JP3659290B2 - 情報記憶媒体および情報書き込み装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、不可視情報と可視情報を、書き換え可能に記録することができる情報記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種データなどの不可視情報を書き換え可能に記録することができる情報記憶媒体としては、磁気カードやＩＣカードなどが考えられている。
【０００３】
画像などの可視情報を書き換えて表示することができる表示記録媒体としても、種々のものが考えられているが、多くは、可逆表示素子をカードなどの基材上に印刷や貼付などの方法で形成して、表示記録部を構成している。
【０００４】
例えば、熱のみで表示するものとして、特開昭６１−２５８８５３号には、サーマルヘッドで加熱することによって、透明モードと白濁モードを切り替える、高分子と低分子の複合樹脂からなる表示記録媒体が示されており、そのほか、サーマルヘッドによる加熱で発色し、ヒートロールで消色する、ロイコ染料を用いた表示記録媒体、同様にサーマルヘッドで白濁し、ヒートロールで透明になる、高分子液晶からなる表示記録媒体などが考えられている。
【０００５】
また、熱と電界を必要とするものとして、特開平８−２７２２９７号には、液晶と高分子の複合膜からなる表示記録媒体が示され、特開平５−１６５７８号には、垂直磁気と水平磁気によって明暗の差を記録する磁性粉体からなる表示記録媒体が示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、不可視情報を書き換え可能に記録する、磁気カードやＩＣカードなどの、従来の情報記憶媒体は、情報自体は目視できないものの、情報を記録した媒体であることや、情報が記録された部分が、一見して明確に分かり、そのため、情報の改ざんや媒体の不正使用の危険が大きい欠点がある。
【０００７】
また、可視情報を書き換えて表示する、上述した従来の表示記録媒体は、いずれも、不可視情報を書き換え可能に記録することができず、あるいは記録できるとしても、可視情報と不可視情報の記録は別の原理および手段によるため、可視情報および不可視情報の記録ないし書き換えは、別の装置ないし方法で行わなければならず、情報の記録ないし書き換えに時間がかかるとともに、媒体および書き込み装置が高価になる欠点がある。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、不可視情報を書き換え可能に記録することができ、かつ不可視情報については、情報を記録した媒体であることや、情報が記録された部分が、一見して分からず、情報の改ざんや媒体の不正使用の危険が少なくなるとともに、同一の媒体に可視情報を書き換えて表示することができ、しかも不可視情報および可視情報の記録ないし書き換えを、同一の原理および手段によって、同一の装置ないし方法で、一括して高速に行うことができ、媒体および書き込み装置を低コスト化できるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の情報記憶媒体は、
一対の基板間に、紫外光を選択反射し、この紫外光の反射状態によって不可視情報を記憶する、正の誘電率異方性を有する透明なコレステリック液晶層からなる非表示記憶層と、可視光中の特定波長の光を選択反射し、この特定波長の光の反射状態によって可視情報を記憶する、正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶層からなる表示記憶層とが、積層されて形成され、前記非表示記憶層を形成するコレステリック液晶と、前記表示記憶層を形成するコレステリック液晶の、相変化しきい電界強度が異なるものである。
【００１５】
【作用】
液晶分子が螺旋構造を持つコレステリック液晶は、螺旋軸に平行に入射した光を右旋光と左旋光に分け、螺旋の捩じれ方向に一致する円偏光成分をブラッグ反射し、残りの光を透過させる選択反射現象を起こす。反射光の中心波長λは、螺旋ピッチをｐ、螺旋軸に直交する平面内の平均屈折率をｎとすると、λ＝ｎ・ｐで表される。
【００１６】
この反射中心波長λを可視光領域外とすることによって、コレステリック液晶層は、人の目で見れば透明であるが、赤外線または紫外線を選択反射する状態とすることができる。
【００１７】
