WO2009106242A1 - Wertdokument mit fälschungssicherung durch thermochrome anzeige - Google Patents

Wertdokument mit fälschungssicherung durch thermochrome anzeige Download PDF

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WO2009106242A1
WO2009106242A1 PCT/EP2009/001064 EP2009001064W WO2009106242A1 WO 2009106242 A1 WO2009106242 A1 WO 2009106242A1 EP 2009001064 W EP2009001064 W EP 2009001064W WO 2009106242 A1 WO2009106242 A1 WO 2009106242A1
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WO
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security element
ink layer
thermochromic ink
element according
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PCT/EP2009/001064
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French (fr)
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Harald Reiner
Karlheinz Mayer
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Giesecke & Devrient Gmbh
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    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/003—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using security elements
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    • G07D7/01—Testing electronic circuits therein
    • B42D2035/24—

Definitions

  • the invention relates to a security element which has at least one thermochromic ink layer.
  • the thermochromic ink layer covers a first information, so that the first information is not recognizable. Only with a first type of heat input into the thermochromic ink layer is the first information recognizable.
  • a generic security element in which electronic components in the form of at least one LCR resonant circuit are provided in or on a value and security document.
  • the LCR resonant circuit is in this case an electrical resonant circuit consisting of a coil with the inductance L, a capacitor with the capacitance C and an ohmic resistance R.
  • An electromagnetic radiation source for example an RFID reader or a simple transmitter, excites the LCR resonant circuit where heat is produced by specific power dissipation and determined directly or via a specific indicator reaction.
  • the specific indicator reaction takes place, for example, by a color change of a thermochromic ink layer inside and / or on the surface of the value and security document.
  • thermochromic ink layer proceeds so slowly that it can not be used in current banknote processing machines with processing speeds of up to 40 banknotes per second.
  • Such other heating may be, for example, a heat conduction via the hand, a radiation absorption of a lamp or an increased ambient temperature. Even if heat conduction via the hand and an increased ambient temperature due to, for example, a color change temperature of eg + 45 ° C can be ruled out, due to capacitive effects, eg due to soiling and the type of "holding in” the security element , and resistive effects due to creasing, the exact resonance frequency and thus the absorbed energy of the LCR resonant circuit can not be determined, which means that the heating and the associated proof of authenticity is uncertain.
  • the invention is therefore the object of developing a generic security element such that the disadvantages of the prior art is eliminated and the protection against counterfeiting is further increased.
  • the thermochromic ink layer covers a second information in addition to the first information.
  • the second information is not visible in a certain temperature range, for example, at the usual ambient temperature or at room temperature. Only when a second type of heat input, which is preferably different from the first type of heat input, takes place in the thermochromic ink layer is the second information recognizable. According to the invention, therefore, in the first type of heat input, a color change takes place in a different geometric distribution or a different geometric pattern than in the second type of heat input.
  • thermochromic color layer changes, this particular area being particularly preferably executed in the geometric shape of a pattern, an alphanumeric character or an image.
  • the contour of this particular area forms the first information.
  • thermochromic ink layer In the second type of heat input, for example, when heated by a finger or a lamp, however, changes the entire surface of the thermochromic ink layer, which is exposed to the heating.
  • the second information is formed either by the outline contour of the surface having the color change, or additionally in a thermochromic color transition from color to colorless or transparent by a lying under the thermochromic ink layer print image.
  • This print image is executed within the contour of the warming finger or light cone in the form of a pattern, an alphanumeric character or an image, for example as an arrangement of " €" symbols.
  • the first and second information preferably have a different information content, wherein the first and second information can be arranged directly above one another or against each other.
  • the first information may be a text or a number
  • the second information may be a colored area of an oval outline.
  • a different information content within the meaning of this invention is also present if the first and second information represent the same text, the same number, the same pattern, etc., the respective However, elements have different sizes or different colors or are mutually rotated or shifted.
  • the first and second information have the same information content.
  • the first and second information must be located at different locations on the security element or may only partially overlap, otherwise the first and second information would have the same information content.
  • the first and second information each represent the number "50" in the same size, same font and color, but are more or less rotated against each other or arranged so that they are not congruent or not directly superimposed.
  • thermochromic ink layer may cover at least one other piece of information that is also not recognizable.
  • This further information can be recognized only in a further type of heat input into the thermochromic ink layer, which is different from the first and second type of heat input.
  • a particular advantage is that three or more pieces of information, which either have the same information content at different locations or different information contents, can be "hidden" in the security element, whereby the protection against counterfeiting is further increased.
  • the invention comprises both a substrate with a security element and a data carrier with a substrate with a security element.
  • the data carrier is in particular a value document, such as a banknote, a security, a credit or identity card, for example Passport, a certificate and the like, a label, a packaging or other element for product safety.
  • At least one information is arranged on one side of the substrate and at least one thermochromic color layer on the opposite side of the substrate.
  • the heat transfer takes place through the substrate or security element.
  • the security element has at least one electrical circuit.
  • the electrical circuit in this case has at least one ohmic resistance, which is designed in the form of a pattern, an alphanumeric character or an image, wherein the thermochromic ink layer at least partially covers the ohmic resistance.
  • the ohmic resistances thus have the task of a heating element. They are arranged in a matrix arrangement or any outline shape. In the case of electrical excitation, the ohmic resistances heat up the thermochromic ink layer, so that within the thermochromic ink layer a different colored or transparently formed number "50" appears , which corresponds in its shape and area of the number formed by the resistive numbers "50".
  • the electrical excitation takes place in an embodiment of the electrical circuit as an open circuit by direct galvanic contact with an electrical energy source.
  • this galvanic contact is made by contact between a battery and the electrical circuit.
  • the electrical excitation preferably takes place without contact via the coupling of electromagnetic radiation and particularly preferably via magnetic-inductive coupling of a field in the radio-frequency range (RF).
