顯示和記錄介質與信息寫入器的製作方法
2023-11-04 13:26:37 2
專利名稱：顯示和記錄介質與信息寫入器的製作方法
技術領域：
本發明涉及顯示和記錄介質，該介質具有可以以非接觸方式重寫數字信息的信息記錄單元；和可以以非接觸方式將可視信息寫入其中的顯示區域。本發明還涉及能夠以非接觸方式把數字信息寫到顯示和記錄介質或從顯示和記錄介質讀取數字信息並以非接觸方式寫入顯示信息的信息寫入器。
背景技術：
近年來，記錄信息的卡得到了廣泛的利用，並且被頻繁地使用。例如，人們比以往更加多地使用現金卡、信用卡等。信息以磁化方式被寫入卡中，但這些卡不具有顯示信息的功能。預付卡、積分卡等經常被使用，信息以磁化方式被寫入卡中，並且可視信息也被記錄下來，例如，在卡上打孔或在卡的背面列印等。可視信息在使以磁化方式寫到卡中的不可視信息可視化中發揮了作用，它可以讓用戶檢查信息。例如，在積分卡等中，得到的積分作為可視信息記錄，因此對促進客戶的購買行為很有用。
現有技術中的這些卡用磁性作為數字信息的記錄方法，因此使用接觸式磁頭讀和重寫數字信息。要重寫數字信息，需要將卡插入到重寫器中，在重寫卡後，從重寫器中退出卡。為了記錄可視信息，例如，如果執行列印，通常使用熱敏的可逆的顯示和記錄層，或者利用接觸式熱頭(thermal head)等寫入圖像的熱轉印記錄技術等。
因此，使用接觸式重寫單元可以將不可視數字信息和可視信息重寫到現有技術的卡中。所以，很容易提供寫入器的複合(complex)和通用的用戶操作。然而，在接觸式系統中，必須將卡插入到重寫器中，並且需要傳輸及接觸卡等機械操作。因此，使重寫器的體積變大，而且機械操作也會引起故障，這是個問題。
近來，像IC存儲器和RFID標籤(tag)等非接觸存儲器被用作卡上的數字信息記錄單元。例如，在火車的檢票口使用裝有IC卡的月票或預付卡，在通過檢票口時，只要在通過的同時將月票或預付卡靠近IC讀出器/寫入器，即可將數據重寫到卡中。
因此，以非接觸的方式重寫不可視數字信息是可能的，然而在數字信息以非接觸方式重寫的卡上沒有記錄可視信息。這是因為不能以非接觸的方式重寫可視信息，而且，和以前一樣只能利用如前所述的具有熱敏的可逆的顯示和記錄層或感熱型寫入器。也就是，為了重寫可視信息，需要將卡插入到專用的接觸式寫入器中重寫。很難提供非接觸式數字信息讀出器/寫入器的複合和通用的用戶操作。因此，應用的範圍不廣。這是一個問題。至於熱顯示信息的記錄和擦寫，可重寫的次數大約是非接觸式IC等的百分之一到千分之一。因此同樣有不適合長期使用的問題及不適合需要頻繁重寫信息的應用。
發明內容
因此本發明的目的是提供一種顯示和記錄介質，在該介質中可以以非接觸方式寫入新的顯示信息，同時可以以非接觸方式重寫新的數字信息，本發明還提供了信息寫入器，它可以同時把數字信息和顯示信息寫入顯示和記錄介質中。
根據本發明，提供了包括數字信息記錄單元和信息顯示單元的顯示和記錄介質。信息被記錄到數字信息單元中。記錄信息可以以非接觸方式被重寫到數字信息記錄單元中。信息顯示單元顯示信息。顯示信息可以以非接觸的方式被重寫到信息顯示單元。由於數字信息和顯示信息都可以以非接觸方式被重寫，因此很容易提供寫入器的複合和用戶操作的通用化。採用非接觸方式無需將卡插入到寫入器等操作，同樣，在寫入器中，不再需要傳輸卡和接觸卡的機械操作等，並且通過簡化結構，可以使設備小型化並改進其耐用性。
此時，以非接觸方式重寫信息到數字信息記錄單元和以非接觸方式重寫信息到信息顯示單元的操作可以同時進行。因此，使得快速重寫信息成為可能。
此外，可以應用光圖形將顯示信息重寫到信息顯示單元。因而，將更大容量的複雜圖像信息瞬間寫入顯示和記錄介質成為可能。使用電磁、磁或光通信單元中的任何一種都可以將記錄信息重寫到數字信息記錄單元。
信息顯示單元包括具有存儲功能的顯示層和由光電導元件組成的光電導層，該光電導元件位於一對極性相反的電極之間，而這對電極中至少有一個電極具有光透射性。這種結構使得通過光照射瞬間完成高清晰度圖像的寫入成為可能。由於顯示層具有存儲功能，不需要用於保持寫入的圖像的能量，因此，重寫後不需要電源便可以維持顯示。
根據本發明，提供了重寫記錄信息和顯示信息到顯示和記錄介質的寫入器，顯示和記錄介質中包含可以以非接觸方式重寫記錄信息的數字信息記錄單元和可以以非接觸方式重寫顯示信息的信息顯示單元。信息寫入器包括數字信息重寫單元和顯示信息重寫單元。數字信息重寫單元利用電磁、磁和光通信中的任何一種以非接觸方式將記錄信息重寫到數字信息記錄單元。顯示信息重寫單元以非接觸方式重寫顯示信息。數字信息重寫單元可以利用電磁、磁和光通信中的任何一種從顯示和記錄介質的數字信息記錄單元中讀取記錄信息。
根據本結構，新的數字信息和新的顯示信息可以以非接觸方式被重寫到顯示和記錄介質來替代已記錄在介質中的數字信息和顯示信息，因此兩個重寫單元可以被放入到一個單元中，從而不再需要傳輸卡和卡接觸的部分。所以，通過簡化結構，寫入器在小型化方面得到了改進，而且耐用性方面也得到了增強。用戶的操作也得以通用化，並且可以提供易於使用的信息寫入器。