正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶は、図１３（Ａ）に示すように、螺旋軸がセル表面に垂直になり、入射光に対して上記の選択反射現象を生じるプレーナー相、同図（Ｂ）に示すように、螺旋軸がほぼセル表面に平行になり、入射光を少し前方散乱させながら透過させるフォーカルコニック相、および同図（Ｃ）に示すように、螺旋構造がほどけて液晶ダイレクタが電界方向を向き、入射光をほぼ完全に透過させるホメオトロピック相、の３つの状態を示す。
【００１８】
上記の３つの相のうち、プレーナー相とフォーカルコニック相は、無電界で双安定に存在することができる。したがって、コレステリック液晶の相状態は、液晶層に印加される電界強度に対して一義的に決まらず、プレーナー相が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、プレーナー相、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相の順に変化し、フォーカルコニック相が初期状態の場合には、電界強度の増加に伴って、フォーカルコニック相、ホメオトロピック相の順に変化する。
【００１９】
一方、電界強度を急激にゼロにした場合には、プレーナー相とフォーカルコニック相はそのままの状態を維持し、ホメオトロピック相はプレーナー相に相変化する。
【００２０】
したがって、パルス信号を印加した直後のコレステリック液晶層は、図１４に示すようなスイッチング挙動を示し、印加されたパルス信号の電界強度が、Ｅｆｈ，９０以上のときには、ホメオトロピック相からプレーナー相に相変化した選択反射状態となり、Ｅｐｆ，１０とＥｆｈ，１０の間のときには、フォーカルコニック相による透過状態となり、Ｅｐｆ，９０以下のときには、パルス信号印加前の状態を継続した状態、すなわちプレーナー相による選択反射状態またはフォーカルコニック相による透過状態となる。
【００２１】
ただし、図中、縦軸は正規化反射率であり、最大反射率を１００、最小反射率を０として、反射率を正規化している。また、プレーナー相、フォーカルコニック相およびホメオトロピック相の各状態間には、遷移領域が存在するため、正規化反射率が９０以上の場合を選択反射状態、正規化反射率が１０以下の場合を透過状態と定義し、プレーナー相とフォーカルコニック相の相変化のしきい電界強度を、遷移領域の前後に対して、それぞれＥｐｆ，９０、Ｅｐｆ，１０とし、フォーカルコニック相とホメオトロピック相の相変化のしきい電界強度を、遷移領域の前後に対して、それぞれＥｆｈ，１０、Ｅｆｈ，９０とする。
【００２２】
特に、コレステリック液晶に高分子を添加したＰＮＣＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造またはＰＤＣＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造の液晶層においては、コレステリック液晶と高分子の界面での干渉によって、プレーナー相とフォーカルコニック相の無電界での双安定性が向上し、長期間に渡ってパルス信号印加直後の状態を保持することができ、メモリ効果が著しく大きくなる。
【００２３】
この発明では、このようなコレステリック液晶の双安定現象を利用して、非表示記憶層として、紫外光を選択反射するコレステリック液晶層を形成し、その非表示記憶層としてのコレステリック液晶層につき、プレーナー相による選択反射状態と、フォーカルコニック相による透過状態とを、スイッチングすることによって、その非表示記憶層としてのコレステリック液晶層に不可視情報を書き込む。
【００２４】
したがって、無電界でのメモリ性を有するように不可視情報を記録し、かつ書き換えることができる。
【００２５】
また、非表示記憶層としてのコレステリック液晶層は透明であるので、非表示記憶層は単なる透明膜にしか見えず、情報を記録した媒体であることや、情報が記録された部分が、一見して分からないので、情報の改ざんや媒体の不正使用の危険が少なくなる。
【００２６】
ただし、コレステリック液晶は、その螺旋軸に対して斜めの方向から観察した場合、その傾斜角に応じて、選択反射光のスペクトルが短波長側に変化するので、非表示記憶層としてのコレステリック液晶層の選択反射波長を赤外線領域とする場合には、媒体を観察する方向によっては、これに記録された不可視情報が、赤外光より短波長側の赤の色光などとして見えてしまうことがある。
【００２７】
これに対して、上述したように非表示記憶層としてのコレステリック液晶層の選択反射波長を紫外線領域とする場合には、紫外光より短波長側には可視光が存在しないので、媒体をいかなる方向から観察しても、これに記録された不可視情報が見えてしまうことはない。
