具有光学可变色层的光学可变防伪元件

摘要

本发明涉及一种用于为有价物体提供安全保障的具有光学可变色层(34)的光学可变的防伪元件(14)。按照本发明规定，所述光学可变色层(34)包含多个微胶囊(36)，所述微胶囊分别具有胶囊壳(38)、包含在胶囊壳(38)内的载液(40)和至少一种光学可变并且可磁性定向的色素(42)，所述色素在微胶囊(36)内基本上能够自由旋转并且能通过外部磁场(24)可逆地定向，并且所述色素设计为多层且具有至少一个磁性层(46)和至少一个非磁性层(48)(例如二氧化硅或者石墨层作为碳外壳(84)，作为防氧化保护)。

说明书

本发明涉及一种用于为有价物体提供安全保障的具有光学可变色层的 光学可变防伪元件。本发明还涉及一种用于制造这种防伪元件的方法、一种 具有这种防伪元件的防伪结构和一种相应配置的数据载体。

数据载体(如有价文件或者身份文件，也包括其它有价物体，如名牌商 品)通常配设有防伪元件以提供安全保障，所述防伪元件允许对数据载体的 真伪进行检验并且同时用作防止未经授权的仿制的保护。防伪元件的形式例 如可以是嵌入钞票内的防伪线、用于带孔的钞票的覆盖薄膜、涂覆的防伪条、 自承式转换元件或者其形式也可以是直接印在有价文件上的特征区域。

根据观察角度显示视觉效果的防伪元件在真实性保障中起到特殊的作 用，因为其本身用最现代的复制设备也不能仿制。为此目的，一直也使用可 磁性定向的效果色素，它们能够磁性地定向为待显示的题材的形式。

由专利文献WO2009/074284A2已知由光学可变的第一效果色素与能 通过外部磁场可逆地定向的第二效果色素的组合。在此，第一效果色素的光 学可变效果与可相互触发的三维显示的外观相互作用，所述外观通过可磁性 定向的第二效果色素产生。

由此出发，本发明所要解决的技术问题在于，进一步改善具有可磁性定 向的磁性色素的光学可变防伪元件并且尤其提供具有吸引人的视觉外观的 可简单而廉价地制造的光学可变防伪元件。在理想情况下，应实现尽可能少 地使用或者甚至完全放弃使用有害健康或者破坏环境的物质的有利特性。

该技术问题按本发明通过一种具有独立权利要求特征的防伪元件解决。 用于制造这种防伪元件的方法、具有这种防伪元件的防伪结构和相应配置的 数据载体在并列的权利要求中给出。本发明的扩展设计是从属权利要求的主 题。

按照本发明，按本发明所述类型的防伪元件的光学可变色层包含多个微 胶囊，所述微胶囊分别具有胶囊壳、包含在所述胶囊壳内的载液和至少一种 光学可变并且可磁性定向的色素，所述色素在微胶囊内基本上能够自由旋转 并且能通过外部磁场可逆地定向，并且所述色素设计为多层且具有至少一个 磁性层和至少一个非磁性层。

在本发明的范围内，表述“光学可变”或者“光学可变性”理解为由观 察者观察的按本发明防伪元件或者具有按本发明色层的数据载体的由观察 者察觉到的光学特性的改变。可变的光学特性与网页 “http://de.wikipedia.org/wiki/Farbs%C3%A4ttigung”上阐述的一致地尤其理 解为人最基本感知到的颜色特性，即色调、亮度和颜色饱和度。按本发明的 防伪元件对观察者的颜色作用的质量还可以通过值来描述，如彩色度、色度 (颜色强度)、色度、颜色深度、光彩度和灰度。此外，按本发明的防伪元件、 数据载体和色层也可以通过其它光学特性表征，如通过其反射能力。

如果在观察按照本发明的防伪元件或者具有按本发明色层的数据载体 时出于下述原因例如前述光学性能之一(尤其是所观察的防伪元件、数据载 体或者色层的色调、亮度、颜色饱和度或者反射能力)改变，则指的是在本 发明的范围内的光学可变防伪元件、数据载体或者光学可变色层。