  • the resonant frequency of the LCR resonant circuit or operating frequency of the corresponding transmitting antenna is preferably in the range of 1 MHz to 1 GHz, preferably in the range of 5 MHz to 30 MHz and more preferably in the range of 13.56 MHz or 27 MHz.
  • the total resistance of the LCR resonant circuit is preferably in the range of 100 ⁇ to 1 k ⁇ , more preferably in the range of 150 ⁇ to 500 ⁇ , of which the major portion, preferably more than 70% and more preferably more than 90%, to the ohmic Resistances deleted.
  • the individual components of the electrical circuit are preferably produced by printing technology, that is printed on the substrate.
  • the printed resistive resistors are made and dimensioned as follows:
  • conductive polymers e.g. PEDOT (Baytron® from H.C.Starck or ORCACON® from AGFA), whereby the setting of the desired resistance value takes place via the line width, the line density or the layer thickness of the conductor track of the ohmic resistors,
  • the electrical circuit is also possible to form the electrical circuit as a film application in the form of a security label, a so-called patch, or security strip and then transferred to a substrate.
  • the individual ohmic resistors are preferably connected in parallel.
  • the ohmic resistors connected in parallel are supplemented by further ohmic resistors connected in series, so that a greater bandwidth of the responsiveness can initially be realized and also visualized by these resistors in a preferably different size and thus different power class. at suitable dimensioning can be achieved both a spatially, as well as time-resolved color change.
  • a color change of the thermochromic ink layer which "migrates" over the ohmic resistances results. First, the first ohmic resistance heats up, then the next, etc.
  • the tripping speed of a heating element depends on its area or the heat capacity and the ohmic resistance and the difference between their tripping temperature and the ambient temperature. For example, color changes more slowly in a larger element than in a smaller element; if the area is the same, an element with a large ohmic resistance triggers faster than with a low resistance element, as long as the elements are connected in series. With parallel connection it is vice versa.
  • a suitable design can be used to create a movement effect.
  • thermochromic layer structure In addition to the described geometric differentiation of the color change after excitation and the temporal sequence, there is the possibility of a differentiation according to temperature or heating with a suitable layer structure.
  • the bottom for example, has a transition temperature of +50 0 C and the overhead example of + 25 ° C.
  • a color change from black to green occurs with thermal excitation by a finger and with electrical stimulation with a greater energy input of black to blue.
  • thermochromic colors it is thus also possible to achieve temporal / thermal continuous color transitions.
  • thermochromic liquid-crystal pigments is used on a simple black background, rainbow colors appear depending on the actual temperature.
  • time-varying colored images / patterns can be generated. Further explanations on this are given in DE 10 2006 016 048, the relevant disclosure of which is incorporated here.
  • thermochromic ink in the ground state at ambient or ambient temperature is used as the upper visible layer
  • an additional overprinting of a polarizing effect ink as described in DE 10243650 A1 or WO 2004028824 A2 is advantageously carried out, the disclosure of which is incorporated herein becomes.
  • the black area is aesthetically resolved
  • the polarization of the reflected light provides additional protection.
  • a particular advantage of the invention arises when in the near future RFID tags will increasingly find use also on individual retail packaging.
  • corresponding RFID readers at checkout terminals will be as common as nowadays barcode scanners or UV lamps for authentication of banknotes.
  • all banknotes of a banknote or plant stack are excited by radio frequency irradiation and then the thermochromic color change of each individual banknote is evaluated by machine.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the security element according to the invention and here in
  • thermochromic ink layer in the ground state
  • FIG. 1 b upon touching and heating of the thermochromic ink layer with a finger
  • thermochromic ink layer 1c for large-area heating of the thermochromic ink layer with a lamp
  • thermochromic ink layer upon excitation of a partially underlying electrical circuit with electrical energy
  • Fig. 2 shows a variant of the embodiment of Fig. 1, in which under the thermochromic layer information in the form of " €" symbols is printed, and this in Fig. 2a when touched and heated, the thermochromic
  • thermochromic ink layer in large-scale heating of the thermochromic ink layer with a lamp
  • FIG. 5 shows a variant of the embodiment from FIG. 4, wherein the entire ohmic resistor is formed from five resistors connected in series, FIG.
  • FIG. 6 shows a layer structure of a security element according to the invention, which is additionally overprinted with an optically variable ink layer.
  • Fig. 1 shows a banknote or a chip card, which consists of a substrate 1, on which a thermochromic ink layer 2 is applied in the form of an oval surface.
  • the thermochromic ink layer 2 In the ground state, ie at room or ambient temperature, the thermochromic ink layer 2 is opaque and has a certain color, for example green. If a viewer places a finger on the thermochromic ink layer 2, according to FIG. 1 b the corresponding area 3 changes its opacity and becomes colorless, so that the substrate 1 underlying the thermochromic ink layer 2 becomes visible. If an imprint in the form of several " €" symbols is present on the substrate 1, the " €" symbols 6 arranged in the region 3 are shown in FIG. 2a.
  • thermochromic ink layer 2 is irradiated by a large-area heat source, the entire region 4 of the thermochromic ink layer 2 changes its opacity and becomes colorless.
  • the result is a transparent oval surface, in which, according to FIG. 1c, the surface of the substrate 1 or, according to FIG. 2b, the " €" symbols 7 arranged in this region become visible.
  • the contours of the region 3 or the surface 4 in conjunction with the surface of the lying below the thermochromic ink layer 2 substrate in this case correspond to the second information according to the invention.
  • thermochromic resistors of an electrical circuit are arranged underneath the thermochromic ink layer 2 in accordance with FIGS. 3 and 4, which are arranged in the form of the number "50.” If electrical energy is now coupled into the electrical circuit, the ohmic resistances heat up in such a way that the thermochromic ink layer 2 changes its color from green to transparent in a region 5. Thus, within the green thermochromic ink layer 2, a transparent region 5 in the form of the number "50" appears.
