表示機能付きＩＣカード
【課題】 非接触端末からの表示データを反復して表示できるＩＣカードを提供する。
【解決手段】 非接触リーダライタからの誘起電力で動作するようにした、ＩＣカードであって、メモリー性電子ペーパーによる表示部５を有し、カード基体内には、（１）接触・非接触兼用型ＩＣチップと第１のアンテナコイルと、（２）表示駆動用の第２のアンテナコイルと整流回路と、（３）表示制御用ＣＰＵとドライバＩＣと、（４）表示制御用ＣＰＵからの信号により前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを開閉するスイッチング回路と、を有し、該接触・非接触兼用型ＩＣチップが前記非接触リーダライタと交信している間に表示データを取得し、表示用アンテナから供給される電力により該電子ペーパーに情報を表示し、ＩＣカードが当該外部非接触リーダライタから離れ、交信を終了した後も持続的な情報表示を行うことを特徴とする。
【解決手段】 非接触リーダライタからの誘起電力で動作するようにした、ＩＣカードであって、メモリー性電子ペーパーによる表示部５を有し、カード基体内には、（１）接触・非接触兼用型ＩＣチップと第１のアンテナコイルと、（２）表示駆動用の第２のアンテナコイルと整流回路と、（３）表示制御用ＣＰＵとドライバＩＣと、（４）表示制御用ＣＰＵからの信号により前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを開閉するスイッチング回路と、を有し、該接触・非接触兼用型ＩＣチップが前記非接触リーダライタと交信している間に表示データを取得し、表示用アンテナから供給される電力により該電子ペーパーに情報を表示し、ＩＣカードが当該外部非接触リーダライタから離れ、交信を終了した後も持続的な情報表示を行うことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、札入れサイズ等のいわゆるＩＣカード表面に、メモリー性（表示持続性）電子ペーパーによる表示部を設け、表示データを専用の外部非接触リーダライタを介して取得し、ＩＣカードのメモリー性電子ペーパーに表示させ、その表示特性を利用して長期間表示させようとするものである。
このような表示付きＩＣカードは、チケットや定期券、搭乗券や乗船券、あるいは各種入場券や娯楽施設券、当選券、ゲームカード等に好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触ＩＣカードは、簡易迅速に読み取りできる特性とリーダライタのメンテナンスの容易性から広範に使用されるようになっている。例えば、交通機関のゲートパスや特定施設への入場パスとしての用途である。この非接触ＩＣカードに、「残高」や「残期間」等の可変情報を表示できれば使用勝手を高められることは明らかである。
しかし、非接触ＩＣカードの交信時間は瞬間的であって十分な電力が得られない問題がある。そのため、実用的な可変情報を表示させることは困難であり、一定用途のものに制限されているのが実情である。特に内部に電源や蓄電池を持たない非接触ＩＣカードに実用的な書き換え可能表示部を持たせた例は見られない。
【０００３】
近年開発された電子ペーパーは消去可能、多数回の書き換え可能で、かつメモリー性を有していて好ましいが、書き込みに高電圧が必要とされ、非接触通信では十分な交信時間が必要であることが確認されている。特許文献３のように、可逆性感熱記録材料によるリライト記録層をＩＣカードの表面に持たせる例はあるが、非接触交信による電力により動作するものではない。また、書き換え表示するためには、サーマルヘッドによるプリンタ装置が必要になることや繰り返し印字性に乏しい問題がある。
【０００４】
一方、太陽電池は光が不十分では電力が得られないこと、内蔵電池は電池交換に手間のかかることのほか、一般にカード構造が複雑化し製造コストが増大する問題がある。
接触型ＩＣカードの端子板を介して電力と表示データを得ることも考えられるが、端末装置が複雑化することと使用場所が制限される問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は非接触ＩＣカードのＬＳＩ（集積回路）に、接触・非接触兼用の機能を持ったＩＣカード用ＩＣチップ（デュアルＩＣチップ）を使用し、その非接触型ＩＣモードの機能により、外部非接触リーダライタから表示データとチップ駆動電力を得ることに用い、接触型ＩＣモードを表示データの出力側にのみ利用することを提案するものである。接触・非接触兼用機能を持ったＩＣカード用ＩＣチップは、端末から接触により電力を得ることには使用しないので端子板を持つ必要はなく、ＩＣカード基体内に埋め込みして使用することになる。また、メモリー性電子ペーパーの表示駆動電力を得るために、第２のアンテナコイルと整流回路（及び必要により昇圧／分圧回路）が必要となる。
【０００６】
非接触ＩＣカードに可視情報を表示させることは各種提案されている。例えば、特許文献１は、非接触ＩＣカードに強誘電性液晶を使用した表示装置を設けることを提案し、特許文献２は、接触型または非接触型ＩＣカードにおいて、マイクロカプセル電気泳動方式の表示部を設けることを提案している。しかし、いずれも本願の電子粉流体（商標）やコレステリック液晶を使用するものと相違している。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１５４２１５号公報
【特許文献２】特開２００４−１０２３８４号公報
【特許文献３】特開２００３−３４６１１１号公報
【０００８】
なお、電子粉流体を使用する電子ペーパーに関しては、特許文献４、特許文献５等がある。コレステリック液晶を使用する電子ペーパーに関連するものとしては、特許文献６、特許文献７等がある。また、接触・非接触兼用型ＩＣチップについて概説したものとして非特許文献１がある。
【０００９】
【特許文献４】特開２００５−３２６４３６号公報
【特許文献５】特開２００７− ４７２６２号公報
【特許文献６】国際公開第０５／０２４５０４号公報
【特許文献７】国際公開第０５／０２４４９９号公報
【非特許文献１】「ＲＦＩＤハンドブック」（日刊工業新聞社２００１年２月発行） ［非接触ＩＣカードの原理と応用］（２２４頁〜２２７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非接触ＩＣカードのＣＰＵやＲＦ回路を有する本体ＩＣチップにより表示駆動用電力を得て、表示装置を表示させることは特許文献では各種提案されているが、一般に非接触交信時間は極めて短時間であることから十分な表示をすることは困難である。
一般的に、電子ペーパーはかなりの高電圧駆動であり、通常の短時間（０．１秒未満）と不安定な非接触交信で得られる電力で表示書き換えをすることは困難である。
そこで、本発明はＩＣカードに接触・非接触兼用型ＩＣチップに接続した第１のアンテナコイルと、それとは別に、表示制御用ＣＰＵに接続した第２のアンテナコイルを持たせ、接触・非接触兼用型ＩＣチップの非接触機能がリーダライタから表示データを得てから第１のアンテナコイル側の非接触通信機能を遮断し、その後も非接触通信を続ける第２のアンテナコイルが得る電力により、比較的に低電圧でも駆動できるメモリー性電子ペーパーを表示させようとするものである。
【００１１】
また、ＩＣカードに用いられる表示装置は、薄くて高い屈曲性を備えることが求められる。この目的を達成するために本願は、電子ペーパー、特に電子粉流体を用いる場合とコレステリック液晶タイプを用いる場合を検討している。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決する本発明の要旨は、非接触リーダライタの面上または近接した位置で、該非接触リーダライタからの誘起電力で動作するようにした、電池電源を持たないＩＣカードであって、均一な薄板状に形成されたカード表面に、書き込み消去可能なメモリー性電子ペーパーによる表示部を有し、該薄板状のカード基体内には、（１）接触・非接触兼用型ＩＣチップとそれに接続した第１のアンテナコイルと、（２）表示駆動用の第２のアンテナコイルとそれに接続した整流回路と、（３）前記電子ペーパーの表示制御用ＣＰＵとドライバＩＣと、（４）表示制御用ＣＰＵからの信号により前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを開閉するスイッチング回路と、を有し、該接触・非接触兼用型ＩＣチップが前記非接触リーダライタと前記第１のアンテナコイルを介して交信している間に表示データを取得し、前記表示駆動用の第２のアンテナコイルから供給される電力により該電子ペーパーに情報を表示し、ＩＣカードが当該外部非接触リーダライタから離れ、交信を終了した後も持続的な情報表示を行うことを特徴とする表示機能付きＩＣカード、にある。
【００１３】