通過數字信息重寫單元將記錄信息寫入顯示和記錄介質的數字信息記錄單元，和通過顯示信息重寫單元將顯示信息寫入顯示和記錄介質的信息顯示單元的操作可以同時進行。因而，可以快速重寫信息。
在附圖中圖1是示出了根據本發明的第一實施方式的顯示和記錄介質和信息寫入器的使用狀態的一個例子的示意圖；圖2A和2B是示出了根據本發明的第一實施方式的顯示和記錄介質的剖面圖；圖3是示出了根據本發明的第一實施方式的顯示和記錄介質的信息顯示區13的一個例子的剖面圖；圖4是示出了根據本發明的第二實施方式的顯示和記錄介質和信息寫入器的使用狀態的一個例子的示意圖；圖5A和5B是示出了根據本發明的第二實施方式的顯示和記錄介質的剖面圖；圖6是示出了根據本發明的第二實施方式的顯示和記錄介質的信息顯示區13的一個例子的剖面圖；圖7是在本發明的第一具體實例中採用的顯示和記錄介質的剖面圖；圖8示出了在本發明的第一具體實例中採用的信息寫入器的結構；圖9是示出了本發明的第一具體實例中的記錄信息和顯示信息的寫入過程的概要的流程圖；圖10是在本發明的第二具體實例中採用的顯示和記錄介質的剖面圖；圖11示出了在本發明的第二具體實例中採用的信息寫入器的結構。
圖12A和12B是在本發明的第三具體實例中採用的顯示和記錄介質的剖面圖；圖13是示出了本發明的顯示和記錄介質和信息寫入器的第一應用實例的結構圖；圖14是示出了本發明的顯示和記錄介質與信息寫入器的第二應用實例的結構圖。
具體實施例方式
圖1是示出了根據本發明的第一實施方式的顯示和記錄介質和信息寫入器的使用狀態的一個例子的示意圖。圖中，數字11指示的是顯示和記錄介質，數字12指示的是數字信息記錄區，數字13指示的是信息顯示區，數字21指示的是信息寫入器，數字22指示的是數字信息重寫區，數字23指示的是顯示信息重寫區。顯示和記錄介質11包括數字信息記錄區12和信息顯示區13。數字信息記錄區12保存數字記錄信息。記錄信息可以以非接觸式的方式從外部被重寫。例如，可將廣為人知的非接觸式IC存儲器、非接觸式RFID標籤等用作數字信息記錄區12。使用IC存儲器時，數字信息記錄區12主要由IC晶片和天線線圈組成，操作IC晶片的電能和記錄信息是由電磁波提供的。使用RFID標籤時，進行電磁寫入。除此之外，例如，可以使用無線電波或光(可見光，紅外線光等)來寫入信息。
信息顯示區13顯示信息，並能夠使顯示信息以非接觸的方式被重寫。人們通常希望在新的顯示信息被重寫後，信息顯示區13能繼續顯示顯示信息。建議使用具有存儲功能的顯示設備。例如，作為將顯示信息寫入信息顯示區13的寫入方法，可以執行光圖形照射。要執行此操作，需要包括具有存儲功能的顯示層和由光電導元件製成的光電導層的設備，該光電導層位於一對極性相反的電極之間，這對電極至少之一具有光透射性。後面將對信息顯示區13進行詳細的描述。
信息寫入器21是將記錄信息和顯示信息寫到顯示和記錄介質11的裝置。信息寫入器21包括數字信息重寫區22和顯示信息重寫區23。數字信息重寫區22將新的記錄信息以非接觸方式重寫到顯示和記錄介質11的數字信息記錄區12。通過與顯示和記錄介質11的數字信息記錄區12對應的方法寫入信息。例如，如果顯示和記錄介質11的數字信息記錄區12由IC晶片和天線線圈組成，則數字信息重寫區22也由天線線圈和控制部分等組成，以進行數字信息的通信並提供電能。當然，如果顯示和記錄介質11的數字信息記錄區12由不同的組件組成，則數字信息重寫區22由與數字信息記錄區12的結構對應的組件組成。因此，數字信息重寫區22通過電磁、磁、或光通信以非接觸方式將記錄信息重寫到顯示和記錄介質11的數字信息記錄區12。
信息寫入器21可以具有讀取保存於顯示和記錄介質11的數字信息記錄區12的記錄信息的功能。信息寫入器21在顯示和記錄介質11之間進行信息交換的同時也能夠寫入記錄信息。通過與顯示和記錄介質11的通信可以得到顯示信息重寫區23重寫新的顯示信息的時間。
顯示信息重寫區23以非接觸的方式將新的信息重寫到顯示和記錄介質11的信息顯示區13來替代其中顯示的信息。例如，如果通過光圖形照射的方式將信息重寫到顯示和記錄介質11的信息顯示區13，顯示信息重寫區23可以作為顯示器來實現。從顯示器射出的光圖形照射到顯示和記錄介質11的信息顯示區13，由此重寫新的顯示信息。作為顯示器，可以使用通用的顯示器諸如CRT、LCD、ELD(場致發光顯示器)、PDP(等離子顯示器)、VFD(真空螢光顯示器)或LED應用顯示器。也可以使用投影儀等投影顯示器的光。
在使用從通用的顯示器射出的光時，如果顯示和記錄介質11被放到距離顯示器表面較遠時，光的散射可能使得無法寫入清晰的圖像。在這種情況下，將顯示器與諸如二維稜鏡陣列一起使用來在顯示器和記錄介質11上形成射出的圖形光的圖像，或者如果顯示器是LCD，使用定向的背光光源，從而寫入清晰的圖像。另一方面，如果表面具有保護板的平板是膜基片，或是使用薄的玻璃基片，顯示和記錄介質11將和板面緊密接觸來照射光，由此使圖像的模糊程度最小。在這種情況下，不需要特定的光學系統，所以提供的結構是簡化的結構。進一步而言，使用像投影儀這樣的投影顯示器時，提供了深的焦點深度，從而增強了顯示和記錄介質11的安裝位置的靈活性。因此，這是在一定距離處以非接觸方式完成寫入顯示和記錄介質11的最理想的模式。