  • the region 5 of the thermochromic ink layer 2 in this case corresponds to the first information according to the invention.
  • Fig. 3 shows an embodiment of the electrical circuit in the form of an open circuit with galvanic energy coupling.
  • the electrical circuit consists of galvanic contacts 10, conductor tracks 9 made of a low-resistance material, for example silver, and resistive resistors Ri, the surface 8 of which is in the form of the number "50.”
  • the ohmic resistors Ri are completely below the thermochromic ink layer 2 and are arranged centrally within the oval outline shape, whereas the galvanic contacts 10 are not located and the printed conductors 9 are only partially below the thermochromic ink layer 2.
  • Fig. 4 shows an alternative to Fig. 3 embodiment in which the electrical circuit is designed as an electrical resonant circuit 11.
  • the electrical oscillating circuit consists of a coil with the inductance L, a capacitor with the capacitance C and ohmic resistors Ri.
  • the capacitor is preferably designed as an additional conductive surface element or / and as a hologram patch, so that the capacitor is advantageous as a further the banknote located security element may be formed.
  • the heating resistor is formed as a series circuit of five individual ohmic resistors Rl to R5, wherein the resistance value from the ohmic resistance Rl to the ohmic resistance R5 decreases steadily, i. Rl> R2> R3> R4> R5 (the resistance value of the ohmic resistance Rl is greater than that of the ohmic resistance R2, that of the ohmic resistance R2 is greater than that of the ohmic resistance R3, which of the ohmic resistance R3 is greater than that of ohmic resistance R4 and that of the ohmic resistor R4 is greater than that of the ohmic resistor R5).
  • the resistance values are thus formed in a cascade, so that, when electrical energy is injected into the electric circuit, there is a locally migrating color change from R 1 to R 2 to R 3 to R 4 to R 5.
  • FIG. 6 shows one of several possible variants of a layer structure of a security element according to the invention, which is additionally overprinted with a color layer.
  • a layer structure of a security element which is additionally overprinted with a color layer.
  • printed conductors 13 which consist of a low-resistance conductive material, such as silver.
  • a layer 14 is printed with medium conductivity, for example, a graphite color.
  • the conductor tracks 13 and the layer 14 form the ohmic resistance with the corresponding electrical connections.
  • the layer sequence of the interconnects 13 and the layer 14 can be exchanged.
  • thermochromic ink layer 2 which has, for example, a color change from black to colorless or transparent.
  • an optically variable ink layer 15 is printed on the thermochromic ink layer.
  • the optically variable ink layer 15 includes, for example, polarizing liquid crystal pigments, so that the black surface is optically enhanced and due to the polarization of the reflected light is given an additional safeguard.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement, das mindestens eine thermochrome Farbschicht aufweist. Die thermochrome Farbschicht überdeckt eine erste Information, so dass die erste Information nicht erkennbar ist. Erst bei einer ersten Art von Wärmeeintrag in die thermochrome Farbschicht ist die erste Information erkennbar. Erfindungsgemäß überdeckt die thermochrome Farbschicht zusätzlich zu der ersten Information eine zweite Information. Auch die zweite Information ist in einem bestimmten Temperaturbereich nicht erkennbar, beispielsweise bei der üblichen Umgebungstemperatur oder bei Raumtemperatur. Erst wenn eine zweite Art von Wärmeeintrag, die bevorzugt von der ersten Art des Wärmeeintrages verschieden ist, in die thermochrome Farbschicht erfolgt, ist die zweite Information erkennbar. Erfindungsgemäß erfolgt somit bei der ersten Art von Wärmeeintrag ein Farbumschlag in einer anderen geometrischen Verteilung oder einem anderen geometrischen Muster als bei der zweiten Art von Wärmeeintrag.

Description

Wertdokument mit Fälschungssicherung durch thermochrome Anzeige
Die Erfindung betrifft ein Sicherheitselement, das mindestens eine thermo- chrome Farbschicht aufweist. Die thermochrome Farbschicht überdeckt eine erste Information, so dass die erste Information nicht erkennbar ist. Erst bei einer ersten Art von Wärmeeintrag in die thermochrome Farbschicht ist die erste Information erkennbar.
Aus EP 1320836 A2 ist ein gattungsgemäßes Sicherheitselement bekannt, bei dem in oder an einem Wert- und Sicherheitsdokument elektronische Bausteine in Form mindestens eines LCR-Schwingkreises vorgesehen sind. Der LCR-Schwingkreis ist hierbei ein elektrischer Schwingkreis, bestehend aus einer Spule mit der Induktivität L, einem Kondensator mit der Kapazität C und einem ohmschen Widerstand R. Eine elektromagnetische Strahlungsquelle, beispielsweise ein RFID-Lesegerät oder ein einfacher Sender, regt den LCR-Schwingkreis an, wobei durch spezifische Verlustleistung Wärme produziert und direkt oder über eine spezifische Indikatorreaktion ermittelt wird. Die spezifische Indikatorreaktion erfolgt beispielsweise durch einen Farbwechsel einer thermochromen Farbschicht innerhalb und/ oder auf der Oberfläche des Wert- und Sicherheitsdokumentes.
Dieses Sicherheitselement ist jedoch nicht als maschinenlesbares Merkmal geeignet. Der Farbwechsel der thermochromen Farbschicht läuft derart lang- sam ab, dass er in derzeit üblichen Banknotenbearbeitungsmaschinen mit Bearbeitungsgeschwindigkeiten von bis zu 40 Banknoten pro Sekunde nicht anwendbar ist.