上記表示機能付きＩＣカードにおいて、接触・非接触兼用型ＩＣチップが、外部非接触リーダライタと交信している間は、非接触型ＩＣモードで動作して表示データを取得し、所定時間経過後に、表示制御用ＣＰＵからの信号により前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを前記スイッチング回路により遮断して接触型ＩＣモードの動作を行い、表示データを電子ペーパー表示部に送信する、ようにすることが好ましく、表示データを電子ペーパー表示部に送信し表示を終了した後、前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを前記スイッチング回路により接続して、接触・非接触兼用型ＩＣチップが、非接触型ＩＣモードの動作を行うように復帰させる、ようにすることも好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の表示機能付きＩＣカードは、接触・非接触兼用型ＩＣチップを使用し、その非接触型ＩＣモードの動作を一定時間経過後に遮断し、その後は接触型ＩＣモードの動作をする機構を設けているので、接触・非接触兼用型ＩＣチップの特性を巧みに利用した表示機能付きＩＣカードを実現している。
本発明の表示機能付きＩＣカードは、複雑な回路構成を避けてカード内の情報等を表示することを可能にしている。
【００１５】
本発明の表示機能付きＩＣカードは、瞬間的な非接触時間では動作しないが、１〜１０秒程度の時間により、非接触リーダライタからチケット情報等をメモリー性電子ペーパーに記録でき、当該情報を長時間保持できるので、デジタルチケットとして、紙媒体に印字した乗車券や入場券の代替として繰り返し使用できる。
また、非接触リーダライタ（Ｒ／ｗ）の面上に置いて、繰り返し異なる画像表示等をさせることにより、ゲームカード的に使用することもできる。
本発明の表示機能付きＩＣカードは、均一な薄板状に形成されていて電子ペーパーによる情報表示部を有し、かつ電子ペーパーによる情報表示部が耐屈曲性を有するので、通常の取り扱いにおいて、表示情報が損傷して消滅するようなことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の表示機能付きＩＣカードの概略ブロック構成を示す図、図２は、表示機能付きＩＣカードの使用状態を説明する図、図３は、表示機能付きＩＣカードの外観図、図４は、表示機能付きＩＣカードの概略断面構造を示す図、図５は、電子粉流体を使用した電子ペーパーを説明する図、である。
【００１７】
図１のように、本発明の表示機能付きＩＣカード１は、カード表面に電子ペーパー表示部５を有している。カード基体１０内には、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３とそれに接続した第１のアンテナコイル４と、表示駆動用の第２のアンテナコイル６と整流回路１１、昇圧／分圧回路１２、前記電子ペーパーの表示制御用ＣＰＵ２とドライバＩＣ８ａ，８ｂが埋設されている。第１のアンテナコイル４は接触・非接触兼用型ＩＣチップ３の非接触インターフェースに接続している。接触・非接触兼用型ＩＣチップ３のＩ／Ｏ端子と表示制御用ＣＰＵ２間が接続され表示データが供給される。表示データはさらにドライバＩＣ８ａ，８ｂから電子ペーパー表示部５に供給される。表示制御用ＣＰＵ２には整流回路１１から駆動電圧が供給され、ドライバＩＣ８ａ，８ｂには昇圧／分圧回路１２を経由して電圧が供給される。ドライバＩＣ８ａ，８ｂは、縦横の双方ドライブ用の２個を図示しているが、双方のドライブを兼ねる１個のみを設けてもよい。
【００１８】
前記接触・非接触兼用型ＩＣチップ３には、表示データの取得が完了した際に、表示制御用ＣＰＵ２からの信号により作動して、兼用型ＩＣチップ３の第１のアンテナコイル４を遮断および接続（開閉）するスイッチング回路７が接続している。この回路７は、ソフトウェア的なものでもハードウェア的なものでもよい。ソフト的なものでは、トランジスタをソフトウェアで制御するような構成にできる。
【００１９】
接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は、通常のデュアルＩＣカードでは、カード表面に露出する８個の接触端子板を有するＩＣモジュールとして用いられ、カード内のアンテナコイルとは接触端子板の背面側で接続される。当該接触端子板を介して外部の接触型リーダライタから、供給電圧やリセット信号、クロック信号を得る使い方を行うからである。
本発明では、通常のデュアルＩＣチップのＩＣモジュールとしての使用方法ではなく、接触端子板を持たない形態でＩＣカード基体内に、端子板を持たないベアチップの状態か、微小な接続端子板を有するモジュール形態で埋設される。このようにして使用しても、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は非接触通信機能を有し、非接触インターフェースを第１のアンテナコイル４に接続した状態で外部非接触リーダライタから、誘起電力によりチップ駆動電力を得て動作し、表示データを取得できるからである。
【００２０】
接触・非接触兼用型ＩＣチップ３の非接触インターフェースとＩ／Ｏ端子以外の端子は不使用状態にされる。表示制御用ＣＰＵ２も、それに接続する第２のアンテナコイル６もカード基体１０内に埋設される。双方のアンテナコイル４，６は短絡を防止するため場所を分けて設置するか、アンテナコイルおよび配線を形成したシート（以下、「アンテナシート」という。）の表裏に分離して設けることが好ましい。
【００２１】
図２は、表示機能付きＩＣカードの使用状態を説明する図であって、図２（Ａ）は、表示機能付きＩＣカード１が外部非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０から表示データを取得している状態、図２（Ｂ）は、表示データを表示している状態である。
図２（Ａ）のように表示機能付きＩＣカード１が、外部非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０と交信して表示データを取得している状態では、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は非接触型ＩＣの動作モードになっている。この状態では、表示制御用ＣＰＵ２との間のデータの交換はされない。矢印Ａが破線であるのは通信が途絶していることを示す。
接触・非接触兼用型ＩＣチップ（デュアルＩＣチップ）３は、接触／非接触の双方の機能を有しているが、双方の機能を同時に動作させることはできないので、いずれかの動作モードを選択して働かせることになる。ただし、ＣＰＵやＥＥＰＲＯＭ等のメモリは双方のモードが共有して使用するので、非接触型ＩＣの動作モードで取得した表示データを、接触型ＩＣの動作モード時に読み出して表示部に供給することができる。
【００２２】
通常の接触・非接触兼用型ＩＣチップ３の使用方法では、ＩＣカードの該ＩＣチップ３が非接触リーダライタ２０の通信可能範囲内にあるときは、自動的に非接触型ＩＣの動作モードになり、通信可能範囲外になったとき、非接触型ＩＣの動作モードがシャットダウンして、接触型ＩＣの動作モードが起動するようにされている。しかし、本発明では、そのような使い方では、表示書き換え電力を十分に得られなくなる問題がある。
【００２３】
表示データの取得自体は、チケット用ＩＣカードのように、１秒以下の短時間でも可能であるが、本発明の表示機能付きＩＣカード１では、デュアルＩＣチップ３の接触部−表示制御部を駆動させる電力を第２のアンテナコイル６が、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０から継続して得る必要があるため、表示データの取得後、直ちに表示機能付きＩＣカード１を通信可能範囲外に取り出すことはできない。一方、表示機能付きＩＣカード１が、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０の通信可能範囲内に存在する場合は、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０の呼びかけに非接触型ＩＣの動作モードが反応してしまい、接触型ＩＣの動作モードが起動しないので、電子ペーパー表示部５に取得した表示データを表示させることができない。
【００２４】
このため、表示機能付きＩＣカード１が、非接触リーダライタ２０の通信可能範囲内に存在する場合でも、接触型ＩＣの動作モードを起動させる制御が必要となる。そこで、本発明では、非接触通信に使用するアンテナ回路上にスイッチング回路７を設けておき、表示制御用ＣＰＵ２からの信号により操作して、非接触通信が開始してから所定時間が経過した後に、スイッチング回路によりアンテナ回路を開いて遮断するようにしている。
所定時間とは、前記の１秒未満では不足の場合もあるが、最大１秒程度と考えることができる。従って、表示制御用ＣＰＵ２はタイマー機能を有する必要がある。非接触通信開始後、表示制御用ＣＰＵ２がパワーオンし、タイマーカウントを行う。
【００２５】
所定時間経過後、スイッチング回路７によりアンテナが遮断するので、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は、本来的に接触型ＩＣの動作モードとなる。一方、第２のアンテナコイル６はスイッチング回路７とは無関係であるから常に非接触動作をしており、継続して誘起電力を得ることができる。そして、整流回路１１からの電力により表示制御用ＣＰＵ２が言わばカード内リーダライタとして働き、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３のメモリから表示データを読み取りし、これを電子ペーパ表示部５に表示することになる。
