CN1359506A - 智能卡(电子卡)及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子设备领域,实质上是涉及智能卡(电子卡)。智能卡装有带液晶指示元件的显示器,而液晶指示元件又带有内部偏振器。本发明还涉及电子卡的制造方法。本发明的技术成果是简化电子卡的结构,能保证电子卡和显示器的制造达到统一过程,减小电子卡的厚度,提高电子卡的机械强度及其制造时的生产率及经济效益和提高电子卡的可靠性。

Description

智能卡(电子卡)及其制造方法

本发明所属技术领域

本发明属于电子设备领域并可运用到多功能电子卡。

与本发明相关的背景技术

众所周知，电子卡由布置在两个极板之间的功能元件组成。电子卡的功能元件包括存储和加工信息的微电子元件、能源元件、液晶显示器以及内外元件的连接系统。这些元件被保护在两块极板内。

已知的电子卡具有一些不足，这些电子卡的某些功能元件，如微电子元件和显示器是单独的设备，它们在电子卡的集成过程中被放在两块板中间。这种结构要求卡的电子元件和其它元件之间使用能够保证它们可靠电接触的专门连接技术。由于两个薄板之间一些设备的存在，而使整个结构的机械强度降低。此外，使用在这种卡中的液晶显示器的制造方法不可能使元件和显示器的制造在统一的工艺过程中完成。

发明详述

本发明的技术成果是简化电子卡的结构，能保证电子卡和显示器的制造达到统一过程，减小电子卡的厚度，提高电子卡的机械强度及其制造时的生产率及经济效益和提高电子卡的可靠性。

上述技术成果之所以能够取得是由于：智能卡(电子卡)所装的两个极板，在其之间和(或)之上分布有功能元件；极板是由带液晶显示元件的显示器，以及微电子元件、能量元件、按键系统、内部和外部元件的连接系统和(或)其它元件组成；液晶显示器具有两个屏，从两个屏的内表面可形成相应的电极或电极系统；至少在一个电极或电极系统表面上至少分布着一个偏振层和液晶，而且，至少卡的一个极板是指示元件的一个显示屏，从极板内表面形成相应的电极或电极系统。

卡的第二个极板可以是指示元件的第二个显示屏，从极板内表面形成相应的电极或电极系统。

可以利用反射型元件作为显示元件，在反射型元件中电极或电极系统至少一个屏是用透光材料制成的，而在另一个屏的表面分布着漫反射层。在这种情况下，漫反射层同时可以形成这个屏幕的电极或电极系统。

在反射型显示元件中元件的一个屏要用透光材料制成，另一个屏可用多晶硅、金属、塑料或玻璃制成。

在反射型显示元件中，漫反射层和液晶之间或液晶和偏振层之间分布着双折射层。

电极系统至少一个显示元件屏是用导电聚合物制成的。

至少一个偏振器可以成为能形成感胶液晶相二色性着色剂的分子定向层。

为了从指示元件一个屏的内表面方向形成输出信息的彩色图像，一定要在屏和一个偏振器之间形成彩色原色层或图形。

至少一个偏振器是用分辨彩色和(或)偏振轴方向的偏振元件形成的。

在透光电极上，或者在屏和电极之间，或者在覆盖透光电极的绝缘层上，或者在分布于偏振器上的定向层和电极之间，或者在定向层和覆盖于电极上的绝缘层之间至少放置一个偏振器。

由于所述所有特征，用在卡内的显示器能有不超过10μm的光学路径。

在卡的外部与被覆盖的电极之间，在相应的功能元件下至少放置一个带窗口的辅助电极，作为限制器。

可以制成带有感觉屏幕和数字和(或)字母图板的液晶屏，以保证信息输入。

电子卡制造方法的技术成果包括能够保证卡和显示屏的制造达到统一过程，提高劳动生产率和经济效益。

所述方法的上述技术成果之所以能够取得，是由于在电子卡的制造方法中规定：至少在卡的两个极板的一个极板上分布功能元件并连接极板，又因为液晶显示元件带有内部偏振器，所以把显示器作为卡的一个功能性元件使用，而且显示元件要在卡的制造过程中形成。在这种情况下，至少把卡的一个极板作为显示元件的一个屏使用，从极板内表面形成相应的电极或电极系统。

