ЦЕННЫЙ ДОКУМЕНТ С ЗАЩИТОЙ ОТ ПОДДЕЛКИ С ПОМОЩЬЮ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ ИНДИКАЦИИ
VALUABLE DOCUMENT WITH COUNTERFEIT PROTECTION USING THERMOSENSITIVE INDICATION

Настоящее изобретение относится к защитному элементу, имеющему по меньшей мере один термочувствительный (термохромный) красочный слой. Термочувствительный красочный слой покрывает первую информацию, которая поэтому визуально не различима. Первая информация становится визуально различимой лишь при нагреве термочувствительного красочного слоя первым методом.
Защитный элемент указанного в начале описания типа известен из EP 1320836 A2 и имеет предусмотренные в защищенном от подделки ценном документе или на нем электронные компоненты в виде по меньшей мере одного индуктивно-резистивно-емкостного колебательного (LCR-) контура. Такой колебательный LCR-контур представляет собой при этом электрический колебательный (резонансный) контур, состоящий из катушки с индуктивностью L, конденсатора с емкостью C и резистора с сопротивлением R. При возбуждении подобного колебательного LCR-контура источником электромагнитного излучения, например RFID-считывателем (считывающим устройством на базе RFID-технологии, от англ. "Radio Frequency Identification", технология радиочастотной идентификации) или простым передатчиком, в результате специфического рассеивания мощности выделяется тепло, которое регистрируется непосредственно либо определяется по специфической индикаторной реакции. Подобная специфическая индикаторная реакция проявляется, например, в изменении цвета термочувствительного красочного слоя внутри защищенного от подделки ценного документа и/или на его поверхности.
Однако такой защитный элемент не пригоден для его применения в качестве машиносчитываемого защитного признака. Изменение цвета термочувствительного красочного слоя происходит настолько медленно, что оно не позволяет использовать его для проверки подлинности, например, банкнот в обычных на настоящий момент машинах для их обработки, работающих со скоростью обработки банкнот, достигающей 40 банкнот в секунду.
Однако особый недостаток такого защитного элемента состоит в отсутствии возможности различать, происходит ли нагрев, соответственно изменение цвета в результате поглощения электромагнитного излучения, испускаемого антенной RFID-считывателя, или в результате иного нагрева. Подобный иной нагрев может происходить, например, вследствие подвода тепла от руки, поглощения излучения лампы или повышенной окружающей температуры. Даже если можно исключить изменение цвета защитным элементом вследствие подвода к нему тепла от руки или повышенной окружающей температуры, например, из-за присущего ему свойства изменять свой цвет при температуре, например, +45°C, установить точную резонансную частоту, а тем самым и поглощенную энергию колебательного LCR-контура невозможно по причине емкостных эффектов, обусловленных, например, загрязнением защитного элемента и особенностей его удержания в руке, а также резистивных эффектов, обусловленных степенью его сминания. По указанным причинам проверка подлинности защитного признака из-за связанного с ней неопределенного его нагрева не позволяет получать достоверные результаты.
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать защитный элемент указанного в начале описания типа, устранив недостатки, присущие известным из уровня техники решениям, и дополнительно повысив степень защиты от подделки.
Указанная задача решается с помощью отличительных признаков независимого пункта формулы изобретения. Различные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно изобретению термочувствительный красочный слой дополнительно к первой информации покрывает вторую информацию. Вторая информация также визуально не различима в определенном интервале температур, например при обычной окружающей температуре или при комнатной температуре. Вторая информация становится визуально различимой лишь при нагреве термочувствительного красочного слоя вторым методом, который предпочтительно отличен от первого метода нагрева.
Тем самым согласно изобретению при нагреве термочувствительного красочного слоя вторым методом изменение его цвета сопровождается другим геометрическим распределением или появлением другого геометрического узора, чем при нагреве вторым методом.
Так, в частности, при нагреве термочувствительного красочного слоя первым методом изменяется только определенный, расположенный в его пределах участок, который в особенно предпочтительном варианте выполнен геометрически в виде узора, буквенно-цифрового знака или графического изображения. Контур такого определенного участка образует первую информацию.
