CN100356470C - 显示和记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种显示和记录介质以及信息写入器。显示和记录介质包括：数字信息记录单元，在该单元中记录信息，并且可以以电磁、磁或光的方式非接触地把记录信息重写到该单元；以及信息显示单元，用于显示信息，并且可以以照射光图形的方式非接触地把显示信息重写到该单元中，所述信息显示单元包括：显示层，其具有存储功能；以及光电导层，其由光电导元件制成并且位于一对极性相反并且至少其中之一具有光透射性的电极之间，在被光照射时，所述光电导层的被光照射的部分阻抗降低。信息写入器的显示信息重写区将光图形照射到显示和记录介质的信息显示区来重写显示信息。可以同时以非接触的方式重写数字信息和显示信息。

Description

显示和记录介质
技术领域
本发明涉及显示和记录介质，该介质具有：可以以非接触方式重写数字信息的信息记录单元；和可以以非接触方式将可视信息写入其中的显示区域。本发明还涉及能够以非接触方式把数字信息写到显示和记录介质或从显示和记录介质读取数字信息并以非接触方式写入显示信息的信息写入器。
背景技术
近年来，记录信息的卡得到了广泛的利用，并且被频繁地使用。例如，人们比以往更加多地使用现金卡、信用卡等。信息以磁化方式被写入卡中，但这些卡不具有显示信息的功能。预付卡、积分卡等经常被使用，信息以磁化方式被写入卡中，并且可视信息也被记录下来，例如，在卡上打孔或在卡的背面打印等。可视信息在使以磁化方式写到卡中的不可视信息可视化中发挥了作用，它可以让用户检查信息。例如，在积分卡等中，得到的积分作为可视信息记录，因此对促进客户的购买行为很有用。
现有技术中的这些卡用磁性作为数字信息的记录方法，因此使用接触式磁头读和重写数字信息。要重写数字信息，需要将卡插入到重写器中，在重写卡后，从重写器中退出卡。为了记录可视信息，例如，如果执行打印，通常使用热敏的可逆的显示和记录层，或者利用接触式热头(thermal head)等写入图像的热转印记录技术等。
因此，使用接触式重写单元可以将不可视数字信息和可视信息重写到现有技术的卡中。所以，很容易提供写入器的复合(complex)和通用的用户操作。然而，在接触式系统中，必须将卡插入到重写器中，并且需要传输及接触卡等机械操作。因此，使重写器的体积变大，而且机械操作也会引起故障，这是个问题。
近来，像IC存储器和RFID标签(tag)等非接触存储器被用作卡上的数字信息记录单元。例如，在火车的检票口使用装有IC卡的月票或预付卡，在通过检票口时，只要在通过的同时将月票或预付卡靠近IC读出器/写入器，即可将数据重写到卡中。
因此，以非接触的方式重写不可视数字信息是可能的，然而在数字信息以非接触方式重写的卡上没有记录可视信息。这是因为不能以非接触的方式重写可视信息，而且，和以前一样只能利用如前所述的具有热敏的可逆的显示和记录层或感热型写入器。也就是，为了重写可视信息，需要将卡插入到专用的接触式写入器中重写。很难提供非接触式数字信息读出器/写入器的复合和通用的用户操作。因此，应用的范围不广。这是一个问题。至于热显示信息的记录和擦写，可重写的次数大约是非接触式IC等的百分之一到千分之一。因此同样有不适合长期使用的问题及不适合需要频繁重写信息的应用。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种显示和记录介质，在该介质中可以以非接触方式写入新的显示信息，同时可以以非接触方式重写新的数字信息，本发明还提供了信息写入器，它可以同时把数字信息和显示信息写入显示和记录介质中。
根据本发明，提供了一种显示和记录介质，包括：数字信息记录单元，在该单元中记录信息，并且可以以电磁、磁或光的方式非接触地把记录信息重写到该单元；以及信息显示单元，用于显示信息，并且可以以照射光图形的方式非接触地把显示信息重写到该单元中，所述信息显示单元包括：显示层，其具有存储功能；以及光电导层，其由光电导元件制成并且位于一对极性相反并且至少其中之一具有光透射性的电极之间，在被光照射时，所述光电导层的被光照射的部分阻抗降低。由于数字信息和显示信息都可以以非接触方式被重写，因此很容易提供写入器的复合和用户操作的通用化。采用非接触方式无需将卡插入到写入器等操作，同样，在写入器中，不再需要传输卡和接触卡的机械操作等，并且通过简化结构，可以使设备小型化并改进其耐用性。另外，这种结构使得通过光照射瞬间完成高清晰度图像的写入成为可能。由于显示层具有存储功能，不需要用于保持写入的图像的能量，因此，重写后不需要电源便可以维持显示。
此时，以非接触方式重写信息到数字信息记录单元和以非接触方式重写信息到信息显示单元的操作可以同时进行。因此，使得快速重写信息成为可能。
此外，可以应用光图形将显示信息重写到信息显示单元。因而，将更大容量的复杂图像信息瞬间写入显示和记录介质成为可能。使用电磁、磁或光通信单元中的任何一种都可以将记录信息重写到数字信息记录单元。
