JP2936567B2

JP2936567B2 - 情報記録表示カード

Info

Publication number: JP2936567B2
Application number: JP63208179A
Authority: JP
Inventors: 敬一仁藤; 勉野口; 裕大木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-08-24
Filing date: 1988-08-24
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH0257396A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光カード、ICカード、磁気カード等の情報
記録カードに関する。

〔発明の概要〕

本発明は、光カード、ICカード、磁気カード等不可視
情報記録部をもつ情報記録カードにおいて、カード基板
上に等方相転移温度（クリアリング・ポイント、Tcl）
がガラス転移温度（Tg）よりも高い高分子ネマチック液
晶を主体とする書き替え可能な可視情報表示部を配設し
たものであり、この可視情報表示部にカード基板上の不
可視情報記録部に記録された内容、あるいはカードリー
ダライタ内部またはこれに接続された記録装置に記録さ
れた内容にもとづく情報を可逆的に表示、消去すること
を可能としたものである。

〔従来の技術〕

各個人別の情報が記録されていて、その場で現金支払
いをせずに物品を購入できるクレジット・カード、無人
のキャッシュ・ディスペンサで口座より現金を引き出す
ことのできるキャッシュ・カード、予め一定の料金を前
払いしてその限度額まで電話や乗物の利用できるプリペ
イド・カード、医療施設において患者のカルテの代わり
をする病院管理カード等、様々な情報記録カードが広く
利用されている。

この様な情報記録カードの種類としては、磁気記録媒
体ストライプに磁気ヘッドにより記録する磁気カード、
ICチップを埋め込んで電気的に記録するICカード、光学
記録媒体を設けてレーザ・ビーム等で光学的に記録する
光メモリ・カード（光カード）等がある。磁気カードは
現在最もよく使われているが、ICカードは磁気カードの
100倍以上の記憶容量をもち、更に光カードはICカード
の50倍以上の記憶容量があり、より高度な機能を有する
次世代の新しいカードとして期待が寄せられている。

しかし、これらの情報記録カードに記録された情報
は、磁気カード、ICカード、光カードのいずれをとって
みても、その記録内容を直接目視して確認することがで
きない。そこでカードに記録された情報あるいはその一
部の情報がカード上に直接目視できる状態で表示されれ
ば、利用者は非常に便利である。例えば、クレジット・
カードでは支払い期日や金額が、キャッシュ・カードで
は口座の残額や振込先が、プリペイド・カードでは使用
可能な残額や有効期限が、そして病院管理カードでは窓
口での支払い金額等や次の通院日が表示されれば、カー
ドはより高度な機能をはたし、残額不足による支払い不
能等のトラブルを未然に防ぐことができるなど、利用者
の便益となる。

そこで、従来のこの目的のために、プラスチック・カ
ード基板に直接活字を押しあてて凹凸を印字するエンボ
ス方式や、カード基板表面に使用の度にプリンタで印字
する方式が提案されている。しかし、これらの方式は、
一度表示した情報は消去することができず、またカード
上に表示できる領域には限りがあるので、所定行数だけ
印字を行うとそのカードの表示機能はなくなり、新しい
カードと交換しなければならない欠点があっつた。

そのため、この欠点をなくし情報の表示、消去を繰り
返し可能とした情報記録表示カードとしては以下述べる
ようなものが提案されている。

特開昭63−3393号公報によれば、ICカード基板上に設
けた、例えばツイスト・ネマチック構造の液晶表示パネ
ルにより、必要な情報を可視表示するようにしたものが
提案されている。

また、特開昭63−4220及び特開昭63−4221号公報で
は、強誘電性液晶の表面安定化型素子をカード基板上に
設け、電界印加と同時にレーザ光を照射して情報を表示
する方法が考案されている。

また一方、エレクトロクロミック材料により表示する
もの（特開昭61−270195号公報）、フォトクロミック材
料で表示するもの（特開昭62−276142号公報及び特願昭
62−44716号）、更にまたPLZT透光性磁器小片をカード
基板上に設け、これに電界を印加した部分の複屈折現象
により情報を表示する考案（特開昭62−233296号公報）
等が案出されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述したような書き換え可能な可視情報表示部を情報
記録カード基板上に設ける方法として従来提案されてい
る方式は、以下に述べる様々な欠点をも併せ持っている
ため、実用に供すことが困難である。