При нагреве же термочувствительного красочного слоя вторым методом, например при нагреве теплом пальца руки или теплом лампы, изменяется вся поверхность подвергнутого нагреву термочувствительного красочного слоя. При этом вторая информация образована либо контуром поверхности, изменяющей при нагреве свой цвет, либо при наличии у термочувствительного красочного слоя свойства изменять при нагреве свой цвет, становясь вместо цветного бесцветным, соответственно прозрачным, образована расположенным под ним оттиском. Такой оттиск в пределах контура нагреваемой пальцем, соответственно световым конусом поверхности выполнен в виде узора, буквенно-цифрового знака или графического изображения, например, в виде упорядоченно расположенных символов "€".
Предлагаемое нанесение поверх термочувствительного красочного слоя красочного слоя с оптически переменными свойствами, содержащего светополяризующие жидкокристаллические пигменты, обеспечивает повышение оптического качества поверхности, а благодаря поляризации отраженного цвета обеспечивает также дополнительную защиту от подделки.
В предпочтительном варианте первая и вторая информация имеют разное содержание и могут располагаться непосредственно одна поверх другой либо со смещением одна относительно другой. Так, например, первая информация может представлять собой текст или число, а вторая информация может представлять собой цветную поверхность (цветное поле) овальной формы. Согласно изобретению разным содержание первой и второй информации является также в том случае, когда первая и вторая информация хотя и представляют собой один и тот же текст, одно и то же число, один и тот же узор и т.д., однако элементы, составляющие одну из них, и элементы, составляющие другую из них, различаются между собой своими размерами или цветом либо повернуты или смещены относительно друг друга.
В другом варианте первая и вторая информация могут иметь также одинаковое содержание. В этом случае, однако, первая и вторая информация должны располагаться на защитном элементе в разных его местах, соответственно могут только частично накладываться одна на другую, поскольку в противном случае первая и вторая информация имели бы одно и то же (не отличимое одно от другого) содержание. Так, например, и первая, и вторая информация могут представлять собой или воспроизводить числа "50", которые имеют одинаковые размеры и выполнены одинаковым шрифтом и в одном цвете, но которые в большей или меньшей степени повернуты или смещены друг относительно друга и поэтому не совмещены одно с другим, соответственно не располагаются непосредственно одно поверх другого.
Дополнительно к первой и второй информации термочувствительный красочный слой может покрывать по меньшей мере еще одну информацию, которая поэтому также визуально не различима. Такая еще одна информация становится визуально различимой лишь при нагреве термочувствительного красочного слоя еще одним методом, отличным от первого и второго методов его нагрева. Особое преимущество при этом состоит в возможности "скрыть" в защитном элементе три или более сведений, которые имеют либо одинаковое информационное содержание, будучи расположены в разных местах защитного элемента, либо разное информационное содержание и в возможности дополнительно повысить таким путем степень защиты от подделки.
В объем изобретения включены также основа с защитным элементом, а также носитель информации, имеющий основу с защитным элементом. Носитель информации при этом прежде всего представляет собой ценный документ, такой, например, как банкнота, ценная бумага, кредитная карта, удостоверение личности (пропуск), паспорт, свидетельство или иной аналогичный документ, этикетку, упаковку либо иной аналогичный элемент для защиты различных товаров и изделий от подделки.
В другом варианте на основе с одной ее стороны расположена по меньшей мере одна информация, а с другой ее стороны расположен по меньшей мере один термочувствительный красочный слой. Нагрев термочувствительного красочного слоя происходит при этом путем передачи к нему тепла сквозь основу или защитный элемент. Преимущество этого варианта состоит в том, что потенциальный фальсификатор не обнаружит взаимосвязь между информацией, находящейся с одной стороны основы, и термочувствительным красочным слоем, находящимся с другой ее стороны, благодаря чему дополнительно повышается степень защиты от подделки. Степень защиты от подделки при этом повышается прежде всего в том случае, когда информация и термочувствительный красочный слой интегрированы в (художественное) оформление защитного элемента или носителя информации либо в другой защитный элемент.