【００２６】
図２（Ｂ）は、表示データを表示している状態であり、スイッチング回路７が働いて、第１のアンテナコイル４の回路は遮断されている。この状態では、表示機能付きＩＣカード１が、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０面上にあっても、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は接触型ＩＣの動作モードになる。そして、メモリに蓄積された表示データ信号を、Ｉ／Ｏ端子から表示制御用ＣＰＵ２、ドライバＩＣ８ａ，８ｂ（図２では不図示）を介して、メモリー性電子ペーパー５に送信する（正しくは表示制御用ＣＰＵ２が表示データを読み取りする。）ので、メモリー性電子ペーパー５にテキストや静止画像が表示されることになる。なお、第２のアンテナコイル（以下、「表示用アンテナ」ともいう。）６は、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０面上または近接した位置にあるかぎり、誘起電力を得ることができるので、表示制御用ＣＰＵ２やドライバＩＣ８を駆動できる。
【００２７】
このように、非接触通信が終了した後は、表示用アンテナ６から給電とともに、クロック供給など通常の接触式リーダライタが行っている作業を表示制御回路が行う。これに関わる作業に数秒（１〜１０秒）が必要となる。時間は表示書き換え時間が支配的であるが、画面サイズ、表示方式によって可変する。
表示データ量は、モノクロ２値化で１２０×４０ドットとすると、ビットマップデータとしては、１２０×４０＝４８００ｂｉｔ＝６００ｂｙｔｅ程度となるが、表示面積、階調によって変化する。電子ペーパー表示部５はメモリー性があるので、一旦表示された像を３０日間程度は持続することができる。
【００２８】
表示制御用ＣＰＵ２が非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０から離れてシャットダウンする前に、スイッチング回路７によりアンテナ回路を接続して（閉じて）非接触型ＩＣの動作モードが直ちに機能するようにしておく必要がある。次の表示も非接触から行われるから、接触型ＩＣの動作モードのままの状態ではカードが機能しなくなるからである。
「直ちに」とは、カードの用い方によってその時間が異なるものとなる。チケットの発行等の場合は、表示後直ちに非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０から離れる使い方になるので、表示直後にスイッチング回路７を閉じる必要がある。しかし、表示機能付きＩＣカード１を非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０面上で使用する限り、１秒〜１０秒程度の間隔で異なる画像を間欠的に順次表示できるので、一定の時間間隔を設けてもよい。このような使用方法は、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０を使用して、カードゲーム遊びをする場合等に用いられ得る。
【００２９】
図３は、表示機能付きＩＣカードの外観図である。
表示機能付きＩＣカード１の外観は、通常の非接触型ＩＣカードと変わることはないが、メモリー性電子ペーパによる表示部５を有する特徴がある。表示部５は表示量を十分にし見易い表示とするため、縦２５〜４０ｍｍ×横３０〜５０ｍｍ程度の大きさに形成するのが好ましい。表示部５自体を薄層にでき、ペーパーと言われるように、カード基体１０と同様に屈曲性のある柔軟なものにできる。第１のアンテナコイル４も第２のアンテナコイル６も、接触・非接触兼用ＩＣチップ３、表示制御用ＣＰＵ２も、カード基体１０内に埋設され、外観からは見えないものである
【００３０】
図４は、表示機能付きＩＣカードの概略断面構造を示す図である。概略図であり、電子ペーパードライバＩＣ８ａ，８ｂ等は図示していない。表示制御用ＣＰＵ２等の厚みも概略のものである。カード基体１０の全体厚みは、ＩＳＯの規定に基づき、０．７６ｍｍ±０．０８ｍｍの範囲になるようにされている。カード基体１０は、アンテナコイル４，６及び必要な配線部９からなるアンテナシート１０１を中心層とし、その両側に接着シート１０６，１０７を介してスペーサーシート１０２，１０３を配置し、さらにその外面に白色コアシート１０４，１０５を積層し、最表裏面に透明オーバーシート１０８，１０９を積層した構成にできる。カード基体１０は、この例に限定されないが、図４の場合は、都合９層の積層構造とし、全体で前記厚み内に納まるようにされている。
【００３１】
電子ペーパー表示部５の厚みを吸収するために、貫通孔Ｈ１が設けられている。そのため、カード基体１０を積層する際、アンテナシート１０１、スペーサシート１０２、コアシート１０４、接着シート１０６に開口を設ける。同様に、表示制御用ＣＰＵ２のために貫通孔Ｈ２、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３のために貫通孔Ｈ３が設けられている。
表示制御用ＣＰＵ２、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３の厚みが薄い場合は、貫通孔は上記全てのシートに設ける必要はない。それらは、それぞれの厚み等に応じて適宜調製すればよい。
【００３２】
表示制御用ＣＰＵ２には、８ビットＣＰＵ等を採用できる。外形寸法は、７ｍｍ×７ｍｍ程度、市販品の厚みは１ｍｍ程度であるが、本発明の表示機能付きＩＣカード１に使用する場合は、背面を研磨して、０．２ｍｍ程度にして使用する必要がある。電子ペーパードライバＩＣ８ａ，８ｂの外形寸法は、１．５ｍｍ×１０．０ｍｍ程度である。かなりの厚みがあるので、同様に研磨して使用する必要がある。
接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は機能にもよるが通常、４．０ｍｍ角以内の平面サイズであり、厚みは、２００μｍ程度以内となる。これらの部品をカード表面が平滑になるように埋め込みする。
【００３３】
上記において、電子ペーパー表示部５には、コレステリック液晶をマトリックス回路を形成したフィルム基板に塗工してパッシブ駆動するもの、または電子粉流体を用いた電子ペーパーのいずれかを採用することができる。コレステリック液晶を用いる場合は、配向状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態との間で変化させて、光を透過または反射させることにより所定の情報を表示させるものである。例えばプレーナ状態の反射光の波長帯域を５５０ｎｍ付近とし、液晶層の下に光吸収層（黒）を設け、背景色黒の上で緑色の単色表示を行うことができる。コレステリック液晶の発色機構等の詳細内容は、特許文献６、７等に記載されている。このコレステリック液晶タイプ電子ペーパーは、富士通フロンテック株式会社が開発している。
【００３４】
電子粉流体を用いる電子ペーパーには、ＱＲ−ＬＰＤ（Ｑｕｉｃｋ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ−Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）といわれるものがある。このものは、粒子と液体の中間的な特性を備え、浮遊状態に匹敵する高流動性を有し、かつ電気に敏感に反応する白と黒の電子粉流体をパネル内に納めて、前面板の電圧を背面板より高くすると、白い電子粉流体が前面板側に移動しディスプレイは白く見えるようになり、その逆の電圧にすると黒い電子粉流体が前面板側に移動しディスプレイは黒く見えるというものである。表示駆動電圧でパッシブ駆動する。白黒の切り替えが０．２ｍｓｅｃ以内で行われるといわれる。この電子ペーパーは株式会社ブリヂストンが開発している。
【００３５】
図５は、電子粉流体を使用した電子ペーパーを説明する図である。透明な前面板５１と背面板５２との間に黒の電子粉流体５ｂと白の電子粉流体５ｗを封入した構造になっている。黒の電子粉流体５ｂはプラスに、白の電子粉流体５ｗはマイナスに帯電している。
前面板５１と背面板５２の内面側には、ＩＴＯによる透明マトリックス電極５４，５５が形成されている。前面板５１の電圧を背面板５２よりも高くすると、白い電子粉流体５ｗが前面板５１側に移動するので、前面板５１側から見れば、ディスプレイは白く見え（図５（Ａ））、その逆の電圧にすると黒い電子粉流体５ｂが前面板５１側に移動しディスプレイは黒く見えるようになる（図５（Ｂ））。マトリックス駆動による白と黒のドットの組み合わせにより文字（ひらがな、英数字、漢字）や画像の表示が可能となる。
前面板５１と背面板５２の間は空気で満たされ、リブ５３により一定の間隔に保たれている。従来、前面板５１と背面板５２はガラス板が使用されていたが、最近、プラスチックシートを使用したフレキシブル構造が可能となった。
【００３６】
電子粉流体の場合は黒文字と白地の２色表示となり、コレステリック液晶の場合は、緑文字と黒地の２色表示を採用できる。もっとも、コレステリック液晶電子ペーパーはカラー表示も可能である。解像度は、１００〜１１０ｄｐｉを実現できる。