按本发明的防伪元件或者按本发明的数据载体可具有由于不同原因而 相对观察者改变的光学特性。例如，所观察的防伪元件/数据载体的光学特性 可能在倾斜防伪元件/数据载体时改变，因为一个或多个前述光学特性在不同 的观察角度下是不同的。也就是说，观察者在以不同的观察角度观察按照本 发明的防伪元件/数据载体时感知到的是不同的图像。对于观察者可相对明确 感知的倾斜效果和因此对于按照本发明的防伪元件或者数据载体的防伪保 护特别重要的倾斜效果是所谓的颜色倾斜效果，即在观察方向改变时所观察 的防伪元件的色调改变，但按照本发明，术语“光学可变”包括所观察的防 伪元件/数据载体的光学特性的任何改变，即例如也包括在倾斜防伪元件或者 数据载体时亮度、颜色饱和度或者反射能力的改变。

按照本发明的防伪元件/数据载体的光学可变效果可以具有不同的原因。 一方面，按照本发明的防伪元件/数据载体或者按照本发明的色层的由观察者 感知的光学特性可以通过按本发明使用的光学可变的磁性色素如上所述地 在倾斜防伪元件/数据载体时改变。也就是防伪元件/数据载体的光学可变性 可归因于关于光学可变且可磁性定向的色素的观察角度的改变。另一方面， 观察者在相对防伪元件/数据载体的观察角度固定时可以至少在光学可变且 可磁性定向的色素的定向通过设置磁场而改变的区域内感知防伪元件/数据 载体的改变的图像。换而言之，按照本发明的防伪元件并不取决于，图像对 于观察者是通过倾斜防伪元件/数据载体和包含在色层内的光学可变且可磁 性定向的色素而改变，还是通过在观察方向固定时改变色素定向而改变。

此外还需要注意，术语“光学可变”也可以指这些防伪元件、数据载体、 色层或者按照本发明的可磁性定向的色素，其中光学可变性不通过倾斜防伪 元件或者改变可磁性定向的色素的定向实现，而是通过改变所使用的光源的 照明方向来实现。

此外还需要注意，前述光学可变效果应对于观察者是可感知的，即至少 存在于约380nm至780nm的可见波长范围内。当然，光学可变效果也可以 出现在小于380nm或者大于780nm的波长范围内，由此也可以在不可见波 长范围内进行机器探测。

本发明所基于的思想是，通过以下方式优化防伪元件的特性，从而有针 对性地将所选的磁性色素布置在光学可变色层的微胶囊内，即同时提供期望 的光学可变性的可磁性定向的色素。发明者惊讶地发现，通过将所述两种性 能相结合的色素能够产生视觉上使人印象非常深刻的倾斜效果，尤其是颜色 倾斜效果。因此，可以取消迄今普遍的向微胶囊的载液中添加着色剂或者向 色层添加其它有色的或者光学可变的色素的过程。由此，防伪元件的制造得 到简化并且成本更低，而不会对防伪元件的视觉效果产生不利影响。此外， 色素的多层性实现了层结构的较大设计自由度，因为可以将具有期望功能性 的不同分层结合在一个色素中。此外，按照本发明的具有光学可变和磁性的 性能的防伪元件由于可实现的使人印象深刻的光学可变效果而具有非常高 的认知值并且因此具有非常高的防伪保护效果。通过这个措施也可以在很大 程度上取消在健康和/或环境方面存在隐患的物质。

包裹在胶囊内的色素所含磁性物质的重量比有利地在10%至90%之间， 优选在35%至75%之间。

色素在无外部磁场的情况下在微胶囊内优选各向同性地定向，也就是作 为整体不具有易磁化方向。在此，在实际中当然也可能与理想的各向同性定 向出现一定的偏差，这例如取决于胶囊的结构、几何形状、可磁化性或者载 液的粘度。

在一种优选设计方案中，色素包括非球形的色素，尤其是设计为薄片状 的色素，其中，非球形色素的最大直径与最小直径之比(直径-厚度比)大于 4:1，优选大于10:1，并且特别优选在20:1至200:1之间。非球形色素的最 大直径优选在2μm至150μm之间，尤其在5μm至50μm之间。

尤其是处于优选尺寸范围内和优选直径-厚度范围内的薄片状磁性色素 可通过外部磁场按期望地相对于层平面定向。它们像百叶窗的叶片一样根据 定向在很大程度上开放观察位于下方的层的视线(相对于层平面接近垂直定 向)，或者部分地封锁视线(相对于层平面倾斜定向)，或者完全封锁视线(相 对于层平面基本上水平定向)。在直径-厚度比较大时，可以在半透明层区域 和遮盖的层区域之间调节形成较大的对比。