В особом варианте предлагаемый защитный элемент имеет по меньшей мере одну электрическую схему. Такая электрическая схема имеет при этом по меньшей мере один резистор, который выполнен в виде узора, буквенно-цифрового знака или графического изображения и который по меньшей мере частично покрыт термочувствительным красочным слоем. Тем самым при вводе электрической энергии в электрическую схему свой цвет изменяют только те участки термочувствительного красочного слоя, которые расположены над и непосредственно рядом с резистором. Достигаемый таким путем эффект состоит в том, что в пределах термочувствительного красочного слоя визуально различимыми становятся по меньшей мере части узора, буквенно-цифрового знака или графического изображения, образуемого резистором.
Резисторы выполняют тем самым функцию нагревательного элемента. Резисторы расположены в виде матрицы или имеют любые очертания, например в виде числа "50", и покрыты напечатанным поверх них термочувствительным красочным слоем, который тем самым скрывает их. При электрическом возбуждении резисторы нагревают термочувствительный красочный слой, в пределах которого в результате появляется имеющее иной цвет или прозрачное число "50", которое по своей форме и площади соответствует образованному резистором числу "50".
При выполнении электрической схемы в виде незамкнутого контура ее электрическое возбуждение происходит в результате непосредственного гальванического контакта с источником электрической энергии. Такой гальванический контакт создается, например, путем соединения электрической схемы с батареей.
При выполнении же электрической схемы в виде замкнутого контура, представляющего собой колебательный контур или индуктивно-резистивно-емкостный колебательный контур (колебательный LCR-контур), ее электрическое возбуждение в предпочтительном варианте происходит бесконтактно путем воздействия на нее электромагнитным излучением или в наиболее предпочтительном варианте путем индуктивной связи при воздействии соответствующим полем в высокочастотном диапазоне. Резонансная частота колебательного LCR-контура, соответственно рабочая частота соответствующей передающей антенны в предпочтительном варианте составляет от 1 МГц до 1 ГГц, предпочтительно от 5 до 30 МГц, наиболее предпочтительно около 13,56 МГц или около 27 МГц. Полное сопротивление колебательного LCR-контура в предпочтительном варианте составляет от 100 Ом до 1 кОм, наиболее предпочтительно от 150 до 500 Ом, из которых основная часть, предпочтительно более 70%, особенно предпочтительно более 90%, приходится на резисторы.
Отдельные компоненты электрической схемы, такие как токопроводящие дорожки, катушка, конденсатор и резисторы, в предпочтительном варианте наносят печатанием, т.е. надпечатывают на основу. Так, в частности, печатные резисторы можно выполнять и задавать их параметры, например, следующим способом:
(а) используя электропроводную краску на основе углерода/графита и настраивая при этом сопротивление на требуемое варьированием ширины, плотности, толщины или длины токопроводящей дорожки, образующей резисторы,

(б) используя электропроводные полимеры, например, поли-3,4-этилендиокситиофен (в частности, продукт Baytron фирмы H.C. Starck или продукт ORCACON фирмы AGFA) и настраивая при этом сопротивление на требуемое варьированием ширины, плотности или толщины токопроводящей дорожки, образующей резисторы,
(в) используя значительно суженные токопроводящие дорожки из того же материала с низким электрическим сопротивлением, из которого выполнены и другие компоненты электрической схемы, такого, например, как серебро, или
(г) используя в случае (а) или (б) вместо структуры из дискретных элементов в виде токопроводящих дорожек плоско напечатанные элементы и настраивая при этом сопротивление на требуемое варьированием толщины слоя, образующего оттиск.
Вместо непосредственного нанесения печатанием на основу электрическую схему можно также выполнять в виде пленочной накладки, представляющей собой защитную этикетку, так называемую наклейку, или защитную полосу, и затем переносить на основу.
Отдельные резисторы в предпочтительном варианте соединены по параллельной схеме. В особенно предпочтительном варианте включенные по параллельной схеме резисторы дополняют другими включенными по последовательной схеме резисторами, использование каковых резисторов, которые в предпочтительном варианте различаются между собой своими электрическими сопротивлениями, а тем самым и классом мощности рассеивания, позволяет прежде всего расширить диапазон пороговой чувствительности, а также диапазон визуально наблюдаемых эффектов. При приемлемых параметрах резисторов при этом можно добиться изменения цвета не только с пространственным, но и с временным разрешением. Так, например, при своего рода "каскадном" расположении последовательно включенных резисторов с постепенно убывающими от одного резистора к другому сопротивлениями создается эффект "бегущего" вдоль ряда последовательно включенных резисторов изменения цвета термочувствительного красочного слоя. Сначала нагревается первый резистор, затем следующий и т.д.