如上所述，當本發明的信息寫入器重寫新的記錄信息和新的顯示信息到本發明的顯示和記錄介質時，如圖1所示，只需把顯示和記錄介質11放在信息寫入器21上方即可。例如，信息寫入器21的數字信息重寫區22靠電磁波通過內部天線將記錄信息傳輸到顯示和記錄介質11的數字信息記錄區12，顯示和記錄介質11的數字信息記錄區12通過內部天線接收記錄信息，記錄信息以非接觸的方式被重寫到數字信息記錄區12。信息寫入器21的顯示信息重寫區23照射例如，從顯示器射出的光圖形到顯示和記錄介質11的信息顯示區13。在顯示和記錄介質11的信息顯示區13接收到照射出的光圖形後，新的顯示信息被重寫從而替換在具有存儲功能的內部顯示元件中保存的顯示信息。顯示信息的重寫也是以非接觸的方式完成的。
記錄信息和顯示信息的重寫是分開完成的，因此可以同時進行，可以完成高速的寫入操作。在光重寫顯示信息的情況下，即使寫入大信息量的圖像，也是瞬間完成重寫，因此顯示信息可以在很短的時間內被重寫。此外，用戶只需在信息寫入器21的上方保持顯示和記錄介質11，便可以重寫記錄和顯示信息。具有下面描述的結構的信息顯示區13能夠繼續顯示被重寫的顯示信息，所以可以在任何時間查看顯示信息。
圖像寫入器21不具有現有技術在寫入時用於傳輸顯示和記錄介質11的機械結構。因此，可以用簡單的結構使圖像寫入器21小型化，並減少失敗。
下面將對顯示和記錄介質11進行更詳細的討論。在下面的描述中，講述的是從顯示和記錄介質11的背後照射的光圖形來寫入顯示信息到信息顯示區13的情形。圖2A和2B是示出了根據本發明的第一實施方式的顯示和記錄介質的剖面圖；圖中，數字14指示的是透明基片。數字信息記錄區12和信息顯示區13是由圖2A所示例子中的公共支撐基片支撐的。這裡，假定如上所述，從信息寫入器21的顯示信息重寫區23射出的光被照射到顯示和記錄介質11的背面。因此，信息顯示區13的背面必須是透明的。例子中，使用透明材料作為支撐基片。支撐基片是透明基片14。在通過只照射特定波長來寫入顯示信息時，信息顯示區13的背面不需要是透明的，而只要是允許指定的波長通過即可。
當然，不一定必須形成透明基片14。如圖2B所示，可以把諸如IC存儲器和RFID標籤等數字信息記錄區12直接放到作為信息顯示區13的顯示介質的表面上。也可以通過層疊處理等將所有部分設置為一個整體。此時，最好將數字信息記錄區12放到信息顯示區13的非顯示區。例如，在數字信息記錄區12中，也可以通過用透明材料在信息顯示區13的顯示區對天線部分進行布線。
圖3是示出了的根據本發明的第一實施方式顯示和記錄介質的信息顯示區13的剖面圖。圖中，數字31指示的是上層透明電極基片，數字32指示的是液晶顯示層，數字33指示的是光吸收層，數字34和36指示的是電荷產生層，數字35指示的是電荷傳輸層，數字37指示的是光電導層，數字38指示的是下層透明電極基片。例如，在圖3所示的信息顯示區13的結構的示例中，通過塗敷把含有液晶的微膠囊分散到樹脂粘合劑得到的塗料(ink)以形成液晶顯示層32。光電導層37(電荷產生層34，電荷傳輸層35，和電荷產生層36)通過絕緣光吸收層33位於液晶顯示層32上。這些層夾在一對電極基片(上層透明電極基片31、下層透明電極基片38)之間。
採用微膠囊結構作為液晶顯示層32是優選的模式。這是因為由於容易使整個顯示區比較靈活，即使從外部施加應力也可將其吸收，因此可以避免顯示信息紊亂。此時，微膠囊中的液晶最好具有取向狀態的存儲特性。具體而言，可以列舉出如下材料像手性碟狀結晶(chiralsmectic)C相等強電體液晶、手性向列(chiral nematic)液晶材料、碟狀液晶材料和環狀(discotheque)液晶材料。從而無需任何偏振板或是濾色器便能夠以高反射係數進行使用了選擇的反射波長特性的彩色顯示的角度，和從能夠以高對比度顯示高清晰度圖像的角度而言，微膠囊中的液晶最好是主要包含手性向列相液晶。在彩色顯示的情況下，可以相互層疊多個液晶顯示層32。
可以使用無機材料或有機材料作為光電導層37的材料。例如，無機材料有硒，非晶體矽，鋅氧化物，BSO等。其中，非晶體矽比較合適，因為非晶體矽是廣泛用於太陽能電池的材料。然而，如果電子介質使用可彎曲的基片，那麼，最好採用對基片具有較好適應性、並且不要求高溫熱處理或需要處理時間的製造過程的有機材料。作為有機材料，例如，可以使用在電子照相過程中的光電導體的材料。雖然有一些有機材料可以同時完成電荷產生及傳輸電荷，然而，從表現出具有好的光電導特性的角度而言，大多使用具有可以按功能分為電荷產生層和電荷傳輸層的結構的材料。圖3所示的光電導層37具有包含電荷產生層34、電荷傳輸層35和電荷產生層36按順序排放在一起的多層結構。優選這種結構是因為其提供好的敏感性，交流電壓可以施加於液晶顯示層32，通用的液晶材料可以被用作液晶顯示層32。
