻补充并联的欧姆 电阻，从而通过这些优选不同大小并因而不同功率等级的电阻，可首先实现较宽范围的响 应灵敏度并且使其可视化。在此，在尺寸设计得恰当时，可以达到不仅分辨位置也分辨时间 的颜色变换。由此，例如在将电阻值从欧姆电阻到欧姆电阻逐渐减小的串联欧姆电阻呈“梯 级式”布置时，得到热致变色色层的一种跟随欧姆电阻“游动的”颜色变换。首先第一欧姆 电阻加热，然后下一个，以此类推。加热元件的触发速度取决于其面积或热容和欧姆电阻以及其触发温度与环境温 度之差。因此对于较大的元件其颜色的变换比较小的元件慢；在面积相同时，如果这些元件 是串联的，则有较大欧姆电阻的元件与有较小欧姆电阻的元件相比更迅速地触发。在并联 时情况相反。因此通过恰当地设计，可以造成一种运动效果。除了已说明的按激励和时间顺序在几何上区别颜色变换外，在恰当的层结构的情 况下还可按温度或加热区别。在此，例如在电路上叠置地印刷两个有相同或不同图案的热 致变色的色层，其中处于下部的例如具有+50°C的转变温度，而处于上部的例如具有+25°C 的转变温度。因此，当处于下部的热致变色的色层假定从绿到蓝以及处于上部的热致变色 的色层假定从黑到无色变换颜色时，在通过手指热激励的情况下得到一种从黑到绿的颜色 变换，以及在加入较大能量的电激励时则导致从黑到蓝的颜色变换。当热致变色的颜色混 合时，以此方式也可以达到时间/温度上连续的颜色转换。若取代前面提及的从黑色到无色的转换，而在一个简单的黑色背景上采用一种有 热致变色的液晶色素的颜色，那么根据当时的温度呈现出彩色。因此通过改变面积和电阻 以及将其有目的地排列，可以产生随时间改变颜色的图像/图案。在DE 10 2006 016 048 中提供了这方面的另一些设计，在此采纳了其与此相关的公开内容。若使用在室温或环境温度中处于基本状态时为黑色的热致变色的颜色作为位 于上部的可见层，则有利地附加套印一个偏振化的效应色，如其在DE 10243650A1或WO 2004028824A2中说明的那样，在这里采纳了其与此相关的公开内容。由此一方面在美学上 分辨黑色表面，另一方面反射光的偏振化是一种附加的保险措施。
在恰当结构化的情况下，也可以在印刷后对图像、符号、图案等再进行单独的处理 或改变。由此可以将按本发明的特征与另一个单个标志，例如数字相结合。作为举例，以普 通的7段指示字的形式书写一个数字，在它上面全面地施加一个热致变色层。在基本状态 时，所有段触点接通并与电路连接，所以在输入电能时呈现出数字8。现在通过选择性断开 个别段，也可以表述从0至9的所有其它数字。这例如可以是借助书刊印刷法或凸版印刷 法或喷墨印刷法或激光器的传统标注数字的校验数。各分段的断开，有利地借助激光器，通 过在涉及的7段指示字印制导线的节点上消蚀(Ablation)小的切口实现当在不久的将来RFID标签越来越多地也应用于零售业单独包装上时，本发明产 生突出的优点。由此，如现今的条型码扫描机或用于识别钞票真实性的紫外线灯那样，相应 的RFID阅读机将同样在付款终端通用。现在借助所述的RFID阅读机可以实现一种用于鉴 别具有按本发明的安全元素的有价文件的真实性的新型检验方法。当未来的RFID阅读机 也集成在移动电话中时，这种特征将赢得附加的吸引力。为了按本发明的安全元素的机器可读性，通过无线电频率辐射激励一叠钞票或设 备钞票叠中(Anlagestapel)的所有钞票，并且接着由机器评估每张钞票的热致变色的颜 色变化。借助下面的实施变型方案或例子以及补充的附图，说明本发明的优点。所说明的 单个特征和下面说明的实施例就其自身而言是有创造性的，而通过组合也是有创造性的。 所述例子呈现优选的实施形式，但本发明绝不仅限于此。此外，为了更好地理解，附图中的图示强烈地示意化，并不反映实际情况。尤其是 附图中表示的比例与实际上存在的比例不一致，它们仅用于改善直观性。此外，为了更好地 理解，在下面的举例中介绍的实施形式缩减至重要的核心信息。在转换为实用时，可考虑使 用复杂得多的图案或图像。附图具体示意地表示