根据本发明，提供了重写记录信息和显示信息到显示和记录介质的写入器，显示和记录介质中包含可以以电磁、磁或光的方式非接触地重写记录信息的数字信息记录单元和可以以照射光图形的方式非接触地重写显示信息的信息显示单元。所述信息显示单元包括：显示层，其具有存储功能；以及光电导层，其由光电导元件制成并且位于一对极性相反并且至少其中之一具有光透射性的电极之间，在被光照射时，所述光电导层的被光照射的部分阻抗降低。信息写入器包括数字信息重写单元和显示信息重写单元。数字信息重写单元利用电磁、磁和光通信中的任何一种以非接触方式将记录信息重写到数字信息记录单元。显示信息重写单元通过照射光图形而以非接触方式重写显示信息。数字信息重写单元可以利用电磁、磁和光通信中的任何一种从显示和记录介质的数字信息记录单元中读取记录信息。
根据本结构，新的数字信息和新的显示信息可以以非接触方式被重写到显示和记录介质来替代已记录在介质中的数字信息和显示信息，因此两个重写单元可以被放入到一个单元中，从而不再需要传输卡和卡接触的部分。所以，通过简化结构，写入器在小型化方面得到了改进，而且耐用性方面也得到了增强。用户的操作也得以通用化，并且可以提供易于使用的信息写入器。
通过数字信息重写单元将记录信息写入显示和记录介质的数字信息记录单元，和通过显示信息重写单元将显示信息写入显示和记录介质的信息显示单元的操作可以同时进行。因而，可以快速重写信息。
附图说明
在附图中：
图1是示出了根据本发明的第一实施方式的显示和记录介质和信息写入器的使用状态的一个例子的示意图；
图2A和2B是示出了根据本发明的第一实施方式的显示和记录介质的剖面图；
图3是示出了根据本发明的第一实施方式的显示和记录介质的信息显示区13的一个例子的剖面图；
图4是示出了根据本发明的第二实施方式的显示和记录介质和信息写入器的使用状态的一个例子的示意图；
图5A和5B是示出了根据本发明的第二实施方式的显示和记录介质的剖面图；
图6是示出了根据本发明的第二实施方式的显示和记录介质的信息显示区13的一个例子的剖面图；
图7是在本发明的第一具体实例中采用的显示和记录介质的剖面图；
图8示出了在本发明的第一具体实例中采用的信息写入器的结构；
图9是示出了本发明的第一具体实例中的记录信息和显示信息的写入过程的概要的流程图；
图10是在本发明的第二具体实例中采用的显示和记录介质的剖面图；
图11示出了在本发明的第二具体实例中采用的信息写入器的结构。
图12A和12B是在本发明的第三具体实例中采用的显示和记录介质的剖面图；
图13是示出了本发明的显示和记录介质和信息写入器的第一应用实例的结构图；
图14是示出了本发明的显示和记录介质与信息写入器的第二应用实例的结构图。
具体实施方式
图1是示出了根据本发明的第一实施方式的显示和记录介质和信息写入器的使用状态的一个例子的示意图。图中，数字11指示的是显示和记录介质，数字12指示的是数字信息记录区，数字13指示的是信息显示区，数字21指示的是信息写入器，数字22指示的是数字信息重写区，数字23指示的是显示信息重写区。显示和记录介质11包括数字信息记录区12和信息显示区13。数字信息记录区12保存数字记录信息。记录信息可以以非接触式的方式从外部被重写。例如，可将广为人知的非接触式IC存储器、非接触式RFID标签等用作数字信息记录区12。使用IC存储器时，数字信息记录区12主要由IC芯片和天线线圈组成，操作IC芯片的电能和记录信息是由电磁波提供的。使用RFID标签时，进行电磁写入。除此之外，例如，可以使用无线电波或光(可见光，红外线光等)来写入信息。
信息显示区13显示信息，并能够使显示信息以非接触的方式被重写。人们通常希望在新的显示信息被重写后，信息显示区13能继续显示显示信息。建议使用具有存储功能的显示设备。例如，作为将显示信息写入信息显示区13的写入方法，可以执行光图形照射。要执行此操作，需要包括具有存储功能的显示层和由光电导元件制成的光电导层的设备，该光电导层位于一对极性相反的电极之间，这对电极至少之一具有光透射性。后面将对信息显示区13进行详细的描述。
信息写入器21是将记录信息和显示信息写到显示和记录介质11的装置。信息写入器21包括数字信息重写区22和显示信息重写区23。数字信息重写区22将新的记录信息以非接触方式重写到显示和记录介质11的数字信息记录区12。通过与显示和记录介质11的数字信息记录区12对应的方法写入信息。例如，如果显示和记录介质11的数字信息记录区12由IC芯片和天线线圈组成，则数字信息重写区22也由天线线圈和控制部分等组成，以进行数字信息的通信并提供电能。当然，如果显示和记录介质11的数字信息记录区12由不同的组件组成，则数字信息重写区22由与数字信息记录区12的结构对应的组件组成。因此，数字信息重写区22通过电磁、磁、或光通信以非接触方式将记录信息重写到显示和记录介质11的数字信息记录区12。
信息写入器21可以具有读取保存于显示和记录介质11的数字信息记录区12的记录信息的功能。信息写入器21在显示和记录介质11之间进行信息交换的同时也能够写入记录信息。通过与显示和记录介质11的通信可以得到显示信息重写区23重写新的显示信息的时间。