電子ペーパーの電力消費は表示書き換え時のみで、電力消費なしで表示画面を保持でき、ディスプレイの視認性も確保できる。表示画面は通常の温度（０°Ｃ〜４０°Ｃ）、湿度（４０〜６０％）の条件で３０日間は保持できる。１画面の書き換え時間は実行開始から１０秒以内に可能である。１００００回の書き換え回数を満足することができる。
【００３７】
次に、表示機能付きＩＣカードの製造方法について簡単に説明することとする。
識別カードの厚みは、前記のように０．７６ｍｍ±０．０８ｍｍとされている。本カードは、表示制御用ＣＰＵ２、電子ペーパードライバＩＣ８ａ，８ｂ、電子ペーパー表示部５、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３等の多数の部品を内蔵し、それぞれある程度の厚みを有している。従って、当該厚みに納めカード表面に凹凸が生じないようにする製造上の工夫が必要となる。一般に、非接触ＩＣカードではアンテナコイルとそれに装着した非接触ＩＣからなるアンテナシートを予め準備し、その表裏にスペーサーシートとオーバーシートを積層する製造方法が行われる。
【００３８】
本表示機能付きＩＣカード１も、アンテナシート１０１に、アンテナコイル４，６と接触・非接触兼用型ＩＣチップ３とからなる回路と、表示制御用ＣＰＵ２、電子ペーパードライバＩＣ８ａ，８ｂ、と電子ペーパー表示部５を接続する配線部９を形成し、それぞれの部品を装着した後、表裏のコアシート、スペーサーシートとオーバーシートを接着シートを介して積層する製造方法を採用することができる。スペーサーシートやコアシート、接着シートには、各部品の厚みを納める貫通孔を形成しておくことが好ましい。
【実施例１】
【００３９】
アンテナコイルおよび配線部からなるアンテナシート１０１として、厚み１００μｍのＰＥＴシートを使用した。この両面に、厚み２５μｍのアルミ箔を接着剤を介して貼り合わせ、アルミ箔をエッチングすることで、第１のアンテナコイル４、第２のアンテナコイル６、および電子ペーパー表示用の配線部９を形成した。なお、第１のアンテナコイル４及び電子ペーパー表示用の配線部９は、アンテナシート１０１の電子ペーパー表示部５とは反対側面になるようにし、第２のアンテナコイル６は電子ペーパー表示部５側になるようにした。
【００４０】
第２のアンテナコイル６の内側に、大きさが、縦３１ｍｍ×横４１ｍｍで、厚み０．３〜０．４ｍｍの電子粉流体を使用する電子ペーパー表示部［株式会社ブリヂストン製造］５を組み込みする貫通孔Ｈ１と、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３を組み込みする貫通孔Ｈ２と、表示制御用ＣＰＵ２を組み込みする貫通孔Ｈ３と、を打ち抜きして設けてから、電子ペーパー表示部５と接触・非接触兼用型ＩＣチップ３、表示制御用ＣＰＵ２を組込みし、さらに整流回路１１等を装着し必要な回路接続を行った。表示制御用ＣＰＵ２と整流回路１１、ドライバＩＣ８間等の接続には異方性導電接着テープを適宜使用した。
アンテナシート１０１の第１のアンテナコイル４側（電子ペーパー表示部５とは反対面側）に、厚み５０μｍの接着シート１０７を介して、厚み１００μｍのＰＥＴ−Ｇ製スペーサシート１０３を接着し、電子ペーパー表示部５を固定した。
【００４１】
カード基体１０の層構成は、図４のように、厚み１００μｍのアンテナシート１０１を中心層とし、その表裏に厚さ５０μｍの接着シート１０６，１０７を介して厚さ１００μｍのＰＥＴ−Ｇ製スペーサシート１０２，１０３を置き、さらにその表面側に厚さ２００μｍのＰＥＴ−Ｇ製白色コアシート１０４と裏面側にＰＥＴ−Ｇ製白色コアシート１０５を重ね、さらに最表裏面に厚み５０μｍの透明オーバーシートを重ねる都合９層の層構成となるようにした。
【００４２】
接着シート１０６，１０７には、アンテナシート１０１のＰＥＴシートとスペーサシート１０２，１０３のＰＥＴ−Ｇとの接着性を考慮して、ポリエステル系ホットメルト接着剤（溶融粘度２０００ｐｏｉｓｅ：１９０°Ｃ）を採用した。
アンテナシート１０１とスペーサシート１０２、コアシート１０４、接着シート１０６には電子ペーパー表示部５が実装される位置に、電子ペーパー表示部５よりはやや大きい面積（約３１ｍｍ×４１ｍｍ）の貫通孔Ｈ１を打ち抜きして形成した。同様に、表示制御用ＣＰＵ２、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３が納まるように、各ＣＰＵ、ＩＣチップよりはやや大きい大きさの貫通孔Ｈ２，Ｈ３を、図４のように打ち抜きして形成した。電子ペーパードライバＩＣ８ａ，８ｂは図示していないが、同様に貫通孔を形成した。
【００４３】
上記９層からなる積層体をピンに嵌め込みして位置合わせし、プレス機の熱板上に載置して、プレスラミネートした。プレス工程の条件は、熱板温度８０°Ｃ、圧力２．０ＭＰａ、成形（加熱）時間２０ｍｉｎ．に設定して行った。
このようにして総厚、０．８１ｍｍの電子ペーパー表示部５内蔵の非接触ＩＣカードが完成した。使用した材料の総厚が９００μｍであるから、シート全体として、約１０％の収縮があったことになる。表示機能付きＩＣカード１の全体は平坦に仕上がり、電子ペーパー表示部５部分を含めた撓み性も実用上、十分であることが確認できた。
【００４４】
上記実施例１で完成した表示機能付きＩＣカード１を、外部非接触リーダーライタ２０に接続して、表示データ用信号と表示駆動電源を与えると、１０秒以内に電子ペーパー表示部５に、白黒の文字表示をすることができ、当該表示情報は非接触リーダーライタ２０から切り離した後も、長時間（約３０日間）持続することが確認できた。
また、表示部が十分な耐屈曲性を有し、通常のカードとして身体に付けて携帯しても表示性を損なうことがなかった。
【実施例２】
【００４５】
電子ペーパー表示部５に、コレステリック液晶を利用したパッシブ駆動の電子ペーパー表示部［富士通フロンテック株式会社製］５を使用した以外は、実施例１とほぼ同一の条件で表示機能付きＩＣカード１を製造した。電子ペーパー表示部５は、大きさが、縦２８ｍｍ×３７ｍｍで、厚み０．３〜０．４ｍｍのものである。このものは、解像度１１０ｄｐｉとされる。
【００４６】
上記実施例２で完成した表示機能付きＩＣカード１を、外部非接触リーダーライタ２０に接続して、表示データ用信号と表示駆動電源を与えると、１０秒以内に電子ペーパー表示部５に、緑と黒の文字表示をすることができ、当該表示情報は、非接触リーダーライタ２０から切り離した後も、長時間（約３０日間）持続することが確認できた。
また、表示部が十分な耐屈曲性を有し、通常のカードとして身体に付けて携帯しても表示性を損なうことがなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の表示機能付きＩＣカードの概略ブロック構成を示す図である。
【図２】表示機能付きＩＣカードの使用状態を説明する図である。
【図３】表示機能付きＩＣカードの外観図である。
【図４】表示機能付きＩＣカードの概略断面構造を示す図である。
【図５】電子粉流体を使用した電子ペーパーを説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 表示機能付きＩＣカード
２ 表示制御用ＣＰＵ
３ 接触・非接触兼用ＩＣチップ、デュアルＩＣチップ
４ 第１のアンテナコイル
５ 電子ペーパー表示部
６ 第２のアンテナコイル、表示用アンテナ
７ スイッチング回路
８，８ａ，８ｂ ドライバＩＣ
９ 配線部
１０ カード基体
１１ 整流回路
１２ 昇圧／分圧回路
２０ 外部非接触リーダライタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、札入れサイズ等のいわゆるＩＣカード表面に、メモリー性（表示持続性）電子ペーパーによる表示部を設け、表示データを専用の外部非接触リーダライタを介して取得し、ＩＣカードのメモリー性電子ペーパーに表示させ、その表示特性を利用して長期間表示させようとするものである。
このような表示付きＩＣカードは、チケットや定期券、搭乗券や乗船券、あるいは各種入場券や娯楽施設券、当選券、ゲームカード等に好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、非接触ＩＣカードは、簡易迅速に読み取りできる特性とリーダライタのメンテナンスの容易性から広範に使用されるようになっている。例えば、交通機関のゲートパスや特定施設への入場パスとしての用途である。この非接触ＩＣカードに、「残高」や「残期間」等の可変情報を表示できれば使用勝手を高められることは明らかである。
しかし、非接触ＩＣカードの交信時間は瞬間的であって十分な電力が得られない問題がある。そのため、実用的な可変情報を表示させることは困難であり、一定用途のものに制限されているのが実情である。特に内部に電源や蓄電池を持たない非接触ＩＣカードに実用的な書き換え可能表示部を持たせた例は見られない。
【０００３】
