JP4598108B2 - Icカード - Google Patents
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Description
例えば、外部装置に発光ダイオード(LED)、液晶(LCD)等の表示装置を設け、外部装置がICカードの動作状況、例えばICカードと通信中であることを判断し、表示装置にICカードの動作状況を表示する。
表示方法としては、例えば、ICカードの動作状況に応じてLEDを点灯または点滅したり、ICカードの動作状況に応じて点灯または点滅の色を緑、赤等に変化させたりする方法がある。
また、外部装置の液晶(LCD)、陰極線管(CRT)、プラズマディスプレイ等の表示装置に、ICカードの動作状況を示す文字を表示する方法がある。
一方、光通信用のLEDを有する非接触式ICカードがある。これは、ICカードと外部装置との間の通信を、赤外線リモコンと同様に赤外線通信により行うものである。
また、1台の外部装置が複数のICカードと同時に通信可能な場合、複数のカード利用者に対して個別にICカードの動作状況を知らせるときは、表示装置は識別番号(ID番号)に応じたICカードの動作状況を表示する。このとき、カード利用者は表示情報の中から自分の識別番号を識別する必要があり、不便であった。
また、ICカードの消費電力を小さくするため、データ通信時にはLEDを点灯し、非通信時にはLEDを消灯する。このため、データ通信以外の処理をしているときには、LEDは消灯状態にあり、ICカードの動作状況を知ることが困難である。
本発明の目的は、ICカードの動作状況をICカードの外観から認識可能なICカードを提供することにある。
ICカードは、薄型であり、たわむことが多く、カード利用者はICカードを斜め方向から見ることが多い。
このため、無機エレクトロルミネッセンス素子はICカードに適しており、無機エレクトロルミネッセンス素子をICカードに容易に実装することができ、カード利用者は無機エレクトロルミネッセンス素子の発光を容易に認識することができる。
先ず、エレクトロルミネッセンス(EL:Electro-luminescence)について述べる。
これは、蛍光物質に電界を加えたときに発光する、すなわち電界発光(EL)をする材料であり、この現象を利用した発光型の表示デバイスのことをエレクトロルミネッセンス素子と呼ぶ。
先ず、真性EL(無機EL)について述べる。
真性ELは、蛍光体を誘電体中に分散させた誘電層の薄膜を電極で挟み、交流電圧を印加して交番電界を加えることにより発光する。
蛍光体として硫化亜鉛(ZnS)を用いたものが一般的であり、無機化合物を発光物質とすることから無機ELとも呼ばれる。
この無機EL素子は、プラスチック基板1と、プラスチック基板1上に積層された透明電極2と、誘電層4と、この誘電層4を包む絶縁層3と、背面電極5とを備えてなり、透明電極2および背面電極5には交流電源9が接続されている。
透明電極2と背面電極5により、絶縁層3を介して誘電層4を挟み、交流電源9からの交流電圧を誘電層4に印加するようになっている。交流電圧に代えてオン/オフを繰り返すスイッチング電圧を印加してもよい。
プラスチック基板1は、ポリエチレンテレフタレート(PET)で構成してもよく、背面電極5は、ITO電極などの透明電極で構成してもよい。
不純物イオンの種類に応じて、赤、緑、青など発光色が異なる。
誘電層4が発光層となり、誘電層4から発光された可視光はプラスチック基板1を透過するようになっており、前記可視光をプラスチック基板1を通して見ることができる。無機EL素子は、一例として0.17mm程度の厚さで構成可能であり、1mA未満の消費電流とすることが可能である。
(ア)自ら発光する。
(イ)固体で長寿命である。
(ウ)斜め方向からも発光が見える。
(エ)高速応答するので残像が無い。
(オ)コントラストが高く見やすい。
(カ)体積が小さく小型である。
一方、無機EL素子の駆動回路(ドライバ)は、一例として100V〜300V程度の交流電圧を生成する必要がある。
図1(B)は、赤、緑および青の三原色のEL薄膜を重ね合わせた無機EL素子の一例を説明する説明図である。
この無機EL素子は、プラスチック基板11と、絶縁層21,31と、透明電極12,22,32と、絶縁層13,23,33と、発光する誘電層14,24,34と、透明電極15,25,35とを有する。プラスチック基板11上に透明電極12が積層されている。
絶縁層13に包まれた誘電層14は、青色の発色層を形成する。
絶縁層23に包まれた誘電層24は、緑色の発色層を形成する。
絶縁層33に包まれた誘電層34は、赤色の発色層を形成する。
透明電極12,15により絶縁層13を介して誘電層14を挟み、不図示の交流電源からの交流電圧を誘電層14に印加するようになっている。
透明電極22,25により絶縁層23を介して誘電層24を挟み、不図示の交流電源からの交流電圧を誘電層24に印加するようになっている。
透明電極32,35により絶縁層33を介して誘電層34を挟み、不図示の交流電源からの交流電圧を誘電層34に印加するようになっている。
透明電極12,22,32および透明電極15,25,35に供給する電圧を組み合せて無機EL素子への電源供給を変化させることで、種々の色を生成してプラスチック基板11を通して見ることができる。
電荷注入型ELは、半導体薄膜に直流電圧を印加し、正孔(ホール)と電子を半導体薄膜の両側の電極から注入して発光させる構成であり、発光ダイオード(LED)と類似の機構で発光する。半導体薄膜として、アントラセンなどの有機物単結晶が研究されてきたが、近年、有機薄膜を用いた高輝度の発光素子が見出されている。このように有機薄膜を用いたELは有機ELと呼ばれる。
有機ELについても、上記(ア)〜(カ)の利点がある。
図2は、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の一例を説明する説明図である。