Besonders nachteilig ist jedoch, dass nicht unterschieden werden kann, ob die Erwärmung bzw. der Farbumschlag durch Absorption der elektromagnetischen Strahlung über die Antenne des RFID-Lesegerätes oder über an- derweitige Erwärmung erfolgt. Eine derartige anderweitige Erwärmung kann beispielsweise eine Wärmeleitung über die Hand, eine Strahlungsabsorption einer Lampe oder eine erhöhte Umgebungstemperatur sein. Selbst wenn eine Wärmeleitung über die Hand und eine erhöhte Umgebungstem- peratur aufgrund z.B. einer Farbumschlagstemperatur von z.B. +45°C ausgeschlossen werden kann, ist wegen kapazitiver Effekte, z.B. durch Verschmutzung und der Art des „In-der-Hand-Haltens" des Sicherheitselementes, und resistiver Effekte durch Verknitterung die genaue Resonanzfrequenz und damit die absorbierte Energie des LCR-Schwingkreises nicht festlegbar. Da- mit ist die Erwärmung und der damit verbundene Echtheitsnachweis unsicher.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Sicherheitselement derart weiterzubilden, dass die Nachteile des Standes der Technik behoben und der Schutz gegenüber Fälschungen weiter erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen An- sprüche.
Erfindungsgemäß überdeckt die thermochrome Farbschicht zusätzlich zu der ersten Information eine zweite Information. Auch die zweite Information ist in einem bestimmten Temperaturbereich nicht erkennbar, beispielsweise bei der üblichen Umgebungstemperatur oder bei Raumtemperatur. Erst wenn eine zweite Art von Wärmeeintrag, die bevorzugt von der ersten Art des Wärmeeintrages verschieden ist, in die thermochrome Farbschicht erfolgt ist die zweite Information erkennbar. Erf indungsgemäß erfolgt somit bei der ersten Art von Wärmeeintrag ein Farbumschlag in einer anderen geometrischen Verteilung oder einem anderen geometrischen Muster als bei der zweiten Art von Wärmeeintrag.
So ändert sich bei der ersten Art des Wärmeeintrages nur ein bestimmter Bereich innerhalb der thermochromen Farbschicht, wobei dieser bestimmte Bereich besonders bevorzugt in der geometrischen Form eines Musters, eines alphanumerischen Zeichens oder einer Bildes ausgeführt ist. Die Kontur dieses bestimmten Bereiches bildet die erste Information.
Bei der zweiten Art von Wärmeeintrag, beispielsweise bei einer Erwärmung durch einen Finger oder eine Lampe, ändert sich hingegen die gesamte Fläche der thermochromen Farbschicht, die der Erwärmung ausgesetzt ist. Die zweite Information wird dabei entweder durch die Umrisskontur der Fläche gebildet, die den Färb Wechsel aufweist, oder zusätzlich bei einem thermochromen Farbübergang von farbig nach farblos bzw. transparent durch ein unter der thermochromen Farbschicht liegendes Druckbild. Dieses Druckbild ist innerhalb der Kontur des erwärmenden Fingers bzw. Lichtkegels in Form eines Musters, eines alphanumerischen Zeichens oder einer Bildes ausgeführt, beispielsweise als Anordnung von „€" -Symbolen.
Die erste und zweite Information weisen bevorzugt einen unterschiedlichen Informationsgehalt auf, wobei die erste und zweite Information direkt übereinander oder gegeneinander verschoben angeordnet sein können. So kann beispielsweise die erste Information einen Text oder eine Zahl darstellen, wohingegen die zweite Information eine farbige Fläche mit ovaler Umrissform darstellt. Ein unterschiedlicher Informationsgehalt im Sinne dieser Erfindung liegt auch vor, wenn die erste und zweite Information zwar denselben Text, dieselbe Zahl, dasselbe Muster usw. darstellen, die jeweiligen Elemente jedoch unterschiedliche Größen oder unterschiedliche Farben aufweisen oder gegeneinander verdreht oder verschoben angeordnet sind.
Alternativ ist es auch möglich, dass die erste und zweite Information den gleichen Informationsgehalt aufweisen. In diesem Fall müssen jedoch die erste und zweite Information an unterschiedlichen Orten auf dem Sicherheitselement angeordnet sein bzw. dürfen sich nur teilweise überlappen, da sonst die erste und zweite Information den gleichen Informationsgehalt aufweisen würden. Beispielsweise stellt die erste und zweite Information jeweils die Zahl „50" in gleicher Größe, gleicher Schriftart und gleicher Farbe dar, sind jedoch mehr oder weniger gegeneinander verdreht oder verschoben angeordnet, so dass sie nicht deckungsgleich bzw. nicht direkt übereinander angeordnet sind.
Zusätzlich zu der ersten und zweiten Information kann die thermochrome Farbschicht mindestens eine weitere Information überdecken, die ebenfalls nicht erkennbar ist. Diese weitere Information ist erst bei einer weiteren Art von Wärmeeintrag in die thermochrome Farbschicht erkennbar, die von der ersten und zweiten Art der Wärmeeintrag verschieden ist. Als besonderer Vorteil ergibt sich, dass drei oder mehr Informationen, die entweder den gleichen Informationsgehalt an unterschiedlichen Orten oder unterschiedliche Informationsgehalte aufweisen, in dem Sicherheitselement „versteckt" werden können, wodurch der Fälschungsschutz weiter erhöht wird.
Die Erfindung umfasst sowohl ein Substrat mit einem Sicherheitselement als auch einen Datenträger mit einem Substrat mit einem Sicherheitselement. Der Datenträger ist hierbei insbesondere ein Wertdokument, wie beispielsweise eine Banknote, ein Wertpapier, eine Kredit- oder Ausweiskarte, ein Pass, eine Urkunde und Ähnliches, ein Label, eine Verpackung oder ein anderes Element für die Produktsicherung.
