(57)【要約】【課題】低コストで、簡易な装置構成により、可視、不可視の表示が可能で、真贋判定に適した表示素子及びそれを用いたカードを提供する。【解決手段】対向する電極間に電界を印加し、電極間の物質の光透過率の可逆変化により画像形成する表示素子において、該表示素子への電界印加が電磁誘導または電磁結合による非接触方式であり、該対向する電極が１対の電極から構成され、該表示素子の観察側表面に表示を不可視にするマスク層を有し、該マスク層を部分的に破壊することによって潜像を形成し、電界印加の有無により潜像を可視または不可視にすることを特徴とする表示素子。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する電極間に電界を印加し、電極間の物質の光透過率の可逆変化により画像形成する表示素子において、該表示素子への電界印加が電磁誘導または電磁結合による非接触方式であり、該対向する電極が１対の電極から構成され、該表示素子の観察側表面に表示を不可視にするマスク層を有し、該マスク層を部分的に破壊することによって潜像を形成し、電界印加の有無により潜像を可視または不可視にすることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記対向する電極のうち少なくとも観察側の電極は透明電極であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
前記マスク層の白色反射率が、表示素子の観察側の白色反射率の±５％以内であることを特徴とする請求項１または２に記載の表示素子。
【請求項４】
前記マスク層を、光又は熱で破壊することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の表示素子。
【請求項５】
前記可逆変化が、銀、または銀を化学構造中に含む化合物を用い、電極上に銀溶解／析出を生じさせるものであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の表示素子。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の表示素子を有することを特徴とするＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示素子に関し、特に一対の対向電極で構成される、単純な表示素子において、画像表示が可能な表示素子および、それを用いたＩＣカードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣカードの普及により、各個人が複数枚のカードを所有するようになっている。ＩＣカードは銀行カードやクレジットカードの他に、現金をチャージして物を購入するという、現金の代わりの電子マネーとしての機能や、店舗で購入した金額に対して一定の割合のポイントを付与し、その店でお金と同等の役割をするポイントカードとしての機能を持つようになってきた。
【０００３】
電子マネーやポイントカードとしての機能を持つようになると、カードの中にどれくらいの価値のお金又はポイントがあるか記憶していることは難しく、表示機能が必要となり、従来からの表示手段としては、可逆性感熱記録層を用いた表示や、磁気粉末層で表示することが行われてきている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、ＩＣチップ内の情報を表示させるためには、別途磁気書き込み装置や、感熱記録装置が必要になったり、常に内部情報が表示されるため、セキュリティの面から好ましくないという欠点があった。
【０００４】
このような電子情報の閲覧手段として電気を用いて表示させる液晶ディスプレイやＬＣＤ、有機ＬＥＤ、電子ペーパーやフレキシブルディスプレイに用いられる可変表示装置等をカードに使用することが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
しかし、可変表示してしまうが故、セキュリティや真贋判定等、偽造防止をするための用途としては考えられていなかった。また、高画質、高解像度、フルカラーの各画素ごとに表示制御すると、部品が高コストになったり、制御するためにＩＣチップが必要になり、オペレーションシステム等必要となり、高コストになったり、電力消費量が増加したり、厚みが厚くなったり、耐久性が低下したりしてしまい、カード、タグ、チケット等に搭載することが難しかった。
【特許文献１】特開２００５−１０７６５８号公報
【特許文献２】特開平１０−１６２１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、低コストで、簡易な装置構成により、可視、不可視の表示が可能で、真贋判定に適した表示素子及びそれを用いたカードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の構成により解決することができた。
