CN102405478A - 包含有用于便携式数据存储介质和终饰层的窗口的终饰层的制造方法 - Google Patents

包含有用于便携式数据存储介质和终饰层的窗口的终饰层的制造方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于制造包含有用于便携式数据存储介质特别是芯片卡的窗口(104)的终饰层的方法，以及使用所述方法来制造数据存储介质。根据本发明，使用了透明的塑料基支承层(28)，并在丝网印刷工艺中在所述支承层上施加不透明的颜料层(30)，其中所述颜料层(30)包括具有窗口(104)的尺寸的凹部(32)。然后在颜料层上丝网印刷第一透明打底层(40)，然后在胶版印刷工艺中向第一透明打底层上施加设计颜料层(50)。在胶版印刷工艺中向设计颜料层(50)的顶部施加第二透明打底层(60)，最后向第二透明打底层(60)上施加透明面层(70)。

Description

包含有用于便携式数据存储介质和终饰层的窗口的终饰层的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造终饰层的方法，所述终饰层包含有窗口，以允许设置在终饰层下方的显示元件在用于便携式数据存储介质中时能够被看到。本发明还涉及具有主动显示元件的便携式数据存储介质及其制造方法。本发明特别地涉及具有显示器的芯片卡。
背景技术
具有显示器的芯片卡及其制造方法是众所周知的。例如，可从WO2008/147061A1中得到一种制造方法，根据该制造方法，具有电子部件(即显示器、具有接触垫的集成电路、电池和包括有所需线路的按钮)的板放置在一框体中并植以合成树脂，以便生成平面的结构，其顶侧包括显示器。合成树脂被固化，并且表面被弄平。如此制成的结构的顶侧和底侧然后借助于印刷的覆盖层终饰，其中顶部覆盖层包括有使显示器和接触垫暴露的切口。或者，可借助于透明的覆盖层来完全终饰顶侧和底侧或只终饰顶侧。通过施加高温来将覆盖层粘结至中间结构。该已知方法制成可使用的卡，但是包括有显示器的表面包括因在覆盖膜中的切口而出现的、围绕显示器的可触知的边缘。另一方面，当使用透明覆盖层时，通常需要字母数字信息直接施加至包括显示元件和附加部件的中间结构。因此，从制造工程方面来说，获得良好的光学质量是非常难的。
从W.Rankl，W.Effing，Carl Hanser Verlag Munich的2008年第五版的“Handbook of Chip Cards”中可得知芯片卡的功能、构造和制造的基本原理。在该书中也可找到具有显示器的芯片卡。与实施本发明有关的、关于卡材料、用于芯片卡的部件的安装和构造、以及层压的问题，可清楚地参考该书。
具有显示器的芯片卡的制造中的基本问题，特别地对应于相关ISO标准7810的要求，须遵守最大许容厚度。根据所示出的ISO标准，显示元件以及通常与之相关联的扁平/平面的电池一般具有接近卡厚的最大值的安装高度。因此，在制造具有显示器的芯片卡时，通常有必要确保显示元件上下的卡构造的厚度尽可能小。尽管可获得低的安装高度，但是显示元件对压力和弯曲敏感，必须被充分保护以免受压力和弯曲载荷。因此，位于显示器上方的终饰层的设计通常是最难以设计的。
发明内容
本发明的目的是公开一种终饰层及其制造方法，使具有主动显示元件的便携式数据存储介质的制造更容易，同时维持对显示元件的充分机械保护。
该目的通过具有独立权利要求1的特征的方法实现。该目标另外通过具有独立权利要求10的特征的便携式数据存储介质实现。
本发明基于主要借助于印刷技术来制造终饰膜的途径。所述途径是基于以下构思：即能够通过恰当地组合适当的印刷材料，来防止半成品之间的遮挡，尽管必须使用至少部分地包括溶剂的印刷材料。