In einer alternativen Ausführungsform ist mindestens eine Information auf einer Seite des Substrates und mindestens eine thermochrome Farbschicht auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates angeordnet. Der Wärmeübertrag erfolgt dabei durch das Substrat oder Sicherheitselement hindurch. Dies hat den Vorteil, dass ein potentieller Fälscher keinen Zusammenhang zwischen der Information auf der einen Seite des Substrates und der ther- mochromen Farbschicht auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates erkennt, so dass sich der Fälschungsschutz weiter erhöht. Dies insbesondere dann, wenn sowohl die Information als auch die thermochrome Farbschicht in das Design des Sicherheitselementes oder des Datenträgers oder in ein anderes Sicherheitselement integriert sind.
Besonders weist das Sicherheitselement mindestens einen elektrischen Schaltkreis auf. Der elektrische Schaltkreis weist hierbei mindestens einen ohmschen Widerstand auf, der in Form eines Musters, eines alphanumerischen Zeichens oder einer Bildes ausgeführt ist, wobei die thermochrome Farbschicht den ohmschen Widerstand mindestens teilweise überdeckt. Bei Einkopplung von elektrischer Energie in den elektrischen Schaltkreis weisen somit nur die Bereiche der thermochromen Farbschicht einen Farbwechsel auf, die über und unmittelbar neben dem ohmschen Widerstand angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, dass innerhalb der thermochromen Farb- schicht mindestens Teile des Musters, des alphanumerischen Zeichens oder des Bildes des ohmschen Widerstandes erkennbar sind.
Die ohmschen Widerstände haben somit die Aufgabe eines Heizelementes. Sie sind in einer Matrixanordnung oder einer beliebigen Umrissform ange- ordnet, beispielsweise in Form der Zahl „50", und mit der thermochromen Farbschicht überdruckt und somit verborgen. Bei elektrischer Anregung erwärmen die ohmschen Widerstände die thermochrome Farbschicht, so dass innerhalb der thermochromen Farbschicht eine andersfarbige oder transpa- rent ausgeformte Zahl „50" erscheint, die in ihrer Form und Fläche der durch die ohmschen Widerstände geformten Zahl „50" entspricht.
Die elektrische Anregung erfolgt bei einer Ausführung des elektrischen Schaltkreises als offener Schaltkreis durch direkten galvanischen Kontakt mit einer elektrischen Energiequelle. Beispielsweise erfolgt dieser galvanische Kontakt durch einen Kontakt zwischen einer Batterie und dem elektrischen Schaltkreis.
Bei einem geschlossenen elektrischen Schaltkreis in Form eines Schwingkrei- ses oder LCR-Schwingkreises erfolgt die elektrische Anregung bevorzugt kontaktlos über die Einkopplung elektromagnetischer Strahlung und besonders bevorzugt über magnetisch-induktive Kopplung eines Feldes im Radiofrequenzbereich (RF). Die Resonanzfrequenz des LCR-Schwingkreises bzw. Arbeitsfrequenz der entsprechenden Sendeantenne liegt vorzugsweise im Bereich von 1 MHz bis 1 GHz, vorzugsweise im Bereich von 5 MHz bis 30 MHz und besonders bevorzugt im Bereich um 13,56 MHz oder um 27 MHz. Der Gesamtwiderstand des LCR-Schwingkreises liegt bevorzugt im Bereich von 100 Ω bis 1 kΩ, besonders bevorzugt im Bereich von 150 Ω bis 500 Ω, wovon der Hauptanteil, bevorzugt mehr als 70 % und besonders be- vorzugt mehr als 90 %, auf die ohmschen Widerstände entfällt.
Die einzelnen Bauteile des elektrischen Schaltkreises, wie die Leiterbahnen, die Spule, der Kondensator und die ohmschen Widerstände, werden bevorzugt drucktechnisch hergestellt, d.h. auf das Substrat aufgedruckt. So lassen sich die gedruckten ohmschen Widerstände beispielsweise wie folgt herstellen und dimensionieren:
(a) durch leitfähige Farbe auf Basis von Kohlenstoff/ Graphit, wobei die Einstellung des erwünschten Widerstands über die Linienbreite, die Linien- dichte, die Schichtdicke oder die Länge der Leiterbahn der ohmschen
Widerstände erfolgt,
(b) durch leitfähige Polymere, z.B. PEDOT (Baytron® von H.C.Starck oder ORCACON® von AGFA), wobei die Einstellung des erwünschten Widerstandswertes über die Linienbreite, die Liniendichte oder die Schicht- dicke der Leiterbahn der ohmschen Widerstände erfolgt,
(c) durch stark verjüngte Leiterbahnen aus demselben niedrigohmigen Material, aus dem auch andere Komponenten des Schaltkreises bestehen, wie beispielsweise Silber,
(d) oder im Falle (a) und (b) anstelle eines Aufbaus aus diskreten Elementen aus Leiterbahnstegen aus flächig gedruckten Elementen. Die Einstellung des erwünschten Widerstands erfolgt hierbei über die Schichtdicke des Aufdrucks.
Anstelle einer direkten drucktechnischen Aufbringung auf das Substrat ist es auch möglich den elektrischen Schaltkreis als Folienapplikation in Form eines Sicherheitsetiketts, einem sogenannten Patch, oder Sicherheitsstreifens auszubilden und anschließend auf ein Substrat zu übertragen.
Die einzelnen ohmschen Widerstände sind vorzugsweise parallel geschaltet. Besonders bevorzugt werden die parallel geschalteten ohmschen Widerstände durch weitere in Reihe geschalteter ohmscher Widerstände ergänzt, so dass sich durch diese Widerstände in vorzugsweise verschiedener Größe und damit verschiedener Leistungsklasse zunächst eine größere Bandbreite der Ansprechempfindlichkeit realisieren und auch visualisieren lässt. Bei geeigneter Dimensionierung lässt sich dabei ein sowohl orts-, als auch zeitaufgelöster Farbwechsel erreichen. So ergibt sich beispielsweise bei einer „kaskadenartigen" Anordnung von in Reihe geschalteten ohmschen Widerständen mit von ohmschem Widerstand zu ohmschem Widerstand abneh- mendem Widerstandswert ein über die ohmschen Widerstände „wandernder" Farbwechsel der thermochromen Farbschicht. Zunächst erwärmt sich der erste ohmsche Widerstand, dann der nächste usw.