例えば、ツイスト・ネマチック構造の液晶表示パネル
は駆動用の電極構成が複雑であり、なおかつカード内部
にリチウム電池等の電源を内蔵しなければならない。

また、強誘電性液晶の表面安定化型表示素子によれ
ば、その双安定性機能のために内蔵電源は不要となるも
のの、２枚の偏光板が必要となってくる。更に２ミクロ
ン程度のセルギャップを精度よく作る必要があるなど、
セル構造が複雑であり、なおかつカードを落としたり、
ぶつけたりした時の衝撃で、液晶の配列が乱れ、表示が
不能となる場合もある。

更に、フォトクロミック材料によるものは耐候性、特
に光により退色してしまう点に問題があり、エレクトロ
クロミック材料によるものは、発色・消色のための電界
印加用の電極構成が複雑である。

更にまた、PLZT透光性磁器小片によるものは、電極と
上下２枚の偏光板が必要で構造が複雑である。

以上述べたような各表示素子が内蔵電源や駆動用電
極、偏光板等を必要とし、その構造が複雑となる欠点に
鑑み、本発明が解決しようとする課題は、簡単で安価な
構造で、しかも信頼性の高い文字・数字・図形等の可視
情報を可逆的に表示、消去できる情報記録表示カードを
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前述した課題を解決するため、本発明に係る情報記録
表示カードは、不可視情報記録部と、等方相転移温度が
ガラス転移温度より高い高分子ネマチック液晶を主体と
する書き換え可能な可視情報表示部と、この可視情報表
示部と接するように配設された光熱反射層とをカード基
板上に配設したものである。

また、本発明に係る情報記録表示カードは、不可視情
報記録部と、等方相転移温度がガラス転移温度より高い
高分子ネマチック液晶及び光熱変換色素を主体とする書
き換え可能な可視情報表示部とをカード基板上に配設し
たものである。

〔作用〕

本発明による情報記録表示カードは、不可視情報記録
部に記録された内容にもとずく情報が、カード基板上に
配設された可視情報表示部に、カードリーダライタに内
蔵される例えばサーマルプリンタのサーマルヘッドより
供給される熱により、または例えばネガ型マスクを介し
たフラッシュ光等の光照射により、文字・数字・図形等
目視可能な状態で表示され、また同じく熱または光照射
にによるアニールにより消去される。表示、消去は可逆
的で何回でも繰り返し行うことが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明による書き換え可能な可視情報表示機能
を持たせた追記（DRAW）型光カードを例にとり、図面を
参照しながら説明する。

実施例１本発明による情報記録表示カードの外観を示す第１図
ａおよび第１図ｂにおいて、カードの表面には不可視情
報記録部２が、カード裏面には高分子ネマチック液晶を
主体とする可視情報表示部３とが配設される。カードの
構成について、第２図ａに示す断面図に基づきさらに詳
しく説明する。例えばポリエチレンテレフタレートフィ
ルムからなる第１のカード基板51に例えばアルミニウム
蒸着膜よりなる光熱反射層４と高分子ネマチック液晶を
主体とする可視情報表示部３そして第１の保護層61とが
順次積層される。

一方、第２の保護層62を表面につけた例えばポリカー
ボネート板よりなる第２のカード基板52の他の面に不可
視情報記録部２が配設され、前記第１のカード基板51と
不可視情報記録部２とは接着層７を介して接着され構成
される。

可視情報表示部３としては、光または熱により可逆的
に相状態を転移し、室温において透明状態と不透明状態
とを選択的にとる高分子ネマチック液晶を用いた。この
高分子ネマチック液晶は、例えば次の（ａ）〜（ｄ）の
分子構造をもつシアノビフェニル系、アゾメチン系、フ
ェニルベンゾエート・アゾメチン系またはシアノフェニ
ルベンゾエートとメトキシビフェニルベンゾエートの共
重合系等の側鎖型高分子ネマチック液晶が適している。

これら（ａ）〜（ｄ）の例による側鎖型高分子ネマチ
ック液晶は、側鎖のメソゲンの熱運動が、主鎖の炭素・
炭素結合部分の熱運動とメチレン結合によりデカップル
されているので、相転移挙動の高速化が達成される。

更に、これら（ａ）〜（ｄ）の例による側鎖型高分子
ネマチック液晶は、等方相転移温度Tc1がガラス転移温
度Tgより高温側に存在する特徴がある。このため、ガラ
ス転移温度Tg以下の室温においては、相転移は起こら
ず、表示情報は安定に保存される。

本実施例では、一例として前記シアノビフェニル系高
分子ネマチック液晶（ａ）を用いた。この合成方法を簡
単にのべる。側鎖となる部分は、５−ブロモ−１−ペン
タノール（１）と４−ヒドロキシ−４′−シアノビフェ
ニルのカリウム塩（２）より４−ｎ−（１−ヒドロキシ
ペンチルオキシ）−４′−シアノビフェニル（３）とし
て合成した。次に前記（３）を主鎖部分となるアクリル
酸クロライド（４）と反応させ、アクリレート系液晶モ
ノマ（５）を合成した。