也可以形成功能層用於阻止載流子湧入下層透明電極基片38和電荷產生層36之間。在電流沒有被明顯地阻止的範圍內，可以使用這種功能層。此外，可以使用這樣的結構，即在電荷傳輸層35的中心進一步形成電荷產生層以使電荷產生層、電荷傳輸層、電荷產生層、電荷傳輸層及電荷產生層按順序排放。位於電荷產生層和顯示層之間的光吸收層可以是單層的或是多層的結構。
作為電荷產生層的材料，由光照射產生電荷的有機材料有諸如以下這些材料二萘嵌苯系列、酞菁染料系列、雙偶氮系列、二硫代吡頭開洛(dithiopitokero)吡咯系列、三十碳六烯鎓鹽(squalelium)系列、甘菊環鎓鹽(azurenium)系列、噻喃鎓聚碳酸酯系列等。作為形成電荷產生層的方法，不僅可以使用例如真空蒸鍍法、濺射法等乾性薄膜形成法，而且可以使用用溶劑或分散劑的旋轉塗敷、浸漬塗敷及使用塗抹器的塗敷方法。
作為電荷傳輸層的材料，有三硝基芴系列、聚乙烯咔唑系列、呃二唑系列、吡喃酮(pyrarizone)系列、腙系列、均二苯代乙烯系列、三苯胺系列、三苯甲烷系列、二胺系列等。還可以使用如聚乙烯醇或是加入了LiClO4的聚環氧乙烷的離子導電材料。作為電荷傳輸層的形成方法可以採用與電荷產生層的形成方法類似的方法。
夾持液晶顯示層32、絕緣光吸收層33和光電導層37的一對電極基片由透明材料形成的上層透明電極基片31和下層透明電極基片38構成。上層透明電極基片31由透明材料形成，使外部的光束入射到液晶顯示層32及射出被液晶顯示層32反射的光。下層透明電極基片38也由透明材料形成並使從信息寫入器21來的寫入光射到光電導層37。
作為上層透明電極基片31和下層透明電極基片38可以使用如玻璃、塑料等材料。由於塑料材料具有較優的抗外部機械特性，因此優選用塑料材料作為基片。作為用塑料材料作為基片的例子有如聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯(polyesteric)膜、聚碳酸酯和聚醯亞胺等。如果如圖2所示，下層透明電極基片38被透明基片14保護，那麼在選擇下層透明電極基片38材料時無需過多考慮抗機械特性。
對在基片材料表面上形成的具有光透射性的電極材料是沒有限制的，只要它是透明部件，且能夠使入射於其中的光難於散開、可以導電並可以用作電極即可。例如，如ITO(氧化銦錫)或是二氧化錫等金屬氧化物。還可以使用導電陶瓷材料。可以通過如蒸鍍、濺射或CVD等已知的方法在基片表面形成導電膜。
如圖3所示，如果信息顯示區13包括互相層疊在一起的主要含有微膠囊液晶的液晶顯示層32和光電導層37，並將其夾置在極性相反的電極之間，則需要在寫入顯示信息時在光照射的同時在相反的電極上施加電壓。所施加的電壓可以由外部電源提供或是由放置在顯示和記錄介質11中的電池保持。當在以預先確定的電壓從顯示和記錄介質11的外部或是從內部電壓施加單元施加到相反電極的狀態下，把光圖形照射到光電導層37時，被光照射的部分的光電導層37的阻抗減小，施加於這部分的液晶顯示層32的微膠囊液晶的電場強度將增強，這樣使得微膠囊液晶的取向狀態發生改變。由於光電導層37沒有被光照射的部分的阻抗仍然較高，在液晶的取向狀態中產生了差別。因此，形成了反射圖像。此時，為了同步電壓施加時間和光照射時間，可以提供基於由傳感器檢測的電觸發器來施加電壓的控制部分。
本發明的顯示和記錄介質11的信息顯示區13不限於圖3所示的結構，可以是任何形式，只要信息顯示區13能夠以非接觸方式寫入信息即可。例如，對於液晶顯示層32，除了上面描述的結構外，還可以採用把液晶化合物分散於聚合材料的結構、把少量聚合材料混入液晶材料中的結構或者液晶化合物本身是高分子化合物等結構。除此之外，還可以使用稱為電泳或調色劑技術的顯示元件，通過由外加的電場可逆地控制存在於液體或空氣中的一種或多種電荷彩色細微顆粒的移動進行顯示的元件、通過旋轉用不同的顏色塗敷區分表面電荷狀態不同的的區域的顆粒來進行顯示的元件、通過機械或電氣方式改變微細像素的取向和位置來進行顯示的元件等。
圖4是示出了根據本發明的第二實施方式的顯示和記錄介質的使用狀態和信息寫入器的一個例子的示意圖。與前面描述的圖1相同的部分在圖4中標註了相同的數字，這裡將不再討論。在第二實施方式中示出的例子是從顯示和記錄介質11的前表面發射出寫入顯示信息的光來寫入顯示信息。與前面圖1描述的的第一實施方式相同，通過電磁波等以非接觸方式傳送和接收數字信息等。
在具有這樣結構的顯示和記錄介質11中，不需要考慮背面的光的透射。因而，可以如圖4所示的那樣，在數字信息記錄區12上重疊放置信息顯示區13。因此，可以將數字信息記錄區12放到任何想放的位置，如中央等。
信息寫入器21與第一實施方式中的相同。然而，由顯示信息重寫區23顯示的圖像與第一實施方式中顯示的圖像是鏡像關係。
圖5A和5B是示出了根據本發明的第二實施方式的顯示和記錄介質的剖面圖。圖5A中，數字15指示的是基片。圖5A中的例中，數字信息記錄區12和信息顯示區13是由公共基片15一體支撐的。在第二實施方式中，不需要考慮背面部分的光的透射。因而，可以採用圖5B所示的將數字信息記錄區12放到信息顯示區13的下層的結構。