Die Auslösegeschwindigkeit eines Heizelements ist abhängig von seiner Flä- che bzw. der Wärmekapazität und dem ohmschen Widerstand und der Differenz zwischen der ihrer Auslösetemperatur und der Umgebungstemperatur. So schlägt bei einem größeren Element die Farbe langsamer um als bei einem kleineren; bei gleicher Fläche löst ein Element mit großem ohmschen Widerstand schneller aus, als bei einem mit geringem Widerstand, sofern die Elemente in Reihe geschaltet werden. Bei Parallelschaltung ist es umgekehrt. Durch geeignetes Design lässt sich so ein Bewegungseffekt erzeugen.
Neben der beschriebenen geometrischen Differenzierung des Farbwechsels nach Anregung und der zeitlichen Abfolge, besteht bei geeignetem Schicht- aufbau auch die Möglichkeit einer Differenzierung nach Temperatur bzw. Erwärmung. Dabei werden beispielsweise zwei thermochrome Farbschichten, die das gleiche oder verschiedene Muster aufweisen, übereinander liegend auf den elektrischen Schaltkreis gedruckt, wobei die unten liegende z.B. eine Übergangstemperatur von +500C und die oben liegende z.B. von +25°C hat. Bei einem angenommenen Farbwechsel der unten liegenden thermochromen Farbschicht von grün zu blau und der oben liegenden thermochromen Farbschicht von schwarz zu farblos ergibt sich somit bei thermischer Anregung durch einen Finger ein Farbwechsel von schwarz zu grün und bei elektrischer Anregung mit einem größeren Energieeintrag von schwarz zu blau. Bei Gemischen thermochromer Farben lassen sich derart auch zeitlich/ thermisch kontinuierliche Farbübergänge erzielen.
Wird anstelle des vorher erwähnten Umschlags von schwarz zu farblos eine Farbe mit thermochromen Flüssigkristallpigmenten auf einem einfachen schwarzen Untergrund verwendet, so erscheinen je nach aktueller Temperatur Regenbogenfarben. Durch Variation von Fläche und Widerstand und deren gezielte Anordnung können so sich zeitlich verändernde farbige Bilder/Muster erzeugt werden. Weitere Ausführungen hierzu sind in DE 10 2006 016 048 angegeben, deren diesbezügliche Offenbarung hier aufgenommen wird.
Kommt eine im Grundzustand bei Raum- oder Umgebungstemperatur schwarze thermochrome Farbe als oben liegende sichtbare Schicht zum Ein- satz, so erfolgt vorteilhafterweise eine zusätzlicher Überdruck einer polarisierenden Effektfarbe, wie sie in DE 10243650 Al oder WO 2004028824 A2 beschrieben ist, deren diesbezügliche Offenbarung hier aufgenommen wird. Hierdurch wird einerseits die schwarze Fläche ästhetisch aufgelöst, andererseits stellt die Polarisierung des reflektierten Lichtes eine zusätzliche Absi- cherung dar.
Bei geeigneter Strukturierung ist es auch möglich, das Bild, Zeichen, Muster oder dergleichen auch nach dem Drucken noch individuell zu bearbeiten bzw. zu ändern. Damit ergibt sich die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Merkmal mit einer anderen individuellen Kennung, z.B. einer Zifferung, zu verbinden. Als Beispiel sei eine Ziffer in Form einer üblichen 7-Segment- Anzeige beschrieben, über die vollflächig eine thermochrome Schicht aufgebracht ist. In Grundzustand sind alle Segmente kontaktiert und mit dem elektrischen Schaltkreis verbunden, so dass bei elektrischer Energieeinkopp- lung die Ziffer 8 erscheint. Durch selektives Abtrennen einzelner Segmente lassen sich nun auch alle anderen Ziffern von 0 bis 9 darstellen. Dies kann z.B. die Prüfziffer einer herkömmlichen Bezifferung mittels Buchdruck- bzw. Hochdruck- oder Ink-Jet-Druckverfahren oder Laser sein. Die Abtrennung der jeweiligen Segmente geschieht vorteilhaft mittels eines Lasers durch Ablation kleiner Anschnitte an den Knotenpunkten der betreffenden Leiterbahnen der 7-Segment- Anzeige.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ergibt sich, wenn in mittlerer Zukunft RFID-Etiketten auch auf Einzel Verpackungen im Einzelhandel zunehmend Verwendung finden wird. Damit werden entsprechende RFID-Lesegeräte an Kassenterminals ebenso gängig sein, wie heutzutage Barcode-Scanner oder UV-Lampen zur Echtheitserkennung von Banknoten. Unter Zuhilfenahme dieser RFID-Lesegeräte lässt sich nun für Wertdokumente, die über das er- findungsgemäße Sicherheitselement verfügen, eine neuartige Prüfung zur Echtheitserkennung realisieren. Zusätzliche Attraktivität gewinnt dieses Merkmal, wenn zukünftig RFID-Leser auch in Mobiltelefone integriert werden.
Für eine Maschinenlesbarkeit des erfindungsgemäßen Sicherheitselements werden alle Banknoten eines Banknoten- bzw. Anlagestapels per Radiofrequenzeinstrahlung angeregt und anschließend maschinell die thermochrome Farbveränderung jeder einzelnen Banknote ausgewertet.
Anhand der nachfolgenden Ausführungsvarianten bzw. Beispiele und den ergänzenden Figuren werden die Vorteile der Erfindung erläutert. Die beschriebenen Einzelmerkmale und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind für sich genommen erfinderisch, aber auch in Kombination erfinderisch. Die Beispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, auf die jedoch die Erfindung in keinerlei Weise beschränkt sein soll.