【００２８】
この発明では、さらに上記の非表示記憶層としてのコレステリック液晶層に積層して、表示記憶層として、可視光中の特定波長の光を選択反射するコレステリック液晶層を形成して、それぞれのコレステリック液晶層につき、プレーナー相による選択反射状態と、フォーカルコニック相による透過状態とを、スイッチングすることによって、非表示記憶層としてのコレステリック液晶層には不可視情報を書き込み、表示記憶層としてのコレステリック液晶層には可視情報を表示し、書き込む。
【００２９】
したがって、非表示記憶層としてのコレステリック液晶層には、無電界でのメモリ性を有するように不可視情報を記録し、かつ書き換えることができるとともに、表示記憶層としてのコレステリック液晶層には、可視情報を表示し、無電界でのメモリ性を有するように記録し、かつ書き換えることができる。
【００３０】
この場合、非表示記憶層を形成するコレステリック液晶と、表示記憶層を形成するコレステリック液晶の、相変化しきい電界強度を異ならせるとともに、その非表示記憶層と表示記憶層の積層体に、それぞれのコレステリック液晶の相変化しきい電界強度を境界とする複数段階の電界強度から選定された電界強度となる書き込み信号を印加することによって、（１）非表示記憶層および表示記憶層が、ともにプレーナー相による選択反射状態、（２）非表示記憶層および表示記憶層が、ともにフォーカルコニック相による透過状態、（３）非表示記憶層がプレーナー相による選択反射状態、表示記憶層がフォーカルコニック相による透過状態、（４）非表示記憶層がフォーカルコニック相による透過状態、表示記憶層がプレーナー相による選択反射状態、の４つの状態が得られ、一画素内で、非表示記憶層への不可視情報の書き込みと、表示記憶層への可視情報の表示および書き込みとを、独立かつ同時に行うことができる。
【００３１】
したがって、この発明では、非表示記憶層および表示記憶層のそれぞれに駆動電極や駆動回路を設けることなく、非表示記憶層と表示記憶層の積層体の両側の電極間、または積層体の片側の電極と外部の電極との間、もしくは外部の一対の電極間に、共通の駆動回路から共通の信号を印加することによって、非表示記憶層への不可視情報の書き込みと、表示記憶層への可視情報の表示および書き込みとを、一括して高速に行うことができるとともに、媒体および書き込み装置を低コスト化することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
〔前提的な発明の実施形態〕
図１は、前提的な発明の情報記憶媒体の一例を示す。
【００３３】
情報記憶媒体１は、この例では、基板２，３間に、紫外光を選択反射するコレステリック液晶層からなる非表示記憶層８Ａを、スペーサー９Ａを挿入して形成し、外光入射側と反対側の基板３の裏面に、光吸収層６を設けたものである。
【００３４】
基板２，３は、ガラスやシリコン、またはポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリアミド、ポリサルホンなどの高分子フィルムを用いることができ、少なくとも外光入射側の基板２は、少なくとも紫外光を透過させる材料により形成する。
【００３５】
基板２，３の厚みは、数１０μｍ〜数１００μｍで、自己支持性と可とう性を併せ持つことが好ましい。また、非表示記憶層８Ａへの分圧比を大きくするため、できるだけ誘電率の大きいことが好ましい。また、必要に応じて、その表面に、液晶配向層、耐摩耗層、情報記憶媒体１内へのガスの混入を防止するバリア層などの公知の機能性膜を形成してもよい。
【００３６】
スペーサー９Ａは、ガラスやプラスチックなどからなるボール型またはシリンダー型のものを用いることができ、非表示記憶層８Ａの厚みを数μｍ〜数１０μｍに制御する。特に基板２，３に可とう性を有する材料を用いる場合には、基板２，３の変形によって非表示記憶層８Ａの厚みが大きく変化しないように、周囲に接着成分が塗布されたスペーサー９Ａを用いて、基板２，３間を接着することが好ましい。
【００３７】
また、スペーサー９Ａの代わりに、基板２または３の表面に、非表示記憶層８Ａの厚みを制御しうる突起物などを形成してもよい。
【００３８】
光吸収層６は、非表示記憶層８Ａを透過した紫外光を吸収するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、カーボンブラックなどの色素が含有された高分子膜を用いることができる。
【００３９】