當然，在第二實施方式中，可以像第一實施方式那樣，如圖5B所是，把數字信息記錄區12直接放在作為信息顯示區13的顯示介質上，還可以通過層疊片處理將做成一個整體等。此時，在第二實施方式中，數字信息記錄區12可以被放到信息顯示區13的背面的任何想放的位置。
因而，在第二實施方式中，顯示和記錄介質11可能是不透明的，因此可以按需要使用背面。可以在各種應用中使用背面，例如，用於介質的設計、印製警告、或像預付卡作為印刷面。
圖6是示出了根據本發明的第二實施方式的顯示和記錄介質的信息顯示區13的剖面圖。與前面描述的圖3相同的各部分在圖6中標註了相同的數字，這裡將不再討論。數字39指示的是絕緣層。作為信息顯示區13的內部結構，可以採用圖6所示的結構。例如，與第一實施方式相同，通過塗敷把含有液晶的微膠囊分散在樹脂粘合劑中的塗料來形成液晶顯示層32。通過隔離透明絕緣層39將光電導層37放到液晶層32上。這些層可以夾在一對電極基片(上層透明電極基片31和下層透明電極基片38)之間。而且，為了防止從表面入射的照射光被反射，在下層透明電極基片38的表面上塗敷光吸收層33。光吸收層33既可以作為電極基片，又可以作為光吸收元件。也可以在下層電極上設置光吸收材料。
除了上面描述的材料外，與第一實施方式相同，很多材料都可以用作液晶顯示層32的材料。可以使用與第一實施方式類似的材料，通過與第一實施方式相似的過程形成光電導層37。
由於第二實施方式中，不必透射從背面來的光，下層透明電極基片38不必是透明的。因此，可以不考慮光透射性來選用下層透明電極基片38的材料。例如，當下層電極基片不是透明的時，光吸收層33可以位於光電導層37和電極基片之間。因此，能夠改進顯示性能。
下面將描述幾個顯示和記錄介質和信息寫入器的具體實例。圖7是本發明的第一具體實例中的顯示和記錄介質的剖面圖。與前面描述的圖1到圖3相同的部分在圖7中用相同的數字標註。數字41指示的是透明的卡基片，數字42和43指示的是密封元件，數字44指示的是外部電極端子，數字45指示的是IC存儲器。
整個結構類似於前面描述參照圖1到圖3的第一實施方式的結構。即，將顯示和記錄介質11大致分成形成信息顯示區13的部分和形成數字信息記錄區12的部分，這兩部分均被放在一片用來支撐的由丙烯酸樹脂製成的透明的卡基片41上，以實現類似卡的顯示和記錄介質11。在第一具體實例中，實現數字信息記錄區12的IC存儲器45被嵌在由具有光透射性的丙烯酸樹脂製成的透明的卡基片41上。信息顯示區13被粘接在卡的表面。
信息顯示區13是顯示介質，夾在具有一對透明電極的PET膜基片的上層透明電極基片31和下層透明電極基片38之間。包含非顯示區的信息顯示區13的外部形狀基本與用於支撐的卡元件的尺寸和形狀相同。IC存儲器45嵌入的部分是不顯示圖像的區域，該區域被用作連接信息顯示區13的內部電極和外部的電極端子44的區域。
通過塗敷把含有液晶的微膠囊分散到樹脂粘合劑中得到的塗料來形成液晶顯示層32。光電導層37通過絕緣光吸收層33被放到液晶顯示層32上。這些層被夾在一對電極基片(上層透明基片31，下層透明基片38)中。光電導層37是三層結構，包括電荷產生層34、電荷傳輸層35和電荷產生層36，它們從絕緣光吸收層33開始按順序排列到下層透明電極基片38。密封元件42和43將這些層的周圍密封起來。
下面將詳細討論信息顯示區13的結構和製造方法。為了形成信息顯示區13，光吸收層33、光電導層37、包括包含於微膠囊內的手性向列液晶材料的液晶顯示層32互相層疊，以使32，33和37層夾在兩個PET膜基片(商品名HIGH BEAM，由Toray Industries公司製造)(上層透明電極基片31，下層透明電極基片38)之間，各基片在內側分別形成了ITO(氧化銦錫)電極膜。
關於液晶顯示層32，將21份手性劑CB15(由BDH公司製造)，4.2份手性劑R1011(由Merck公司製造)加熱溶解在74.8份具有正介電常數各向異性的向列液晶E8(由Merck公司製造)，然後還原回室溫以獲得用於選擇性地反射蘭綠光的手性向列液晶。把三份包括三摩爾的二甲苯二異氰酸鹽、一摩爾的三羥甲基丙烷的添加物(D-110N是由TakedaChemical Industries公司製造)和100份乙酸乙酯加入到10份蘭綠手性向列液晶中以形成均勻的溶液。具有油狀態的液體便配好了。
另一方面，把10份聚乙烯醇(由kuraray公司製造的聚乙烯醇217EE)加入到1000份加熱的離子交換水中，攪動它們，然後放到放置冷卻。由此配成具有水狀態的液體。
下一步，通過混合器把上面描述的油狀態液體乳化分散入到放到放置冷卻一分鐘的水狀態液體中，來配出水油乳狀液，其中油狀態液滴被散入到水狀態液體中。以60℃水浴加熱水油乳狀液的同時攪動大約兩個小時，完成界面聚合，形成液晶微膠囊。通過雷射粒子尺寸分布儀估計液晶微膠囊的平均粒子尺寸為12m。
微膠囊分散液通過每個網孔為38m的不鏽鋼的網狀網被過濾。然後，將微膠囊分散液放置24個小時，除去奶白色的浮在表面的液體，由此獲得含有約390質量％的由微膠囊構成的固態成分的懸濁液。