业已证明特别适合的是带有法布里-珀罗结构的磁性干涉色素、磁性氧 化多层色素和/或涂层的磁性纯铁色素。因此，微胶囊有利地包含一个或多个 这些色素类型。

同样有利的是使用形式为磁性金属纳米颗粒的色素，其带有非磁性的碳 外壳，尤其是石墨外壳。这种纳米颗粒的直径优选在20nm至50nm之间。 它们可以作为对非球形的尤其是薄片状的磁性色素的备选或补充设置在微 胶囊内。

可以考虑的是，微胶囊包含多个色素，例如按照本发明的可磁性定向且 光学可变的色素以及附加地具有可磁性定向和/或光学可变的第二色素。但是 在防伪元件中也可以使用具有不同特性(尤其是不同磁力特性)的包裹在胶囊 中的色素，因此通过色素的不同特性例如借助第一和第二外部磁场使第一和 第二信息可见，其中，在用第一外部磁场加载防伪元件时使第一信息可见， 在用第二外部磁场加载时使第二信息可见。

所述载液优选由不超过四类物质的混合物组成，即由10%至98%的非极 性载体介质、0至90%的两亲性载体介质、0至10%的抗氧化物质和0至10% 的添加剂组成。所述添加剂尤其是指浸润和分散添加剂例如嵌段共聚物、紫 外线或红外线吸收剂、聚合反应阻滞剂或者任何种类的稳定剂。在优选实施 形式中通常规定，通过适当处理(尤其是为色素表面涂层)使色素稳定，因此 按照本发明的色素的磁力和光学可变的性能能够保持尽可能长的时间。色素 的稳定化例如可借助在之后描述的色素表面涂层实现。此外一般还可以考 虑，载液包含尤其是与防伪性相关的附加特征。所述附加特征例如可以是指 发光的，尤其是荧光的材料。也可以考虑在用激光加载时变色的材料。原则 上也可以考虑，载液包含着色剂。

然而特别有利的是，所述微胶囊除了所述至少一种光学可变并且可磁性 定向的色素之外不包含附加的着色剂。特别有利的是，所述光学可变色层除 了包含在微胶囊中的色素之外也不包含其它有色的或者光学可变的色素。

载液特别优选设计为透明的。在本发明的范围内，“透明的”材料理解 为这样的材料，入射的电磁辐射(至少在约380nm至约780nm的可见波长范 围内)可基本上完全穿透所述材料。对于本发明范围内的“透明”材料，透 射率T≥0.8，其中，T定义为穿透所述材料的辐射功率L与照射到材料上的 辐射功率L₀的商。透射率(T=L/L₀)的精确定义与“Lexikon der Optik”， Spektrum Akademischer Verlag,Heidelberg2003,第2部，第366页中关于术 语“Transmissionsgrad”的定义一致。

此外也可以考虑，所述载液是“半透明的”、“透亮的”或者“半透明的” 材料。在本发明的范围内，这种“半透明的”材料至少在约380nm至约780nm 的可见波长范围内具有大于0.1并且小于0.8的透射率T，也就是0.1＜T＜ 0.8。

微胶囊本身的直径在1μm至200μm之间，优选在2μm至80μm之 间。不言而喻的是，微胶囊的直径优选与包裹在胶囊内的磁性色素的尺寸适 配。微胶囊的壁厚通常在微胶囊直径的2%至30%之间，优选在5%至15% 之间。

在本发明的一种扩展设计中，所述光学可变色层设置于引导信息的基底 层，尤其是丝网印刷层、苯胺印刷层或者雕刻凹版印刷层上。此外，色素光 学可变色层优选也可以布置在基本上全部的基底层上，尤其是有色基底层。 例如，基底层可以具有与未加载磁场时的光学可变色层的颜色互补的颜色， 因此在用磁场加载光学可变色层并且使磁性色素由此定向时，观察者可以至 少部分地感知基底层的互补色的色调。也可以考虑这样的设计方案，其中基 底层的色调这样与光学可变色层的色调协调适配，使得在用磁场加载防伪元 件时，对于观察者的颜色印象发生改变。

所述光学可变色层也可以与热致变色的或者磁性的基底层相结合，其 中，磁性的基底层优选以图案、符号或者编码的形式存在。

本发明也包括一种用于制造为有价物体提供安全保障的光学可变防伪 元件的方法，其中，在基层上设置光学可变色层，所述光学可变色层包含多 个微胶囊，所述微胶囊分别具有胶囊壳、包含在所述胶囊壳内的载液和至少 一种光学可变并且可磁性定向的色素，所述色素在微胶囊内基本上能够自由 旋转并且能通过外部磁场可逆地定向，并且所述色素设计为多层且具有至少 一个磁性层和至少一个非磁性层。