次に前記液晶モノマ（５）のラジカル重合により、平
均分子量3.2×10⁴のシアノビフェニル系高分子ネマチッ
ク液（ａ）を得た。このシアノビフェニル系高分子ネマ
ッチク液晶（ａ）のガラス転移温度Tgは40℃、等方相転
移温度Tc1は124℃であった。なおこの合成は、シバエフ
らの方法にならった（V.P.Shibaev et al.,Eur.Polym.
J.,18,651（1982））。

次に、前記高分子ネマチック液晶を主体とする可視情
報表示部３の表示、消去の動作原理を第３図に基づいて
説明する。これらの図は高分子ネマチック液晶の相転移
挙動を示しており、横軸に温度を、縦軸には自由エネル
ギを表している。

初期化コーティング、乾燥直後の高分子ネマチック液晶を主
体とする膜は、等方非晶ガラス相Ｆであり、光学的には
透明で、このままでは情報の表示を行うことはできな
い。このためには、まず等方非晶ガラス相Ｆを等方相転
移温度Tc1近傍あるいはTc1を越える温度まで昇温し、こ
の後に徐冷アニールすると微少な液晶ドメインが生成
し、900nm以下の光を散乱するため白濁して見えるよう
になる。この相を液晶ガラス相Ａとよぶ。この相は可視
情報表示において表示される文字・数字・図形等の背景
となる相である。可視情報表示部３全体を白濁した不透
明な液晶ガラス相Ａとすることにより、情報表示の用意
すなわち初期化ができたことになる。

表示第３図ａに基づいて説明する。白濁して不透明な液晶
ガラス相Ａにある可視情報表示部３にサーマルヘッドあ
るいは光線等を当てて昇温すると、その部分はガラス転
移温度Tgを越えた所で液晶相Ｂとなり、更に等方相転移
温度Tc1を越えると不安定液晶相Ｃの領域に入る。しか
し、Ｃ相は自由エネルギーの高い不安定状態であるの
で、すぐに低エネルギー相である等方液体相Ｄに移行す
る。Ｄ相を急冷すると不安定等方相Ｅとなるが、ここは
ごく短時間で通過するためにより安定な液晶相Ｂへの移
行は抑制され、瞬時（数msec以下）に透明な等方非晶ガ
ラス相Ｆに移行し、表示情報は凍結され保存される。

消去第３図ｂに基づいて説明する。前記した透明な等方非
晶ガラス相Ｆにある表示情報は、サーマルヘッドあるい
は光線等を当てて昇温するとガラス転移温度Tgを越えた
ところで不安定等方相Ｅとなり、更にクリアリングポイ
ントTc1に到達する。この近傍の温度より徐冷してアニ
ールすると自由エネルギーの小さな液晶相Ｂを経て室温
では液晶ガラス相Ａに固定される。このとき可視情報表
示部は数秒以内に白濁した不透明な初期化状態にもど
り、過去の表示情報は完全に消去され、再び次の表示を
行うことが可能となる。表示・消去は繰り返し反復する
ことが可能である。

ここで、この高分子液晶の相転移挙動については、第
34回応用物理学会連合講演会講演予稿集（昭和62年春
季）の講演番号29p−Ｍ−８で仁藤らにより発表されて
おり、さらに情報記録材料としての応用が同じく仁藤ら
により考案されている（特願昭62−23990号）さて、このシアノビフェニル系高分子液晶を第１図に
示す情報記録表示カードの可視情報表示部３として配設
する具体的な方法について、ふたたび第２図ａに示す情
報記録表示カードの断面図をもとに説明する。

合成したシアノビフェニル系高分子液晶をシクロヘキ
サノン等の溶媒に溶かし、この溶液を予め例えばアルミ
ニウムの蒸着による光熱反射層４を形成した50μｍ厚さ
のポリエチレンテレフタレートフィルムからなる第１の
カード基板51の光熱反射層４側にコーティングする。乾
燥後の塗膜の厚さは６μｍとした。上記シアノビフェニ
ル系高分子ネマチック液晶塗膜による可視情報表示部３
の表面には、鉛筆硬度2Hのアクリル系ハードコート膜か
らなる第１の保護層61を２μの厚さで設けた。