近年開発された電子ペーパーは消去可能、多数回の書き換え可能で、かつメモリー性を有していて好ましいが、書き込みに高電圧が必要とされ、非接触通信では十分な交信時間が必要であることが確認されている。特許文献３のように、可逆性感熱記録材料によるリライト記録層をＩＣカードの表面に持たせる例はあるが、非接触交信による電力により動作するものではない。また、書き換え表示するためには、サーマルヘッドによるプリンタ装置が必要になることや繰り返し印字性に乏しい問題がある。
【０００４】
一方、太陽電池は光が不十分では電力が得られないこと、内蔵電池は電池交換に手間のかかることのほか、一般にカード構造が複雑化し製造コストが増大する問題がある。
接触型ＩＣカードの端子板を介して電力と表示データを得ることも考えられるが、端末装置が複雑化することと使用場所が制限される問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は非接触ＩＣカードのＬＳＩ（集積回路）に、接触・非接触兼用の機能を持ったＩＣカード用ＩＣチップ（デュアルＩＣチップ）を使用し、その非接触型ＩＣモードの機能により、外部非接触リーダライタから表示データとチップ駆動電力を得ることに用い、接触型ＩＣモードを表示データの出力側にのみ利用することを提案するものである。接触・非接触兼用機能を持ったＩＣカード用ＩＣチップは、端末から接触により電力を得ることには使用しないので端子板を持つ必要はなく、ＩＣカード基体内に埋め込みして使用することになる。また、メモリー性電子ペーパーの表示駆動電力を得るために、第２のアンテナコイルと整流回路（及び必要により昇圧／分圧回路）が必要となる。
【０００６】
非接触ＩＣカードに可視情報を表示させることは各種提案されている。例えば、特許文献１は、非接触ＩＣカードに強誘電性液晶を使用した表示装置を設けることを提案し、特許文献２は、接触型または非接触型ＩＣカードにおいて、マイクロカプセル電気泳動方式の表示部を設けることを提案している。しかし、いずれも本願の電子粉流体（商標）やコレステリック液晶を使用するものと相違している。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１５４２１５号公報
【特許文献２】特開２００４−１０２３８４号公報
【特許文献３】特開２００３−３４６１１１号公報
【０００８】
なお、電子粉流体を使用する電子ペーパーに関しては、特許文献４、特許文献５等がある。コレステリック液晶を使用する電子ペーパーに関連するものとしては、特許文献６、特許文献７等がある。また、接触・非接触兼用型ＩＣチップについて概説したものとして非特許文献１がある。
【０００９】
【特許文献４】特開２００５−３２６４３６号公報
【特許文献５】特開２００７− ４７２６２号公報
【特許文献６】国際公開第０５／０２４５０４号公報
【特許文献７】国際公開第０５／０２４４９９号公報
【非特許文献１】「ＲＦＩＤハンドブック」（日刊工業新聞社２００１年２月発行） ［非接触ＩＣカードの原理と応用］（２２４頁〜２２７頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
非接触ＩＣカードのＣＰＵやＲＦ回路を有する本体ＩＣチップにより表示駆動用電力を得て、表示装置を表示させることは特許文献では各種提案されているが、一般に非接触交信時間は極めて短時間であることから十分な表示をすることは困難である。
一般的に、電子ペーパーはかなりの高電圧駆動であり、通常の短時間（０．１秒未満）と不安定な非接触交信で得られる電力で表示書き換えをすることは困難である。
そこで、本発明はＩＣカードに接触・非接触兼用型ＩＣチップに接続した第１のアンテナコイルと、それとは別に、表示制御用ＣＰＵに接続した第２のアンテナコイルを持たせ、接触・非接触兼用型ＩＣチップの非接触機能がリーダライタから表示データを得てから第１のアンテナコイル側の非接触通信機能を遮断し、その後も非接触通信を続ける第２のアンテナコイルが得る電力により、比較的に低電圧でも駆動できるメモリー性電子ペーパーを表示させようとするものである。
【００１１】
また、ＩＣカードに用いられる表示装置は、薄くて高い屈曲性を備えることが求められる。この目的を達成するために本願は、電子ペーパー、特に電子粉流体を用いる場合とコレステリック液晶タイプを用いる場合を検討している。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決する本発明の要旨は、非接触リーダライタの面上または近接した位置で、該非接触リーダライタからの誘起電力で動作するようにした、電池電源を持たないＩＣカードであって、均一な薄板状に形成されたカード表面に、書き込み消去可能なメモリー性電子ペーパーによる表示部を有し、該薄板状のカード基体内には、（１）接触・非接触兼用型ＩＣチップとそれに接続した第１のアンテナコイルと、（２）表示駆動用の第２のアンテナコイルとそれに接続した整流回路と、（３）前記電子ペーパーの表示制御用ＣＰＵとドライバＩＣと、（４）表示制御用ＣＰＵからの信号により前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを開閉するスイッチング回路と、を有し、該接触・非接触兼用型ＩＣチップが前記非接触リーダライタと前記第１のアンテナコイルを介して交信している間に表示データを取得し、前記表示駆動用の第２のアンテナコイルから供給される電力により該電子ペーパーに情報を表示し、ＩＣカードが当該外部非接触リーダライタから離れ、交信を終了した後も持続的な情報表示を行うことを特徴とする表示機能付きＩＣカード、にある。
【００１３】
上記表示機能付きＩＣカードにおいて、接触・非接触兼用型ＩＣチップが、外部非接触リーダライタと交信している間は、非接触型ＩＣモードで動作して表示データを取得し、所定時間経過後に、表示制御用ＣＰＵからの信号により前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを前記スイッチング回路により遮断して接触型ＩＣモードの動作を行い、表示データを電子ペーパー表示部に送信する、ようにすることが好ましく、表示データを電子ペーパー表示部に送信し表示を終了した後、前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを前記スイッチング回路により接続して、接触・非接触兼用型ＩＣチップが、非接触型ＩＣモードの動作を行うように復帰させる、ようにすることも好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の表示機能付きＩＣカードは、接触・非接触兼用型ＩＣチップを使用し、その非接触型ＩＣモードの動作を一定時間経過後に遮断し、その後は接触型ＩＣモードの動作をする機構を設けているので、接触・非接触兼用型ＩＣチップの特性を巧みに利用した表示機能付きＩＣカードを実現している。
本発明の表示機能付きＩＣカードは、複雑な回路構成を避けてカード内の情報等を表示することを可能にしている。
【００１５】
本発明の表示機能付きＩＣカードは、瞬間的な非接触時間では動作しないが、１〜１０秒程度の時間により、非接触リーダライタからチケット情報等をメモリー性電子ペーパーに記録でき、当該情報を長時間保持できるので、デジタルチケットとして、紙媒体に印字した乗車券や入場券の代替として繰り返し使用できる。
また、非接触リーダライタ（Ｒ／ｗ）の面上に置いて、繰り返し異なる画像表示等をさせることにより、ゲームカード的に使用することもできる。
本発明の表示機能付きＩＣカードは、均一な薄板状に形成されていて電子ペーパーによる情報表示部を有し、かつ電子ペーパーによる情報表示部が耐屈曲性を有するので、通常の取り扱いにおいて、表示情報が損傷して消滅するようなことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の表示機能付きＩＣカードの概略ブロック構成を示す図、図２は、表示機能付きＩＣカードの使用状態を説明する図、図３は、表示機能付きＩＣカードの外観図、図４は、表示機能付きＩＣカードの概略断面構造を示す図、図５は、電子粉流体を使用した電子ペーパーを説明する図、である。
【００１７】
図１のように、本発明の表示機能付きＩＣカード１は、カード表面に電子ペーパー表示部５を有している。カード基体１０内には、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３とそれに接続した第１のアンテナコイル４と、表示駆動用の第２のアンテナコイル６と整流回路１１、昇圧／分圧回路１２、前記電子ペーパーの表示制御用ＣＰＵ２とドライバＩＣ８ａ，８ｂが埋設されている。第１のアンテナコイル４は接触・非接触兼用型ＩＣチップ３の非接触インターフェースに接続している。接触・非接触兼用型ＩＣチップ３のＩ／Ｏ端子と表示制御用ＣＰＵ２間が接続され表示データが供給される。表示データはさらにドライバＩＣ８ａ，８ｂから電子ペーパー表示部５に供給される。表示制御用ＣＰＵ２には整流回路１１から駆動電圧が供給され、ドライバＩＣ８ａ，８ｂには昇圧／分圧回路１２を経由して電圧が供給される。ドライバＩＣ８ａ，８ｂは、縦横の双方ドライブ用の２個を図示しているが、双方のドライブを兼ねる１個のみを設けてもよい。
【００１８】