根据本发明，首先向支承层施加比较厚的水基涂层覆盖层，由此生成基底结构，该基底结构没有溶剂，并且相对于后续层是非常厚的，然后在其上至少可施加包括溶剂的材料的薄层，而不导致遮挡。因为在很大程度上防止了遮挡，所以根据本发明的方法提供了能够在单个加工步骤中实施的优点。因此，整个方法的实施例能够借助于制造工程得到最佳化。特别适于制造具有符合ISO标准的外部尺寸的芯片卡形式的数据存储介质。该方法的特征在于，它允许在主动显示元件的显示表面上构造非常薄的终饰层，使得可维持ISO标准规定的最大厚度值，仍然确保对主动显示元件的充分的机械保护。因此，可实现根据本发明的终饰层的总厚度为60μm或更小的，而根据现有技术的印刷膜为了允许印刷通常单独就具有至少100μm的厚度。在一具体的有利实施例中，各涂层被施加成在干燥状态下处于10-30μm的厚度。第一缓冲层被施加成在干燥状态下处于10-30μm的厚度，第二缓冲层有利地在干燥状态下处于2-6μm的厚度。根据本发明制成的终饰层还具有的一个优点是，它提供十分平滑的表面，特别不包括因隆起或边缘形成的显著中断，即使在显示元件上。根据本发明的方法制成的终饰层的另一优点是，所述层能够在不用特别大地努力的情况下配备有高品质的光学信息。本发明的数据存储介质的特征在于边界清楚的显示元件。
以下，将参考附图详细描述本发明的实施例。
附图说明
图1是本发明的便携式数据存储介质的透视图，
图2是截面形式的本发明的数据存储介质的层构造的示意图，
图3、4是图2所示层构造的变型，而
图5是在涂装系统中进行施加面层的步骤的图示。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的便携式数据存储介质100的示意性透视斜视图，存储介质100具有从箭头所示的观察侧S穿过形成于数据存储介质100的表面72中的窗口104可见的主动显示元件20。便携式数据存储介质100包括如下所述的呈叠层形式的彼此连接的多个层，其中至少表面72是平坦的，并且两个表面72、82通常但不是必须的大致彼此面平行。便携式数据存储介质100通常具有由相关标准主要是ISO标准7810规定的外部尺寸的形式的芯片卡；当实施为根据ISO 7810的芯片卡时，如图1所示，便携式数据存储介质100具有例如不大于768μm的高度。然而，便携式数据存储介质100也可具有不同的外部尺寸，例如它可以是圆形的或心形的；表面72和82的面平行关系也不是强制的。高度H实际上也是可在便携式数据存储介质100的整个区域中变化的，并且例如可在相反表面上形成顶部。
主动显示元件20允许字母数字字符在其显示面22上可见地显示出来，至少是特定的字符。可以是任意的设计，其允许主动显示元件20集成在便携式数据存储介质100的卡体中。主动显示元件通常实施为发光二极管(LED)或薄膜晶体管(TFT)显示器。然而，在将来，其它实施例也是可预期的，特别是使用“电子纸”类型的显示器。主动显示元件20，以下称为显示器，位于便携式数据存储介质100的卡体的内部，在表面72下方，并且穿过顶部终饰层90从观察侧S是可见的。其它的电子和/或机械部件也可设置在卡体中，特别是如图2中代表性地示出的集成电路(IC)；其它典型部件有例如向集成电路和显示器供给能量的电池、或用于用户输入的致动器件。因为其它部件对本发明并不重要，因此这里不需要进一步说明。显示区域22包括在以下由长度L表示的表面几何形状。
图2以截面图示出了如图1所示的便携式数据存储介质的层构造。使用图2说明了本发明的数据存储介质100的构造和制造数据存储介质100的方法的顺序。鉴于所引用的典型实施例，在以下将便携式数据存储介质100称为芯片卡，但并非旨在由此限定为特定形状。
芯片卡100基于芯层10，在芯层10的顶侧12施加有顶部终饰层90，并且在其底侧施加有下部终饰层80。
所有层10、80、90是彼此永久地粘结的。芯片卡100的外部轮廓102的制造可这样进行，即首先将层10、80、90作为片材彼此粘结，然后通过冲压或切割形成外部轮廓102。另一方面，甚至可在粘结前提供所需尺寸的层10、80、90，并在例如粘结前从片材冲压或切割出它们。这两种构想的混合形式也是可行的，其中，例如首先将芯层10做成具有外部轮廓102的最终形式，并仅在粘结后将两个终饰层切割或冲压成所需尺寸。在以下，层10、80、90应理解为总是指具有最终芯片卡100的外部轮廓102的层。所描述的加工步骤在个体坯料上有利地进行至可能的程度；加工步骤也可在整个片材上进行。
显示器20设置在芯层10的顶侧12，以使其显示区域22面向观察侧S。所有其它部件进一步有利地设置在芯片卡100的芯层10中，例如在图1-4中示出的集成电路、电池、存储器、通信元件等。