Скорость срабатывания нагревательного элемента зависит от его площади, соответственно теплоемкости и сопротивления, а также от разности между температурой его срабатывания и окружающей температурой. Так, в частности, в ряду последовательно включенных нагревательных элементов нагревательный элемент большей площади медленнее изменяет цвет термочувствительного красочного слоя, чем нагревательный элемент меньшей площади, а при одинаковой площади нагревательных элементов нагревательный элемент с высоким электрическим сопротивлением срабатывает быстрее, чем нагревательный элемент с низким электрическим сопротивлением. При параллельном же включении нагревательных элементов наблюдается обратная картина. Тем самым путем соответствующего подбора параметров нагревательных элементов (резисторов) можно создавать эффект движения.
Наряду с описанной выше геометрической дифференциацией изменения цвета по типу возбуждения и по временнóй последовательности при наличии приемлемой слоистой структуры существует также возможность дифференциации по температуре, соответственно по нагреву. При этом поверх электрической схемы печатанием один на другой наносят, например, два термочувствительных красочных слоя, которые образуют одинаковый узор или же разные узоры и температура изменения цвета нижнего из которых составляет, например, +50°C, а температура изменения цвета верхнего из них составляет, например, +25°C. Приняв, что при нагреве нижний термочувствительный красочный слой изменяет свой цвет с зеленого на синий, а верхний - с черного на бесцветный, при тепловом возбуждении путем нагрева пальцем руки происходит изменение цвета с черного на зеленый, а при электрическом возбуждении с подводом большего количества тепловой энергии происходит изменение цвета с черного на синий. При использовании смесей термочувствительных красок таким путем можно также добиться эффекта непрерывных во времени/по температуре тональных переходов.
При использовании краски с термочувствительными жидкокристаллическими пигментами на простом черном фоне вместо описанного выше эффекта изменения цвета с черного на бесцветный в зависимости от фактической температуры наблюдается появление радужных цветов. Путем варьирования площади и сопротивления резисторов и путем их целенаправленного размещения можно создавать изменяющиеся во времени цветные изображения/узоры. Другие возможные варианты в этом отношении представлены в заявке DE 102006016048, которая включена в настоящее описание в качестве ссылки.
При использовании термочувствительной краски, которая в исходном состоянии имеет при комнатной или окружающей температуре черный цвет, в качестве верхнего видимого слоя поверх него предпочтительно дополнительно надпечатывать краску со светополяризующим эффектом типа той, которая описана в публикациях DE 10243650 A1 и WO 2004/028824 A2, которые в этом отношении включены в настоящее описание в качестве ссылки. Использование подобной краски позволяет, с одной стороны, придать черной поверхности эстетичный вид, а с другой стороны, обеспечить дополнительную защиту от подделки, состоящую в поляризация отраженного цвета.
При приемлемом структурировании графическое изображение, знак, узор или иной аналогичный оттиск можно также индивидуально обрабатывать, соответственно изменять после печатания. Тем самым создается возможность связывать предлагаемый в изобретении защитный признак с другим индивидуальным идентификатором, например цифровой информацией. В качестве примера при этом можно назвать цифру в виде ее изображения на обычном семисегментном индикаторе, который полностью покрыт термочувствительным слоем. В основном состоянии все сегменты такого индикатора включены и соединены с электрической схемой, вследствие чего при вводе в нее электрической энергии отображается цифра 8. Путем избирательного отсоединения отдельных сегментов можно обеспечивать отображение и всех других цифр от 0 до 9. Речь при этом может идти, например, о контрольной цифре обычной нумерации, наносимой методами типографской, соответственно высокой или струйной печати либо лазером. Соответствующие сегменты предпочтительно отсоединять лазером, удаляя материал на небольших участках в узловых точках соответствующих токопроводящих дорожек семисегментного индикатора.