前記接触・非接触兼用型ＩＣチップ３には、表示データの取得が完了した際に、表示制御用ＣＰＵ２からの信号により作動して、兼用型ＩＣチップ３の第１のアンテナコイル４を遮断および接続（開閉）するスイッチング回路７が接続している。この回路７は、ソフトウェア的なものでもハードウェア的なものでもよい。ソフト的なものでは、トランジスタをソフトウェアで制御するような構成にできる。
【００１９】
接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は、通常のデュアルＩＣカードでは、カード表面に露出する８個の接触端子板を有するＩＣモジュールとして用いられ、カード内のアンテナコイルとは接触端子板の背面側で接続される。当該接触端子板を介して外部の接触型リーダライタから、供給電圧やリセット信号、クロック信号を得る使い方を行うからである。
本発明では、通常のデュアルＩＣチップのＩＣモジュールとしての使用方法ではなく、接触端子板を持たない形態でＩＣカード基体内に、端子板を持たないベアチップの状態か、微小な接続端子板を有するモジュール形態で埋設される。このようにして使用しても、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は非接触通信機能を有し、非接触インターフェースを第１のアンテナコイル４に接続した状態で外部非接触リーダライタから、誘起電力によりチップ駆動電力を得て動作し、表示データを取得できるからである。
【００２０】
接触・非接触兼用型ＩＣチップ３の非接触インターフェースとＩ／Ｏ端子以外の端子は不使用状態にされる。表示制御用ＣＰＵ２も、それに接続する第２のアンテナコイル６もカード基体１０内に埋設される。双方のアンテナコイル４，６は短絡を防止するため場所を分けて設置するか、アンテナコイルおよび配線を形成したシート（以下、「アンテナシート」という。）の表裏に分離して設けることが好ましい。
【００２１】
図２は、表示機能付きＩＣカードの使用状態を説明する図であって、図２（Ａ）は、表示機能付きＩＣカード１が外部非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０から表示データを取得している状態、図２（Ｂ）は、表示データを表示している状態である。
図２（Ａ）のように表示機能付きＩＣカード１が、外部非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０と交信して表示データを取得している状態では、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は非接触型ＩＣの動作モードになっている。この状態では、表示制御用ＣＰＵ２との間のデータの交換はされない。矢印Ａが破線であるのは通信が途絶していることを示す。
接触・非接触兼用型ＩＣチップ（デュアルＩＣチップ）３は、接触／非接触の双方の機能を有しているが、双方の機能を同時に動作させることはできないので、いずれかの動作モードを選択して働かせることになる。ただし、ＣＰＵやＥＥＰＲＯＭ等のメモリは双方のモードが共有して使用するので、非接触型ＩＣの動作モードで取得した表示データを、接触型ＩＣの動作モード時に読み出して表示部に供給することができる。
【００２２】
通常の接触・非接触兼用型ＩＣチップ３の使用方法では、ＩＣカードの該ＩＣチップ３が非接触リーダライタ２０の通信可能範囲内にあるときは、自動的に非接触型ＩＣの動作モードになり、通信可能範囲外になったとき、非接触型ＩＣの動作モードがシャットダウンして、接触型ＩＣの動作モードが起動するようにされている。しかし、本発明では、そのような使い方では、表示書き換え電力を十分に得られなくなる問題がある。
【００２３】
表示データの取得自体は、チケット用ＩＣカードのように、１秒以下の短時間でも可能であるが、本発明の表示機能付きＩＣカード１では、デュアルＩＣチップ３の接触部−表示制御部を駆動させる電力を第２のアンテナコイル６が、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０から継続して得る必要があるため、表示データの取得後、直ちに表示機能付きＩＣカード１を通信可能範囲外に取り出すことはできない。一方、表示機能付きＩＣカード１が、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０の通信可能範囲内に存在する場合は、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０の呼びかけに非接触型ＩＣの動作モードが反応してしまい、接触型ＩＣの動作モードが起動しないので、電子ペーパー表示部５に取得した表示データを表示させることができない。
【００２４】
このため、表示機能付きＩＣカード１が、非接触リーダライタ２０の通信可能範囲内に存在する場合でも、接触型ＩＣの動作モードを起動させる制御が必要となる。そこで、本発明では、非接触通信に使用するアンテナ回路上にスイッチング回路７を設けておき、表示制御用ＣＰＵ２からの信号により操作して、非接触通信が開始してから所定時間が経過した後に、スイッチング回路によりアンテナ回路を開いて遮断するようにしている。
所定時間とは、前記の１秒未満では不足の場合もあるが、最大１秒程度と考えることができる。従って、表示制御用ＣＰＵ２はタイマー機能を有する必要がある。非接触通信開始後、表示制御用ＣＰＵ２がパワーオンし、タイマーカウントを行う。
【００２５】
所定時間経過後、スイッチング回路７によりアンテナが遮断するので、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は、本来的に接触型ＩＣの動作モードとなる。一方、第２のアンテナコイル６はスイッチング回路７とは無関係であるから常に非接触動作をしており、継続して誘起電力を得ることができる。そして、整流回路１１からの電力により表示制御用ＣＰＵ２が言わばカード内リーダライタとして働き、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３のメモリから表示データを読み取りし、これを電子ペーパ表示部５に表示することになる。
【００２６】
図２（Ｂ）は、表示データを表示している状態であり、スイッチング回路７が働いて、第１のアンテナコイル４の回路は遮断されている。この状態では、表示機能付きＩＣカード１が、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０面上にあっても、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は接触型ＩＣの動作モードになる。そして、メモリに蓄積された表示データ信号を、Ｉ／Ｏ端子から表示制御用ＣＰＵ２、ドライバＩＣ８ａ，８ｂ（図２では不図示）を介して、メモリー性電子ペーパー５に送信する（正しくは表示制御用ＣＰＵ２が表示データを読み取りする。）ので、メモリー性電子ペーパー５にテキストや静止画像が表示されることになる。なお、第２のアンテナコイル（以下、「表示用アンテナ」ともいう。）６は、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０面上または近接した位置にあるかぎり、誘起電力を得ることができるので、表示制御用ＣＰＵ２やドライバＩＣ８を駆動できる。
【００２７】
このように、非接触通信が終了した後は、表示用アンテナ６から給電とともに、クロック供給など通常の接触式リーダライタが行っている作業を表示制御回路が行う。これに関わる作業に数秒（１〜１０秒）が必要となる。時間は表示書き換え時間が支配的であるが、画面サイズ、表示方式によって可変する。
表示データ量は、モノクロ２値化で１２０×４０ドットとすると、ビットマップデータとしては、１２０×４０＝４８００ｂｉｔ＝６００ｂｙｔｅ程度となるが、表示面積、階調によって変化する。電子ペーパー表示部５はメモリー性があるので、一旦表示された像を３０日間程度は持続することができる。
【００２８】
表示制御用ＣＰＵ２が非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０から離れてシャットダウンする前に、スイッチング回路７によりアンテナ回路を接続して（閉じて）非接触型ＩＣの動作モードが直ちに機能するようにしておく必要がある。次の表示も非接触から行われるから、接触型ＩＣの動作モードのままの状態ではカードが機能しなくなるからである。
「直ちに」とは、カードの用い方によってその時間が異なるものとなる。チケットの発行等の場合は、表示後直ちに非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０から離れる使い方になるので、表示直後にスイッチング回路７を閉じる必要がある。しかし、表示機能付きＩＣカード１を非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０面上で使用する限り、１秒〜１０秒程度の間隔で異なる画像を間欠的に順次表示できるので、一定の時間間隔を設けてもよい。このような使用方法は、非接触リーダライタ（Ｒ／Ｗ）２０を使用して、カードゲーム遊びをする場合等に用いられ得る。
【００２９】
図３は、表示機能付きＩＣカードの外観図である。