在一简单且廉价的实施例中，芯层由聚氯乙烯(PVC)制成，但也可由聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其它合适的塑料制成。它可由彼此粘结的多个层构成，也可实施为单个层。芯层10具有通常为200-500μm的高度hK。
底部终饰层80可以是印刷膜，也可以是多个膜的组合，或者它可实施为纯粹的印刷层。隐含着，底部终饰层80特别地可以与顶部终饰层90相同的方式实施。然而，下部终饰层80不是本发明的主题的根本部分，因此在这里不进行更详细的描述。
在发明内容部分指定为顶部终饰层90的层由多个层的序列构成。顶部终饰层90的基底是由透明的支承层28形成，支承层28覆盖芯层10的整个顶部表面12，包括显示器20的顶侧。支承层28设置成膜。它具有20-100μm的高度h1，并且由坚固的、防碎的而且分层的耐用透明材料制成。支承层28有利地由例如透明的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成，特别是变体PETG。
第一不透明颜料层30施加在支承层28上，其包括具有宽度B的切口32。宽度B从而表示了描述切口32的平坦区域的所有尺寸，例如矩形、圆形、椭圆形或复杂的几何形状。不透明颜料层30在干燥状态下具有10-30μm的高度h2。它是借助于丝网印刷技术施加的。为了获得该施加高度h2，它对于丝网印刷来说是比较大的，使用具有29-78μm的网目尺寸、43-165丝/厘米的网目数量和27-46μm的丝粗的粗丝网。丝网厚度介于43到98μm之间。所施加的不透明颜料优选是水基的，从而具有极低的遮挡性。因此能够在分离的单个加工步骤中顺次进行印刷步骤，一片接一片或从滚筒，并在进行每个印刷步骤后使片材彼此层叠或再次卷起印刷滚筒网，而不在半成品之间发生互锁。所施加的不透明颜料可以是可购买到的颜料，例如不透明白色颜料、黑色颜料、红色颜料等。切口32位于显示器20的显示区域22的正上方。宽度B与显示器20的显示区域22的相应长度L是完全相同的，或者有利地在尺寸上稍小，以使切口32的边缘34形成显示器20的面向可见侧S的可见边缘。
第二不透明颜料层36施加在第一不透明颜料层30上，优选使用相同的丝网参数以及相同的方式，即同样使用丝网印刷。与第一颜料层30完全一样，第二不透明颜料层36具有优选精确地位于第一不透明颜料层30的切口32上方的切口38。第二不透明颜料层36的高度h3在干燥状态下也为10-30μm。颜料层30、36的总高度因此为20-60μm或为支承层28的厚度的15-80％。所施加的颜料同样是水基的，并且有利地与用于颜料层30的颜料相同。然而，隐含着，第二颜料层也可使用与第一颜料层30不同的颜料，例如如果第一颜料层30选用白色，第二颜料层可使用蓝色，第二颜料层也可使用不透明度更大或更小的颜料，例如如果第一颜料层30是不透明的白色，第二颜料层可使用半透明的白色。粗丝网，与颜料中带来不透明性的色素一起，使颜料层36的顶侧比较粗糙。在施加第二颜料层36后，可在不引起遮挡的情况下，再次将如此形成的半成品层叠在一起或卷起。在一有利实施例中，可只设置单个颜料层30或36。
第一缓冲层40通过以下步骤施加在第二不透明颜料层36上。缓冲涂层40用作为施加下一涂层的准备。它特别确保颜料层36与设计层50之间的充分粘结；它还为设计层生成更平滑的表面。，在以下将缓冲层40，如通常在印刷涂层的情况下，被称为打底层40。与两个颜料涂层30、36一样，打底层40也是使用丝网印刷施加的。可有利地使用与两个不透明颜料涂层30、36具有相同或至少相似的丝密度的粗丝网。
打底层40是透明的，并且施加在下方的芯层10的整个表面上，其中切口38也被覆盖。与不透明颜料涂层30、36一样，打底层40也施加为在干燥状态下具有10-30μm的厚度h4，即打底层40的厚度大致为支承层28的厚度的10-40％。用于打底层40的透明材料包括溶剂，其中该透明材料被调整以消除颜料层36的未加工表面的高度波动，并且打底层40在其顶侧42包括相对于颜料层36的顶侧非常平滑的而且容易印刷的表面。用于打底层40的材料被进一步调整以使得打底层40确保颜料层36与上面的层之间的良好粘结。用于打底层40的材料被进一步调整以在不管溶剂量的情况下，不发生有害的遮挡。原则上可使用胶版印刷(offset printing)来施加打底层40，其中其高度随后被相应地减小。如果随后施加的设计颜料层50只具有低的颜料转印，主要具有小的颜料层厚度，即如果第二颜料层36仅被设计颜料层50稍为模糊化，则主要考虑使用胶版印刷的施加。