【０００８】
１．対向する電極間に電界を印加し、電極間の物質の光透過率の可逆変化により画像形成する表示素子において、該表示素子への電界印加が電磁誘導または電磁結合による非接触方式であり、該対向する電極が１対の電極から構成され、該表示素子の観察側表面に表示を不可視にするマスク層を有し、該マスク層を部分的に破壊することによって潜像を形成し、電界印加の有無により潜像を可視または不可視にすることを特徴とする表示素子。
【０００９】
２．前記対向する電極のうち少なくとも観察側の電極は透明電極であることを特徴とする前記１に記載の表示素子。
【００１０】
３．前記マスク層の白色反射率が、表示素子の観察側の白色反射率の±５％以内であることを特徴とする前記１または２に記載の表示素子。
【００１１】
４．前記マスク層を、光又は熱により破壊することを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載の表示素子。
【００１２】
５．前記可逆変化が、銀、または銀を化学構造中に含む化合物を用い、電極上に銀溶解／析出を生じさせるものであることを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載の表示素子。
【００１３】
６．前記１〜５の何れか１項に記載の表示素子を有することを特徴とするＩＣカード。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、簡易、低コストの表示素子であって、オンデマンドで潜像情報の書き込みが可能な表示素子を提供することができ、該表示素子を有するカードにより、高いセキュリティー性を有し、真贋判定の容易なカードを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を更に詳細に説明する。
【００１６】
本発明の表示素子の構成を図をもって説明する。
【００１７】
図１は、本発明の表示素子の概略断面構成図である。
【００１８】
表示素子１は、対向する一対の電極２及び電極３から構成されている。即ち、本発明の表示素子は、素子面が一対のベタ電極から構成されている。
【００１９】
電極２は観察側の電極を示し、透明基板４に透明電極５が形成されている。
【００２０】
もう一方の電極３は、電極２に対向する電極であり、基板６上に金属電極７が形成されている。電極３の基板６及び電極７が不透明の金属板電極であってもよく、また前述の電極２と同様の透明電極であってもよい。
【００２１】
この対向する電極２，３間には、電解質層８が保持されており、電界印加により光透過率が可逆的に変化する物質が含有されている。
【００２２】
ここで、本発明に用いられる一対のベタ電極とは、表示素子面が一対の電極で形成され、対向する一対の電極に電圧が印加されると、いずれかの電極が正電極、または、負電極となり、両電極に挟まれた電解質層８に濃／淡の一様な画像のみが形成される電極のことを指す。
【００２３】
本発明では、該ベタ電極を外から視認した場合に、可視化時には該ベタ電極内に濃（或いは淡）の一様な画像、不可視時には淡（或いは濃）の一様な画像のみが形成され、後述する潜像を介することにより可視画像を表示すことができる。
【００２４】
本発明の画像表示方法においては、このように構成された表示素子の観察側表面に形成されたマスク層９をオンデマンドで像様に破壊して、予め潜像を形成し、対向電極間に電界印加をオン、オフすることにより、電解質層８に含有された物質が可逆変化により光透過率を変化し、その変化により該潜像を可視、不可視に表示、非表示することを特徴とする。
【００２５】
本発明の表示素子は、電界印加がされていない時は潜像を形成するマスク層と電解質層の光透過率が同じで、電界が印加されたとき、電解質層の光透過率が変化して外部マスクの潜像が可視化されることから、対向電極間の電解質層中に白色散乱物質を含有し、マスク層も白色で、白色に全反射している構成とすることが最も好ましい。
【００２６】
本発明に用いられる電界印加方法としては、非接触で対向電極間に電荷を印加できるものであれば特に制限はないが、好ましくは電磁誘導若しくは電磁結合等の方式である。
【００２７】
例えば規格化されている１２５−１３４ｋＨｚ帯、１３．５６ＭＨｚ帯、８６０−９６０ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯等の波長に対し好適な共振点を持つアンテナを用いることができる。非接触ＩＣカードで用いられる１３．５６ＭＨｚ近傍がＩＣカードのリーダーライターと兼用することもできるため好ましい。
【００２８】