この有機EL素子は、プラスチック基板51と、プラスチック基板51上に積層された透明電極52と、透明電極52上に積層された正孔輸送層53と、正孔輸送層53上に形成された発光層54と、発光層54上に積層された電子輸送層55と、電子輸送層55上に積層された背面電極56とを有する。
透明電極52には直流電源59の陽極(正極)が接続されており、背面電極56には直流電源59の陰極(負極)が接続されている。
プラスチック基板51上にITO電極などの透明電極52を形成し、正孔の流れ易い正孔輸送層53および電子の流れ易い電子輸送層55を順次形成し、MgAg合金などの背面電極56を形成する。
正孔輸送層(正孔注入輸送層)53は、正孔注入を陽極から受けて輸送し、電子輸送層(電子注入輸送層)53は、電子注入を陰極から受けて輸送する。
透明電極52に陽極を接続し、背面電極56に陰極を接続して直流電圧を供給すると、透明電極52から正孔輸送層53に流れ込む正孔と、背面電極56から電子輸送層55に流れ込む電子とが、正孔輸送層53と電子輸送層55の間にある発光層54で再結合して発光する。
プラスチック基板51は発光層54から発光された可視光を透過するようになっており、前記可視光をプラスチック基板51を通して見ることができる。
非接触式ICカードに搭載するEL素子としては、外部装置から電力を受電する都合上、低い駆動電圧で動作する有機EL素子のほうが望ましいが、無機EL素子もコンバータ等を用いることで搭載することは可能である。
図1および図2において、ポリエチレン・テレフタレート(PET)などの透明なプラスチック基板を用いているが、プラスチック基板に代えてガラス基板とすることも可能であり、薄いICカードに搭載する場合は曲げに強いことや柔軟であることなどからプラスチックの方が好ましい。なお、ガラス基板であっても、そのサイズや実装方法などの工夫によりICカードに搭載することは可能である。有機EL素子は、一例として2.3mA/cm2 程度の消費電流とすることが可能である。
有機ELにおいても、図3(A)〜(C)に示すような構成とすることで、多色化することが可能である。
図3(A)の多色の有機EL素子では、プラスチック基板61と、プラスチック基板61上に積層された透明基板62と、透明基板62上に形成された正孔輸送層63R,63G,63Bと、発光層64R,64G,64Bと、電子輸送層65R,65G,65Bと、背面電極66R,66G,66Bとを有する。
正孔輸送層63Rと電子輸送層65Rの間には赤(R)色を発光する発光層64Rが形成されており、電子輸送層65Rには背面電極66Rが重なって形成されている。
正孔輸送層63Gと電子輸送層65Gの間には緑(G)色を発光する発光層64Gが形成されており、電子輸送層65Gには背面電極66Gが重なって形成されている。
正孔輸送層63Bと電子輸送層65Bの間には青(B)色を発光する発光層64Bが形成されており、電子輸送層65Bには背面電極66Bが重なって形成されている。
発光層64R,64G,64Bからの発光は、プラスチック基板61を通して見ることができ、背面電極66R,66G,66Bに供給する駆動電圧の組み合せにより三原色を用いて種々の色を生成することができる。
図3(B)の多色の有機EL素子は、プラスチック基板71と、プラスチック基板71上に形成されたカラーフィルタ77R,77G,77Bと、カラーフィルタ77R,77G,77B上にそれぞれ形成された透明電極72R,72G,72Bと、透明電極72R,72G,72B上に形成された正孔輸送層73と、白色を発光する発光層74と、電子輸送層75と、背面電極76R,76G,76Bとを有する。
透明電極72Rとプラスチック基板71との間には、赤のカラーフィルタ77Rが位置している。
透明電極72Gとプラスチック基板71との間には、緑のカラーフィルタ77Gが位置している。
透明電極72Bとプラスチック基板71との間には、青のカラーフィルタ77Bが位置している。
透明電極72Rと背面電極76Rとの間と、透明電極72Gと背面電極76Gとの間と、透明電極72Bと背面電極76Bとの間とには、正孔輸送層73と発光層74と電子輸送層75とが形成されている。
発光層74からの発光は、プラスチック基板71を通して見ることができ、透明電極72R,72G,72Bと背面電極76R,76G,76Bとに供給する駆動電圧を組み合わせて有機EL素子への電源供給を変化させることで三原色を用いて種々の色を生成することができる。
図3(C)の多色の有機EL素子は、プラスチック基板81と、プラスチック基板81上に形成された色変換層87R,87G,87Bと、色変換層87R,87G,87B上にそれぞれ形成された透明電極82R,82G,82Bと、透明電極82R,82G,82B上に形成された正孔輸送層83と、青色を発光する発光層84と、電子輸送層85と、背面電極86R,86G,86Bとを有する。
透明電極82Rとプラスチック基板81との間には、赤の色変換層87Rが位置している。
透明電極82Gとプラスチック基板81との間には、緑の色変換層87Gが位置している。
透明電極82Bとプラスチック基板81との間には、青の色変換層87Bが位置している。
透明電極82Rと背面電極86Rとの間と、透明電極82Gと背面電極86Gとの間と、透明電極82Bと背面電極86Bとの間とには、正孔輸送層83と発光層84と電子輸送層85とが形成されている。
発光層84からの発光は、プラスチック基板81を通して見ることができ、透明電極82R,82G,82Bと背面電極86R,86G,86Bとに供給する駆動電圧の組み合せにより三原色を用いて種々の色を生成することができる。
ICカード内のコイル(アンテナコイル)は、磁気結合または電磁誘導などにより外部装置からの送信電力を受電する。
コイルの両端に生じた交流の電気信号は、整流回路に入力されて直流の電気信号に変換される。この整流回路の出力端子には、平滑用のキャパシタを接続してもよい。整流回路は一例としてダイオードを用いたブリッジ回路で構成する。
整流回路の出力は、定電圧回路(レギュレータ)に入力され、ICカード内のIC(半導体集積回路)を駆動するIC駆動用の安定化された直流電圧(駆動電圧)が生成される。定電圧回路の出力端子には、平滑用のキャパシタを接続してもよい。