なお、外光入射側と反対側の基板３の裏面に光吸収層６を形成する代わりに、基板３と非表示記憶層８Ａとの間に光吸収層６を形成し、または基板３をブラック染料などで着色して基板３に紫外光吸収性を持たせ、光吸収層６を省略することもできる。
【００４０】
非表示記憶層８Ａを構成するコレステリック液晶は、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、ビフェニル系、ターフェニル系、安息香酸エステル系、トラン系、ピリミジン系、シクロヘキサンカルボン酸エステル系、フェニルシクロヘキサン系、ジオキサン系などの正の誘電率異方性を有するネマチック液晶、またはこれらの混合物に、エステル誘導体、シアノビフェニル誘導体、ビスアニール誘導体などの、不斉炭素を有するカイラル剤を添加した材料を用いることができる。
【００４１】
コレステリック液晶の螺旋ピッチは、ネマチック液晶に対するカイラル剤の添加量で調整し、選択反射の中心波長が３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲となるようにする。
【００４２】
また、コレステリック液晶の螺旋ピッチの温度依存性を補償するために、捩じれ方向が異なる、または逆の温度依存性を示す複数のカイラル剤を添加する公知の手法を用いてもよい。
【００４３】
情報書き込み装置２０は、情報記憶媒体１とは別体に形成し、この例では、情報記憶媒体１を挟持する書き込み電極２１，２２と、この電極２１，２２間に書き込み信号を印加する駆動回路２３とによって構成する。駆動回路２３は、図では省略したが、駆動電源と、入力された不可視情報に基づいて、電極２１，２２間に印加する信号を制御する制御部とによって構成する。
【００４４】
情報書き込み装置２０は、例えば、電極２１，２２間に情報記憶媒体１の厚み分の間隙を有し、不可視情報の書き込み時には、その間隙内に情報記憶媒体１を所定位置まで差し込んで、後述するように情報記憶媒体１に不可視情報を書き込み、または、電極２１側を電極２２側に対して開閉できるようにして、電極２１側を開いて情報記憶媒体１を所定位置に挿入した後、電極２１側を閉じて情報記憶媒体１に不可視情報を書き込む、などの構成とすることができる。
【００４５】
なお、この例の情報書き込み装置２０は、この例の情報記憶媒体１に対して、外部から書き込み信号を印加できるものであればよく、例えば、画素サイズの電極を備えるペン書き込み型の書き込み装置、一次元に電極が配置されたライン走査書き込み型の書き込み装置、二次元に電極が配置された面書き込み型の書き込み装置、またはこれらの形態でイオン流を発生させる書き込み装置など、特に限定されるものではない。
【００４６】
図１の例は、情報記憶媒体１が内部に電界印加用の電極や配線を全く持たない場合であるが、図２に示す例のように、情報記憶媒体１の一方の基板側に共通電極７を設けてもよい。
【００４７】
共通電極７は、非表示記憶層８Ａへの分圧比を大きくするために、一方の基板の内側、例えば、外光入射側と反対側の基板３の内側、すなわち基板３と非表示記憶層８Ａとの間に形成することが望ましく、その厚みは、数μｍ程度とすることが好ましい。
【００４８】
この場合、情報書き込み装置２０には、不可視情報の書き込み時に、この情報記憶媒体１の共通電極７と接触して電気的に接続される接触子を設け、不可視情報の書き込み時、情報書き込み装置２０の書き込み電極２１と情報記憶媒体１の共通電極７との間に書き込み信号を印加する。
【００４９】
この場合、印刷物１０の印刷面１１とは反対側の面に情報記憶媒体１を貼り付けてもよい。
【００５０】
図１および図２の例は、非表示記憶層８Ａを形成するコレステリック液晶層をコレステリック液晶のみからなるＬＣ構造とした場合であるが、非表示記憶層８Ａを形成するコレステリック液晶層は、コレステリック液晶の連続相中に網目状の高分子を含むＰＮＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）構造や、高分子の骨格中にコレステリック液晶がドロップレット状に分散されたＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ）構造とすることもできる。
【００５１】
非表示記憶層８ＡをＰＮＬＣ構造やＰＤＬＣ構造とすることによって、コレステリック液晶と高分子の界面にアンカリング効果が発生し、無電界でのプレーナー相またはフォーカルコニック相の保持状態を、より安定にすることができる。
【００５２】