Des Weiteren sind die Darstellungen in den Figuren des besseren Verständ- nisses wegen stark schematisiert und spiegeln nicht die realen Gegebenheiten wider. Insbesondere entsprechen die in den Figuren gezeigten Proportionen nicht den in der Realität vorliegenden Verhältnissen und dienen ausschließlich zur Verbesserung der Anschaulichkeit. Des Weiteren sind die in den folgenden Beispielen beschriebenen Ausführungsformen der besseren Verständlichkeit wegen auf die wesentlichen Kerninformationen reduziert. Bei der praktischen Umsetzung können wesentlich komplexere Muster oder Bilder zur Anwendung kommen.
Im Einzelnen zeigen die Figuren schematisch:
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung des erfindungsgemäßen Sicherheitselements und hierbei in
Fig. Ia mit einer thermochromen Farbschicht im Grundzustand, Fig. Ib bei Berührung und Erwärmung der thermochromen Farbschicht mit einem Finger,
Fig. Ic bei großflächiger Erwärmung der thermochromen Farbschicht mit einer Lampe,
Fig. Id die thermochrome Farbschicht bei Anregung eines teilweise darunterliegenden elektrischen Schaltkreises mit elektrischer Energie,
Fig. 2 eine Variante zur Ausführung aus Fig. 1, bei der unter der thermochromen Schicht eine Information in Form von „€" -Symbolen aufgedruckt ist, und hierbei in Fig. 2a bei Berührung und Erwärmung der thermochromen
Farbschicht mit einem Finger,
Fig. 2b bei großflächiger Erwärmung der thermochromen Farbschicht mit einer Lampe,
Fig. 3 einen Aufbau eines offenen elektrischen Schaltkreises,
Fig. 4 einen Aufbau eines elektrischen Schwingkreises,
Fig. 5 eine Variante der Ausführung aus Fig. 4, wobei der gesamte ohm- sche Widerstand aus fünf in Reihe geschalteter Widerstände gebildet wird,
Fig. 6 einen Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Sicherheitsele- ments, das zusätzlich mit einer optisch variablen Farbschicht überdruckt ist.
Fig. 1 zeigt eine Banknote oder eine Chipkarte, die aus einem Substrat 1 besteht, auf das eine thermochrome Farbschicht 2 in Form einer ovalen Fläche aufgebracht ist. Im Grundzustand, d.h. bei Raum- oder Umgebungstemperatur, ist die thermochrome Farbschicht 2 opak und weist eine bestimmte Farbe auf, beispielsweise grün. Legt ein Betrachter einen Finger auf die thermochrome Farbschicht 2, ändert gemäß Fig. Ib der entsprechende Bereich 3 seine Opazität und wird farblos, so dass das unter der thermochromen Farb- schicht 2 liegende Substrat 1 sichtbar wird. Befindet sich auf dem Substrat 1 ein Aufdruck in Form von mehreren „€" -Symbolen, werden gemäß Fig. 2a die im Bereich 3 angeordneten „€" -Symbole 6 sichtbar. Wird die thermochrome Farbschicht 2 hingegen durch eine großflächige Wärmequelle bestrahlt, wechselt der gesamte Bereich 4 der thermochromen Farbschicht 2 seine Opazität und wird farblos. Es ergibt sich eine transparente ovale Fläche, in der gemäß Fig. Ic die Oberfläche des Substrates 1 bzw. gemäß Fig. 2b die in diesem Bereich angeordneten „€" -Symbole 7 sichtbar werden.
Die Konturen des Bereiches 3 bzw. der Fläche 4 in Verbindung mit der Oberfläche des unter der thermochromen Farbschicht 2 liegenden Substrates entsprechen hierbei der erfindungsgemäßen zweiten Information.
Zusätzlich befinden sich entsprechend Fig. 3 und 4 unterhalb der thermo- chromen Farbschicht 2 ohmsche Widerstände eines elektrischen Schaltkreises, die in Form der Zahl „50" angeordnet sind. Wird nun elektrische Energie in den elektrischen Schaltkreis eingekoppelt, erwärmen sich die ohm- schen Widerstände, so dass in einem Bereich 5 die thermochrome Farbschicht 2 ihre Farbe von grün nach transparent wechselt. Somit erscheint in- nerhalb der grünen thermochromen Farbschicht 2 ein transparenter Bereich 5 in Form der Zahl „50".
Der Bereich 5 der thermochromen Farbschicht 2 entspricht hierbei der erfindungsgemäßen ersten Information.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des elektrischen Schaltkreises in Form eines offenen Schaltkreises mit galvanischer Energieeinkopplung. Der elektrische Schaltkreis besteht aus galvanischen Kontakten 10, Leiterbahnen 9 aus einem niedrigohmigen Material, beispielsweise Silber, und ohmschen Wi- derständen Ri, deren Fläche 8 in Form der Zahl „50" ausgebildet ist. Die ohmschen Widerstände Ri sind vollständig unterhalb der thermochromen Farbschicht 2 und mittig innerhalb der ovalen Umrissform angeordnet. Die galvanischen Kontakte 10 befinden sich hingegen nicht und die Leiterbahnen 9 nur teilweise unterhalb der thermochromen Farbschicht 2. Fig. 4 zeigt eine zu Fig. 3 alternative Ausführungsform, bei der der elektrische Schaltkreis als elektrischer Schwingkreis 11 ausgebildet ist. Der elektrische Schwingkreis besteht hierbei aus einer Spule mit der Induktivität L, einem Kondensator mit der Kapazität C und ohmschen Widerständen Ri. Der Kondensator ist bevorzugt als zusätzliche leitfähige Flächenelemente oder/ und als Hologramm-Patch ausgebildet, so dass der Kondensator vorteilhaft als ein weiteres auf der Banknote befindliches Sicherheitselement ausgebildet sein kann.