(a)コイルの出力を用いる。
図4(A)は、本発明に係るICカードの一例を示す概略ブロック図であり、上記(a)に関連する。
このICカード200は、半導体集積回路(IC)140と、不図示のリーダライタからの磁気信号を電気信号に変換する第1および第2のコイル111,112と、前記第1のコイル110の出力電圧を整流する整流回路120と、前記整流回路120の出力電圧から前記半導体集積回路140の駆動電圧を生成する定電圧回路(レギュレータ)130と、前記第2のコイル112の出力電圧により励起されて可視光を発光する無機エレクトロルミネッセンス素子(無機EL素子)150とを有する。
また、ICカード200は、整流回路120の出力端子に接続された平滑用のキャパシタC1と、定電圧回路130の出力端子に接続された平滑用のキャパシタC2とを有する。
無機EL素子150は、交流電圧で駆動されることから、ICカード200のコイル端子に生じる交流電圧により無機EL素子150を駆動する。但し、IC140の動作電圧は数ボルト程度であり、無機EL素子150を駆動するには一例として100〜300V程度の交流高電圧を必要とするので、第1のコイル111よりも巻数が大きく、変圧比が1よりも大きい第2のコイル112を用いる。
なお、ICカード200では1個のコイル115に3つの端子を設けることで、1個の端子を共用して実質的に2個のコイル111,112として用いている。
ICカード200では、第2のコイル112の出力電圧が無機EL素子150の駆動電圧となるため、ICカード200と外部装置の通信距離、すなわちICカード120の受電状態によって無機EL素子150の駆動電圧が変化する。
このため、ICカード200と外部装置との距離により無機EL素子150の発光輝度が変化する。
ICカード200では、無機EL素子150を駆動するために、高い電圧をリーダライタから受電する必要がある。このため、ICカード200の搬送波周波数(キャリア周波数)としては、百kHz〜百数十kHz程度の周波数が適している。これは、電波法の規制により、低い周波数のほうがリーダライタの出力を大きくすることができるからである。
無機EL素子150の駆動用の第2のコイル112については、線材を巻装したコイル(ワイヤードコイル)と、銅箔またはアルミ箔等の金属箔をエッチングしたコイル(プリントコイル)とを比較した場合、線材の径や箔の厚さに依存するが、一般的にはワイヤードコイルのほうが受電効率の高さを示すQ値が大きいため好ましい。
図4(B)は、本発明に係るICカードの一例を示す概略ブロック図であり、上記(b)に関連する。
このICカード300は、半導体集積回路(IC)140と、不図示のリーダライタからの磁気信号を電気信号に変換するコイル110と、前記コイル110の出力電圧を整流する整流回路120と、前記整流回路120の出力電圧から前記半導体集積回路140の駆動電圧を生成する定電圧回路130と、前記コイル110の出力電圧を入力して変圧する変圧器180と、前記変圧器180の出力電圧により励起されて可視光を発光する無機EL素子150とを有する。
また、ICカード300は、整流回路120の出力端子に接続された平滑用のキャパシタC1と、定電圧回路130の出力端子に接続された平滑用のキャパシタC2とを有する。
前述のICカード200では無機EL素子150を駆動する高電圧をコイル112から取り出すことが困難な場合に、ICカード300のような構成とすることで、コイル出力電圧から変圧器180を用いて高電圧を生成することが可能である。
ICカード300では、変圧器180の出力電圧が無機EL素子150の駆動電圧となるため、ICカード300と外部装置の通信距離、すなわちICカード300の受電状態によって無機EL素子150の駆動電圧が変化する。
このため、ICカード300と外部装置との距離により無機EL素子150の発光輝度が変化する。
図5(A)は、本発明に係るICカードの一例を示す概略ブロック図であり、上記(c)に関連する。
このICカード400では、半導体集積回路(IC)140と、不図示のリーダライタからの磁気信号を電気信号に変換するコイル110と、前記コイル110の出力電圧を整流する整流回路120と、前記整流回路120の出力電圧から前記半導体集積回路140の駆動電圧を生成する定電圧回路130と、前記定電圧回路130の出力電圧から交流電圧またはスイッチング電圧を生成するコンバータ160と、前記コンバータ160の出力電圧により励起されて可視光を発光する無機EL素子150とを有する。
また、ICカード400は、整流回路120の出力端子に接続された平滑用のキャパシタC1と、定電圧回路130の出力端子に接続された平滑用のキャパシタC2とを有する。コンバータ160は、無機EL素子150を駆動する駆動回路の一例である。
図5(A)では、定電圧回路130の直流出力をコンバータ160に供給し、コンバータ160の出力により無機EL素子150を駆動する。
このICカード400の長所としては、無機EL素子150の駆動電圧を安定化することができ、上記ICカード200,300に比べて無機EL素子150の発光輝度を一定にすることができる点がある。
(d)電圧検出回路を用いて制御する。
ICカード200〜400では、ICカードが受電すると、コイル112、変圧器180またはコンバータ160の出力によって無機EL素子150を駆動する。
しかし、無機EL素子150が発光することは、IC140が駆動可能であることを必ずしも意味するものではない。
無機EL素子150の入力電圧が無機EL素子150の発光可能な電圧(発光可能電圧)に達していてもIC140の入力電圧がIC140の動作可能な所定の電圧(所定値)に達していない場合、IC140が駆動できないにもかかわらず、無機EL素子150が発光し得る。
逆に、IC140の入力電圧が前記所定の電圧(所定値)に達していても無機EL素子150の入力電圧が前記発光可能電圧に達していない場合、IC140が駆動できるにもかかわらず、無機EL素子150が駆動されない。これらの状況は、カード利用者にとって好ましくない。