図１または図２の例の情報記憶媒体１では、その非表示記憶層８Ａを形成するコレステリック液晶層の、図１４に示したようなプレーナー相とフォーカルコニック相の相変化のしきい電界強度Ｅｐｆ，１０と、フォーカルコニック相とホメオトロピック相の相変化のしきい電界強度Ｅｆｈ，１０との間の電界強度を第１の電界強度Ｅａとし、フォーカルコニック相とホメオトロピック相の相変化のしきい電界強度Ｅｆｈ，９０以上の電界強度を第２の電界強度Ｅｂとする。
【００５３】
そして、外部の情報書き込み装置２０によって、図８（Ａ）に示すような（同図にはリフレッシュ期間Ｔｒも示しているが、この例ではリフレッシュ期間Ｔｒは不要である）、交流パルスのセレクト期間Ｔｓと、その後の無電界の表示期間Ｔｄとによって構成され、そのセレクト期間Ｔｓでの電界強度Ｅｓが、不可視情報に基づいて、上記の電界強度Ｅａ，Ｅｂから選定された電界強度となる書き込み信号、または、同図（Ｂ）に示すような（同様に、この例ではリフレッシュ期間Ｔｒは不要である）、直流パルスのセレクト期間Ｔｓと、その後の無電界の表示期間Ｔｄとによって構成され、そのセレクト期間Ｔｓでの電界強度Ｅｓが、不可視情報に基づいて、上記の電界強度Ｅａ，Ｅｂから選定された電界強度となる書き込み信号を、上記の情報記憶媒体１に印加する。
【００５４】
これによって、非表示記憶層８Ａとしてのコレステリック液晶層は、（１）プレーナー相による紫外光を選択反射する状態、（２）フォーカルコニック相による紫外光をも透過させる状態、とを取りうるようになり、非表示記憶層８Ａに不可視情報が書き込まれる。
【００５５】
このように記録された不可視情報を読み取るには、図３に示すように、基板２側から情報記憶媒体１に、ブラックライト蛍光ランプのような紫外線ランプなどからの、紫外光からなる、または紫外光を十分に含む入射光３１を照射する。
【００５６】
これによって、プレーナー相による選択反射状態とされた画素からは、紫外光の反射光３２が得られる。この反射光３２を、紫外光を感知するＣＣＤセンサなどの光検出器によって検出することによって、情報記憶媒体１に記録された不可視情報を読み取ることができる。
【００５７】
紫外光の反射光３２を波長変換素子によって可視光に変換し、その変換後の光をＣＣＤセンサなどの光検出器によって検出するようにしてもよい。
【００５８】
〔この発明の実施形態〕
図４は、この発明の情報記憶媒体の一例を示す。
【００５９】
情報記憶媒体１は、この例では、基板２，３間に、紫外光を選択反射するコレステリック液晶層からなる非表示記憶層８Ａ、および可視光中の特定波長の光を選択反射するコレステリック液晶層からなる表示記憶層８Ｂを、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂにはスペーサー９Ａおよび９Ｂを挿入し、非表示記憶層８Ａと表示記憶層８Ｂの間には分離基板４を介して積層し、外光入射側と反対側の基板３の裏面に、光吸収層６を設けたものである。
【００６０】
基板２，３は、上述したものを用いることができ、少なくとも外光入射側の基板２は、紫外光と可視光を透過させる材料により形成する。
【００６１】
この場合も、基板２，３の厚みは、数１０μｍ〜数１００μｍで、自己支持性と可とう性を併せ持つことが好ましい。また、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂへの分圧比を大きくするため、できるだけ誘電率の大きいことが好ましい。また、必要に応じて、その表面に、液晶配向層、耐摩耗層、情報記憶媒体１内へのガスの混入を防止するバリア層などの公知の機能性膜を形成してもよい。
【００６２】
分離基板４は、基板２，３と同様の高分子フィルムを用いることができ、光透過性を有する材料により形成する。その厚みは、数μｍ〜数１０μｍで、可とう性を有することが好ましい。また、基板２，３と同様に、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂへの分圧比を大きくするため、できるだけ誘電率の大きいことが好ましい。また、必要に応じて、その表面に、液晶配向層などの公知の機能性膜を形成してもよい。
【００６３】
スペーサー９Ａ，９Ｂは、それぞれ、図１または図２の例のスペーサー９Ａと同様である。また、スペーサー９Ａ，９Ｂの代わりに、基板２，３および分離基板４の表面に、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂの厚みを制御しうる突起物などを形成してもよい。
【００６４】