卡的第二块极板可以作为显示器显示元件的第二块屏，从极板的内表面形成相应的电极或电极系统。

对于反射型显示元件，至少可由一个用透光材料制成的屏来形成电极或电极系统，该屏表面上形成偏振层，而在另一个屏上形成漫反射层。在这种情况下，至少可以用透光材料制成的电子卡极板在屏上的那部分作为显示器。

漫反射层可以形成电极或电极系统。

从一个方向在漫反射层的表面或从另一个方向在偏振层的表面形成双折射层。

在透光电极上，或者在显示元件屏上或在覆盖透光电极的绝缘层上，至少可以形成一个偏振层。

至少在电子卡的一个极板上，保证电子卡功能元件配线的导线系统的制造工序，可以在该极板上的显示器电极或电极系统形成之前进行，也可以在之后进行，或者在统一的工艺环节中同时进行。这时，导体和电极可以用一种材料制成，也可以用不同的材料制成。

安装功能元件时，在相应功能元件下至少往一个极板上安放至少一个带窗口的中间极板。这时，功能元件在极板上的安装可以在安放中间极板之前进行，也可以在之后进行，或者之前安装一部分，之后安装一部分。

可以在极板连接之前，在电子卡一个极板的偏振层表面上制作液晶显示层，也可以在电子卡极板连接之后通过注入制成。

可以用透过型元件作为显示元件，在透过型显示元件中两个屏的电极系统是使用透光材料制成的。

附图简要描述

图1-图6说明了电子卡的结构。

图1示出了电子卡元件的布置和相互联系的总示意图。

图2示出了透过型液晶显示器(电子卡的一个极板是液晶显示器的一个屏)电子卡结构A-A截面图。

图3示出了透过型液晶显示器(电子卡的两个极板是液晶显示器的两个屏)电子卡结构A-A截面图。

图4示出了反射型液晶显示器电子卡结构A-A截面图。

图5示出了带有一个偏振器的反射型液晶显示器电子卡结构A-A截面图。

图6示出了带有中间极板的电子卡不同集成方案略图。

优选实施例的详细描述

图1所示电子卡可包含微电子元件、能量元件、键盘系统、连接电子卡和外设纪录和读取信息设备的装置、显示器、传输系统和(或)其它元件。微电子元件用于加工从外部记录、读取信息设备或键盘系统传入的信息，保存信息和控制显示器。微电子元件通过一种或多种处于电子卡上的微电子电路实现，或者直接通过在极板内表面印上硅薄膜然后在其上制成必要的电子元件来实现。能量保证电子卡的所有文件的工作。能量元件可以是太阳能电池，电化学能源或任何其它可行的能源。键盘系统的操作可以改变电子卡的工作方式或输入必要的信息。键盘系统可以通过电容的，电感的或光学的联系来实现，也可以依靠机械作用，声学作用或者其他作用而导致相应材料的导电性或其它性质的变化来实现。与外部读取信息和将信息记录到卡上的外部设备相联系的装置，和信息加工的撤消装置对于保存在卡的内存当中的数据的交换是必要的。它能利用电容的、电感的、光学的、磁学的、射频的或其它作用，以接触或非接触方式完成。显示屏对于卡的在其中保存信息的工作方式、和与外部装置进行信息交换过程的可视化是必需的。各种类型的液晶显示器都可用来作为显示屏。传输系统保证卡内部元件之间的配线。它可以用任何已知的导电材料制成，其中包括金属和导电聚合物。图1所示为电子卡的简略示意图，会让我们对液晶显示器这个具体元件的制成方法感兴趣。前面提到的带有某种显示器的电子卡结构能使各种用途电子卡的不同功能元件组实现表述的优点。