表示素子の観察側表面にマスク層を形成し、紫外線、可視光線、赤外線、電子線、レーザー光線等の光や熱を吸収して破壊する物質を予めマスク層に含有させ、これらの光や熱を用いて潜像様に破壊する。
【００２９】
本発明の表示素子は、カード、タグやシートに予め組み込まれた形態として形成し、その後オンデマンドで潜像部分を形成し、電界印加の有無により、該潜像を可視又は不可視にすることを特徴とするものである。
【００３０】
即ち、本発明の潜像情報は、カード毎に特有の個別情報をオンデマンドで記録することが可能である。
【００３１】
本発明の表示素子に用いる個別情報としては、個人情報を記録することが最も好ましい。
【００３２】
個人情報としては、氏名、住所、顔画像情報や、生体情報、例えば血液型、ＤＮＡ、歯形、眼底画像等、或いは鍵情報等の個人の所有する特有の情報であり、これらの情報を必要により表示、非表示とすることにより、カードと個人を識別したり、真贋を判定したりすることが可能となる。
【００３３】
本発明の表示素子をカードに用いる時、該カードの表示素子以外の表面には可視情報が印字されていることが好ましい。
【００３４】
可視情報としては、該カードが、例えば定期券として用いる場合は、鉄道会社名、駅名、有効期間、所有者の名前等であり、身分証明書や従業員証として用いる場合は、会社や団体名、住所、電話番号等、発行日、本人の氏名等、である。
【００３５】
また、このようなカードにはＩＣが組み込まれていることが好ましい。
【００３６】
ＩＣには、更に多くの情報を記録することが可能であり、銀行カードやクレジットカード、運転免許証といったカードやそれらを複合した総合カードを形成することができる。
【００３７】
本発明の表示素子は非接触式ＩＣカードに用いることが好ましい。
【００３８】
本発明の表示素子をＩＣカードに用いた例を図２に示す。
【００３９】
図２は、本発明の表示素子を従業員証に用いた例である。
【００４０】
図２（ａ）では、非接触式ＩＣカード１０には、表面には従業員証である会社名、ロゴ、従業員の氏名、従業員Ｎｏ．等の情報が印字されている。
【００４１】
表示素子１１には、潜像情報として、マスク層に顔画像情報を記録する。
【００４２】
ＩＣには従業員の住所、電話番号、所属、役職、職歴等が記録されている。
【００４３】
図２（ｂ）では、リーダーライター等の表示装置にかざす事により、潜像情報である顔画像が表示され、ＩＣに記録された情報は情報端末に表示される。これらの潜像情報、ＩＣ記録情報及び印字情報から、カード使用者がカード保有者本人で有る事が確認され、入門或いは出門が許可されることになる。
【００４４】
本発明の表示素子を用いたＩＣカードにより、潜像情報、印字情報、ＩＣ中に記録されたデータ等を比較し、カード使用者が保有者本人であるかどうかを確認したり、カードが改竄されたものであるかどうかを容易に判断することができる。
【００４５】
また、カードをリーダーライターから遠ざけると、表示された潜像情報は不可視となり、潜像の個別情報は必要時のみ表示されることにより、高いセキュリティー性を有するものとなる。更に、表示された潜像情報が不可視となる時間をコントロールすることにより、更に確認を容易としたり、改竄防止に有効となる。
【００４６】
本発明の表示素子を具体的に形成するための材料について以下に示す。
【００４７】
〈電極〉
本発明の表示素子の対向電極を形成する電極材料としては、金属電極または透明電極を用いることができる。金属電極としては、例えば、白金、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、ビスマス、及びそれらの合金等の公知の金属種を用いることができる。電極の作製方法は、蒸着法、印刷法、インクジェット法、スピンコート法、ＣＶＤ法等の既存の方法を用いることができる。
【００４８】
透明電極としては、透明で電気を通じるものであれば特に制限はない。例えば、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ（ＩＴＯ：インジウム錫酸化物）、Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ（ＩＺＯ：インジウム亜鉛酸化物）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化インジウム、酸化亜鉛、白金、金、銀、ロジウム、銅、クロム、炭素、アルミニウム、シリコン、アモルファスシリコン、ＢＳＯ（Ｂｉｓｍｕｔｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｘｉｄｅ）等が挙げられる。電極を形成するには、例えば、後述する基板上にＩＴＯ膜をスパッタリング法等で蒸着する。
【００４９】
〈基板〉