显示信息重写区23以非接触的方式将新的信息重写到显示和记录介质11的信息显示区13来替代其中显示的信息。例如，如果通过光图形照射的方式将信息重写到显示和记录介质11的信息显示区13，显示信息重写区23可以作为显示器来实现。从显示器射出的光图形照射到显示和记录介质11的信息显示区13，由此重写新的显示信息。作为显示器，可以使用通用的显示器诸如CRT、LCD、ELD(场致发光显示器)、PDP(等离子显示器)、VFD(真空荧光显示器)或LED应用显示器。也可以使用投影仪等投影显示器的光。
在使用从通用的显示器射出的光时，如果显示和记录介质11被放到距离显示器表面较远时，光的散射可能使得无法写入清晰的图像。在这种情况下，将显示器与诸如二维棱镜阵列一起使用来在显示器和记录介质11上形成射出的图形光的图像，或者如果显示器是LCD，使用定向的背光光源，从而写入清晰的图像。另一方面，如果表面具有保护板的平板是膜基片，或是使用薄的玻璃基片，显示和记录介质11将和板面紧密接触来照射光，由此使图像的模糊程度最小。在这种情况下，不需要特定的光学系统，所以提供的结构是简化的结构。进一步而言，使用像投影仪这样的投影显示器时，提供了深的焦点深度，从而增强了显示和记录介质11的安装位置的灵活性。因此，这是在一定距离处以非接触方式完成写入显示和记录介质11的最理想的模式。
如上所述，当本发明的信息写入器重写新的记录信息和新的显示信息到本发明的显示和记录介质时，如图1所示，只需把显示和记录介质11放在信息写入器21上方即可。例如，信息写入器21的数字信息重写区22靠电磁波通过内部天线将记录信息传输到显示和记录介质11的数字信息记录区12，显示和记录介质11的数字信息记录区12通过内部天线接收记录信息，记录信息以非接触的方式被重写到数字信息记录区12。信息写入器21的显示信息重写区23照射例如，从显示器射出的光图形到显示和记录介质11的信息显示区13。在显示和记录介质11的信息显示区13接收到照射出的光图形后，新的显示信息被重写从而替换在具有存储功能的内部显示元件中保存的显示信息。显示信息的重写也是以非接触的方式完成的。
记录信息和显示信息的重写是分开完成的，因此可以同时进行，可以完成高速的写入操作。在光重写显示信息的情况下，即使写入大信息量的图像，也是瞬间完成重写，因此显示信息可以在很短的时间内被重写。此外，用户只需在信息写入器21的上方保持显示和记录介质11，便可以重写记录和显示信息。具有下面描述的结构的信息显示区13能够继续显示被重写的显示信息，所以可以在任何时间查看显示信息。
图像写入器21不具有现有技术在写入时用于传输显示和记录介质11的机械结构。因此，可以用简单的结构使图像写入器21小型化，并减少失败。
下面将对显示和记录介质11进行更详细的讨论。在下面的描述中，讲述的是从显示和记录介质11的背后照射的光图形来写入显示信息到信息显示区13的情形。图2A和2B是示出了根据本发明的第一实施方式的显示和记录介质的剖面图；图中，数字14指示的是透明基片。数字信息记录区12和信息显示区13是由图2A所示例子中的公共支撑基片支撑的。这里，假定如上所述，从信息写入器21的显示信息重写区23射出的光被照射到显示和记录介质11的背面。因此，信息显示区13的背面必须是透明的。例子中，使用透明材料作为支撑基片。支撑基片是透明基片14。在通过只照射特定波长来写入显示信息时，信息显示区13的背面不需要是透明的，而只要是允许指定的波长通过即可。
当然，不一定必须形成透明基片14。如图2B所示，可以把诸如IC存储器和RFID标签等数字信息记录区12直接放到作为信息显示区13的显示介质的表面上。也可以通过层叠处理等将所有部分设置为一个整体。此时，最好将数字信息记录区12放到信息显示区13的非显示区。例如，在数字信息记录区12中，也可以通过用透明材料在信息显示区13的显示区对天线部分进行布线。
图3是示出了的根据本发明的第一实施方式显示和记录介质的信息显示区13的剖面图。图中，数字31指示的是上层透明电极基片，数字32指示的是液晶显示层，数字33指示的是光吸收层，数字34和36指示的是电荷产生层，数字35指示的是电荷传输层，数字37指示的是光电导层，数字38指示的是下层透明电极基片。例如，在图3所示的信息显示区13的结构的示例中，通过涂敷把含有液晶的微胶囊分散到树脂粘合剂得到的涂料(ink)以形成液晶显示层32。光电导层37(电荷产生层34，电荷传输层35，和电荷产生层36)通过绝缘光吸收层33位于液晶显示层32上。这些层夹在一对电极基片(上层透明电极基片31、下层透明电极基片38)之间。