これを解決する方法について、以下に述べる。
そして、ICカード200〜400において、無機EL素子150と第2のコイル112との間、無機EL素子150と変圧器180との間、無機EL素子150とコンバータ160または定電圧回路130とコンバータ160との間に半導体スイッチ等のスイッチ回路を設け、電圧検出回路が出力する検出信号を制御信号としてIC140の駆動電圧が前記所定値に達しているときにスイッチ回路をオン(ON)とし、所定値に達していないときはスイッチ回路をオフ(OFF)とする。
ここで、図5(B)は、本発明に係るICカードの一例を示す概略ブロック図であり、上記(d)に関連する。
このICカード500は、定電圧回路130の出力電圧が、IC140が動作可能な所定の電圧に達していることを検出して検出信号を生成する電圧検出回路141と、コンバータ160と定電圧回路130との間に設けられ、前記検出信号により制御されるスイッチ回路SWとを有する。また、検出信号をIC140に供給するようになっている。他の構成はICカード400と同様であり、当該他の構成の説明を省略する。
このように、スイッチ回路SWをオン/オフ制御することにより、IC140が駆動可能である場合に無機EL素子150を発光させる構成とすることができ、カード利用者は、IC140が駆動しているか否かを無機EL素子150の発光の有無から知ることが可能である。
例えば、ICカード内のメモリに格納された識別データ(固有番号やパスワードなど)を外部装置との通信によりデータ照合するシステムでは、照合結果が一致を示す場合に無機EL素子を発光させることにより、カード利用者は、無機EL素子の発光から、ひいてはICカードの外観から、照合結果が一致したことを知ることができる。
さらには、外部装置側の表示装置の表示または音響装置の音響を用いてカード利用者に知らせるようにしてもよい。
この場合、ICカード500において、識別データを予め記憶するメモリを設け、電圧検出回路141に代えて照合回路を接続した構成とし、照合回路とIC140との間でも信号を送受可能な構成としてもよい。
前記メモリは、前記IC140内に設けてもよく、前記照合回路内に設けてもよく、前記照合回路は前記IC140内に設けてもよい。
前記照合回路は、前記メモリに記憶されている識別データと前記リーダライタから送出された識別データとを照合して照合結果に応じた照合信号を生成し、照合信号を前記スイッチ回路SWの制御信号とする。
なお、第2のコイル112の出力電圧に応じて無機EL素子150を発光させる場合は、第2のコイル112と無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設け、このスイッチ回路SWの制御信号を前記照合信号としてもよい。
また、変圧器180の出力電圧に応じて無機EL素子150を発光させる場合は、変圧器180と無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設け、このスイッチ回路SWの制御信号を前記照合信号としてもよい。
また、変圧器180の出力電圧に応じて無機EL素子150を発光させる場合は、変圧器180と無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設け、このスイッチ回路SWの制御信号を前記照合信号としてもよい。
コンバータ160と無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設け、このスイッチ回路SWの制御信号を前記照合信号としてもよいが、消費電力を減らすためにコンバータ160と定電圧回路130との間にスイッチ回路を設けるのが好ましい。
そして、このアンチコリジョン処理の結果、ICカードが選択されたとき、無機EL素子を発光させ、ICカードが選択されていないとき消灯させることにより、カード利用者は、どのICカードが選択されているか、または自分のICカードが選択されているか否かを無機EL素子の点灯/消灯によって知ることができる。
この場合、ICカード500において、電圧検出回路141に代えて衝突防止回路を接続した構成とし、衝突防止回路とIC140との間でも信号を送受可能な構成としてもよい。
前記衝突防止回路は、自ICカードが前記リーダライタにより選択されていることを検出して選択検出信号を生成すると共に、前記自ICカードを前記リーダライタと通信可能とし、選択されていない他ICカードとの衝突を防止する。前記スイッチ回路SWの制御信号を前記選択検出信号とする。
前記衝突防止回路は、前記IC140内に設けてもよい。
なお、第2のコイル112の出力電圧に応じて無機EL素子150を発光させる場合は、第2のコイル112と無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設け、このスイッチ回路SWの制御信号を前記選択検出信号としてもよい。
また、変圧器180の出力電圧に応じて無機EL素子150を発光させる場合は、変圧器180と無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設け、このスイッチ回路SWの制御信号を前記選択検出信号としてもよい。
コンバータ160と無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設け、このスイッチ回路SWの制御信号を前記選択検出信号としてもよいが、消費電力を減らすためコンバータ160と定電圧回路130との間にスイッチ回路SWを設けるのが好ましい。
図8(A)は、無機EL素子を点灯させる場合と点滅させる場合における、無機EL素子に供給する電圧の波形図である。
このとき、ICカード内にクロック信号生成回路を設けて例えば100ms毎に周期的にクロック信号をオン/オフさせて前記スイッチ回路をオン/オフすることにより、無機EL素子を点滅させることができる。これにより、無機EL素子の消費電力を低下させることができ、ICカードと外部装置の通信距離を大きくすることが可能である。