本発明の表示素子の対向電極を支える基板としては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン類、ポリカーボネート類、セルロースアセテート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンジナフタレンジカルボキシラート、ポリエチレンナフタレート類、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアセタール類、ポリスチレン等の合成プラスチックフィルムも好ましく使用できる。
【００５０】
光透過性の無い基板としては、電極を兼ねたアルミやステンレス等の金属製基板や、バライタ紙、及びレジンコート紙等の紙支持体ならびに上記プラスチックフィルム等を基板として用いることができる。
【００５１】
〈電界印加より可逆的に光透過率が変化する物質〉
対向する電極間には、電解質層が形成されており、電界印加により可逆的に光透過率が変化する物質が保持されている。
【００５２】
電界印加より可逆的に光透過率が変化する物質としては、例えば、電気化学的な酸化、還元を利用して材料を変色させる、エレクトロクロミック材料や、金属または金属塩の溶解析出を利用するエレクトロデポジション材料が、また、電場に配向することにより光の透過率を変える液晶物質等が知られている。本発明においては、エレクトロデポジション材料として、銀、または銀を化学構造中に含む化合物を用い電極上に銀溶解／析出を生じさせる物質を用いることが好ましい。
【００５３】
〈電解質層形成材料〉
本発明の表示素子の対向電極間には前記電界印加より可逆的に光透過率が変化する物質を保持する電解質層が形成されている。
【００５４】
電解質層は、電解質と必要によりバインダーと溶媒から構成される。
【００５５】
電解質としては、以下の様なものが挙げられる。例えば、カリウム化合物としてＫＣｌ、ＫＩ、ＫＢｒ等、リチウム化合物としてＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3等、テトラアルキルアンモニウム化合物として過塩素酸テトラエチルアンモニウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、ホウフッ化テトラエチルアンモニウム、ホウフッ化テトラブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムハライド等が挙げられる。更に、Ｉ-／Ｉ3-、Ｂｒ-／Ｂｒ3-、キノン／ハイドロキノン等の酸化還元対になる化合物を用いることができる。
【００５６】
電解質層を形成する溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、テトラメチル尿素、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、２−（Ｎ−メチル）−２−ピロリジノン、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、ブチロニトリル、プロピオニトリル、アセトニトリル、アセチルアセトン、４−メチル−２−ペンタノン、２−ブタノール、１−ブタノール、２−プロパノール、１−プロパノール、エタノール、メタノール、無水酢酸、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、ジメトキシエタン、ジエトキシフラン、テトラヒドロフラン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル及び水から選ばれる少なくとも１種の溶媒を含むことが好ましい。
【００５７】
バインダーとしては、電解質、非電解質の高分子材料が挙げられ、例えば、ゼラチン、カゼイン等の天然高分子材料や、ＰＶＡやアセタール樹脂等合成高分子材料等が用いられる。
【００５８】
〔白色散乱物質〕
本発明の表示素子おいては、対向電極間の電解質層に、電解質層の溶媒に実質的に溶解しない白色顔料を分散物として含有することができる。
【００５９】
白色顔料としては、例えば、二酸化チタン（アナターゼ型あるいはルチル型）、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムおよび水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、アルカリ土類金属塩、タルク、カオリン、ゼオライト、酸性白土、ガラス、有機化合物としてポリエチレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、アイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素−ホルマリン樹脂、メラミン−ホルマリン樹脂、ポリアミド樹脂などが用いられる。
【００６０】
〈マスク層〉
マスク層を、赤外レーザーで破壊する場合は、以下のような白色赤外線吸収層を用いることが好ましい。