采用微胶囊结构作为液晶显示层32是优选的模式。这是因为：由于容易使整个显示区比较灵活，即使从外部施加应力也可将其吸收，因此可以避免显示信息紊乱。此时，微胶囊中的液晶最好具有取向状态的存储特性。具体而言，可以列举出如下材料：像手性碟状结晶(chiralsmectic)C相等强电体液晶、手性向列(chiral nematic)液晶材料、碟状液晶材料和环状(discotheque)液晶材料。从而无需任何偏振板或是滤色器便能够以高反射系数进行使用了选择的反射波长特性的彩色显示的角度，和从能够以高对比度显示高清晰度图像的角度而言，微胶囊中的液晶最好是主要包含手性向列相液晶。在彩色显示的情况下，可以相互层叠多个液晶显示层32。
可以使用无机材料或有机材料作为光电导层37的材料。例如，无机材料有硒，非晶体硅，锌氧化物，BSO等。其中，非晶体硅比较合适，因为非晶体硅是广泛用于太阳能电池的材料。然而，如果电子介质使用可弯曲的基片，那么，最好采用对基片具有较好适应性、并且不要求高温热处理或需要处理时间的制造过程的有机材料。作为有机材料，例如，可以使用在电子照相过程中的光电导体的材料。虽然有一些有机材料可以同时完成电荷产生及传输电荷，然而，从表现出具有好的光电导特性的角度而言，大多使用具有可以按功能分为电荷产生层和电荷传输层的结构的材料。图3所示的光电导层37具有包含电荷产生层34、电荷传输层35和电荷产生层36按顺序排放在一起的多层结构。优选这种结构是因为：其提供好的敏感性，交流电压可以施加于液晶显示层32，通用的液晶材料可以被用作液晶显示层32。
也可以形成功能层用于阻止载流子涌入下层透明电极基片38和电荷产生层36之间。在电流没有被明显地阻止的范围内，可以使用这种功能层。此外，可以使用这样的结构，即在电荷传输层35的中心进一步形成电荷产生层以使电荷产生层、电荷传输层、电荷产生层、电荷传输层及电荷产生层按顺序排放。位于电荷产生层和显示层之间的光吸收层可以是单层的或是多层的结构。
作为电荷产生层的材料，由光照射产生电荷的有机材料有诸如以下这些材料：二萘嵌苯系列、酞菁染料系列、双偶氮系列、二硫代吡头开洛(dithiopitokero)吡咯系列、三十碳六烯鎓盐(squalelium)系列、甘菊环鎓盐(azurenium)系列、噻喃鎓聚碳酸酯系列等。作为形成电荷产生层的方法，不仅可以使用例如真空蒸镀法、溅射法等干性薄膜形成法，而且可以使用用溶剂或分散剂的旋转涂敷、浸渍涂敷及使用涂抹器的涂敷方法。
作为电荷传输层的材料，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。还可以使用如聚乙烯醇或是加入了LiClO4的聚环氧乙烷的离子导电材料。作为电荷传输层的形成方法可以采用与电荷产生层的形成方法类似的方法。
夹持液晶显示层32、绝缘光吸收层33和光电导层37的一对电极基片由透明材料形成的上层透明电极基片31和下层透明电极基片38构成。上层透明电极基片31由透明材料形成，使外部的光束入射到液晶显示层32及射出被液晶显示层32反射的光。下层透明电极基片38也由透明材料形成并使从信息写入器21来的写入光射到光电导层37。
作为上层透明电极基片31和下层透明电极基片38可以使用如玻璃、塑料等材料。由于塑料材料具有较优的抗外部机械特性，因此优选用塑料材料作为基片。作为用塑料材料作为基片的例子有：如聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯(polyesteric)膜、聚碳酸酯和聚酰亚胺等。如果如图2所示，下层透明电极基片38被透明基片14保护，那么在选择下层透明电极基片38材料时无需过多考虑抗机械特性。
对在基片材料表面上形成的具有光透射性的电极材料是没有限制的，只要它是透明部件，且能够使入射于其中的光难于散开、可以导电并可以用作电极即可。例如，如ITO(氧化铟锡)或是二氧化锡等金属氧化物。还可以使用导电陶瓷材料。可以通过如蒸镀、溅射或CVD等已知的方法在基片表面形成导电膜。
如图3所示，如果信息显示区13包括互相层叠在一起的主要含有微胶囊液晶的液晶显示层32和光电导层37，并将其夹置在极性相反的电极之间，则需要在写入显示信息时在光照射的同时在相反的电极上施加电压。所施加的电压可以由外部电源提供或是由放置在显示和记录介质11中的电池保持。当在以预先确定的电压从显示和记录介质11的外部或是从内部电压施加单元施加到相反电极的状态下，把光图形照射到光电导层37时，被光照射的部分的光电导层37的阻抗减小，施加于这部分的液晶显示层32的微胶囊液晶的电场强度将增强，这样使得微胶囊液晶的取向状态发生改变。由于光电导层37没有被光照射的部分的阻抗仍然较高，在液晶的取向状态中产生了差别。因此，形成了反射图像。此时，为了同步电压施加时间和光照射时间，可以提供基于由传感器检测的电触发器来施加电压的控制部分。
本发明的显示和记录介质11的信息显示区13不限于图3所示的结构，可以是任何形式，只要信息显示区13能够以非接触方式写入信息即可。例如，对于液晶显示层32，除了上面描述的结构外，还可以采用把液晶化合物分散于聚合材料的结构、把少量聚合材料混入液晶材料中的结构或者液晶化合物本身是高分子化合物等结构。除此之外，还可以使用称为电泳或调色剂技术的显示元件，通过由外加的电场可逆地控制存在于液体或空气中的一种或多种电荷彩色细微颗粒的移动进行显示的元件、通过旋转用不同的颜色涂敷区分表面电荷状态不同的的区域的颗粒来进行显示的元件、通过机械或电气方式改变微细像素的取向和位置来进行显示的元件等。