例えば、前記電圧検出回路、前記衝突防止回路または前記照合回路の出力信号をクロック信号で変調して前記スイッチ回路の制御信号としてもよい。
前記クロック信号は、コイル110,111,112または115からの交流電圧から直接生成してもよい。図8(B)は、クロック信号生成回路の一例を説明する説明図である。
不図示のリーダライタから出力される磁気信号の周波数は、クロック信号の周波数の自然数倍とする。コイル110は、前記磁気信号を電気信号に変換して交流電圧を生成する。
クロック信号生成回路170は、コイル110の出力電圧から磁気信号の周波数の信号を抽出する抽出回路171と、前記抽出回路171の出力信号を分周する分周回路172とを有する。
コイル110の出力電圧からクロック信号を生成することで、クロック信号生成回路が簡単な構成となり、抽出回路171の出力信号をクロック信号としてもよく、または分周回路により適当な周波数のクロック信号を生成してもよく、このクロック信号を用いて無機EL素子を点滅させることができる。
さらに、クロック信号または無機EL素子の点滅のデューティファクタ(オンとオフの比率)は、1/2(オン時間:オフ時間=1:1)としてもよく、1/8(オン時間:オフ時間=1:8)のようにオン時間の比率を下げることにより、無機EL素子の消費電力を低減してもよい。
上記(d)では電圧検出回路141、照合回路または衝突防止回路の出力信号を無機EL素子150のオン/オフ制御に用いたが、一つの出力信号によって無機EL素子150のオン/オフを制御する必要はなく、オンとオフを別々の出力信号によって制御してもよい。
図6(A)は本発明に係るICカードの一例を示す概略ブロック図であり、この図6(A)に示すように、ラッチ回路の一例であるRSフリップフロップ(RS−FF)回路を用い、衝突防止回路143の出力によりオンに制御し、照合回路142の出力によりオフに制御する構成としてもよい。
このICカード600は、ICカード500において電圧検出回路141に代えて衝突防止回路143および照合回路142を接続し、衝突防止回路143および照合回路142の出力信号を前記RS−FF回路144に供給する構成とし、前記RS−FF回路144の出力信号をスイッチ回路SWの制御信号とし、IC140と衝突防止回路143と照合回路142とは信号を送受可能な構成である。
RS−FF回路144は、前記衝突防止回路143が出力する選択検出信号により第1の状態に変化し、前記照合回路142が出力する照合信号により第2の状態に変化し、RS−FF回路144はその状態に応じた出力信号を生成する。他の構成はICカード500と同様であり、当該他の構成の説明を省略する。
この場合、ICカード600は、衝突防止回路143により自ICカード600が選択されたときにスイッチ回路SWをオンして無機EL素子150を発光させ、その後、ICカード600内でデータ照合を行って識別データが一致したときにスイッチ回路SWをオフさせて無機EL素子150を消灯させることが可能である。
カード利用者は、無機EL素子150の点灯によってICカード600が選択状態にあることを知ることができ、無機EL素子150の消灯によってデータ照合の結果が一致であることを知ることができる。
このことは、1台の外部装置が複数のICカードと通信可能なシステムで望ましい。なぜなら、従来のシステムで1台の外部装置に複数のICカードがかざされていた場合、外部装置側の表示装置では、ICカードを特定するためには、ICカードの固有番号または識別データなどを表示するしかなく、カード利用者は、この固有番号等を表示画面で見ることにより、ICカードの動作状況を知ることができるが、手間がかかる。
しかしながら、前記ICカード600では、無機EL素子150の表示状態により、ICカード600の動作状況を簡単に知ることができる。
ICカード600では、オンとオフとを別々に制御する構成を例示したが、運用するシステムに応じて、オンおよびオフを制御する出力信号を自由に組み合わせることが可能である。
第2のコイル112の出力電圧に応じて無機EL素子150を発光させる場合は、第2のコイル112と無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設け、スイッチ回路SWの制御信号を前記RS−FF回路144の出力信号としてもよい。
変圧器180の出力電圧に応じて無機EL素子150を発光させる場合は、変圧器180と無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設け、このスイッチ回路SWの制御信号を前記RS−FF回路144の出力信号としてもよい。
コンバータ160と無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設け、このスイッチ回路SWの制御信号を前記RS−FF回路144の出力信号としてもよいが、消費電力を減らすためコンバータ160と定電圧回路130との間にスイッチ回路SWを設けるのが好ましい。
前記ICカード200〜600では、ICカード内に1個の無機EL素子150を搭載する場合を説明したが、複数の無機EL素子を搭載してもよい。
図6(B)は本発明に係るICカードの一例を示す概略ブロック図であり、この図6(B)に示すように、2個の無機EL素子151,152をICカードに搭載し、電圧検出回路141の出力によりスイッチ回路SW1をオン/オフ制御して無機EL素子151を発光/消灯させ、照合回路142の出力によりスイッチ回路SW2をオン/オフ制御して無機EL素子152を発光/消灯させる。
ICカード700では、電圧検出回路141の出力によりIC140が動作可能であるときに無機EL素子151を発光させ、その後、照合回路142で照合を行って識別データが一致したときに無機EL素子152を発光させる。