本发明还包含一种用于为防伪纸、有价文件等类似物体提供安全保障的 防伪结构，其具有前述类型的防伪元件和带磁性区域的验证元件。在磁性区 域内有利地具有形式为图案、线条、符号或者编码的磁性材料。由磁性材料 显示的主题可以是公开可见的，但也可以在无辅助器件的情况下是隐藏的， 例如通过具有深色印刷层的重叠。磁性区域优选基本上垂直于所述验证元件 的平面被磁化。

本发明还包括一种数据载体，尤其是有价文件，如钞票、护照、证书、 证件卡或者类似物体，其具有前述类型的防伪元件或者具有所述类型的防伪 结构。如果数据载体既包含按照本发明的防伪元件也包含对应的验证元件， 则它们优选在几何上这样布置在数据载体上，使得能够通过弯曲或者折叠数 据载体而将所述防伪元件置于验证元件之上。

形式为钞票的数据载体尤其可以是指纸钞、聚合钞票或者薄膜-纸-复合 钞票。形式为证件卡的数据载体优选可以是指信用卡、银行卡、支付卡、资 格卡、身份证或者护照的个人信息页。

此外，按照本发明的防伪元件也可以用于为任何类型的产品提供安全保 障，即用于所谓的产品保障。例如可以通过按照本发明的防伪元件保护任何 类型的包装以防仿制。除了产品保护，按照本发明的防伪元件也可以有利地 用于品牌保护。

以下根据附图阐述本发明的其它实施例以及优点，附图为了提高直观性 而没有按比例呈现。在附图中：

图1示出具有按照本发明的防伪元件的钞票的示意图；

图2示出剖切按照本发明的一个实施例的防伪元件得到的横剖面，在左 半图中没有验证装置，而在右半图中带有验证装置；

图3以横剖面示意性地示出由图2的色层中分离出的微胶囊以及其组成 部分；

图4示出按照本发明的一个实施例的光学可变的磁性干涉色素；

图5示出按照本发明的另一实施例的磁性多层色素；

图6在(a)中示出形式为纳米颗粒的磁性多层色素，其具有磁性金属核和 非磁性碳外壳，在(b)中示出具有多个这种纳米颗粒而没有外部磁场的微胶 囊，并且在(c)中示出(b)的微胶囊在验证装置的磁场中的情形；

图7在(a)和(b)中示出具有按照本发明的防伪结构的钞票，所述防伪结构 由防伪元件和相对中线镜面对称布置的验证元件构成；

图8在(a)中示出具有按照本发明的防伪元件的身份卡，在(b)中示出具有 用于(a)的身份卡的验证装置的卡套，并且在(c)中示出将身份卡放入卡套中的 情形并且

图9示出具有另一按照本发明的防伪结构的身份卡。

现在以用于钞票和其它有价文件的防伪元件为例阐述本发明。为此，图 1示出钞票10的示意图，所述钞票具有直接压印在钞票纸12上的光学可变 的防伪元件14。但是本发明并不局限于压印的防伪元件和钞票，而是可以用 于所有类型的防伪元件，例如用于商品标签和包装或者用于为文件、证件、 护照、信用卡、医疗卡等提供保障。对于钞票和类似文件，除了压印的元件 之外，例如也可以考虑转移元件、防伪线或者防伪条，并且除了反射元件也 可以是透射元件。

防伪元件14具有可逆的并且可通过磁性验证装置20(参见图2)相互触发 的真实性标记。在没有验证装置或者在与验证装置具有足够大空间距离的情 况下，防伪元件14呈现金属光泽，其与较弱的统一的光学效果(优选是颜色 倾斜效果)相结合。

在本实施例中，验证装置20包含由钕-铁-硼合金构成的较强永磁体22， 其设计为图案、线条、符号或者编码的形式，例如形式为字母“OK”。在此， 磁体22的上侧形成北磁极并且下侧形成南磁极，因此磁体22的磁场线24 基本上垂直于磁体22的平面。