图4是示出了根据本发明的第二实施方式的显示和记录介质的使用状态和信息写入器的一个例子的示意图。与前面描述的图1相同的部分在图4中标注了相同的数字，这里将不再讨论。在第二实施方式中示出的例子是：从显示和记录介质11的前表面发射出写入显示信息的光来写入显示信息。与前面图1描述的的第一实施方式相同，通过电磁波等以非接触方式传送和接收数字信息等。
在具有这样结构的显示和记录介质11中，不需要考虑背面的光的透射。因而，可以如图4所示的那样，在数字信息记录区12上重叠放置信息显示区13。因此，可以将数字信息记录区12放到任何想放的位置，如中央等。
信息写入器21与第一实施方式中的相同。然而，由显示信息重写区23显示的图像与第一实施方式中显示的图像是镜像关系。
图5A和5B是示出了根据本发明的第二实施方式的显示和记录介质的剖面图。图5A中，数字15指示的是基片。图5A中的例中，数字信息记录区12和信息显示区13是由公共基片15一体支撑的。在第二实施方式中，不需要考虑背面部分的光的透射。因而，可以采用图5B所示的将数字信息记录区12放到信息显示区13的下层的结构。
当然，在第二实施方式中，可以像第一实施方式那样，如图5B所是，把数字信息记录区12直接放在作为信息显示区13的显示介质上，还可以通过层叠片处理将做成一个整体等。此时，在第二实施方式中，数字信息记录区12可以被放到信息显示区13的背面的任何想放的位置。
因而，在第二实施方式中，显示和记录介质11可能是不透明的，因此可以按需要使用背面。可以在各种应用中使用背面，例如，用于介质的设计、印制警告、或像预付卡作为印刷面。
图6是示出了根据本发明的第二实施方式的显示和记录介质的信息显示区13的剖面图。与前面描述的图3相同的各部分在图6中标注了相同的数字，这里将不再讨论。数字39指示的是绝缘层。作为信息显示区13的内部结构，可以采用图6所示的结构。例如，与第一实施方式相同，通过涂敷把含有液晶的微胶囊分散在树脂粘合剂中的涂料来形成液晶显示层32。通过隔离透明绝缘层39将光电导层37放到液晶层32上。这些层可以夹在一对电极基片(上层透明电极基片31和下层透明电极基片38)之间。而且，为了防止从表面入射的照射光被反射，在下层透明电极基片38的表面上涂敷光吸收层33。光吸收层33既可以作为电极基片，又可以作为光吸收元件。也可以在下层电极上设置光吸收材料。
除了上面描述的材料外，与第一实施方式相同，很多材料都可以用作液晶显示层32的材料。可以使用与第一实施方式类似的材料，通过与第一实施方式相似的过程形成光电导层37。
由于第二实施方式中，不必透射从背面来的光，下层透明电极基片38不必是透明的。因此，可以不考虑光透射性来选用下层透明电极基片38的材料。例如，当下层电极基片不是透明的时，光吸收层33可以位于光电导层37和电极基片之间。因此，能够改进显示性能。
下面将描述几个显示和记录介质和信息写入器的具体实例。图7是本发明的第一具体实例中的显示和记录介质的剖面图。与前面描述的图1到图3相同的部分在图7中用相同的数字标注。数字41指示的是透明的卡基片，数字42和43指示的是密封元件，数字44指示的是外部电极端子，数字45指示的是IC存储器。
整个结构类似于前面描述参照图1到图3的第一实施方式的结构。即，将显示和记录介质11大致分成形成信息显示区13的部分和形成数字信息记录区12的部分，这两部分均被放在一片用来支撑的由丙烯酸树脂制成的透明的卡基片41上，以实现类似卡的显示和记录介质11。在第一具体实例中，实现数字信息记录区12的IC存储器45被嵌在由具有光透射性的丙烯酸树脂制成的透明的卡基片41上。信息显示区13被粘接在卡的表面。
信息显示区13是显示介质，夹在具有一对透明电极的PET膜基片的上层透明电极基片31和下层透明电极基片38之间。包含非显示区的信息显示区13的外部形状基本与用于支撑的卡元件的尺寸和形状相同。IC存储器45嵌入的部分是不显示图像的区域，该区域被用作连接信息显示区13的内部电极和外部的电极端子44的区域。
通过涂敷把含有液晶的微胶囊分散到树脂粘合剂中得到的涂料来形成液晶显示层32。光电导层37通过绝缘光吸收层33被放到液晶显示层32上。这些层被夹在一对电极基片(上层透明基片31，下层透明基片38)中。光电导层37是三层结构，包括电荷产生层34、电荷传输层35和电荷产生层36，它们从绝缘光吸收层33开始按顺序排列到下层透明电极基片38。密封元件42和43将这些层的周围密封起来。
下面将详细讨论信息显示区13的结构和制造方法。为了形成信息显示区13，光吸收层33、光电导层37、包括包含于微胶囊内的手性向列液晶材料的液晶显示层32互相层叠，以使液晶显示层32、光吸收层33和光电导层37层夹在两个PET膜基片(商品名：HIGH BEAM，由TorayIndustries公司制造)(上层透明电极基片31，下层透明电极基片38)之间，各基片在内侧分别形成了ITO(氧化铟锡)电极膜。