把百分之十重量的聚乙烯醇溶液(其包含由微膠囊組成的固體部分的三分之二重量的聚乙烯醇)加入到懸濁液中，從而配製塗敷液體。
將塗敷液體用44號線錠塗敷在作為上層透明電極基片31包含ITO的厚度為125m的PET膜(TORAY HIGH BEAM)的ITO面上，從而形成了液晶顯示層32。
下一步，在作為下層透明電極基片38的具有ITO電極的基片的電極上，形成由有機材料製成的光電導層37。光電導層37包括被夾在電荷產生層34和36之間的電荷傳輸層35。
形成光電導層37的方法如下首先，如下形成ITO電極上的光電導層37的第一層電荷產生層36把丙醇分散液(其中含有以1∶1混合的羥基鎵酞菁和粘合劑樹脂的聚乙烯醇丁縮醛)通過旋轉塗敷法塗敷於基片上，然後乾燥並形成0.2m的厚度。下一步，如下在已形成的電荷產生層36上形成電荷傳輸層35首先是將電荷傳輸材料N，N-Bis(3，4-二甲基苯基)聯苯-4-胺和粘合劑樹脂聚碳酸酯雙酚-Z(聚(4，4』-亞環己基二苯撐碳酸酯))按40％和60％的重量比率混合。然後，把混合物溶解於氯苯配成10％的溶液。通過浸漬塗敷，該溶液以120mm/分鐘的速度提起，在電荷產生層36上形成厚度為3m的電荷傳輸層35。此外，用與第一電荷產生層36類似的材料和類似的過程形成厚度為0.2m的第二層電荷產生層34。在第二層電荷產生層34上，通過旋轉塗敷形成厚度為0.2m的PVA(聚乙烯醇)層作為光吸收層33。此外，在光吸收層33上，通過旋轉塗敷方式塗敷黑色樹脂BKR-105(由Nippon Kayaku公司製造)作為遮光層(沒有示出)。
將完全水性乾式疊層粘合劑(由Dainippon Ink Chemicals公司製造)Dick dry WS-321A/LD-55塗敷到形成光電導層37的PET膜的PVA表面並乾燥形成厚度為4m的粘接層。然後，將光電導層37緊貼到上面描述的含有微膠囊手性向列液晶的液晶顯示層32上。在70C時進行層疊獲得薄片狀的信息顯示區13。此時，來自內部透明電極的布線引出到薄片的表面部分。將用於加固的帶有導電的粘接材料的金屬帶貼在布線上製成外部電極端子44。
按照所描述的方法將製成的薄片狀的信息顯示區13通過粘接劑與含有先前嵌入在透明卡基片41中的IC存儲器45的卡狀的丙烯酸樹脂的表面做成一個整體，以製成顯示和記錄介質11。
接下來將討論以非接觸方式把數字信息和顯示信息寫到顯示和記錄介質11的信息寫入器21的具體結構。圖8示出了在本發明的第一具體實例中採用的信息寫入器的結構。與前面參照圖1描述的相同的部分在圖8中標註相同的數字。數字51指示的是光源，數字52指示的是光調節器，數字53指示的是凸透鏡，數字54指示的是控制部分，數字61指示的是天線線圈，數字62指示的是控制部分。信息寫入器21大致可分為顯示信息重寫區23和數字信息重寫區22。顯示信息重寫區23將光圖形投射到顯示和記錄介質11的信息顯示區13。例如，根據電磁感應技術，數字信息重寫區22把數據寫入IC存儲器或從IC存儲器讀取數據，並供應電能。顯示信息重寫區23主要包括光源51、光調節器52、凸透鏡53和控制部分54。數字信息重寫區22包括天線線圈61和控制部分62。控制部分54和62通過網絡等被連接到控制計算機等。控制計算機還控制用於照射光圖形的顯示信息重寫區23的光調節器52中產成的圖像信息。
接下來將討論信息寫入器21把記錄信息和顯示信息寫到顯示和記錄介質11的過程。圖9是示出了在本發明的第一具體實例中的記錄信息和顯示信息的寫入過程的概要的流程圖。首先，當顯示和記錄介質11靠近信息寫入器21的可讀數據的範圍時，數字信息重寫區22讀取位於顯示和記錄介質11的數字信息記錄區12的IC存儲器45中的記錄信息，並識別顯示和記錄介質11的ID(S71)。
下一步，詢問控制計算機等有關要重寫(或不重寫)到顯示和記錄介質11的記錄和顯示信息。此時，控制計算機還可以通過網絡訪問資料庫或主控制計算機，查詢需要重寫的有關信息。要重寫的信息是否存在是在S72確定的。如果不存在要重寫的信息，不進行重寫等便終止該過程。
如果要重寫的信息存在，並從控制計算機接收了記錄信息和顯示信息，及要寫入的信息已確定時(S73)，數字信息重寫區22以非接觸的方式重寫記錄信息(S74)。同時，當預先確定的電壓從外部電源供應到顯示和記錄介質11時，從顯示信息重寫區23進行顯示信息的投影(S75)。從而，寫入記錄信息和顯示信息(S76)。
當完成光圖形的照射及外部施加電壓被釋放後，形成了具有高對比度的圖像，其中，基於照射的光圖形，液晶處於表示綠色選擇波長反射的平狀態或表示背景顏色(此處，為光吸收層的黑色)的焦點圓錐曲線狀態。此外，顯示和記錄介質1顯示出了處理時的高的圖像保存性和抗機械特性，這是因為手性向列液晶包含於微膠囊中作為液晶顯示層32的緣故。
接下來將詳細討論本發明的顯示和記錄介質和信息寫入器的第二具體實例。圖10是在本發明的第二具體實例中的顯示和記錄介質的剖面圖。與前面在圖4到圖7中描述的相同的部分在圖10中標註了相同的數字。第二具體實例與第二個實施方式相符。