图1表示按本发明的安全元素的原理图，并且其中，图Ia表示安全元素带有处于基本状态的热致变色的色层，图Ib表示用手指接触并加热热致变色的色层，图Ic表示用灯大面积加热热致变色的色层，图Id表示热致变色的色层在部分处于其下方的电路被电能激励；图2表示图1所示设计的一种变型方案，其中，在热致变色的色层下方加印一个形 式上为符号"e ”的信息，并且其中，图2a表示用手指接触并加热热致变色的色层，图2b表示用灯大面积加热热致变色的色层；图3表示非闭合的电路的结构；图4表示电振荡回路的结构；图5表示图4所示设计的一种变型方案，其中，整个欧姆电阻由五个串联的电阻构 成；图6表示按本发明的安全元素的一种层状结构，它附加地由一个视觉可变的色层覆盖。图1表示一张钞票或一个芯片卡，它由底物1组成，在底物上施加椭圆面形式的热致变色的色层2。在基本状态，亦即在室温或环境温度下，热致变色的色层2不透明并具有 一种特定的颜色，例如绿色。若观察者将一个手指放在热致变色的色层2上，则按图Ib相 应的区域3改变其不透明性并且变成无色的，从而可以看到处于热致变色的色层2下方的 底物1。若形式上为多个符号“€”的压印处于底物1上，则按图2a可以看到这些设在区域3 内的符号“€” 6。若热致变色的色层2相反通过大面积的热源辐射，则热致变色的色层2的 整个区域4变换其不透明性并且变为无色的。在此得到一个透明的椭圆面，按图Ic可以在 其中看到底物1的表面，或按图2b可以在其中看到设在此区域内的符号"€” 7。区域3或面积4的轮廓形状与处于热致变色的色层2下方的底物1表面相结合， 在这里相应于按本发明的第二信息。附加地，相应于图3和图4，一个电路的欧姆电阻处于热致变色的色层2下方，所述 欧姆电阻设置为数字“50”的形式。若现在将电能输入电路，欧姆电阻加热，则热致变色的 色层2在区域5内将其颜色从绿色向透明变换。由此在绿的热致变色的色层2内部呈现出 形式上为数字“50”的透明区5。热致变色的色层2的区域5在此相应于按本发明的第一信息。 图3表示形式上为电流式能量输入的非闭合式电路的一种电路的实施形式。此电 路包括电触点10、用低欧姆电阻材料，例如银制成的印制导线9以及其表面8设计为数字 “50”的形状的欧姆电阻Ri。欧姆电阻Ri完全布置在热致变色的色层2下方并且布置在椭 圆轮廓形状的内部中央。反之，电触点10不处于热致变色的色层2下方，以及印制导线9 仅部分处于热致变色的色层2的下方。图4表示不同于图3的实施形式，其中电路设计为电振荡回路11。在此，所述电振 荡回路11包括电感为L的线圈、电容为C的电容器以及欧姆电阻Ri。电容器优选地设计为 附加的导电面状元件或/并且设计为全息图贴片(Hologramm-Patch)，从而可以将电容器 有利地设计为另一个处于钞票上的安全元素。在图5中加热电阻设计为五个单个欧姆电阻Rl至R5的串联电路，其中，电阻值从 欧姆电阻Rl至欧姆电阻R5连续减小，也就是说，Rl > R2 > R3 > R4 > R5(欧姆电阻Rl 的电阻值大于欧姆电阻R2的电阻值，欧姆电阻R2的电阻值大于欧姆电阻R3的电阻值，欧 姆电阻R3的电阻值大于欧姆电阻R4的电阻值以及欧姆电阻R4的电阻值大于欧姆电阻R5 的电阻值)。这些电阻值设计成梯级状，从而当向电路中输入电能时，产生从Rl向R2向R3 向R4向R5的在地点上游动的变色。图6表示按本发明的安全元素层状结构的多种可能的变型方案，它附加地用一个 色层覆盖。在此，印制导线13印刷在底物12上，印制导线13由低欧姆的导电材料，例如银 组成。在印制导线13上加印中等电导率的层14，如石墨涂料。所述印制导线13和所述层 14构成具有相应电接头的欧姆电阻。在保持安全元素功能的情况下，例如可以互换印制导线13与所述层14的层序。欧姆电阻用一个热致变色的色层2覆盖，它例如从黑向无色或透明变换颜色。最 后，在热致变色的色层2上面印刷一个视觉可变的色层15。此视觉可变的色层15例如含有 偏振化的液晶色素，从而在视觉上提升黑色表面，并且基于反射光的偏振提供一种附加的 安全措施。