これにより、カード利用者は、ICカード700を外部装置に近づけたとき、IC140が動作可能であってICカード700が通信可能であることを無機EL素子151の発光から知ることができ、データ照合の結果が一致を示していることを無機EL素子152の発光から知ることができ、ICカード700の動作状況をより詳しく知ることができる。
ICカード700は、ICカード500において、無機EL素子とスイッチ回路とコンバータとを複数設けると共に照合回路142を設けた構成であり、第1のスイッチ回路SW1を電圧検出回路141からの検出信号により制御して無機EL素子151の発光を制御し、第2のスイッチ回路SW2を照合回路142からの照合信号により制御して無機EL素子152の発光を制御する構成である。
第1のスイッチ回路SW1は、コンバータ161と定電圧回路130との間に設けてあり、第2のスイッチ回路SW2は、コンバータ162と定電圧回路130との間に設けてある。照合回路142と電圧検出回路141とIC140とは信号が送受可能なようになっている。
第2のコイル112の出力電圧に応じて無機EL素子151,152を発光させる場合は、第2のコイル112と無機EL素子151との間にスイッチ回路SW1を設け、第2のコイル112と無機EL素子152との間にスイッチ回路SW2を設けてもよい。
変圧器180の出力電圧に応じて無機EL素子151,152を発光させる場合は、変圧器180と無機EL素子151との間にスイッチ回路SW1を設け、変圧器180と無機EL素子152との間にスイッチ回路SW2を設けてもよい。
コンバータ161と無機EL素子151の間にスイッチ回路SW1を設け、コンバータ162と無機EL素子152の間にスイッチ回路SW2を設けてもよいが、消費電力を減らすためコンバータ161と定電圧回路130の間にスイッチ回路SW1を設け、コンバータ162と定電圧回路130の間にスイッチ回路SW2を設けるのが好ましい。
例えば、照合回路142でのデータ照合の結果が一致を示すときにスイッチ回路SW1をオンに制御して無機EL素子151を発光させ、データ照合の結果が不一致を示すときにスイッチ回路SW2をオンに制御して無機EL素子152を発光させる。
この場合、カード利用者は、照合回路142の照合結果を、どちらの無機EL素子151,152が発光したかによって知ることができ、ICカード700の動作状況をより詳しく知ることができる。
例えば、ICカード600において、無機EL素子150を第2の無機EL素子152とし、スイッチ回路SWを第2のスイッチ回路SW2とし、スイッチ回路SW2をRS−FF回路144の出力信号により制御する。さらに、電圧検出回路141と第1の無機EL素子151とコンバータ161とを設けると共に、このコンバータ161と定電圧回路130との間に第1のスイッチ回路SW1とを設け、スイッチ回路SW1を電圧検出回路141からの検出信号により制御する。
そして、一例として、無機EL素子151を検出信号によりスイッチ回路SW1のオン/オフを制御して無機EL素子151の発光/消灯を制御する。
また、衝突防止回路143の衝突防止処理の結果が選択を示し、選択検出信号が生成された場合に、スイッチ回路SW2をオンに制御して無機EL素子152を発光させてもよい。
また、照合回路142のデータ照合の結果が一致を示し、この一致を示す照合信号が生成された場合に、スイッチ回路SW2をオフに制御して無機EL素子152を消灯させてもよい。
当該スイッチ回路SW1,SW2については、第2のコイル112の出力電圧に応じて無機EL素子151,152を発光させる場合は、第2のコイル112と無機EL素子151との間にスイッチ回路SW1を設け、第2のコイル112と無機EL素子152との間にスイッチ回路SW2を設けてもよい。
また、当該スイッチ回路SW1,SW2については、変圧器180の出力電圧に応じて無機EL素子151,152を発光させる場合は、変圧器180と無機EL素子151との間にスイッチ回路SW1を設け、変圧器180と無機EL素子152との間にスイッチ回路SW2を設けてもよい。
また、当該スイッチ回路SW1,SW2については、コンバータ161と無機EL素子151との間にスイッチ回路SW1を設け、コンバータ162と無機EL素子152との間にスイッチ回路SW2を設けてもよいが、消費電力を減らすためコンバータ161と定電圧回路130との間にスイッチ回路SW1を設け、コンバータ162と定電圧回路130との間にスイッチ回路SW2を設けるのが好ましい。
上記(f)では、複数の無機EL素子を用いたが、複数の色を発色可能な多色の無機EL素子を用いて発光色を変更してもよい。
多色の無機EL素子については、上述した図1(B)の多色の無機EL素子を参考にすることができ、無機EL素子への電源供給を変化させることで異なる色で無機EL素子を発光させることが可能である。
ICカードでは、セグメント表示またはドット表示を可能とするEL素子を搭載することによって、ICカード内のメモリの記憶データのような、より詳細な情報を表示することも可能である。
図7(A)は、セグメント表示する表示素子とその駆動回路の概略ブロック図である。この表示素子のセグメントは無機EL素子150a〜150gからなり、無機EL素子150a〜150gは駆動回路165により駆動され、可視光を発光する。前記表示素子と駆動回路とを本発明に係る上記ICカードに設けてもよい。
ICカード内の不図示のマイクロコンピュータ(マイコン)からの制御信号を駆動回路165は入力し、マイコンによりセグメント表示が制御可能になっている。このマイコンは、前記IC140内に設けてもよい。
一例として駆動回路165は、コンバータと、発光させる無機EL素子を前記制御信号から特定するデコーダと、前記コンバータと前記各無機EL素子150a〜150gとの間に設けたスイッチ回路SWa〜SWgとを有し、スイッチ回路SWa〜SWgのうち前記デコーダで特定された無機EL素子に接続されているスイッチ回路をオンに制御する構成とする。
このようにして、無機EL素子からなるセグメント型表示素子を用いてプリペイド用途での金額、度数などを表示することが可能であり、また、前記リーダライタとの通信情報やICカード内のメモリに記憶されている記憶情報を表示することが可能である。