在第二個具體實例中，可以通過從前表面照射光圖形將顯示信息寫入到顯示和記錄介質11。第二具體實例中的顯示和記錄介質11與前面參照圖7描述的第一具體實例的不同之處是圖7中位於液晶顯示層32和光電導層37之間的光吸收層32被改為透明絕緣的隔離層39，並且在下層透明電極基片38上塗敷光吸收層33。液晶顯示層32等的製作方法與第一具體實例的類似，因此這裡就不再討論了。
圖11示出了在本發明的第二具體實例中採用的信息寫入器的結構。和前面在圖8中描述的相同的部分在圖11中標註了相同的數字，這裡不再討論。為了使用圖10所示的顯示和記錄介質11，也可以使用與前面參照圖8描述的第一具體實例中的信息寫入器類似的信息寫入器21。在圖11所示的例中，做了一些修改定向背光光源(兩維定向LED燈陣列)被作為光源51，LCD板被用作光調節器52。在這種結構中，由於使用了光源51的定向性，因此沒有用凸透鏡53。這種結構使得寫入器比第一個具體實例中的小。
接下來將詳細討論本發明的顯示和記錄介質和信息寫入器的第三具體實例。圖12A和12B是在本發明的第三具體實例中採用的顯示和記錄介質的剖面圖。與前面在圖1到圖7和圖10中描述的相同的部分在圖12A和12B中標註了相同的數字，這裡不再討論。數字46指示的是RFID標籤，數字47和48指示的是粘合劑，數字49指示的是層疊膜。在第三具體實例中，作為數字信息重寫區22，使用RFID標籤46代替IC存儲器。圖12A的結構與圖7所示的一致，圖12B的結構與圖10所示的一致。如圖2B和5B所示，RFID標籤46被放置在信息顯示區13上，並且通過使用層疊膜和粘合劑47和48將它們集成在一起。其它部分與第一和第二具體實例的類似，因而不再進行討論。信息寫入器21的結構也與第一和第二具體實例類似，因此也不再討論。
下面將討論本發明的顯示和記錄介質和信息寫入器的應用實例。圖13是示出了本發明的顯示和記錄介質和信息寫入器的第一應用實例由結構圖。與前面參照圖8中描述的部分相同的部分在圖13中標註了相同的數字，這裡不再討論。數字81指示的是檢票口，數字82指示的是卡傳輸帶，數字83指示的是電極端子。第一應用實例是將本發明的顯示和記錄介質和信息寫入器應用到車站、機場、比賽場所等的檢票口的例子。
如圖13所示，本發明的顯示和記錄介質11被應用於火車票、月票、飛機票、比賽票和預付卡等。本發明的信息寫入器21被內置於檢票口81。這裡，前面參照圖8描述的寫入器被用作內置於檢票口81中的信息寫入器21。當然，也可以使用任何其它結構的信息寫入器，例如前面參照圖11描述的寫入器。
在圖13所示的結構中，本發明的顯示和記錄介質11被插入到檢票口81的卡槽中。在檢票口81中，顯示和記錄介質11被傳輸到檢票口81後部的退出口，同時在顯示和記錄介質11末端的非顯示區被支撐在卡傳輸帶82上。在傳輸顯示和記錄介質11時，信息寫入器21的顯示信息重寫區23將顯示信息寫入到顯示和記錄介質11的信息顯示區13中。電極端子83被放置在用於支撐和傳輸在卡傳輸帶82上的顯示和記錄介質11的傳送路徑上。電極端子83可以連接到外部電源上以在顯示信息重寫區23照射光的同時將電壓施加於顯示和記錄介質11的電極端子上(圖7中的外部電極端子44等)。相反，也可以在可施加這樣的電壓施加時，進行光照射，來寫入顯示信息。
與重寫顯示信息的同時，數字信息重寫區22也可以與數字信息記錄區12進行通信以進行讀和重寫記錄信息。含有已被重寫的記錄信息和顯示信息的顯示和記錄介質11從卡彈出口彈出。
目前已有例如，只有數字信息記錄區12的預付卡。然而，沒有提供顯示功能，用戶只看卡不能得知剩餘金額。本發明提供了信息顯示區13，由此可以顯示諸如剩餘金額，乘車的站名，日期和時間等，因此提高了卡的方便性。可以同時以非接觸的方式寫入顯示信息和記錄信息。還提供了很好的耐用性。
圖14是示出了本發明的顯示和記錄介質與信息寫入器的第二應用實例的結構圖。與前面參照圖8描述的部分相同的部分在圖14中標註了相同的數字，這裡不再討論。數字91指示的是信息終端，數字92指示的是調光(dimming)屏幕，數字93指示的是電壓施加夾。第二應用實例是作為信息終端91的結構的應用實例，提供了這樣一個系統，其中如圖14所示，顯示和記錄介質11被支撐於信息終端的上方以根據需要接收工作指令和與顯示和記錄介質11相關的信息。
信息寫入器21被放置在連接於網絡的信息終端中。這裡，前面參照圖8的描述中的信息寫入器被用作信息寫入器21。然而，可以使用任何其它結構的信息寫入器，例如前面圖11中所描述的寫入器。
當用戶將顯示和記錄介質11靠近信息終端91時，數字信息重寫區22識別顯示和記錄介質11的ID號等。基於識別的顯示和記錄介質11的ID號，通過外部計算機檢查資料庫中的數據。然後，獲得要寫入的記錄信息和顯示信息。從顯示信息重寫區23得到的顯示信息被顯示到例如以液晶(例如，由Nihon Sheet Glass公司製造的umlight)實現的調光屏幕92上。為了將顯示在調光屏幕92上的信息寫入到顯示和記錄介質11中，從信息終端91中的電源把顯示和記錄介質11的外部電極端子(圖7中的外部電極端子44等)用電壓施加夾93夾住，並且將介質置於屏幕上方，施加電壓。同樣，將電壓施加到調光屏幕92來將調光屏幕92從光散射狀態改變為透明狀態。以直線傳播的光圖形穿過透明的調光屏幕92被照射到顯示和記錄介質11的光電導層37(圖7中的光電導層37等)，在顯示層(圖7中的顯示層32等)上形成清晰的圖像。