In Fig. 5 ist der Heizwiderstand als Reihenschaltung von fünf einzelnen ohmschen Widerständen Rl bis R5 ausgebildet, wobei der Widerstandswert vom ohmschen Widerstand Rl zum ohmschen Widerstand R5 hin ständig abnimmt, d.h. Rl > R2 > R3 > R4 > R5 (der Widerstandswert des ohmschen Widerstandes Rl ist größer ist als derjenige des ohmschen Widerstandes R2, der des ohmschen Widerstandes R2 größer ist als der des ohmschen Widerstandes R3, der des ohmschen Widerstandes R3 größer ist als der des ohmschen Widerstandes R4 und der des ohmschen Widerstandes R4 größer ist als der des ohmschen Widerstandes R5). Die Wider Stands werte sind also kaskadenartig ausgebildet, so dass sich bei Einkopplung von elektrischer Energie in den Stromkreis ein örtlich wandernder Farbumschlag von Rl nach R2 nach R3 nach R4 nach R5 ergibt.
Fig. 6 zeigt eine von mehreren möglichen Varianten eines Schichtaufbaus eines erfindungsgemäßen Sicherheitselements, das zusätzlich mit einer Farb- schicht überdruckt ist. Hierbei werden auf ein Substrat 12 Leiterbahnen 13 gedruckt, die aus einem niederohmig leitfähigen Material, beispielsweise Silber, bestehen. Auf die Leiterbahnen 13 wird eine Schicht 14 mit mittlerer Leitfähigkeit gedruckt, beispielsweise eine Graphitfarbe. Die Leiterbahnen 13 und die Schicht 14 bilden den ohmschen Widerstand mit den entsprechenden elektrischen Anschlüssen.
Bei Beibehaltung der Funktion des Sicherheitselements kann beispielsweise die Schichtfolge der Leiterbahnen 13 und der Schicht 14 getauscht werden.
Der ohmsche Widerstand wird mit einer thermochromen Farbschicht 2 überdruckt, die beispielsweise einen Farbwechsel von schwarz nach farblos bzw. transparent aufweist. Abschließend wird über die thermochrome Farb- Schicht eine optisch variable Farbschicht 15 gedruckt. Die optisch variable Farbschicht 15 beinhaltet beispielsweise polarisierende Flüssigkristallpigmente, so dass die schwarze Fläche optisch aufgewertet wird und aufgrund der Polarisation des reflektierten Lichtes eine zusätzliche Absicherung gegeben ist.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Sicherheitselement, das mindestens eine thermochrome Farbschicht auf- weist, wobei die thermochrome Farbschicht eine erste Information überdeckt, so dass die erste Information nicht erkennbar ist, wobei die erste Information bei einer ersten Art von Wärmeeintrag in die thermochrome Farbschicht erkennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Farbschicht zusätzlich eine zweite Information überdeckt, so dass die zweite Information nicht erkennbar ist, wobei die zweite Information bei einer zweiten Art von Wärmeeintrag in die thermochrome Farbschicht erkennbar ist.
2. Sicherheitselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Art von Wärmeeintrag von der ersten Art von Wärmeeintrag verschieden ist.
3. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Information einen unterschiedlichen Inf ormati- onsgehalt aufweisen.
4. Sicherheitselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Information den gleichen Informationsgehalt aufweisen und an unterschiedlichen Orten auf dem Sicherheitselement angeordnet sind.
5. Sicherheitselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/ oder zweite Information in Form eines Musters, eines alphanumerischen Zeichens oder einer Bildes ausgeführt ist.
6. Sicherheitselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Farbschicht mindestens eine weitere Information überdeckt, so dass die weitere Information nicht erkennbar ist, wobei die weitere Information bei einer weiteren Art von Wärmeeintrag in die thermochrome Farbschicht erkennbar ist, die von der ersten und zweiten Art des Wärmeeintrages verschieden ist.
7. Sicherheitselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement mindestens einen elektrischen Schaltkreis aufweist, wobei
- der elektrische Schaltkreis mindestens einen ohmschen Widerstand aufweist, der in der geometrischen Form eines Musters, eines alphanumerischen Zeichens oder einer Bildes ausgeführt ist,
- die thermochrome Farbschicht den ohmschen Widerstand mindestens teilweise überdeckt, so dass
- bei Einkopplung von elektrischer Energie in den elektrischen Schaltkreis nur die Bereiche der thermochromen Farbschicht einen Farbwechsel aufweisen, die über und unmittelbar neben dem ohmschen Widerstand angeordnet sind, so dass innerhalb der thermochromen Farbschicht mindestens Teile des Musters, des alphanumerischen Zeichens oder des Bildes des ohmschen Widerstandes erkennbar sind.
8. Sicherheitselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis offen ist und die Einkopplung von elektrischer Energie in den elektrischen Schaltkreis galvanisch erfolgt.
9. Sicherheitselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis geschlossen ist und die Einkopplung von elektri- scher Energie in den elektrischen Schaltkreis über elektromagnetische Strahlung oder über magnetisch-induktive Kopplung erfolgt.
10. Sicherheitselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis ein elektrischer Schwingkreis, bevorzugt ein LCR-
Schwingkreis, ist.
11. Sicherheitselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement auf einem Substrat angeordnet ist.
12. Sicherheitselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Information auf einer Seite des Substrates und mindestens eine thermochrome Farbschicht auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates angeordnet ist.
13. Sicherheitselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermochrome Farbschicht in Form eines Musters, eines alphanumerischen Zeichens oder einer Bildes ausgeführt ist.
14. Sicherheitselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Information auf das Sicherheitselement aufgedruckt ist.
15. Sicherheitselement nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die zweite Art des Wärmeeintrages durch Körperwärme, bevorzugt durch einen Finger oder die Hand eines Benutzers, oder durch eine großflächige Wärmequelle, beispielsweise eine Lampe oder einen Heizstrahler, erfolgt.
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