一方、700μｍ厚さのポリカーボネート板よりなる第
２のカード基板52上に不可視情報記録部２を設けた。こ
こでは、Sb₂Se₃とBi₂Te₃とをこの順で52に蒸着した。追
記型（DRAW型）光記録媒体であるこのSb₂Se₃/Bi₂Te₃2層
系材料の詳細については、Y.Aokiらにより報告されてい
る（Proc.SPIE,420,313（1983））。不可視情報記録部
２と第１のカード基板51とはウレタン系の接着層７によ
り接着される。第２のカード基板52の表面には、アクリ
ル系ハードコート膜からなる第２の保護層62を２μｍの
厚さで設け、情報記録表示カードが完成した。

本実施例では、可視情報表示部３にサーマルヘッドの
熱により情報を表示・消去する方法についてのべる。前
述の様にして完成した情報記録表示カードにおいて、不
可視情報記録部２には、使用する毎に例えば支払い金額
や口座の残高等をカードリーダライタに内蔵されるレー
ザビーム装置によりドット列として記録する。また、可
視情報表示部３には、不可視情報記録部２に記録された
内容、あるいはカードリーダライタ内部またはこれに接
続された記憶装置に記録された内容にもとずく情報、例
えば残高等が同じくカードリーダライタに内蔵されるサ
ーマルヘッドを有するプリンタにより書き込まれる。こ
の表示情報は、例えばサーマルヘッド等による120℃付
近からの熱アニールにより消去でき、繰り返し表示・消
去が可能であった。表示のコントラスト比は10であっ
た。

実施例２本実施例では、高分子ネマチック液晶を主体とする可
逆的光熱記録層に光熱変換色素を含有させ、光照射によ
る表示を可能としたカード構成について第２図ｂを参照
しながら説明する。実施例１で説明したシアノビフェニ
ル系高分子ネマチック液晶と、前記シアノビフェニル系
高分子ネマチック液晶の５重量％に相当する量のスーダ
ンＩとをシクロヘキサノン等の溶媒にとかし、この溶液
を予め例えばアルミニウムの蒸着により光熱反射層４を
設けた50μｍ厚さのポリエチレンテレフタレートフィル
ムよりなる第１のカード基板51の光熱反射層４側にコー
ティングして光熱変換色素を含有した可視情報表示部31
とした。乾燥後の塗膜の厚さは６μｍとした。光熱変換
色素を含有した可視情報表示部31の表面には実施例１と
同様に第１の保護層61を２μｍの厚さで設けた。一方、
700μｍ厚さのポリカーボネート板よりなる第２のカー
ド基板52上にSb₂Se₃とBi₂Te₃とをこの順で蒸着して不可
視情報記録部２を設けた。不可視情報記録部２と第１の
カード基板51とはウレタン系の接着層７により接着し、
第２のカード基板52の表面には、第２の保護層62を２μ
ｍの厚さで設け、情報記録表示カードを完成した。

本実施例では、光熱変換色素を含有した可視情報表示
部31への表示法としてフラッシュ光による方法をのべ
る。第１の保護層61の表面にネガ型のマスクを密着さ
せ、マスクを介してフラッシュ光により文字・数字・図
形等の情報を光熱変換色素を含有した可視情報表示部31
へ露光した。フラッシュ光源としては、理想科学工業製
のTORAPEN−UPTU−250を用いた。露光された部分は光熱
変換色素の光熱エネルギ変換作用によりTc1を越える温
度まで昇温されたあと急冷され等方非晶ガラス相Ｆとな
り可視情報を表示し、この表示情報はフラッシュ光また
はサーマルヘッドによる120℃付近からの熱アニールで
消去可能なことを確認した。表示、消去は繰り返し可能
であり、表示部のコントラスト比は10であった。

以上、本発明による情報記録表示カードについて実施
例にもとづき説明したきたが、光熱反射層４は生産工程
の簡略化のために省略することが可能である。この場合
不可視情報記録部２のBi₂Te₃側の面が光熱反射層を兼ね
ることになるので、第１のカード基板51および接着層７
とは顔料等を含まない透明な材料を用いる。このとき、
表示のコントラスト比は８となったが、目視には充分な
コントラストであった。

また実施例１のように、サーマルヘッドによる表示、
消去法を用いる場合には熱ヘッドの接触による可視情報
表示部表面の熱変形を防ぐため、第１の保護層61を設け
ることが望ましいが、実施例２のようにフラッシュ光に
より表示を行う場合には、簡略化のためこの第１の保護
層61を省略することが可能である。