光吸収層６は、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂを透過した紫外光および可視光を吸収するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、上述したカーボンブラックなどの色素が含有された高分子膜を用いることができる。
【００６５】
なお、外光入射側と反対側の基板３の裏面に光吸収層６を形成する代わりに、基板３と基板３上に形成される表示記憶層８Ｂとの間に光吸収層６を形成し、または基板３をブラック染料などで着色して基板３に光吸収性を持たせ、光吸収層６を省略することもできる。
【００６６】
非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂを構成するコレステリック液晶は、図１の例の非表示記憶層８Ａと同様の材料を用いることができる。コレステリック液晶の螺旋ピッチは、ネマチック液晶に対するカイラル剤の添加量で調整し、非表示記憶層８Ａについては、選択反射の中心波長が３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲となり、表示記憶層８Ｂについては、選択反射の中心波長が例えば５００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲となるようにする。また、コレステリック液晶の螺旋ピッチの温度依存性を補償するために、図１の例で示した手法を用いてもよい。
【００６７】
この例でも、情報書き込み装置２０は、情報記憶媒体１とは別体に形成し、情報記憶媒体１を挟持する書き込み電極２１，２２と、この電極２１，２２間に書き込み信号を印加する駆動回路２３とによって構成する。そのほか、情報書き込み装置２０については、図１の例と同様に構成することができる。
【００６８】
図４の例は、図１の例と同様に情報記憶媒体１が内部に電界印加用の電極や配線を全く持たない場合であるが、図５に示す例のように、情報記憶媒体１の一方の基板側に共通電極７を設けてもよい。共通電極７については、図２の例と同様に構成する。
【００６９】
図４または図５の例は、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂを形成するコレステリック液晶層をコレステリック液晶のみからなるＬＣ構造とした場合であるが、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂを形成するコレステリック液晶層は、上述したＰＮＬＣ構造やＰＤＬＣ構造とすることもできる。
【００７０】
非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８ＢをＰＮＬＣ構造やＰＤＬＣ構造とすることによって、コレステリック液晶と高分子の界面にアンカリング効果が発生し、無電界でのプレーナー相またはフォーカルコニック相の保持状態を、より安定にすることができる。さらに、表示記憶層８Ｂについては、コレステリック液晶層の厚みむらに起因する、グランジャンテクスチャの表示欠陥を防止することもできる。
【００７１】
ＰＮＬＣ構造やＰＤＬＣ構造は、高分子と液晶を相分離させる公知の方法、例えば、アクリル系、チオール系、エポキシ系などの、熱や光によって重合する高分子前駆体と液晶を混合し、均一相の状態から重合させて相分離させるＰＩＰＳ（Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法、ポリビニルアルコールなどの、液晶の溶解度が低い高分子と液晶を混合し、攪拌懸濁させて、液晶を高分子中にドロップレット分散させるエマルジョン法、熱可塑性高分子と液晶を混合し、均一相に加熱した状態から冷却して相分離させるＴＩＰＳ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法、高分子と液晶をクロロフォルムなどの溶媒に溶かし、溶媒を蒸発させて高分子と液晶を相分離させるＳＩＰＳ（Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）法などによって形成することができるが、その製造方法は特に限定されるものではない。
【００７２】
特に、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８ＢをＰＤＬＣ構造とする場合には、それぞれのコレステリック液晶層のコレステリック液晶が高分子に包括されて、分離基板４を設けなくても、それぞれのコレステリック液晶層のコレステリック液晶が互いに混ざり合うことが無いので、分離基板４を省略することができる。また、バーコート法、スピンコート法、ロールコート法などの、膜厚を規定することができる塗布方法を用いてＰＤＬＣ構造を形成する場合には、スペーサー９Ａ，９Ｂの一方または両方を省略することができる。