図7(B)は、ドット表示する表示素子とその駆動回路の概略ブロック図である。この表示素子のドットはマトリクス状に配置された無機EL素子15011〜150MNからなる。図7(B)では、M=7,N=16の場合が例示されている。
無機EL素子15011〜150MNは駆動回路166により駆動され、可視光を発光する。ICカード内の不図示のマイクロコンピュータ(マイコン)からの制御信号を駆動回路166は入力し、マイコンによりドット表示が制御可能になっている。このマイコンは、前記IC140内に設けてもよい。前記表示素子と駆動回路166とを本発明に係る上記ICカードに設けてもよい。
駆動回路166からの透明電極は列方向の無機EL素子に対応してN本配列されており、駆動回路166からの背面電極は行方向の無機EL素子に対応してM本配列されている。
一例として駆動回路166は、コンバータ160と、発光させる行方向の無機EL素子を前記制御信号から特定する第1のデコーダと、発光させる列方向の無機EL素子を前記制御信号から特定する第2のデコーダと、前記コンバータと行方向の無機EL素子との間に設けた第1のスイッチ回路SW1a〜SW1gと、前記コンバータと列方向の無機EL素子との間に設けた第2のスイッチ回路SW2a〜SW2gとを有し、スイッチ回路SW1a〜SW1gのうち前記第1のデコータで特定された行方向の無機EL素子に接続されているスイッチ回路をオンに制御し、スイッチ回路SW2a〜SW2gのうち前記第2のデコータで特定された列方向の無機EL素子に接続されているスイッチ回路をオンに制御する構成とする。
このようにして、無機EL素子からなるドット型表示素子を用いてプリペイド用途での金額、度数などを表示することが可能であり、また、前記リーダライタとの通信情報やICカード内のメモリに記憶されている記憶情報を表示することが可能であり、文字(テキスト)や画像を表示することが可能である。
これにより、「OK」、「NG」、「PASS」、「FAIL」など様々な情報をドット表示することができる。
ドット型表示素子と同様にしてマトリクス型の表示素子を無機EL素子により構成してICカードに備えてもよい。
なお、ある領域全面を発光する無機EL素子であって、バックライトに相当する無機EL素子の上に、ネガ状の文字(色抜き)を予め印刷することにより、無機EL素子の発光時に前記文字を浮き上がらせ、前記文字により固定情報を表示することも可能である。
接触式ICカードの外部装置の多くはICカード全部をスロットに挿入する。しかし、一部の小型(簡易)リーダライタではICカードの一部分をスロットに挿入して他の部分を外部に露出するタイプのものがある。また、透明の筐体で覆われた外部装置であって、挿入されたICカードが外部から見えるタイプの外部装置もあり得る。
このような場合、接触式ICカードに無機EL素子を搭載することにより、前記非接触式ICカードと同様にして、ICカードの外観からICカードの動作状況を知ることができる。
この接触式ICカード950は、不図示のリーダライタから回路電圧Vccが供給される接続端子T1と、前記回路電圧Vccを駆動電圧とする半導体集積回路(IC)140と、前記接続端子T1に供給されている前記回路電圧Vccから交流電圧またはスイッチング電圧を生成するコンバータ160と、前記コンバータ160の出力電圧に応じて可視光を発光する無機EL素子150と、接続端子T2,T3,T5〜T7とを有する。
無機EL素子150は、前記リーダライタから前記回路電圧Vccが供給されている場合に発光する。
接続端子T5は、IC140とコンバータ160とに接続されている。
接続端子T2,T3,T7は、IC140に接続されている。
接続端子T1には、回路電圧Vccが供給される。
接続端子T2には、リセット信号RSTが供給される。
接続端子T3には、クロック信号CLKが供給される。
接続端子T5には、グランド電圧(接地電圧)GNDが供給される。
接続端子T6には、プログラム供給電圧Vppが供給される。
接続端子T7には、データが入出力され、入力データまたは出力データが供給される。
接触式ICカード950は最も簡単な回路構成であり、前記回路電圧VccはISO規格では+5Vである。
この接触式ICカード970は、不図示のリーダライタから回路電圧Vccが供給される接続端子T1と、前記回路電圧Vccを駆動電圧とする半導体集積回路(IC)145と、前記接続端子T1に供給されている前記回路電圧Vccから交流電圧またはスイッチング電圧を生成するコンバータ160と、コンバータ160の出力電圧に応じて可視光を発光する無機EL素子150と、前記コンバータ160と前記接続端子T1との間に設けられたスイッチ回路SWとを有し、前記スイッチ回路SWの制御信号を前記IC145が生成してスイッチ回路SWのオンオフ動作を前記IC145から制御可能とした構成である。前記IC145内にマイコンを備えてもよい。
無機EL素子150は、前記リーダライタから前記回路電圧Vccが供給されている場合に発光する。
接続端子T5は、IC145と無機EL素子150とに接続されている。
接続端子T2,T3,T7は、IC145に接続されている。
前記コンバータ160と前記無機EL素子150との間にスイッチ回路SWを設けてもよい。
ICカード500〜700において、コイル110と整流回路120とキャパシタC1と定電圧回路130とを取り除き、前記定電圧回路130の出力端子に代えて接続端子T1を採用し、コンバータ160は接続端子T1の端子電圧を入力する構成としてもよい。さらには、図7(A)のセグメント型表示素子とその駆動回路165を備えてもよく、図7(B)のドット型表示素子とその駆動回路166を備えてもよい。
図10は、本発明に係るICカードの一例を示す概略ブロック図である。