让我们看一下电子卡显示器比较详细的结构。在一个带有透过型液晶显示器的电子卡的制成方案中，电子卡的极板1同时是它的一个屏幕，电子卡至少在这个部分是用透光材料制成的(参见图2)。显示器的另一个屏2不是卡的极板，它可以用任何一种透明材料制成，例如，塑料聚合物片或玻璃。用透光材料(如ITO或导体聚合物)从屏2和极板1内表面形成电极或电极系统4。电极4的上面分布着在相互确定的角度下(如90°)有极化轴方向的偏振层5。在偏振器之间注满液晶，它以极化器表面定向，以此旋转到指定角度，例如，90°的扭摆结构。在屏幕的工作范围内，屏幕2和电极1通过已知的方法互相密封连接，例如，用胶粘剂层7的方法。焊接极板和屏幕的材料也可以是连接的另一种方法。从屏幕2的方向电子卡的所有结构都被第二个极板3覆盖。胶粘层8保证极板3与显示器屏幕2及其它功能元件连接的牢固性。

在透过型显示器的第二种方案(参见图3)中电子卡的极板1和2同时也是显示屏。在极板上分布着电极系统4和偏振器5。

在带有反射型显示屏(参见图4)的电子卡中代替电极系统4在一个显示器上形成漫反射镜9(反光镜)，它可以用铝膜制成，并作为电极和电极系统。放置着反射镜的显示屏2可用不透明材料制成，如晶体硅。反射元件放置在极板1上，同时卡的两个极板作为显示屏，这种电子卡的结构方案显然是可行的。

电子卡可以用带一个偏振器的反射显示器。一种带一个偏振器的电子卡结构方案见图5。在这种情况下，与电子卡极板相应的显示屏1的结构没有改变。第二个极板2是四分之一波长的极板，可以用相应厚度的各向异性的光学材料制成。极板的快速光轴定向在与液晶定向方向成45°角。在这个与液晶有关的屏的外表面上形成漫反射镜9，内部方向是透明电极或电极系统4。电极上面是定向层10，它给液晶6定向。极板3与在其它情况下一样覆盖所有结构和借助胶粘层8而被固定。和其他情况一样，形成智能结构的液晶6以偏振器5的表面和定向层10为方向。

光学路径小于10μm带液晶显示器的电子卡的详细制造方案能够使卡的厚度尽量小。

在制造电子卡时，把导线系统做在电子卡的极板上。随着导线系统的制造，一个极板上的显示器电极系统也同时制成。对于透过型显示器，导线材料可以使用ITO。在制造电极和导线系统时由于采用统一工艺过程而提高产量并提高电子卡导线系统的可靠性。

制造电子卡的方案，其另一种方法是将导线系统和显示器电极放在不同的工艺过程中完成。这时，导电元件的材料是不同的。

在制成显示器电极后，可以选用一种现有方法制造偏振器。

制造电子卡时最后工序之一是把电子卡的所有极板结合起来。电子卡集成时，因为其功能元件具有不同尺寸(厚度)，将类似于被包裹的极板摆放到不同大小的元件上的操作，将会引起已放置元件的滑动、扭曲和移位，这最终将破坏电子卡的整体性并降低电子卡工作的可靠性。因此，通常对电子卡制造过程中的叠合工序要求极其严格。另一种电子卡的集成方案是把电子元件分放在中间薄极板中专门制成的窗口中。在这种情况下，极板起着限制性元件的作用。使用辅助极板-限制器，沿着辅助极板的结构表面完成外部极板的结尾连接工序。在必要时，可以使用两个或更多的互相堆置和连接的中间薄板板。相应装在最大尺寸(厚度)元件或要求透光或电子接触的元件下相应的窗口应该在所有中间极板中透光。无论被放置在电子卡的哪一个外部极板上的功能元件，只要它存在，装在相应元件下的窗口便会在相应的中间极板中形成。图6简略示出了各种电子卡集成的不同方案。以下方案是可行的：a/没有辅助极板，b/带有一个辅助极板，c/带有两个辅助极板。