如果由使用者将防伪元件14直接设置在验证装置20的磁体22上，则 防伪元件14的视觉外观互动地改变。在直接位于磁体22上方的区域内(此 区域具有由磁体22显示的主题的形状，在此例如是字母“OK”的形状)，防 伪元件的金属光泽明显降低并且可以看到有色的或者引导信息的基底层。这 种视觉改变是完全可逆的。也就是如果防伪元件14又远离验证装置20，则 在短时间后又形成具有金属光泽和统一光学效果(优选是防伪元件14的统一 的颜色倾斜效果)的初始状态。

现在参照图2的横剖面图进一步阐述按照本发明的防伪元件14的结构 和视觉外观的可逆变化的形成。在此，附图的左半边示出无验证装置20情 况下的防伪元件14或者远离磁体22的区域28，而附图的右半边示出直接位 于磁体22上方的防伪元件区域26。

在钞票10的钞票纸12上，在防伪元件14的区域内设有压印层30，其 能够显示任何信息，例如线条图案32、字符序列、标志、肖像等。用丝网印 刷法在压印层30上设置在正常情况下不透明的光学可变色层34，其显示出 颜色倾斜效果，例如从垂直观察时的绿色变为倾斜观察时的蓝色。

所述光学可变色层34包含多个微胶囊36，所述微胶囊分别具有胶囊壳 38、包在胶囊壳38内的载液40和至少一种光学可变且可磁性定向的色素42。 如可在图3的视图中最好地看出的那样，色素42在此在微胶囊36内基本上 可自由旋转44并且可通过外部磁场(如永磁体22的磁场24)可逆地定向。此 外，色素42按照本发明设计为多层并且具有至少一个磁性层46和至少一个 非磁性层48。

在图2和图3的实施例中，色素42是涂层的磁性纯铁色素，其中磁性 碳酰基铁薄片46配设有非磁性的二氧化硅涂层48。这种色素在改变观察角 度时显示出明显的从金属灰到金属黑的变色。这种类型的色素例如可按照商 品名Ferricon(R)Resist von Eckart获得。

在本发明的范围内，薄片状的色素42制造为具有较大的薄片直径与薄 片厚度比，其中，(最大的)薄片直径优选在2μm至150μm之间，尤其在5 μm至50μm之间，并且薄片厚度优选在40nm至1.5μm之间，尤其在200nm 至1.3μm之间。

因为色素42在胶囊壳38内部基本上可以自由旋转，所以它们在无外部 磁场的情况下不具有优选定向。色素42基本上是随机的并且因此在整体上 各向同性地定向。色素42在所有方向上的定向的均匀分布在图2的左半边 示意性地示出。

而在直接处于磁体22上方的区域26内，可磁性定向的色素42由于其 在胶囊壳38内的可自由旋转性而磁性定向。在此，薄片状的色素42以其薄 片延伸沿着磁场线24定向。在图2所示的情况中，磁场线24在区域26内 基本上垂直地通过色层34，因此色素42同样基本上垂直于色层34的平面定 向(参见图2的右半边)。

色素42由于其薄片状的造型对于观察者来说起到百叶窗叶片的作用， 其开放或者完全或者部分地封闭观察位于下方的压印层30、32的视线。在 区域28内，其中色素42基本上各向同性地布置在它们的胶囊壳38中(参见 图2的左半边)，色素42这样强烈地限制观察压印层30的视线，使得色层 34在该区域内不透明并且色素42的金属光泽和颜色倾斜效果主导防伪元件 14的视觉效果。不言而喻的是，在实际中各向同性定向的色素42的遮盖作 用通过多个现有的色素增强，它们的数量当然比图2示意图中的几个色素42 多很多倍。

而在色素42通过磁体22基本上垂直于色层34的平面定向的区域26内， 色素42像平行设置的百叶窗叶片那样开放观察位于下方的压印层30和线条 图案32的视线。由于薄片直径与薄片厚度之比较大，在遮盖的部分区域28 与半透明的部分区域26之间形成较大反差。此外，通过薄片定向在部分区 域26、28内产生的主题对于人眼来说呈现出效果明显的三维感官图。

如果在将防伪元件14远离磁体22，则在一定时间以后，磁性定向的色 素42由于其在胶囊壳38内部的可移动性而再次放松到图2左半边所示的基 本上各向同性的初始状态中。防伪元件14的视觉外观图的改变被互动地触 发并且是完全可逆的。色素42回到其初始状态的速度例如可以通过载液的 粘度根据期望进行调节。