このICカード980は、不図示のリーダライタから回路電圧が供給される接続端子T1と、前記回路電圧を駆動電圧として入力する半導体集積回路(IC)146と、コンバータ160と、コンバータ160の出力電圧に応じて可視光を発光する無機EL素子150と、コンバータ160と前記接続端子T1との間に設けられたスイッチ回路SWと、不図示のリーダライタからの磁気信号を電気信号に変換するコイル110と、前記コイル110の出力電圧を交流から直流に変換する整流回路120と、前記整流回路120の出力電圧から前記ICの駆動電圧を生成する定電圧回路130と、前記定電圧回路130と前記コンバータ160との間に設けられたスイッチ回路SW4と、前記コンバータ160と前記接続端子T1との間に設けられたスイッチ回路SW3とを有し、前記スイッチ回路SW3,SW4の制御信号を前記IC146が生成してスイッチ回路SWのオンオフ動作を前記IC145から制御可能とした構成である。前記IC146内にマイコンを備えてもよい。定電圧回路130の出力端子に平滑用のキャパシタを接続してもよい。
コンバータ160は、前記接続端子T1に供給されている回路電圧または定電圧回路130の出力電圧から交流電圧またはスイッチング電圧を生成し、無機EL素子150の駆動電圧を生成する。
無機EL素子150は、前記リーダライタから前記回路電圧Vccが供給されている場合または前記リーダライタから磁気信号により電源供給されている場合に発光する。
接続端子T5は、IC146とコンバータ160とに接続されている。
接続端子T2,T3,T7は、IC146に接続されている。
IC146では、コイル110を介して電力が供給されている場合と接続端子T1を介して電力が供給されている場合とを判別する判別回路を有しており、判別結果に応じてスイッチ回路SW3,SW4の一方をオンに制御し、コンバータ160を動作させて無機EL素子150を発光させる。
前記リーダライタからコイル110を介して電力が供給されていると共に、接続端子T1を介して電力が供給されている場合は、スイッチ回路SW3,SW4の一方をオンに制御し、この場合はスイッチ回路SW3をオンにしてもよい。
異なる色を発光可能な無機EL素子をICカード980に搭載してもよく、発光色が異なる複数の無機EL素子をICカード980に搭載してもよい。
前記リーダライタからコイル110を介して電力が供給されている場合と、接続端子T1を介して電力が供給されている場合とでは、異なる色で発光させることで、カード利用者は受電状況を無機EL素子の発光色から認識することができる。
このコンバータは、直流電源V9と、前記直流電源V9に並列接続されたキャパシタC9と、トランジスタQ1〜Q4と、ダイオードD1〜D4とを有する。トランジスタQ1〜Q4のコレクタ・エミッタ間には、逆方向ダイオードD1〜D4がそれぞれ接続され、スパイク電圧に対する保護回路を形成している。
トランジスタQ1〜Q4はブリッジ回路を構成しており、対向するトランジスタQ1,Q3と、対抗するトランジスタQ2,Q4とを交互にオン/オフすることで、無機EL素子などの負荷155に交流電圧を印加することができる。
前記トランジスタQ1,Q3と、前記トランジスタQ2,Q4とを単純に交互にオン/オフした場合は、負荷155に印加される交流電圧は矩形波となるが、トランジスタQ1〜Q4のオン/オフを細かく制御することで、正弦波に近い電圧を印加することが可能である。トランジスタQ1〜Q4のベースには制御信号SQ1〜SQ4が供給され、例えばマイコンから制御信号SQ1〜SQ4を供給してトランジスタトランジスタQ1〜Q4の動作を制御することができる。
整流回路120または定電圧回路130の直流出力電圧を不図示の昇圧回路により高電圧を発生させ、当該昇圧回路を図11中の直流電源V9とする。
当該昇圧回路により、整流回路120または定電圧回路130の出力電圧が小さい場合にも無機EL素子を駆動可能とすることができる。
このように、コンバータ160としては、直流/交流変換回路(DC−ACコンバータまたはインバータ)を用いてもよく、スイッチング電圧を生成する電圧変換回路(DC−DCコンバータ)を用いてもよい。
なお、上記実施形態は本発明の一例であり、本発明は上記実施形態に限定されない。
Claims (5)
- リーダライタから回路電圧が供給される接続端子と、
前記回路電圧を駆動電圧とする半導体集積回路と、
前記接続端子に供給されている前記回路電圧から交流電圧またはスイッチング電圧を生成するコンバータと、
前記コンバータの出力電圧により励起されて可視光を発光する単一または複数の無機エレクトロルミネッセンス素子と、
前記回路電圧が、前記半導体集積回路が動作可能な所定の電圧に達していることを検出して検出信号を生成する電圧検出回路と、
前記コンバータと前記無機エレクトロルミネッセンス素子との間または前記コンバータと前記接続端子との間に設けられ、前記検出信号により制御されるスイッチ回路と
を有する
ICカード。 - 前記ICカードは、前記リーダライタとの通信情報または前記ICカード内のメモリに記憶されている記憶情報をセグメント表示する表示素子を有し、
各セグメントを前記無機エレクトロルミネッセンス素子により構成した
請求項1記載のICカード。 - 前記ICカードは、前記リーダライタとの通信情報または前記ICカード内のメモリに記憶されている記憶情報をドット表示する表示素子を有し、
各ドットを前記無機エレクトロルミネッセンス素子により構成した
請求項1記載のICカード。 - 前記ICカードは、前記リーダライタとの通信情報または前記ICカード内のメモリに記憶されている記憶情報をマトリクス表示する表示素子を有し、
前記表示素子を前記無機エレクトロルミネッセンス素子により構成した
請求項1記載のICカード。 - 前記無機エレクトロルミネッセンス素子は、
プラスチック基板と、
前記プラスチック基板上に形成された透明電極と、
背面電極と、
前記背面電極と前記透明電極との間に形成された絶縁層および誘電層と
を有しており、
前記可視光を発光する前記誘電層は、前記絶縁層を介して前記背面電極と前記透明電極とに挟まれている
請求項1〜4記載のICカード。
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