在此例中，數字信息記錄區12隻用於識別顯示和記錄介質11的ID號。信息寫入器21的數字信息重寫區22不重寫新的記錄信息。因此，不能重寫新的信息的設備(如RFID標籤)可以被用作顯示和記錄介質11的數字信息記錄區12。當然，也可以採用將各種信息作為記錄信息存儲並更新該記錄信息的結構。例如，可以記錄寫入到信息顯示區13中的顯示信息的文件名、地址等信息。
第二應用實例的結構可以用於在醫院裡根據ID標籤識別向醫生諮詢的病人、和顯示下一次體檢指導或帳號信息。還有一種使用方法，即識別展覽廳中每個參觀者的特徵(工程師職業或是銷售員職業、以前調查的感興趣的展覽信息等)，然後顯示適合參觀者的展覽攤位的信息。也可在例如博物館、藝術館和旅遊景點等地方採用類似的方法來顯示嚮導信息。
除此之外，也可以在超市或購物中心等處顯示某天的特賣信息、與固有顧客級別對應的折扣購買信息。此外，該例還可以被用作臨時顯示介質和機密信息寫入器等，這些信息只能讓銀行等金融機構中的特定人員和市政府中的管理人員閱讀。在這種情況下，如果通過RFID標籤或其ID在網絡的資料庫中留下閱讀歷史的日誌文件，便可以很容易找到非法使用等信息。
上述的系統不僅可以採用特定的終端和計算機網絡相連接的結構，還可以採用下述結構用戶在通過連接到網絡的任何地方的信息終端進行讀信息的同時，把相同的圖像拷貝到顯示和記錄介質並將其移動和重寫到另一個信息終端，從而有更有前途的用途。
從上面的描述中可以看出，根據本發明，可以構造顯示和記錄介質，在該介質中不僅可以以非接觸的方式重寫新的數字信息，還可以重寫新的顯示信息，並且可以構造顯示和記錄介質的應用系統。根據本發明，增加了在重寫數據和顯示信息時，放置顯示和記錄介質的靈活性，並且可以高速重寫信息。由於數字信息和顯示信息都是以非接觸的方式被重寫的，重寫數字信息和顯示信息的操作方式變得很接近，可以實現具有一致性的非接觸設備的設計和用戶易於理解的操作風格。提供了與非接觸存儲器的重寫次數相平衡的設計和顯示信息的可重寫性。如上所述，本發明提供了各種優點。
權利要求
1.一種顯示和記錄介質，包括數字信息記錄單元，在該單元中記錄信息，並且可以以非接觸方式把記錄信息重寫到該單元；以及信息顯示單元，用於顯示信息，並且可以以非接觸方式把顯示信息重寫到該單元中。
2.根據權利要求1所述的顯示和記錄介質，其特徵在於，可以同時執行向所述數字信息記錄單元的所述非接觸的信息重寫和向所述信息顯示單元的所述非接觸的信息重寫。
3.根據權利要求1所述的顯示和記錄介質，其特徵在於，照射光圖形以便以非接觸方式重寫所述顯示信息。
4.根據權利要求1所述的顯示和記錄介質，其特徵在於，所述數字信息記錄單元具有電磁、磁和光通信單元之一；其中所述通信單元執行所述數字信息記錄單元中的所述記錄信息的重寫。
5.根據權利要求1所述的顯示和記錄介質，其特徵在於，所述信息顯示單元包括顯示層，其具有存儲功能；以及光電導層，其由光電導元件製成並且位於一對極性相反並且至少其中之一具有光透射性的電極之間。
6.一種信息寫入器，用於在顯示和記錄介質中重寫記錄信息和顯示信息，顯示和記錄介質包括數字信息記錄單元，可以以非接觸方式在該單元中重寫所述記錄信息；以及信息顯示單元，可以以非接觸方式在該單元中重寫所述顯示信息，該寫入器包括數字信息重寫單元，用於執行電磁、磁和光通信之一以便以非接觸方式在所述數字信息記錄單元中重寫所述記錄信息；以及顯示信息重寫單元，用於以非接觸方式重寫所述顯示信息。
7.根據權利要求6所述的信息寫入器，其特徵在於，所述數字信息重寫單元執行電磁、磁和光通信之一以便從所述顯示和記錄介質的所述數字信息記錄單元讀取所述記錄信息。
8.根據權利要求6所述的信息寫入器，其特徵在於，可以同時執行通過所述數字信息重寫單元進行的對所述顯示和記錄介質的所述數字信息記錄單元中的所述記錄信息的重寫，和通過所述顯示信息重寫單元進行的對所述顯示和記錄介質的信息顯示單元中的所述顯示信息的重寫。
全文摘要
本發明提供一種顯示和記錄介質以及信息寫入器。顯示和記錄介質包括數字信息記錄區，它是以IC存儲器實現的，可以以非接觸方式記錄要記錄信息；和信息顯示區，它是以顯示信息可以被寫入的光寫入類型的液晶顯示介質實現的。信息寫入器的數字信息重寫區通過電磁波與顯示和記錄介質的數字信息記錄區通信來按要求重寫記錄信息。信息寫入器的顯示信息重寫區將光圖形照射到顯示和記錄介質的信息顯示區來重寫顯示信息。可以同時以非接觸的方式重寫數字信息和顯示信息。
文檔編號B42D15/10GK1480932SQ031036
公開日2004年3月10日 申請日期2003年2月20日 優先權日2002年9月5日
發明者小清水實, 津田大介, 長束育太郎, 石井努, 齊藤泰則, 三田恆正, 介, 則, 太郎, 正 申請人:富士施樂株式會社