业已证明，通过既光学可变又可磁性定向的色素42的微胶囊产生了在 视觉上给人印象非常深刻的效果，尤其是颜色倾斜效果，这些效果如上所述 地与可互动触发的3D效果相结合。由于可实现的印象深刻的效果，尤其是 颜色倾斜效果，可以按照本发明取消向载液40中添加着色剂并且取消向色 层34中添加其它有色的或者光学可变的色素。以此方式实现了简单而成本 低廉地制造防伪元件，而不会影响视觉感官图的质量。此外，按照本发明的 具有光学可变和磁性的特性的防伪元件由于可实现的印象深刻的光学可变 效果而具有非常高的识别度和非常高的防伪保护效果。最后，色素42的多 层性允许在很大程度上不使用在健康和/或环境方面存在隐患的物质，例如镍 或者钴。

现在参考图3至图6进一步描述按照本发明的微胶囊和可磁性定向的色 素的特别有利的设计方案。

为了说明，在图3中分离出图2的色层34的单独微胶囊36并且示意性 地在横剖面中示出其组成部分。

按照本发明，微胶囊36的直径在1μm至200μm之间，尤其在2μm 至80μm之间。微胶囊36的胶囊壳38由聚合壳材料构成。包裹方法和适当 的壳材料对于本领域技术人员是已知的。尤其是氨基塑料、醛酚塑料、凝胶 和变化的凝胶、聚氨酯和聚丙烯酸盐适合作为壳材料。胶囊壳38的厚度在 本发明中通常在胶囊直径的5%至30%之间，优选在10%至20%之间。

在有利的设计方案中，胶囊壳38除了聚合物基本材料之外还包含其它 层，其改善了壳的期望特性，例如使壳耐化学影响的能力更强。

包围在胶囊壳38内的载液40的粘度相宜地为1mPa*s至4000mPa*s， 尤其是5mPa*s至120mPa*s，分别在20℃时测量。通过载液40的粘度，可 以有针对性地影响色素42定向速度和回到各向同性的初始状态的速度。

载液40优选由不超过四类物质的混合物组成，即由10%至98%的非极 性载体介质、0至90%的两亲性载体介质、0至10%的抗氧化物质和0至10% 的添加剂组成。

作为非极性载体介质首先考虑脂肪酸酯，尤其是甘油三酯，其由平均不 超过1.5个双键的脂肪酸构成。作为备选或补充，可以使用碳氢化合物作为 非极性载体介质，其相宜地具有高于65℃的燃点，优选甚至高于80℃。在 此优选是饱和的碳氢化合物，根据当前的认知，异构烷烃是特别合适的。作 为备选或补充，植物油(如葵花籽油、橄榄油和葡萄籽油)和/或硅油也可以用 作非极性载体介质。

两亲性载体介质特别优选以4%至40%的重量比例存在。例如离子表面 活性剂、磷脂、脂肪醇、脂肪醇衍生物和脂肪酸衍生物适合作为两亲性载体 介质。当前特别优选的是非离子表面活性剂或者一般表面活性的物质，其按 照Davies的HLB(亲水-亲油-平衡：Hydrophilic-Lipophilic-Balance)值小于4.0， 尤其是1.0至1.1。例如可将按照Davies的HLB值为1.03的物质用作两亲性 载体介质。当然也可以考虑将所述物质的混合物用作两亲性载体介质。

作为抗氧化物质，载液例如可以包含生育酚、生育三烯酚或者醛。作为 添加剂尤其考虑红外线吸收剂或者紫外线吸收剂如羟基苯基苯并三唑、聚合 反应阻滞剂、稳定剂、浸润和分散添加剂、羟基苯甲酮衍生物或者纳米颗粒 式紫外线吸收剂。

最后，微胶囊36分别包含一个或多个光学可变且可磁性定向的多层色 素42。在图3的实施例中，多层色素42是形式为配设有非磁性的二氧化硅 涂层48的磁性碳酰基铁薄片46的纯铁色素，如之前已经详细阐述的那样。

除了这些涂层的磁性纯铁色素，按照本发明还可以有利地使用其它磁性 多层色素。在本发明优选的变型方案中，磁性多层色素在此设计为非球形的， 尤其是薄片状的，其最大直径在2μm至150μm之间，优选在5μm至50 μm之间。磁性多层色素具有至少一个磁性层和至少一个非磁性层。磁性物 质的重量比例在此优选在10%至90%之间，尤其在35%至75%之间。