关于液晶显示层32，将21份手性剂CB15(由BDH公司制造)，4.2份手性剂R1011(由Merck公司制造)加热溶解在74.8份具有正介电常数各向异性的向列液晶E8(由Merck公司制造)，然后还原回室温以获得用于选择性地反射兰绿光的手性向列液晶。把三份包括三摩尔的二甲苯二异氰酸盐、一摩尔的三羟甲基丙烷的添加物(D-110N是由TakedaChemical Industries公司制造)和100份乙酸乙酯加入到10份兰绿手性向列液晶中以形成均匀的溶液。具有油状态的液体便配好了。
另一方面，把10份聚乙烯醇(由kuraray公司制造的聚乙烯醇217EE)加入到1000份加热的离子交换水中，搅动它们，然后放到放置冷却。由此配成具有水状态的液体。
下一步，通过混合器把上面描述的油状态液体乳化分散入到放到放置冷却一分钟的水状态液体中，来配出水油乳状液，其中油状态液滴被散入到水状态液体中。以60℃水浴加热水油乳状液的同时搅动大约两个小时，完成界面聚合，形成液晶微胶囊。通过激光粒子尺寸分布仪估计液晶微胶囊的平均粒子尺寸为12m。
微胶囊分散液通过每个网孔为38m的不锈钢的网状网被过滤。然后，将微胶囊分散液放置24个小时，除去奶白色的浮在表面的液体，由此获得含有约390质量％的由微胶囊构成的固态成分的悬浊液。
把百分之十重量的聚乙烯醇溶液(其包含由微胶囊组成的固体部分的三分之二重量的聚乙烯醇)加入到悬浊液中，从而配制涂敷液体。
将涂敷液体用44号线锭涂敷在作为上层透明电极基片31包含ITO的厚度为125m的PET膜(TORAY HIGH BEAM)的ITO面上，从而形成了液晶显示层32。
下一步，在作为下层透明电极基片38的具有ITO电极的基片的电极上，形成由有机材料制成的光电导层37。光电导层37包括被夹在电荷产生层34和36之间的电荷传输层35。
形成光电导层37的方法如下：首先，如下形成ITO电极上的光电导层37的第一层电荷产生层36：把丙醇分散液(其中含有以1∶1混合的羟基镓酞菁和粘合剂树脂的聚乙烯醇丁缩醛)通过旋转涂敷法涂敷于基片上，然后干燥并形成0.2m的厚度。下一步，如下在已形成的电荷产生层36上形成电荷传输层35：首先是将电荷传输材料N，N-Bis(3，4-二甲基苯基)联苯-4-胺和粘合剂树脂聚碳酸酯双酚-Z(聚(4，4’-亚环己基二苯撑碳酸酯))按40％和60％的重量比率混合。然后，把混合物溶解于氯苯配成10％的溶液。通过浸渍涂敷，该溶液以120mm/分钟的速度提起，在电荷产生层36上形成厚度为3m的电荷传输层35。此外，用与第一电荷产生层36类似的材料和类似的过程形成厚度为0.2m的第二层电荷产生层34。在第二层电荷产生层34上，通过旋转涂敷形成厚度为0.2m的PVA(聚乙烯醇)层作为光吸收层33。此外，在光吸收层33上，通过旋转涂敷方式涂敷黑色树脂BKR-105(由Nippon Kayaku公司制造)作为遮光层(没有示出)。
将完全水性于式叠层粘合剂(由Dainippon Ink Chemicals公司制造)Dick dry WS-321A/LD-55涂敷到形成光电导层37的PET膜的PVA表面并干燥形成厚度为4m的粘接层。然后，将光电导层37紧贴到上面描述的含有微胶囊手性向列液晶的液晶显示层32上。在70℃时进行层叠获得薄片状的信息显示区13。此时，来自内部透明电极的布线引出到薄片的表面部分。将用于加固的带有导电的粘接材料的金属带贴在布线上制成外部电极端子44。
按照所描述的方法将制成的薄片状的信息显示区13通过粘接剂与含有先前嵌入在透明卡基片41中的IC存储器45的卡状的丙烯酸树脂的表面做成一个整体，以制成显示和记录介质11。
接下来将讨论以非接触方式把数字信息和显示信息写到显示和记录介质11的信息写入器21的具体结构。图8示出了在本发明的第一具体实例中采用的信息写入器的结构。与前面参照图1描述的相同的部分在图8中标注相同的数字。数字51指示的是光源，数字52指示的是光调节器，数字53指示的是凸透镜，数字54指示的是控制部分，数字61指示的是天线线圈，数字62指示的是控制部分。信息写入器21大致可分为显示信息重写区23和数字信息重写区22。显示信息重写区23将光图形投射到显示和记录介质11的信息显示区13。例如，根据电磁感应技术，数字信息重写区22把数据写入IC存储器或从IC存储器读取数据，并供应电能。显示信息重写区23主要包括光源51、光调节器52、凸透镜53和控制部分54。数字信息重写区22包括天线线圈61和控制部分62。控制部分54和62通过网络等被连接到控制计算机等。控制计算机还控制用于照射光图形的显示信息重写区23的光调节器52中产成的图像信息。
接下来将讨论信息写入器21把记录信息和显示信息写到显示和记录介质11的过程。图9是示出了在本发明的第一具体实例中的记录信息和显示信息的写入过程的概要的流程图。首先，当显示和记录介质11靠近信息写入器21的可读数据的范围时，数字信息重写区22读取位于显示和记录介质11的数字信息记录区12的IC存储器45中的记录信息，并识别显示和记录介质11的ID(S71)。