【００６１】
波長８００〜１０００ｎｍに最大の吸収域を有する赤外吸収剤として、酸化鉄、酸化セリウム、酸化スズや酸化アンチモン等の金属酸化物、またはインジウム−スズ酸化物、六塩化タングステン、塩化スズ、硫化第二銅、クロム−コバルト錯塩、チオール−ニッケル錯体またはアミニウム化合物、ジイモニウム化合物、フタロシアニン化合物等の有機系赤外線吸収剤等を用いてもよい。
【００６２】
また、バインダーとして、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアセテート、ポリビニルプロピオネート等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＥＶＡ等のポリオレフィン系樹脂等から選択することができる。
【００６３】
白色粒子として、例えば酸化チタン（アナターゼ型、ルチル型）、硫酸バリウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウムおよび水酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、アルカリ土類金属塩、タルク、カオリン、ゼオライトなどが用いられる。
【００６４】
バインダー１００質量部に対して赤外線吸収剤２〜１０質量部、白色粒子３〜４０質量部を分散する。必要に応じて有機溶剤を加えて粘度を調整し、公知の塗布や印刷方法を用いてマスク層を設ける。
【実施例】
【００６５】
表示素子の作製
（電解質液の作製）
ジメチルスルホキシド２．５ｇ中に、ヨウ化ナトリウム９０ｍｇ、ヨウ化銀７５ｍｇを加えて完全に溶解させた後に、この溶液に酸化チタン（平均一次粒径０．４μｍ）を３００ｍｇ加えて分散し、更に、ポリビニルピロリドンを１５０ｍｇ加えて１２０℃に溶解しながら１時間攪拌し、電解質液を得た。
【００６６】
（透明電極の作製）
厚さ１００μｍで２ｃｍ×４ｃｍのポリエチレン２，６−ナフタレート樹脂基板４上に、乾燥時の厚み１０μｍのＩＴＯ膜を公知の方法に従って形成して透明電極を得た。
【００６７】
（銀電極の作製）
厚さ１００μｍで２ｃｍ×４ｃｍのポリエチレン２，６−ナフタレート樹脂基板６上に、銀ペーストインキ（東洋紡績社製ＤＷ−２５０Ｈ−５）を用いて、乾燥時の厚みが１０μｍとなるように、公知の方法に従って塗布し、１２０℃の真空オーブン中で３０分間加熱して、銀電極を得た。
【００６８】
（表示素子の作製）
銀電極上の周縁部に、平均粒子径が４０μｍのガラスビーズを含有させたエポキシシール剤を注入口を残して塗布し、銀電極と透明電極を対向させて押圧し、８０℃２時間加熱し、シール剤を硬化させた。次に注入口から電解質液を真空注入法にて注入し、注入口をエポキシ系の紫外線硬化樹脂にて硬化させ、表示素子を作製した。得られた表示素子には電界印加のためのアンテナ接続した。
【００６９】
（マスク層の作製）
透明電極の電極形成面とは反対の基板表面に、印刷インキ用ポリエステル樹脂１００質量部に、赤外線吸収剤として山本化成（株）製フタロシアニン系化合物ＹＫＲ５０１０を１０質量部、酸化チタン２５質量部、メチルエチルケトン、トルエンを各５０質量部を混合して作製した液を乾燥後５μｍとなるように塗工し、波長範囲８００〜９５０ｎｍでの透過率３％以下のマスク層を得た。
【００７０】
（表示素子付き非接触式ＩＣカードの作製）
表示素子付き非接触式ＩＣカードは、上記のようにして作製した表示素子、アンテナを有するＩＣモジュール、表裏基材、それらを接合する接着剤や接着シート等から構成され、公知の方法で作製した。
【００７１】
（マスク層の破壊）
波長８４０ｎｍの赤外線を発する半導体レーザ（出力５００ｍＷ）を用いて、非接触式ＩＣカードの表示素子上のマスク層を破壊し、潜像を形成した。
【００７２】
この状態では、表示素子はマスク層を破壊した部分も非破壊部分も同様に白色であり、潜像は視認できない。
【００７３】
（表示素子の駆動評価）
市販の非接触式ＩＣカードのリーダーライター装置にかざしてから、約１００ｍｓｅｃ後に黒色の潜像が浮かびあがった。１秒後、リーダーライター装置から離すと潜像は徐々に消失し、約３秒後に元の状態に戻った。
【００７４】
この駆動条件を１０００回繰り返したが、潜像部分の白化−黒化状態および速度は再現した。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の表示素子の概略断面構成図である。
【図２】本発明の表示素子を従業員証として用いた例である。
【符号の説明】
【００７６】
１  表示素子
２，３  電極
４，６  基板
５  透明電極
７  金属電極
８  電解質層
９  マスク層
１０  非接触式ＩＣカード
【図１】
2009129050.tif 000003
【図２】
2009129050.tif 000004