Особое преимущество изобретения проявится, когда в среднесрочной перспективе постепенно будет расширяться применение RFID-этикеток и на индивидуальных упаковках в розничной торговле. Вместе с такими этикетками соответствующие RFID-считыватели станут столь же обычными компонентами кассовых терминалов, что и применяемые в настоящее время сканеры штрих-кода или ультрафиолетовые лампы для проверки подлинности банкнот. Использование подобных RFID-считывателей позволит по-новому проводить проверку подлинности ценных документов, снабженных предлагаемым в изобретении защитным элементом. Дополнительную привлекательность такой защитный признак приобретет, когда в будущем RFID-считыватели начнут также интегрировать в мобильные телефоны.
Для возможности машинного считывания предлагаемого в изобретении защитного элемента термочувствительная краска всех банкнот одной их стопки возбуждается высокочастотным излучением, после чего проводится автоматический анализ изменения цвета термочувствительной краски каждой отдельной банкноты.
Преимущества изобретения более подробно рассмотрены в последующем описании различных вариантов его осуществления, соответственно примеров со ссылкой на дополняющие их прилагаемые к описанию чертежи. Описанные выше отличительные особенности изобретения и рассмотренные ниже примеры его реализации характеризуют объект изобретения не только по отдельности, но и в любых допустимых сочетаниях между собой. В приведенных ниже примерах представлены предпочтительные варианты осуществления изобретения, которые, однако, не ограничивают его объем.
Помимо этого приведенные на чертежах изображения для наглядности представлены в предельно упрощенном схематичном виде и не отражают реальных соотношений между размерами. При этом прежде всего следует отметить, что представленные на чертежах пропорции не соответствуют реальным соотношениям размеров и служат исключительно для более наглядного пояснения лежащих в основе изобретения принципов. Кроме того, в рассмотренных в последующих примерах вариантах осуществления изобретения в целях большей наглядности представлена только наиболее важная информация, которая необходима для пояснения сущности изобретения. При практической же реализации изобретения можно использовать гораздо более сложные узоры либо графические изображения. На прилагаемых к описанию схематичных чертежах, в частности, показано:
на фиг. 1 - принципиальный вид предлагаемого в изобретении защитного элемента, который при этом изображен
на фиг. 1а - с термочувствительным красочным слоем в основном состоянии,
на фиг. 1б - при касании и нагреве термочувствительного красочного слоя пальцем руки,
на фиг. 1в - при нагреве термочувствительного красочного слоя по большой площади лампой и
на фиг. 1г - с термочувствительным красочным слоем при возбуждении частично расположенной под ним электрической схемы электрической энергией,
на фиг. 2 - возможный пример выполнения изображенного на фиг. 1 защитного элемента, у которого под термочувствительным слоем напечатана информация в виде символов "€" и который при этом изображен
на фиг. 2а - при касании и нагреве термочувствительного красочного слоя пальцем руки и
на фиг. 2б - при нагреве термочувствительного красочного слоя по большой площади лампой,
на фиг. 3 - электрическая схема в виде незамкнутого контура,
на фиг. 4 - схема электрического колебательного контура,
на фиг. 5 - схема выполненного по несколько иному варианту изображенного на фиг. 4 электрического колебательного контура, у которого полное сопротивление образовано пятью последовательно соединенными резисторами, и
на фиг. 6 - слоистая структура предлагаемого в изобретении защитного элемента, на который сверху дополнительно напечатан красочный слой с оптически переменными свойствами.
На фиг. 1 показана банкнота или чип-карта, состоящая из основы 1, на которую нанесен термочувствительный красочный слой 2 овальной формы. В основном состоянии, т.е. при комнатной или окружающей температуре, термочувствительный красочный слой 2 непрозрачен и имеет определенный цвет, например зеленый. При прикладывании человеком своего пальца к термочувствительному красочному слою 2 соответствующей его участок 3 согласно фиг. 1б изменяет свою прозрачность и становится бесцветным, делая видимой расположенную под термочувствительным красочным слоем 2 основу 1. При наличии на основе 1 оттиска в виде нескольких символов "€" становятся видны расположенные на участке 3 символы "€", как это показано на фиг. 2а, где они обозначены позицией 6. При облучении же термочувствительного красочного слоя 2 нагревающим большую площадь источником тепла весь участок 4 термочувствительного красочного слоя 2 изменяет свою прозрачность и становится бесцветным. В результате образуется прозрачная овальная поверхность 4, на которой становятся видны поверхность основы 1 согласно фиг. 1в, соответственно расположенные на этом участке символы "€", как это показано на фиг. 2б, где они обозначены позицией 7.