下一步，询问控制计算机等有关要重写(或不重写)到显示和记录介质11的记录和显示信息。此时，控制计算机还可以通过网络访问数据库或主控制计算机，查询需要重写的有关信息。要重写的信息是否存在是在S72确定的。如果不存在要重写的信息，不进行重写等便终止该过程。
如果要重写的信息存在，并从控制计算机接收了记录信息和显示信息，及要写入的信息已确定时(S73)，数字信息重写区22以非接触的方式重写记录信息(S74)。同时，当预先确定的电压从外部电源供应到显示和记录介质11时，从显示信息重写区23进行显示信息的投影(S75)。从而，写入记录信息和显示信息(S76)。
当完成光图形的照射及外部施加电压被释放后，形成了具有高对比度的图像，其中，基于照射的光图形，液晶处于表示绿色选择波长反射的平状态或表示背景颜色(此处，为光吸收层的黑色)的焦点圆锥曲线状态。此外，显示和记录介质11显示出了处理时的高的图像保存性和抗机械特性，这是因为手性向列液晶包含于微胶囊中作为液晶显示层32的缘故。
接下来将详细讨论本发明的显示和记录介质和信息写入器的第二具体实例。图10是在本发明的第二具体实例中的显示和记录介质的剖面图。与前面在图4到图7中描述的相同的部分在图10中标注了相同的数字。第二具体实例与第二个实施方式相符。
在第二个具体实例中，可以通过从前表面照射光图形将显示信息写入到显示和记录介质11。第二具体实例中的显示和记录介质11与前面参照图7描述的第一具体实例的不同之处是：图7中位于液晶显示层32和光电导层37之间的光吸收层32被改为透明绝缘的绝缘层39，并且在下层透明电极基片38上涂敷光吸收层33。液晶显示层32等的制作方法与第一具体实例的类似，因此这里就不再讨论了。
图11示出了在本发明的第二具体实例中采用的信息写入器的结构。和前面在图8中描述的相同的部分在图11中标注了相同的数字，这里不再讨论。为了使用图10所示的显示和记录介质11，也可以使用与前面参照图8描述的第一具体实例中的信息写入器类似的信息写入器21。在图11所示的例中，做了一些修改：定向背光光源(两维定向LED灯阵列)被作为光源51，LCD板被用作光调节器52。在这种结构中，由于使用了光源51的定向性，因此没有用凸透镜53。这种结构使得写入器比第一个具体实例中的小。
接下来将详细讨论本发明的显示和记录介质和信息写入器的第三具体实例。图12A和12B是在本发明的第三具体实例中采用的显示和记录介质的剖面图。与前面在图1到图7和图10中描述的相同的部分在图12A和12B中标注了相同的数字，这里不再讨论。数字46指示的是RFID标签，数字47和48指示的是粘合剂，数字49指示的是层叠膜。在第三具体实例中，作为数字信息重写区22，使用RFID标签46代替IC存储器。图12A的结构与图7所示的一致，图12B的结构与图10所示的一致。如图2B和5B所示，RFID标签46被放置在信息显示区13上，并且通过使用层叠膜和粘合剂47和48将它们集成在一起。其它部分与第一和第二具体实例的类似，因而不再进行讨论。信息写入器21的结构也与第一和第二具体实例类似，因此也不再讨论。
下面将讨论本发明的显示和记录介质和信息写入器的应用实例。图13是示出了本发明的显示和记录介质和信息写入器的第一应用实例由结构图。与前面参照图8中描述的部分相同的部分在图13中标注了相同的数字，这里不再讨论。数字81指示的是检票口，数字82指示的是卡传输带，数字83指示的是电极端子。第一应用实例是将本发明的显示和记录介质和信息写入器应用到车站、机场、比赛场所等的检票口的例子。
如图13所示，本发明的显示和记录介质11被应用于火车票、月票、飞机票、比赛票和预付卡等。本发明的信息写入器21被内置于检票口81。这里，前面参照图8描述的写入器被用作内置于检票口81中的信息写入器21。当然，也可以使用任何其它结构的信息写入器，例如前面参照图11描述的写入器。
在图13所示的结构中，本发明的显示和记录介质11被插入到检票口81的卡槽中。在检票口81中，显示和记录介质11被传输到检票口81后部的退出口，同时在显示和记录介质11末端的非显示区被支撑在卡传输带82上。在传输显示和记录介质11时，信息写入器21的显示信息重写区23将显示信息写入到显示和记录介质11的信息显示区13中。电极端子83被放置在用于支撑和传输在卡传输带82上的显示和记录介质11的传送路径上。电极端子83可以连接到外部电源上以在显示信息重写区23照射光的同时将电压施加于显示和记录介质11的电极端子上(图7中的外部电极端子44等)。相反，也可以在可施加这样的电压施加时，进行光照射，来写入显示信息。
与重写显示信息的同时，数字信息重写区22也可以与数字信息记录区12进行通信以进行读和重写记录信息。含有已被重写的记录信息和显示信息的显示和记录介质11从卡弹出口弹出。