以上所列的电子卡实现方式及其制造方法没有列举出在权利要求书中列的所有各种方案。

电子卡通过以下形式作用。电子卡借助键盘根据此时电子卡应完成的功能确定工作的功能状态。例如，它可以作为识别卡、信用卡、医疗卡、或泊车卡等被使用。电子卡能完成的功能数量由卡中使用的微电子电路决定。利用键盘确定功能状态后，决定卡作用性质的工作方式就被确定。这可以是使用者观察屏幕上显示的记录在电子卡内存里的资料，或者使用者在执行电子卡服务的某种程序时与外部设备交换信息。例如，使用者可以确定查看银行帐单结余情况和显示记录的支付金额等等。在另一种情况下，如在商店里付款时工资帐单卡就与交款机交换信息并存入读取和记录装置。信息交换通过联系装置(接口)进行。这时在卡的显示器上可以反射与这个程序联系的信息。在微电路中进行指定作用时，加工使用者或通过联系装置为电子卡服务的程序员输入的指令，电子卡将资料存放到内存里并在屏幕上输出信息。这时能源元件保证电子卡的所有功能元件的能量供给。

我们通过旋转到介晶90°的透过型液晶极化器的例子(参见图2)，看一下带有放置在最小单位里的极化元件的液晶显示屏工作原理。非极化光束从极板1的方向照射到显示器上。经过极板和透明电极4后，光在通过偏振器5时被极化。如果电极上没有电压，偏振光就会透过液晶层6，旋转偏振面到90°并无衰减地通过第二极化层5、透明电极4、极板2和极板3。这时电极的范围里看上去是明亮的。在电场作用下电极上有电压时，介晶的旋转方式改成相同方向，此时介晶的光轴垂直于极板1和极板2的平面，光通过它时就不会转动偏振面。这意味着光通过介晶层极化器5时光的偏振面不会改变，将会以垂直第二个偏振器5的极化方向离开介晶3。光通过第二个偏振器5时被吸收，这个范围看上去是暗的。在没有电极的这些指示器的范围里，介晶总是保持扭转形式，而且这个范围总是明亮的。

反射型指示器的工作原理采用与透过型指示器相同的工作原理，区别只在于光不通过极板2，而是两次通过其余元件。这时从反射层9反射时光的偏振面没有变化。

在带有一个极化器的显示器中，光能够通过极板1、电极4、偏振器5、液晶6、定向层10和电极4。光继续落到四分之一波长的极板2上，在层9上反射两次通过极板2时，光的偏振面旋转到90°，然后光无阻碍地通过所有的层后返回。在电极上加上电压后液晶停止旋转光的极化面。结果光以从偏振器4离开时的偏振面方向落到四分之一波长极板上。在光两次通过四分之一波长极板后极板旋转到90°，最后光落到偏振器上被吸收。这样，没有电压的偏振器范围看上去是明亮的，而加电压的范围是暗的。

所以，上述的电子卡保证任一集成都有必需的程序和功能。这样就达到指定的技术成果，包括简化结构的电子卡，保证利用统一工艺过程中制造一系列元件的可能性，从而提高劳动生产率。减小卡的厚度，提高机械强度，因为卡的极板是显示元件而至少去掉一道粘合工序。由于节省了显示屏材料从而提高了制造的经济效益。最终的结果是，由于制造过程的统一，从而提高了电子卡的工作可靠性。

可以理解，在不偏离本发明精神或范围的前提下，本发明的装置各部分的构造和配置可以有各种各样的更改、改变和/或添加。

参考文献

1.EP 0498582 A2，G06K 7/10，1992；

2.GB 2275654 A，G06K 19/073，1994。

Claims (24)

1.智能卡(电子卡)含有两个中间分布功能元件的极板，功能元件包括带液晶显示元件的显示器，液晶显示元件使用至少带有一个含有两个屏的内部极化器元件，由两个屏的内表面方向形成相应电极或电极系统，在电极或电极系统上至少分布一个偏振层和液晶，并且，至少电子卡的一个极板是显示元件的一个屏，从一个极板的内表面方向形成相应电极或电极系统。

2.根据权利要求1所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的电子卡的第二个极板是显示元件的第二个屏，从第二个极板的内表面方向形成相应的电极或电极系统。