Контуры участка 3, соответственно поверхности 4 в сочетании с поверхностью расположенной под термочувствительным красочным слоем 2 основы соответствуют при этом предлагаемой в изобретении второй информации.
В показанных на фиг. 3 и 4 вариантах под термочувствительным красочным слоем 2 дополнительно находятся резисторы электрической схемы, которые расположены в виде числа "50". При подаче электрической энергии в такую электрическую схему резисторы нагреваются, в результате чего на участке 5 термочувствительный красочный слой 2 изменяет свой цвет, становясь вместо зеленого прозрачным. В результате этого на фоне зеленого термочувствительного красочного слоя 2 появляется прозрачный участок 5 в виде числа "50".
Участок 5 термочувствительного красочного слоя 2 соответствует при этом предлагаемой в изобретении первой информации.
i
i
На фиг. 3 показан вариант выполнения электрической схемы в виде незамкнутого контура с гальваническим вводом энергии. Такая электрическая схема состоит из гальванических контактов 10, токопроводящих дорожек 9 из материала с низким электрическим сопротивлением, например из серебра, и резисторов R, поверхность 8 которых выполнена в виде числа "50". Резисторы R полностью расположены под термочувствительным красочным слоем 2 и в пределах ограниченной овальным контуром поверхности в ее центре. Гальванические же контакты 10 не находятся под термочувствительным красочным слоем 2, а токопроводящие дорожки 9 находятся под ним лишь частично.
i
На фиг. 4 показан альтернативный изображенному на фиг. 3 вариант выполнения электрической схемы, которая в данном случае выполнена в виде электрического колебательного контура 11. Такой электрический колебательный контур состоит при этом из катушки с индуктивностью L, конденсатора с емкостью C и резисторов с сопротивлениями R. Конденсатор в предпочтительном варианте выполнен в виде дополнительных токопроводящих плоскостных или поверхностных элементов или/и в виде голографической наклейки, преимущество чего состоит в возможности использования конденсатора в качестве еще одного находящегося на банкноте защитного элемента.
1
5
1
5
1
2
3
4
5
1
2
2
3
3
4
4
5
1
2
3
4
5
На фиг. 5 показан нагревательный резистор, образованный пятью отдельными последовательно соединенными резисторами R-R, в ряду которых их сопротивления последовательно возрастают от резистора R до резистора R, т.е. R > R > R > R > R (сопротивление резистора R больше сопротивления резистора R, сопротивление резистора R больше сопротивления резистора R, сопротивление резистора R больше сопротивления резистора R и сопротивление резистора R больше сопротивления резистора R). Сопротивления резисторов, таким образом, изменяются каскадно или ступенчато, и поэтому при вводе электрической энергии в электрическую схему происходит локально "бегущее" изменение цвета последовательно от R к R, от него кR, от него кR и от него к R.
На фиг. 6 показан один из нескольких возможных вариантов слоистой структуры предлагаемого в изобретении защитного элемента, на который сверху дополнительно напечатан красочный слой. В данном случае на основу 12 печатанием наносят токопроводящие дорожки 13 из токопроводящего материала с низким электрическим сопротивлением, например из серебра. Поверх токопроводящих дорожек 13 печатанием наносят слой 14 со средней электропроводностью, например, графитовую краску. Токопроводящие дорожки 13 и слой 14 образуют резистор с соответствующими электрическими выводами.
При сохранении функции защитного элемента можно, например, менять на обратную последовательность расположения токопроводящих дорожек 13 и слоя 14 в слоистой структуре.
Поверх резистора печатанием наносят термочувствительный красочный слой 2, обладающий свойством изменять свой цвет, например становиться вместо черного бесцветным, соответственно прозрачным. В завершение поверх термочувствительного красочного слоя печатанием наносят красочный слой 15 с оптически переменными свойствами. Красочный слой 15 с оптически переменными свойствами содержит, например, светополяризующие жидкокристаллические пигменты, благодаря которым повышается оптическое качество черной поверхности, а вследствие поляризации отраженного цвета обеспечивается дополнительная защита от подделки.