权利要求
一种安全元素，包括至少一个热致变色的色层，其中，此热致变色的色层将一个第一信息覆盖，从而使该第一信息不可辨认，其中，在热量按第一种方式加入所述热致变色的色层内时，便可以看到所述第一信息，其特征为，所述热致变色的色层附加地将一个第二信息覆盖，从而使该第二信息不可辨认，其中，在热量按第二种方式加入所述热致变色的色层内时，便可以看到所述第二信息。
2.按照权利要求1所述的安全元素，其特征为，第二种加热方式与第一种加热方式不同。
3.按照权利要求1或2所述的安全元素，其特征为，所述第一和第二信息有不同的信息 内容。
4.按照权利要求1或2所述的安全元素，其特征为，所述第一和第二信息有相同的信息 内容，并且布置在安全元素上不同的位置。
5.按照前列诸权利要求之一所述的安全元素，其特征为，所述第一和/或第二信息设 计为图案、字母数字符号或图像的形式。
6.按照前列诸权利要求之一所述的安全元素，其特征为，所述热致变色的色层将至少 另一个信息覆盖，以使该另一个信息不可辨认，其中，在热量按另一种方式加入热致变色的 色层内时，便可以看到所述另一个信息，所述另一种加热方式与第一种和第二种加热方式 不同。
7.按照前列诸权利要求之一所述的安全元素，其特征为，所述安全元素具有至少一个 电路，其中，-所述电路具有至少一个欧姆电阻，该电阻设计为图案、字母数字符号或图像的几何形状，-所述热致变色的色层至少部分覆盖此欧姆电阻，所以_在向电路中输入电能时，仅热致变色的色层的布置在欧姆电阻上面或紧挨着欧姆电 阻的区域变换颜色，所以在热致变色的色层内部可以看到欧姆电阻的至少部分图案、字母 数字符号或图像。
8.按照权利要求7所述的安全元素，其特征为，所述电路是非闭合的，并且以电流形式 将电能输入该电路。
9.按照权利要求7所述的安全元素，其特征为，所述电路是闭合的，并且通过电磁辐射 或通过磁感应耦合将电能输入该电路。
10.按照权利要求9所述的安全元素，其特征为，所述电路是一种电振荡回路，优选是 一种LCR振荡回路。
11.按照前列诸权利要求之一所述的安全元素，其特征为，所述安全元素布置在一种底 物上。
12.按照权利要求11所述的安全元素，其特征为，至少一个信息设在所述底物的一侧 上，并且至少一个热致变色的色层设在所述底物的对置侧上。
13.按照前列诸权利要求之一所述的安全元素，其特征为，所述热致变色的色层设计为 图案、字母数字符号或图像的形式。
14.按照前列诸权利要求之一所述的安全元素，其特征为，所述第二信息印刷在所述安 全元素上。
15.按照前列诸权利要求之一所述的安全元素，其特征为，所述第二种加热方式通过使 用者的体热，优选通过其手指或手，或通过大面积的热源，例如灯或热辐射源实现。
全文摘要
本发明涉及一种安全元素，包括至少一个热致变色的色层。此热致变色的色层将一个第一信息覆盖，从而使该第一信息不可辨认。只有在热量按第一种方式加入热致变色的色层内时，才可以看到所述第一信息。按本发明，热致变色的色层除第一信息外还附加地将一个第二信息覆盖。该第二信息也在一定的温度范围内，例如在普通的环境温度或在室温下不可辨认。只有在热量按优选不同于第一种加热方式的第二种方式加入热致变色的色层内时，才可以看到所述第二信息。因此按本发明，在按第一种方式加热时，颜色转换以与按第二种方式加热时不同的几何分布或不同的几何图案进行。
文档编号G07D7/00GK101960495SQ200980106836
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月16日 优先权日2008年2月27日
发明者卡尔海因茨·迈耶, 哈拉尔德·雷纳 申请人:德国捷德有限公司