3.根据权利要求1或2所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的显示元件可以使用含有电极或电极系统的反射型元件，反射型元件至少一个屏使用透光材料制成，在反射型元件另一个屏的表面分布。

4.根据权利要求3所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的漫反射层形成该屏的电极或电极系统。

5.根据权利要求3或4所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的反射型显示元件中，元件的一个屏用透光材料制成，而作为漫反射层的另一个屏可以用多晶硅、金属、玻璃或塑料制成。

6.根据权利要求1-5中任何一项所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的反射型显示元件中，漫反射层和液晶层之间或液晶层和偏振层之间设置二次反射层。

7.根据权利要求1-6中任何一项所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的电极或电极系统至少偏振元件的一个屏是由导电聚合物制成的。

8.根据权利要求1-7中任何一项所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的至少一个偏振器以分子定向层形式存在，该分子定向层能够形成感胶离子的二色性液晶相。

9.根据权利要求1-8中任何一项所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的从屏和一个偏振器之间的显示元件的一个屏内表面方向形成彩色的原色或图像。

10.根据权利要求1-9中任何一项所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的至少一个偏振器是由用颜色和(或)偏振轴方向区分的偏振元件制成的。

11.根据权利要求1-10中任何一项所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的至少一个偏振器被设置在透光电极上，或设置在屏和电极之间，或设置在覆盖着透光电极的绝缘层上，或设置在偏振器上的定向层和电极之间，或设置在定向层和覆盖着电极的绝缘层之间。

12.根据权利要求1-11中任何一项所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的液晶显示器具有不超过10μm的光学路径。

13.根据权利要求1-12中任何一项所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的电子卡的外表面的极板之间，在相应功能元件下至少安放一个带窗的辅助极板。

14.根据权利要求1-13中任何一项所述的智能卡(电子卡)，其中，所述的为了保证信息输入，液晶显示器带有感光屏和有数字或字母的图板。

15.一种智能卡(电子卡)的制造方法是，至少在智能卡两个极板的一个极板上设置功能元件并连接极板，本方法的特征在于：由于液晶显示元件带有内部偏振器，所以显示器被利用作为电子卡的一个功能元件，偏振元件在电子卡的制造过程中形成，在这种情况下，电子卡的一个极板至少可被利用作为显示器显示元件的一个屏，而且从极板的内表面方向还会形成相应显示元件的电极或电极系统。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述的电子卡的第二个极板作为显示器显示元件的第二个屏使用，从极板的内表面方向形成相应显示元件的电极或电极系统。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述的对于反射型显示元件，电极或电极系统至少一个屏是用透光材料制造的，在这个屏的表面形成偏振层，在另一个屏的表面形成漫反射层，这时，至少作为电子卡显示器显示元件屏极板的一部分是用透光材料制成的。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述的漫反射层形成所述屏的电极或电极系统。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述的从一个方向在漫反射层的表面或从另一个方向在偏振层的表面形成二次反射层。

20.根据权利要求15-19中任何一项所述的方法，其中，所述的在透光电极上或在偏振元件屏上或在覆盖有透光电极的绝缘层上，形成一个偏振层。

21.根据权利要求15-20中任何一项所述的方法，其中，所述的保证功能元件配线的导体系统的形成工序，至少要在电子卡的一个极板上的显示器电极或电极系统形成之前进行，或者之后进行，或者在统一的生产工艺环节中同时进行。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述的电极和导体可以用同一种材料制成，也可以用不同的材料制成。

23.根据权利要求15-22中任何一项所述的方法，其中，所述的至少一个电子卡极板要在相应功能元件下至少安装一个带窗的上可以中间极板，功能元件可以在安装中间极板之前安装，也可以在之后往窗里安装，还可以一部分在前安装，一部分在后安装。

24.根据权利要求15-23中任何一项所述的方法，其中，所述的偏振元件的液晶层形成在电子卡一个极板的偏振器表面上，该液晶层可以在极板连接之前形成，也可以在极板连接之后通过注入完成。

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