设计颜料层50随后施加在打底层40上，形成图案。该施加是使用胶版印刷实现的。设计颜料层50(以下称为设计层)的高度h5在干燥状态下为1-5μm。图案可包括不透明和透明部分，也可以是完全不透明的。在后一情况下，由设计层生成的图案50包括位于显示区域22上方的切口54和暴露的可选的其它部件，例如开关，所述切口的几何形状适配于凹部38、32的几何形状以及显示器的显示区域22。图案可特别精确地适配于切口的几何形状。
在下一步骤，在设计层50上的整个表面上施加第二缓冲层60，第二缓冲层60具有与第一打底层40相同的功能，因此以下称为第二打底层60。第二打底层60是透明的，并包括溶剂。与第一打底层40相比，第二打底层60具有比第一打底层小得多的厚度，而其施加使用较便宜的胶版印刷。第二打底层60被施加成使得其高度h6在干燥状态下为1-5μm。或者，第二打底层60也可使用丝网印刷来施加，第二打底层60因而包括更大的厚度。
最后，在打底层60的整个区域上施加在干燥状态下具有2-6μm的高度h7的透明面层70。面层70，如图5所示，是在涂装系统110中施加的。待施加的面层70从而提供在盘112中，并借助于终饰滚筒114向上供给到由层28-60制成的层结构上，所述层构造相对于盘112是翻转的，即，使观察侧S面向终饰盘，并且面层70在反压力滚筒116的反压力作用下以限定的厚度h7沉积在第二打底层60上。借助于涂装系统110的施加确保了面层70在整个区域上具有均匀的厚度h7。
作为借助于涂装系统进行施加的替代，面层70原则上也可借助于印刷线，即例如借助于印刷板施加。
在完成终饰层90后，透明层28、40、60、70的序列和切口32、38以及切口54形成窗口104，通过窗口104可从观察侧S看见显示器20的显示表面22。窗口104的边缘优选由切口32、38的边缘34限定出。
为了获得最佳的加工流程，在支承层28上实施涂层30、36、40、50、60和70的步骤通常在分离的单个加工步骤中进行，在所述分离的单个加工步骤之间将各个半成品中间地层叠或中间地存储在滚筒上。在存储期间，特别地最后施加的涂层变干。
在一优选实施例中，顶部终饰层90独立于芯层10和底部终饰层80生成。所有涂层10、80和90然后在后续步骤中例如通过层压彼此粘结在一起。该工序具有的优点是显示器和其它可选地现存的部件不是通过印刷加工步骤加载的。然而，原则上也可直接在芯层10上建成图2所示的层。
上述层构造及其制造方法在以下构思的情况下允许一系列的变化。代替两个不透明颜料涂层30、36，可施加三个或更多的或者甚至一个单个的不透明颜料层；颜料涂层的厚度h2、h3于是必须适配于实际施加的不透明颜料涂层的数量。相似地，可在至少两个层中施加打底涂层40、60或设计层50。这同样适用于面层70。
另一方面，在适当条件下或者必要时，也可可选地省略层，以便例如，如果颜料层36的顶侧允许设计颜料层50直接施加时，可去除打底层40。如果面层70可直接粘结至设计颜料层50，也可去除打底层60。在可获得适当材料的程度下，打底层60也可取代面层70，或者第二打底层60和面层70可实施为组合涂层。
在图2实施例的替代实施例中，如图3所示，一优选地透明的保护膜98代替打底层60和面层70这一对层被施加。有利地在层10、80和90粘结的任意情形中执行层压步骤的过程中，保护膜98可通过层压施加。在保护膜98不能充分粘结至设计颜料层50的程度下，可保留第二打底层60。适当的膜通常具有20-50μm之间的厚度h9，但是也可具有10μm的厚度。它们可由例如PETG、PC或PVC制成。
在图2实施例的另一变型实施例中，可以部分修改的顺序施加涂层。同样在图3所示的变型实施例中，如图2所示那样向支承层28施加层顺序30、40、50，然而与图2相比，只设置了一个颜料层30。另一颜料层36在所述变型中未施加至第一颜料层30，而是施加至支承层28面向芯层10的底侧，以使两个颜料层30、36在其间有支承层28的情况下彼此靠近。另一颜料层36的施加和组成与图2所描述的一样。