さらに本実施例においては、情報記録表示カードの作
成段階で可視情報表示部を設けたが、これとは別に、す
でに完成された情報記録カードの基板表面に、第４図に
示すような高分子ネマチック液晶を主体とする可視情報
表示部３を備えた接着用フィルム11を所定の大きさに切
って貼着する方法もある。この場合にも可視情報表示部
に光熱変換色素を含有させてもよい。前記接着用フィル
ムの貼着により情報記録カードの表面の平坦性が損なわ
れる場合は、第５図のカード断面図に示すように、情報
記録カード10の被貼着位置にくぼみをつけておけばよ
い。

さらにまた、本実施例においては第１図ａおよび第１
図ｂに示すように、可視情報表示部は不可視情報記録部
と反対側のカード面に配設したが、不可視情報記録部の
機能を損なわない場所ならば、第１図ｃに示すように両
者をカードの同じ面に配設してもよい。なお、本実施例
においては、不可視情報記録部２にはSb₂Se₃/Bi₂Te₃2層
系追記型光記録媒体を用いたが、他にSb₂Se₃/Bi₂Te₃/Sb
₂Se₃3層系追記型光記録媒体を用いてもよい（この詳細
な特性については、Proc.SIPE.529,76（1985）にY.Naka
neらにより述べられている）。他にTeC、TeOx等のテル
ル系化合物、シアニン系、フタロシアニン系等の有機色
素系追記型光記録材料でもよい。

また、追記型光記録材料だけでなく、書き換え可能型
（Ｅ−DRAW型）光記録材料であるTbFeCo系光磁気記録材
料、カルコゲナイト系相変化型記録材料等を不可視情報
記録部２として用いてもよい。

更に、読出し専用型（ROM型）光カードに可視情報表
示部を設けて使用してもよい。

もちろん、光カードに限らず、他の不可視情報記録部
をもつカード例えば磁気カード、ICカード等のカード基
板上の情報記録機能を損なわない場所に可視情報表示部
を設け、磁気ストライプ、ICメモリ等に記録された内容
に基づく内容、さらにはカードリーダライタ内部または
これに接続された記憶装置に記録された内容にもとずく
情報を表示させることも可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、光カード、ICカ
ード、磁気カード等の情報記録カードに記録された内容
に基づく情報を、カード基板上に配設した可視情報表示
部に直接目視可能な状態に表示することができる。これ
によりカード利用者は自分のカードに記録された内容等
に基づく情報を一目で知ることが出来る。しかも過去に
表示された情報は消去することが出来、表示、消去は何
回でも可能である。

可視情報表示部は高分子ネマチック液晶を主体とした
溶液のコーティングにより簡単にカード基板上に配設で
きる他、すでに完成された情報記録カードの表面に高分
子ネマチック液晶を主体とした可視情報表示部を備えた
接着用フィルムを貼着して情報記録表示カードとするこ
とが出来ることも本発明の特徴である。

また内蔵電源や駆動用電極、偏光板等も不要で構造が
簡単であり、安価に作成できる。

本発明で用いた高分子ネマチック液晶は、ガラス転移
温度Tgが40℃以上にあり、室温では主鎖、側鎖の熱運動
が凍結された固体であるので表示の保存安定性が高く、
機械的な衝撃や曲げ歪みにも安定である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した情報記録表示カードの外観例
を示す平面図、第２図は本発明による情報記録表示カー
ドの例を示す断面図、第３図は本発明に適用した高分子
ネマチック液晶による可視情報表示部への表示及び消去
の動作説明図で、ａは表示の動作説明、ｂは消去の動作
説明図、第４図はすでに完成された情報記録カードに可
視情報表示部を設けるための接着用の高分子ネマチック
液晶フィルムの一例を示す断面図、第５図は第４図に示
した接着用の高分子ネマチック液晶フィルムの貼着例を
示すカード断面図である。１……情報記録表示カード２……不可視情報記録部３……可視情報表示部 31……光熱変換色素を含有した可視情報表示部４……光熱反射層７……接着層 11……接着用高分子液晶フィルム 51……第１のカード基板 52……第２のカード基板 61……第１の保護層 62……第２の保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−208999（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−66990（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B42D 15/10 521 B41M 5/26 G06K 19/077

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】不可視情報記録部と、等方相転移温度がガ
ラス転移温度より高い高分子ネマチック液晶を主体とす
る書き換え可能な可視情報表示部と、この可視情報表示
部と接するように配設された光熱反射層とをカード基板
上に配設したことを特徴とする情報記録表示カード。
【請求項２】不可視情報記録部と、等方相転移温度がガ
ラス転移温度より高い高分子ネマチック液晶及び光熱変
換色素を主体とする書き換え可能な可視情報表示部とを
カード基板上に配設したことを特徴とする情報記録表示
カード。