【００７３】
図６は、このように非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８ＢをＰＤＬＣ構造とした場合の情報記憶媒体の例を示し、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂは、それぞれ高分子マトリックス３１Ａおよび３１Ｂ中にコレステリック液晶３２Ａおよび３２Ｂをドロップレット分散させたもので、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂにはスペーサーを挿入することなく、かつ非表示記憶層８Ａと表示記憶層８Ｂの間には分離基板を介することなく、積層形成した場合である。
【００７４】
図７に、図４〜図６の例の情報記憶媒体の、外部の情報書き込み装置２０によって印加された電界強度に対する、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂのスイッチング挙動を示す。
【００７５】
これらの例の情報記憶媒体は、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂの、プレーナー相とフォーカルコニック相の状態間の遷移領域、およびフォーカルコニック相とホメオトロピック相の状態間の遷移領域が、同じ電界強度で存在しないように構成し、非表示記憶層８Ａおよび表示記憶層８Ｂのうちの、相変化しきい電界強度が大きい方の層をＨ層、小さい方の層をＬ層とした場合、Ｌ層のＥｐｆ，９０以下の電界強度をＥａ、Ｌ層のＥｐｆ，１０とＨ層のＥｐｆ，９０との間の電界強度をＥｂ、Ｈ層のＥｐｆ，１０とＬ層のＥｆｈ，１０との間の電界強度をＥｃ、Ｌ層のＥｆｈ，９０とＨ層のＥｆｈ，１０との間の電界強度をＥｄ、Ｈ層のＥｆｈ，９０以上の電界強度をＥｅとする。
【００７６】
そして、外部の情報書き込み装置２０によって、図８（Ａ）に示すような、少なくとも、それぞれ交流パルスのリフレッシュ期間Ｔｒおよびセレクト期間Ｔｓと、その後の無電界の表示期間Ｔｄとによって構成され、そのリフレッシュ期間Ｔｒおよびセレクト期間Ｔｓでの電界強度ＥｒおよびＥｓが、Ｅｒ＞Ｅｓの関係をもって、不可視情報および可視情報に基づいて、上記の５段階の電界強度Ｅａ〜Ｅｅから選定された電界強度となる書き込み信号、または、同図（Ｂ）に示すような、少なくとも、それぞれ直流パルスのリフレッシュ期間Ｔｒおよびセレクト期間Ｔｓと、その後の無電界の表示期間Ｔｄとによって構成され、そのリフレッシュ期間Ｔｒおよびセレクト期間Ｔｓでの電界強度ＥｒおよびＥｓが、Ｅｒ＞Ｅｓの関係をもって、不可視情報および可視情報に基づいて、上記の５段階の電界強度Ｅａ〜Ｅｅから選定された電界強度となる書き込み信号を、上記の情報記憶媒体に印加する。
【００７７】
図９は、この場合のリフレッシュ電界強度Ｅｒとセレクト電界強度Ｅｓとの組み合わせによる、Ｈ層およびＬ層の相変化の様子を示したもので、「ｐ」はプレーナー相による選択反射状態、「ｆ」はフォーカルコニック相による透過状態、「？」は書き込み信号の印加前の状態に依存する未確定状態、をそれぞれ表わし、Ｌ層およびＨ層の順に示している。
【００７８】
これから明らかなように、上記の情報記憶媒体および情報書き込み方法によれば、
（１）Ｈ層およびＬ層がともにフォーカルコニック相の状態、
（２）Ｈ層およびＬ層がともにプレーナー相の状態、
（３）Ｈ層がフォーカルコニック相で、Ｌ層がプレーナー相の状態、
（４）Ｈ層がプレーナー相で、Ｌ層がフォーカルコニック相の状態、
の４種類の相変化状態が得られる。
【００７９】
したがって、例えば、紫外光を選択反射する非表示記憶層８ＡがＨ層、グリーン色光を選択反射する表示記憶層８ＢがＬ層となるように構成した場合には、図１０に示すように（同図中の「Ｔ」は、対応する層がフォーカルコニック相による透過状態であることを示す）、（１）Ｅｒ＝Ｅｃ，Ｅｓ＝Ｅａの書き込み信号によって、黒が表示され、紫外光も反射しない状態、（２）例えば、Ｅｒ＝Ｅｅ，Ｅｓ＝Ｅａの書き込み信号によって、グリーンが表示され、紫外線も反射する状態、（３）Ｅｒ＝Ｅｄ，Ｅｓ＝Ｅａの書き込み信号によって、グリーンが表示されるが、紫外光は反射しない状態、（４）Ｅｒ＝Ｅｅ，Ｅｓ＝Ｅｂの書き込み信号によって、黒が表示されるが、紫外光が反射する状態、の４つの状態を取りうるようになり、一画素内で、不可視情報を記録することができるとともに、可視情報を表示し、記録することができる。