目前已有例如，只有数字信息记录区12的预付卡。然而，没有提供显示功能，用户只看卡不能得知剩余金额。本发明提供了信息显示区13，由此可以显示诸如剩余金额，乘车的站名，日期和时间等，因此提高了卡的方便性。可以同时以非接触的方式写入显示信息和记录信息。还提供了很好的耐用性。
图14是示出了本发明的显示和记录介质与信息写入器的第二应用实例的结构图。与前面参照图8描述的部分相同的部分在图14中标注了相同的数字，这里不再讨论。数字91指示的是信息终端，数字92指示的是调光(dimming)屏幕，数字93指示的是电压施加夹。第二应用实例是作为信息终端91的结构的应用实例，提供了这样一个系统，其中如图14所示，显示和记录介质11被支撑于信息终端的上方以根据需要接收工作指令和与显示和记录介质11相关的信息。
信息写入器21被放置在连接于网络的信息终端中。这里，前面参照图8的描述中的信息写入器被用作信息写入器21。然而，可以使用任何其它结构的信息写入器，例如前面图11中所描述的写入器。
当用户将显示和记录介质11靠近信息终端91时，数字信息重写区22识别显示和记录介质11的ID号等。基于识别的显示和记录介质11的ID号，通过外部计算机检查数据库中的数据。然后，获得要写入的记录信息和显示信息。从显示信息重写区23得到的显示信息被显示到例如以液晶(例如，由Nihon Sheet Glass公司制造的umlight)实现的调光屏幕92上。为了将显示在调光屏幕92上的信息写入到显示和记录介质11中，从信息终端91中的电源把显示和记录介质11的外部电极端子(图7中的外部电极端子44等)用电压施加夹93夹住，并且将介质置于屏幕上方，施加电压。同样，将电压施加到调光屏幕92来将调光屏幕92从光散射状态改变为透明状态。以直线传播的光图形穿过透明的调光屏幕92被照射到显示和记录介质11的光电导层37(图7中的光电导层37等)，在显示层(图7中的显示层32等)上形成清晰的图像。
在此例中，数字信息记录区12只用于识别显示和记录介质11的ID号。信息写入器21的数字信息重写区22不重写新的记录信息。因此，不能重写新的信息的设备(如RFID标签)可以被用作显示和记录介质11的数字信息记录区12。当然，也可以采用将各种信息作为记录信息存储并更新该记录信息的结构。例如，可以记录写入到信息显示区13中的显示信息的文件名、地址等信息。
第二应用实例的结构可以用于在医院里根据ID标签识别向医生咨询的病人、和显示下一次体检指导或账号信息。还有一种使用方法，即识别展览厅中每个参观者的特征(工程师职业或是销售员职业、以前调查的感兴趣的展览信息等)，然后显示适合参观者的展览摊位的信息。也可在例如博物馆、艺术馆和旅游景点等地方采用类似的方法来显示向导信息。
除此之外，也可以在超市或购物中心等处显示某天的特卖信息、与固有顾客级别对应的折扣购买信息。此外，该例还可以被用作临时显示介质和机密信息写入器等，这些信息只能让银行等金融机构中的特定人员和市政府中的管理人员阅读。在这种情况下，如果通过RFID标签或其ID在网络的数据库中留下阅读历史的日志文件，便可以很容易找到非法使用等信息。
上述的系统不仅可以采用特定的终端和计算机网络相连接的结构，还可以采用下述结构：用户在通过连接到网络的任何地方的信息终端进行读信息的同时，把相同的图像拷贝到显示和记录介质并将其移动和重写到另一个信息终端，从而有更有前途的用途。
从上面的描述中可以看出，根据本发明，可以构造显示和记录介质，在该介质中不仅可以以非接触的方式重写新的数字信息，还可以重写新的显示信息，并且可以构造显示和记录介质的应用系统。根据本发明，增加了在重写数据和显示信息时，放置显示和记录介质的灵活性，并且可以高速重写信息。由于数字信息和显示信息都是以非接触的方式被重写的，重写数字信息和显示信息的操作方式变得很接近，可以实现具有一致性的非接触设备的设计和用户易于理解的操作风格。提供了与非接触存储器的重写次数相平衡的设计和显示信息的可重写性。如上所述，本发明提供了各种优点。

Claims (4)

1.一种显示和记录介质，包括：
数字信息记录单元，在该单元中记录信息，并且可以以电磁、磁或光的方式非接触地把记录信息重写到该单元；以及
信息显示单元，用于显示信息，并且可以以照射光图形的方式非接触地把显示信息重写到该单元中，
所述信息显示单元包括：
显示层，其具有存储功能；以及
光电导层，其由光电导元件制成并且位于一对极性相反并且至少其中之一具有光透射性的电极之间，在被光照射时，所述光电导层的被光照射的部分阻抗降低。
2.根据权利要求1所述的显示和记录介质，其特征在于，可以同时执行向所述数字信息记录单元的所述非接触的信息重写和向所述信息显示单元的所述非接触的信息重写。
3.根据权利要求1所述的显示和记录介质，其特征在于，照射光图形以便以非接触方式重写所述显示信息。
4.根据权利要求1所述的显示和记录介质，其特征在于，
所述数字信息记录单元具有电磁、磁和光通信单元之一；
其中所述通信单元执行所述数字信息记录单元中的所述记录信息的重写。
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