表示機能付きＩＣカード１の外観は、通常の非接触型ＩＣカードと変わることはないが、メモリー性電子ペーパによる表示部５を有する特徴がある。表示部５は表示量を十分にし見易い表示とするため、縦２５〜４０ｍｍ×横３０〜５０ｍｍ程度の大きさに形成するのが好ましい。表示部５自体を薄層にでき、ペーパーと言われるように、カード基体１０と同様に屈曲性のある柔軟なものにできる。第１のアンテナコイル４も第２のアンテナコイル６も、接触・非接触兼用ＩＣチップ３、表示制御用ＣＰＵ２も、カード基体１０内に埋設され、外観からは見えないものである
【００３０】
図４は、表示機能付きＩＣカードの概略断面構造を示す図である。概略図であり、電子ペーパードライバＩＣ８ａ，８ｂ等は図示していない。表示制御用ＣＰＵ２等の厚みも概略のものである。カード基体１０の全体厚みは、ＩＳＯの規定に基づき、０．７６ｍｍ±０．０８ｍｍの範囲になるようにされている。カード基体１０は、アンテナコイル４，６及び必要な配線部９からなるアンテナシート１０１を中心層とし、その両側に接着シート１０６，１０７を介してスペーサーシート１０２，１０３を配置し、さらにその外面に白色コアシート１０４，１０５を積層し、最表裏面に透明オーバーシート１０８，１０９を積層した構成にできる。カード基体１０は、この例に限定されないが、図４の場合は、都合９層の積層構造とし、全体で前記厚み内に納まるようにされている。
【００３１】
電子ペーパー表示部５の厚みを吸収するために、貫通孔Ｈ１が設けられている。そのため、カード基体１０を積層する際、アンテナシート１０１、スペーサシート１０２、コアシート１０４、接着シート１０６に開口を設ける。同様に、表示制御用ＣＰＵ２のために貫通孔Ｈ２、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３のために貫通孔Ｈ３が設けられている。
表示制御用ＣＰＵ２、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３の厚みが薄い場合は、貫通孔は上記全てのシートに設ける必要はない。それらは、それぞれの厚み等に応じて適宜調製すればよい。
【００３２】
表示制御用ＣＰＵ２には、８ビットＣＰＵ等を採用できる。外形寸法は、７ｍｍ×７ｍｍ程度、市販品の厚みは１ｍｍ程度であるが、本発明の表示機能付きＩＣカード１に使用する場合は、背面を研磨して、０．２ｍｍ程度にして使用する必要がある。電子ペーパードライバＩＣ８ａ，８ｂの外形寸法は、１．５ｍｍ×１０．０ｍｍ程度である。かなりの厚みがあるので、同様に研磨して使用する必要がある。
接触・非接触兼用型ＩＣチップ３は機能にもよるが通常、４．０ｍｍ角以内の平面サイズであり、厚みは、２００μｍ程度以内となる。これらの部品をカード表面が平滑になるように埋め込みする。
【００３３】
上記において、電子ペーパー表示部５には、コレステリック液晶をマトリックス回路を形成したフィルム基板に塗工してパッシブ駆動するもの、または電子粉流体を用いた電子ペーパーのいずれかを採用することができる。コレステリック液晶を用いる場合は、配向状態をプレーナ状態とフォーカルコニック状態との間で変化させて、光を透過または反射させることにより所定の情報を表示させるものである。例えばプレーナ状態の反射光の波長帯域を５５０ｎｍ付近とし、液晶層の下に光吸収層（黒）を設け、背景色黒の上で緑色の単色表示を行うことができる。コレステリック液晶の発色機構等の詳細内容は、特許文献６、７等に記載されている。このコレステリック液晶タイプ電子ペーパーは、富士通フロンテック株式会社が開発している。
【００３４】
電子粉流体を用いる電子ペーパーには、ＱＲ−ＬＰＤ（Ｑｕｉｃｋ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ−Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）といわれるものがある。このものは、粒子と液体の中間的な特性を備え、浮遊状態に匹敵する高流動性を有し、かつ電気に敏感に反応する白と黒の電子粉流体をパネル内に納めて、前面板の電圧を背面板より高くすると、白い電子粉流体が前面板側に移動しディスプレイは白く見えるようになり、その逆の電圧にすると黒い電子粉流体が前面板側に移動しディスプレイは黒く見えるというものである。表示駆動電圧でパッシブ駆動する。白黒の切り替えが０．２ｍｓｅｃ以内で行われるといわれる。この電子ペーパーは株式会社ブリヂストンが開発している。
【００３５】
図５は、電子粉流体を使用した電子ペーパーを説明する図である。透明な前面板５１と背面板５２との間に黒の電子粉流体５ｂと白の電子粉流体５ｗを封入した構造になっている。黒の電子粉流体５ｂはプラスに、白の電子粉流体５ｗはマイナスに帯電している。
前面板５１と背面板５２の内面側には、ＩＴＯによる透明マトリックス電極５４，５５が形成されている。前面板５１の電圧を背面板５２よりも高くすると、白い電子粉流体５ｗが前面板５１側に移動するので、前面板５１側から見れば、ディスプレイは白く見え（図５（Ａ））、その逆の電圧にすると黒い電子粉流体５ｂが前面板５１側に移動しディスプレイは黒く見えるようになる（図５（Ｂ））。マトリックス駆動による白と黒のドットの組み合わせにより文字（ひらがな、英数字、漢字）や画像の表示が可能となる。
前面板５１と背面板５２の間は空気で満たされ、リブ５３により一定の間隔に保たれている。従来、前面板５１と背面板５２はガラス板が使用されていたが、最近、プラスチックシートを使用したフレキシブル構造が可能となった。
【００３６】
電子粉流体の場合は黒文字と白地の２色表示となり、コレステリック液晶の場合は、緑文字と黒地の２色表示を採用できる。もっとも、コレステリック液晶電子ペーパーはカラー表示も可能である。解像度は、１００〜１１０ｄｐｉを実現できる。
電子ペーパーの電力消費は表示書き換え時のみで、電力消費なしで表示画面を保持でき、ディスプレイの視認性も確保できる。表示画面は通常の温度（０°Ｃ〜４０°Ｃ）、湿度（４０〜６０％）の条件で３０日間は保持できる。１画面の書き換え時間は実行開始から１０秒以内に可能である。１００００回の書き換え回数を満足することができる。
【００３７】
次に、表示機能付きＩＣカードの製造方法について簡単に説明することとする。
識別カードの厚みは、前記のように０．７６ｍｍ±０．０８ｍｍとされている。本カードは、表示制御用ＣＰＵ２、電子ペーパードライバＩＣ８ａ，８ｂ、電子ペーパー表示部５、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３等の多数の部品を内蔵し、それぞれある程度の厚みを有している。従って、当該厚みに納めカード表面に凹凸が生じないようにする製造上の工夫が必要となる。一般に、非接触ＩＣカードではアンテナコイルとそれに装着した非接触ＩＣからなるアンテナシートを予め準備し、その表裏にスペーサーシートとオーバーシートを積層する製造方法が行われる。
【００３８】
本表示機能付きＩＣカード１も、アンテナシート１０１に、アンテナコイル４，６と接触・非接触兼用型ＩＣチップ３とからなる回路と、表示制御用ＣＰＵ２、電子ペーパードライバＩＣ８ａ，８ｂ、と電子ペーパー表示部５を接続する配線部９を形成し、それぞれの部品を装着した後、表裏のコアシート、スペーサーシートとオーバーシートを接着シートを介して積層する製造方法を採用することができる。スペーサーシートやコアシート、接着シートには、各部品の厚みを納める貫通孔を形成しておくことが好ましい。
【実施例１】
【００３９】
アンテナコイルおよび配線部からなるアンテナシート１０１として、厚み１００μｍのＰＥＴシートを使用した。この両面に、厚み２５μｍのアルミ箔を接着剤を介して貼り合わせ、アルミ箔をエッチングすることで、第１のアンテナコイル４、第２のアンテナコイル６、および電子ペーパー表示用の配線部９を形成した。なお、第１のアンテナコイル４及び電子ペーパー表示用の配線部９は、アンテナシート１０１の電子ペーパー表示部５とは反対側面になるようにし、第２のアンテナコイル６は電子ペーパー表示部５側になるようにした。
【００４０】
第２のアンテナコイル６の内側に、大きさが、縦３１ｍｍ×横４１ｍｍで、厚み０．３〜０．４ｍｍの電子粉流体を使用する電子ペーパー表示部［株式会社ブリヂストン製造］５を組み込みする貫通孔Ｈ１と、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３を組み込みする貫通孔Ｈ２と、表示制御用ＣＰＵ２を組み込みする貫通孔Ｈ３と、を打ち抜きして設けてから、電子ペーパー表示部５と接触・非接触兼用型ＩＣチップ３、表示制御用ＣＰＵ２を組込みし、さらに整流回路１１等を装着し必要な回路接続を行った。表示制御用ＣＰＵ２と整流回路１１、ドライバＩＣ８間等の接続には異方性導電接着テープを適宜使用した。
アンテナシート１０１の第１のアンテナコイル４側（電子ペーパー表示部５とは反対面側）に、厚み５０μｍの接着シート１０７を介して、厚み１００μｍのＰＥＴ−Ｇ製スペーサシート１０３を接着し、電子ペーパー表示部５を固定した。
【００４１】