图4所示的替代图2的另一变型实施例中，支承层28不位于整个构造的内部；而是，其顶侧形成终饰层90的外表面，并且印刷涂层30、36、40、50以与图2所述顺序相反的顺序施加至支承层28。也就是说，设计颜料层50优选直接施加至支承层28的面向芯层10的底侧，然后施加第一打底层，再施加颜料涂层30、36。可选地可施加另一第二打底层48，其具有与第一打底层40相似的组成，但是有利地具有较薄的厚度h8。优选地可再次借助于丝网印刷施加第二打底层。如此形成的终饰层90例如通过层压粘结至芯层10。

Claims (12)

1.一种制造包含有用于便携式数据存储介质的窗口的终饰层的方法，特征在于以下步骤：
提供透明的基于塑料的支承层(28)，
借助于丝网印刷施加不透明的颜料层(30)，其中所述颜料层(30)包括具有所述窗口(104)的尺寸的切口(32)，
借助于丝网印刷施加第一透明缓冲层(40)，
借助于胶版印刷在所述缓冲层(40)上施加设计颜料层(50)，以及
在所述设计颜料层(50)上施加透明的面层(70)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在施加透明的面层(70)前借助于胶版印刷在所述设计颜料层(50)上施加第二透明调节层(60)。
3.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述切口(32)精确地匹配或略小于主动显示元件(20)的显示区域(22)。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以相同于所述第一颜料层的方式向所述支承层(28)施加第二颜料层(36)，第二颜料层(36)包括与所述第一颜料层(30)的切口(32)匹配的切口(38)。
5.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述颜料层(30、36)使用的是水基颜料。
6.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述颜料层(30、36)每个施加成在干燥状态下具有10-30μm的厚度。
7.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为所述支承层使用的是具有50-150μm厚度的PET膜，特别是PETG膜。
8.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二颜料层(36)施加至所述支承层(28)的底侧。
9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在施加第一缓冲层(40)前向所述支承层(28)施加设计颜料层(50)。
10.一种如权利要求1所述的方法的用途，用于制造在顶部终饰层中具有窗口的便携式数据存储介质，其中制成如权利要求1所述的终饰层(90)，并且所述层粘结至包括有主动显示元件(20)的芯层(10)，从而使所述窗口(104)位于所述主动显示元件(20)的显示区域(22)的上方。
11.一种便携式数据存储介质，在芯层中设置有主动显示元件，并且主动显示元件通过所述便携式数据存储介质的表面从观察侧是可见的，其特征在于，在具有显示元件(20)的芯层(10)上施加有终饰层(90)，终饰层(90)面向外侧的外表面形成所述便携式数据存储介质(100)的表面(72)，其中所述终饰层(90)包括：
透明的支承层(28)，具有50-100μm厚度；
不透明的颜料层(30、36)，其在所述主动显示元件(20)的显示区域(22)上方开有切口，并且颜料层(30、36)的高度(h2、h3)在干燥状态下为所述支承层(28)的高度(h1)的10-80％；
打底层(40)，其高度(h4)在干燥状态下为所述支承层(28)的高度(h1)的10％-40％；
设计颜料层(50)；和
面层(70)，其开放的顶侧形成了所述便携式数据存储介质(100)的表面(72)。
12.如权利要求10所述的数据存储介质，其特征在于，所述颜料层(30、36)由至少两个相同的颜料层制成。
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