对于磁性层，考虑磁性金属氧化物，尤其是氧化铁，在此特别优选是 Fe₃O₄，或者考虑氧化铬。磁性混合金属氧化物如铬铁氧化物或者磁性金属 如铁、钴、镍或者钆也可以用作磁性层。

对于非磁性层尤其考虑氧化物如二氧化硅、二氧化钛或者氧化锌，或者 非磁性金属如铝、铬、铜或者金。但是也可以考虑将有机的或者硅有机的化 合物用作非磁性层材料。尤其业已证明，当该色素的表面尤其通过硅烷化处 理配有含硅层(色素的稳定)时，工艺上不能顺利适用的色素可作为按本发明 的色素使用。

例如对于基于云母、Al₂O₃、SiO₂、纯铁或者氧化铁的薄片的色素，磁性 的或者非磁性的层也可以通过色素的载体材料构成。

在图4中示出一种特别有利的光学可变的磁性干涉色素50的具体例子。 所述磁性干涉色素50总共由七层构成并且除了磁性层还包含两个法布里-珀 罗结构，它们赋予色素其光学可变的外观。磁性干涉色素50包含金属的或 者氧化的磁性层52，它们在两侧配设有法布里-珀罗结构54、56，所述结构 分别由薄的铬吸收层58、介电的MgF₂间隔层60和铝反射层62构成。两个 法布里-珀罗结构54、56可以设计为相同或者不同的，并且在后一种情况下 由对置的侧面显示不同的颜色倾斜效果。

图5示出按照本发明的磁性多层色素70的另一实施例。色素60包含金 刚砂(α-Al₂O₃)晶体薄片72作为载体材料并且包含由氧化铁(Fe₃O₄)和必要时 附加的二氧化钛(TiO₂)构成的干涉层74。

作为备选，用于按照本发明的防伪元件的磁性氧化多层色素也可以具有 Al₂O₃，尤其是金刚砂作为载体材料和由氧化铁和氧化镁构成的优选双层的 干涉涂层。此外可以考虑，在载体材料尤其是金刚砂上布置由掺杂氧化镁的 氧化铁尤其是γ-氧化铁构成的干涉涂层，其中，氧化镁的重量比例优选不 超过1%。前述两种氧化多层色素具有光学可变的金色色调。在此，表述“光 学可变”首先指的是该色素的反射能力或者光泽的改变，因为色素基本上不 具有颜色倾斜效果。

为了得到银色的光学可变的磁性色素，Al₂O₃尤其是金刚砂载体材料可 以配设有干涉涂层，所述干涉涂层由Fe₃O₄(氧化铁)以及一个或多个由SiO₂(二氧化硅)、TiO₂(二氧化钛)或者SnO₂(氧化锌)构成的层组成。

关于磁性氧化多层色素需要注意的是，作为干涉涂层的材料和载体材料 当然也可以使用其它物质。例如，作为载体材料，除了Al₂O₃也可以使用二 氧化硅(SiO₂)或者天然云母(天然矿物质)或者也可以使用合成云母。作为载体 材料还可以考虑合成玻璃材料。所有前述磁性氧化多层色素是按照本发明光 学可变的并且因此适合作为光学可变色层的微胶囊内的光学可变且可磁性 定向的色素。

最后，按照本发明的另一种同样优选的变型方案，磁性多层色素通过纳 米颗粒80构成，所述纳米颗粒具有磁性金属核82和非磁性碳外壳84，如图 6(a)所示。这种纳米颗粒的直径只在20nm至50nm之间，例如约为30nm。 作为用于核82的磁性金属例如考虑铁或者钴。碳外壳例如可以由一个或多 个石墨层构成，其保护金属核以防氧化。碳外壳的厚度优选在1nm的范围内。 如果涂层的纳米磁体具有至少在一定程度上(按照前述定义)光学可变的特 性，则它们在本发明范围内可以用作对前述非球形色素的备选或者补充。

如果将纳米颗粒80用作磁性色素，则在每个微胶囊内分别包裹多个纳 米颗粒80，如图6(b)所示。在没有外部磁场的情况下，纳米颗粒80均匀分 布在微胶囊36的载液40内并且由此导致形成色层34不透明的光学可变的 外观。如果在色层34上设置验证装置20，则纳米颗粒80呈链状地86地沿 磁场线24定向，如在图6(c)中示意性地示出。在这种状态下，纳米颗粒80 开放观察位于下方的压印层的视线。在移除外部磁场后，纳米颗粒80由链 状结构86放松并且分散在微胶囊36的容积内，因此在一定时间之后又达到 了如图6(b)所示的状态。通过球形的纳米颗粒80也可以实现可互动触发的 可逆式真实性标志。