カード基体１０の層構成は、図４のように、厚み１００μｍのアンテナシート１０１を中心層とし、その表裏に厚さ５０μｍの接着シート１０６，１０７を介して厚さ１００μｍのＰＥＴ−Ｇ製スペーサシート１０２，１０３を置き、さらにその表面側に厚さ２００μｍのＰＥＴ−Ｇ製白色コアシート１０４と裏面側にＰＥＴ−Ｇ製白色コアシート１０５を重ね、さらに最表裏面に厚み５０μｍの透明オーバーシートを重ねる都合９層の層構成となるようにした。
【００４２】
接着シート１０６，１０７には、アンテナシート１０１のＰＥＴシートとスペーサシート１０２，１０３のＰＥＴ−Ｇとの接着性を考慮して、ポリエステル系ホットメルト接着剤（溶融粘度２０００ｐｏｉｓｅ：１９０°Ｃ）を採用した。
アンテナシート１０１とスペーサシート１０２、コアシート１０４、接着シート１０６には電子ペーパー表示部５が実装される位置に、電子ペーパー表示部５よりはやや大きい面積（約３１ｍｍ×４１ｍｍ）の貫通孔Ｈ１を打ち抜きして形成した。同様に、表示制御用ＣＰＵ２、接触・非接触兼用型ＩＣチップ３が納まるように、各ＣＰＵ、ＩＣチップよりはやや大きい大きさの貫通孔Ｈ２，Ｈ３を、図４のように打ち抜きして形成した。電子ペーパードライバＩＣ８ａ，８ｂは図示していないが、同様に貫通孔を形成した。
【００４３】
上記９層からなる積層体をピンに嵌め込みして位置合わせし、プレス機の熱板上に載置して、プレスラミネートした。プレス工程の条件は、熱板温度８０°Ｃ、圧力２．０ＭＰａ、成形（加熱）時間２０ｍｉｎ．に設定して行った。
このようにして総厚、０．８１ｍｍの電子ペーパー表示部５内蔵の非接触ＩＣカードが完成した。使用した材料の総厚が９００μｍであるから、シート全体として、約１０％の収縮があったことになる。表示機能付きＩＣカード１の全体は平坦に仕上がり、電子ペーパー表示部５部分を含めた撓み性も実用上、十分であることが確認できた。
【００４４】
上記実施例１で完成した表示機能付きＩＣカード１を、外部非接触リーダーライタ２０に接続して、表示データ用信号と表示駆動電源を与えると、１０秒以内に電子ペーパー表示部５に、白黒の文字表示をすることができ、当該表示情報は非接触リーダーライタ２０から切り離した後も、長時間（約３０日間）持続することが確認できた。
また、表示部が十分な耐屈曲性を有し、通常のカードとして身体に付けて携帯しても表示性を損なうことがなかった。
【実施例２】
【００４５】
電子ペーパー表示部５に、コレステリック液晶を利用したパッシブ駆動の電子ペーパー表示部［富士通フロンテック株式会社製］５を使用した以外は、実施例１とほぼ同一の条件で表示機能付きＩＣカード１を製造した。電子ペーパー表示部５は、大きさが、縦２８ｍｍ×３７ｍｍで、厚み０．３〜０．４ｍｍのものである。このものは、解像度１１０ｄｐｉとされる。
【００４６】
上記実施例２で完成した表示機能付きＩＣカード１を、外部非接触リーダーライタ２０に接続して、表示データ用信号と表示駆動電源を与えると、１０秒以内に電子ペーパー表示部５に、緑と黒の文字表示をすることができ、当該表示情報は、非接触リーダーライタ２０から切り離した後も、長時間（約３０日間）持続することが確認できた。
また、表示部が十分な耐屈曲性を有し、通常のカードとして身体に付けて携帯しても表示性を損なうことがなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の表示機能付きＩＣカードの概略ブロック構成を示す図である。
【図２】表示機能付きＩＣカードの使用状態を説明する図である。
【図３】表示機能付きＩＣカードの外観図である。
【図４】表示機能付きＩＣカードの概略断面構造を示す図である。
【図５】電子粉流体を使用した電子ペーパーを説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 表示機能付きＩＣカード
２ 表示制御用ＣＰＵ
３ 接触・非接触兼用ＩＣチップ、デュアルＩＣチップ
４ 第１のアンテナコイル
５ 電子ペーパー表示部
６ 第２のアンテナコイル、表示用アンテナ
７ スイッチング回路
８，８ａ，８ｂ ドライバＩＣ
９ 配線部
１０ カード基体
１１ 整流回路
１２ 昇圧／分圧回路
２０ 外部非接触リーダライタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触リーダライタの面上または近接した位置で、該非接触リーダライタからの誘起電力で動作するようにした、電池電源を持たないＩＣカードであって、均一な薄板状に形成されたカード表面に、書き込み消去可能なメモリー性電子ペーパーによる表示部を有し、該薄板状のカード基体内には、
（１）接触・非接触兼用型ＩＣチップとそれに接続した第１のアンテナコイルと、
（２）表示駆動用の第２のアンテナコイルとそれに接続した整流回路と、
（３）前記電子ペーパーの表示制御用ＣＰＵとドライバＩＣと、
（４）表示制御用ＣＰＵからの信号により前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを開閉するスイッチング回路と、
を有し、該接触・非接触兼用型ＩＣチップが前記非接触リーダライタと前記第１のアンテナコイルを介して交信している間に表示データを取得し、前記表示駆動用の第２のアンテナコイルから供給される電力により該電子ペーパーに情報を表示し、ＩＣカードが当該外部非接触リーダライタから離れ、交信を終了した後も持続的な情報表示を行うことを特徴とする表示機能付きＩＣカード。
【請求項２】
接触・非接触兼用型ＩＣチップが、外部非接触リーダライタと交信している間は、非接触型ＩＣモードで動作して表示データを取得し、所定時間経過後に、表示制御用ＣＰＵからの信号により前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを前記スイッチング回路により遮断して接触型ＩＣモードの動作を行い、表示データを電子ペーパー表示部に送信する、ことを特徴とする請求項１記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項３】
表示データを電子ペーパー表示部に送信し表示を終了した後、前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを前記スイッチング回路により接続して、接触・非接触兼用型ＩＣチップが、非接触型ＩＣモードの動作を行うように復帰させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項１】
非接触リーダライタの面上または近接した位置で、該非接触リーダライタからの誘起電力で動作するようにした、電池電源を持たないＩＣカードであって、均一な薄板状に形成されたカード表面に、書き込み消去可能なメモリー性電子ペーパーによる表示部を有し、該薄板状のカード基体内には、
（１）接触・非接触兼用型ＩＣチップとそれに接続した第１のアンテナコイルと、
（２）表示駆動用の第２のアンテナコイルとそれに接続した整流回路と、
（３）前記電子ペーパーの表示制御用ＣＰＵとドライバＩＣと、
（４）表示制御用ＣＰＵからの信号により前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを開閉するスイッチング回路と、
を有し、該接触・非接触兼用型ＩＣチップが前記非接触リーダライタと前記第１のアンテナコイルを介して交信している間に表示データを取得し、前記表示駆動用の第２のアンテナコイルから供給される電力により該電子ペーパーに情報を表示し、ＩＣカードが当該外部非接触リーダライタから離れ、交信を終了した後も持続的な情報表示を行うことを特徴とする表示機能付きＩＣカード。
【請求項２】
接触・非接触兼用型ＩＣチップが、外部非接触リーダライタと交信している間は、非接触型ＩＣモードで動作して表示データを取得し、所定時間経過後に、表示制御用ＣＰＵからの信号により前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを前記スイッチング回路により遮断して接触型ＩＣモードの動作を行い、表示データを電子ペーパー表示部に送信する、ことを特徴とする請求項１記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項３】
表示データを電子ペーパー表示部に送信し表示を終了した後、前記接触・非接触兼用型ＩＣチップの第１のアンテナコイルを前記スイッチング回路により接続して、接触・非接触兼用型ＩＣチップが、非接触型ＩＣモードの動作を行うように復帰させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の表示機能付きＩＣカード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１２２８７７（Ｐ２００９−１２２８７７Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９５０１８（Ｐ２００７−２９５０１８）
【出願日】平成１９年１１月１４日（２００７．１１．１４）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１４日（２００７．１１．１４）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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