在参照图2描述的造型中，防伪元件14的真实性检验通过单独的验证 装置20实现。然而也可以为了真实性检验而在钞票本身上设置验证元件， 因此防伪元件和验证元件构成相关联的防伪结构，如根据图7的实施例阐述 的那样。

图7(a)所示的钞票90包含上述类型的防伪元件92以及验证元件94，所 述验证元件相对于钞票90的中线96与防伪元件92镜面对称地设置。所述 验证元件94具有磁性区域98，在该区域内具有垂直于纸平面磁化并且形式 为期望的主题(如图7(a)所示的徽章)的磁性材料。磁性区域98的主题形状可 以是可见的，也可以例如通过深色添印遮盖。

通过围绕中线96折叠钞票90，验证元件96以其磁性区域98贴靠在防 伪元件92上，如图7(b)所示。通过磁性区域98的磁化，上述类型的防伪元 件92的视觉感官互动地并且可逆地改变。尤其是防伪元件92在重叠时显示 出磁性区域98的徽章主题。在徽章主题内部还可以看到其它信息，例如钞 票的面值95。因此，可以通过简单的折叠检验钞票90的真伪，而不需要外 部的验证器件。

本发明也可以有利地用于卡片，如根据图8的实施例说明的那样。图8(a) 示出证件卡100(如身份证、银行卡、信用卡或者驾驶证)的俯视图。证件卡 100通常包含一个或多个公开的标记，例如序列号102和/或卡片所有人的肖 像104。

证件卡100附加地包含按照本发明的防伪元件106，所述防伪元件在本 实施例中由具有第二个缩小的卡片所有人肖像视图的压印层和印在第二肖 像视图上的图2所示类型的光学可变色层构成。由于所包裹的色素42基本 上各向同性的定向，光学可变色层在正常条件下是不透明的，因此第二肖像 视图对于观察者来说是隐藏的(参见图8(a))。

为了验证真实性，将证件卡100置入对应的卡套110内，所述卡套如图 8(b)所示作为验证装置包含与防伪元件106的位置、尺寸和形状协调适配的 永磁体112。对于真的证件卡100，可磁性定向的色素42通过磁体112的磁 化垂直于防伪元件106的平面定向并且由此开放观察第二肖像视图114的视 线，如图8(c)所示。因此，第二肖像视图114的显现和与第一肖像104的一 致可以用于检验卡片100的真伪并且用作卡片所有人的权利证明。

不言而喻的是，真实性检验也可以按照其它方式进行。例如，永磁体112 本身可以设计为主题的形式，如设计为字母“OK”，其中，在将真的证件卡 100放入卡套110中时，永磁体112的主题显现在防伪元件106内。作为备 选，例如应用在移动电话扬声器、便携式电脑和类似技术仪器中的磁体也适 合用于对按照本发明的防伪元件进行真实性检验。

参照图9，证件卡120也可以在另一区域内本身包含带有主题形状的磁 体区域的验证元件122，通过其能够检验第二卡片120的防伪元件106。为 了检验真伪，将第二卡片旋转180°地放置在第一卡片上，因此第二卡片的防 伪元件106贴靠在第一卡片的验证元件122上。第一卡片的验证元件122的 主题随即可在第二卡片的防伪元件106中看到。以此方式，两个证件卡120 可以相互地验证。

附图标记清单

10 钞票

12 钞票纸

14 防伪元件

20 验证装置

22 永磁体

24 磁场线

30 压印层

32 线条图案

34 光学可变色层

36 微胶囊

38 胶囊壳

40 载液

42 可磁性定向的色素

44 旋转

46 磁性层

48 非磁性层

50 干涉色素

52 磁体层

54、56 法布里-珀罗结构

58 色吸收层

60 介电MgF₂间隔层

62 铝反射层

70 磁性多层色素

72 金刚砂(α-Al₂O₃)晶体薄片

74 干涉涂层

80 纳米颗粒

82 磁性金属核

84 碳外壳

86 链状定向

90 钞票

92 防伪元件

94 验证元件

95 名称

96 中线

98 磁性区域

100 证件卡

102 序列号

104 肖像

106 防伪元件

110 卡套

112 永磁体

114 第二肖像视图

120 证件卡

122 验证元件