【００８０】
非表示記憶層８Ａに記録された不可視情報の読み取りは、図３において上述した方法によればよい。
【００８１】
図４〜図６の例は、非表示記憶層８Ａを外光入射側とした場合であるが、逆に表示記憶層８Ｂを外光入射側としてもよい。また、表示記憶層８Ｂをレッドまたはブルーの色光を選択反射するコレステリック液晶層としてもよい。さらに、表示記憶層として、それぞれレッド、グリーン、ブルーの色光を選択反射する３層のコレステリック液晶層を積層して形成してもよい。
【００８２】
〔実施例〕
この発明の情報記憶媒体を試作し、その特性を測定した。
【００８３】
（実施例１）
実施例１では、ＰＮＬＣ構造の非表示記憶層のみを有する情報記憶媒体を作製し、記録特性を測定した。
【００８４】
紫外光を選択反射するＰＮＬＣ構造のコレステリック液晶層を形成する、コレステリック液晶と高分子前駆体の混合溶液として、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶ＢＬ０１２（メルク社製）５０．０ｗｔ％、右旋性カイラル剤ＣＢ１５（メルク社製）２５．０ｗｔ％および右旋性カイラル剤ＣＥ２（メルク社製）２５．０ｗｔ％を混合した溶液に、チオール系ＵＶ重合高分子前駆体ＮＯＡ６５（ノーランド社製）を１５ｗｔ％添加した。
【００８５】
基板３を形成する７５μｍ厚のＰＥＴフィルムルミラー（東レ社製）の上に、接着剤付の５μｍ径の球状スペーサーハヤビーズＬ−２５（早川ゴム社製）を湿式散布し、上記の混合溶液を滴下して、基板２を形成する７５μｍ厚のＰＥＴフィルムルミラー（東レ社製）を密着させた。
【００８６】
以上の工程を６０℃で行った後、スペーサーとフィルムを接着するため、１１０℃に加熱して、３０分間保持した。再び６０℃の環境に戻して、高圧水銀ランプをフィルタリングした５０ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎｍ）のＵＶ光を６０秒照射した。基板３を形成するＰＥＴフィルムルミラーの裏面に光吸収層６を形成して、紫外光を選択反射するＰＮＬＣ構造の非表示記憶層を有する情報記憶媒体を得た。
【００８７】
得られた情報記憶媒体を、パルス発生器および高圧電源装置に接続された一対のアルミ電極間に挟持し、５０Ｈｚ、２５０ｍｓ期間の交流セレクト信号と無電界の表示期間からなる書き込み信号を印加し、電極間から取り出して、暗室で紫外線ランプの光を当て、反射面に蛍光印刷物を置いて、紫外光反射の有無を観察した。アルミ電極間に印加したセレクト信号の電界強度Ｅｓと、紫外光反射の有無を、図１１に示す。
【００８８】
（実施例２）
実施例２では、非表示記憶層および表示記憶層を有し、それぞれがＰＮＬＣ構造の情報記憶媒体を作製した。
【００８９】
紫外光を選択反射するコレステリック液晶層を形成するコレステリック液晶として、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶ＺＬＩ４３８９（メルク社製）６５．０ｗｔ％、右旋性カイラル剤ＣＢ１５（メルク社製）１７．５ｗｔ％および右旋性カイラル剤ＣＥ２（メルク社製）１７．５ｗｔ％を混合し、グリーン色光を選択反射するコレステリック液晶層を形成するコレステリック液晶として、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶Ｅ１８６（メルク社製）７２．２ｗｔ％、右旋性カイラル剤ＣＢ１５（メルク社製）１３．９ｗｔ％および右旋性カイラル剤ＣＥ２（メルク社製）１３．９ｗｔ％を混合し、それぞれチオール系ＵＶ重合高分子前駆体ＮＯＡ６５（ーランド社製）を１５ｗｔ％添加した。
【００９０】
基板３を形成する７５μｍ厚のＰＥＴフィルムルミラー（東レ社製）の上に、接着剤付の５μｍ径の球状スペーサーハヤビーズＬ−２５（早川ゴム社製）を湿式散布し、上記のグリーン色光用の混合溶液を滴下して、片面に接着剤付の５μｍ径の球状スペーサーハヤビーズＬ−２５（早川ゴム社製）を湿式散布した４．５μ厚のＰＥＴフィルムルミラー（東レ社製）を、スペーサーの非散布面が接触するように密着させた。
【００９１】
さらに、この上に、上記の紫外光用の混合溶液を滴下し、基板２を形成する７５μｍ厚のＰＥＴフィルムルミラー（東レ社製）を密着させた。
【００９２】
以上の工程を７０℃で行った後、スペーサーと各フィルムを接着するため、１１０℃に加熱して、３０分間保持した。再び７０℃の環境に戻して、高圧水銀ランプをフィルタリングした５０ｍＷ／ｃｍ²（３６５ｎｍ）のＵＶ光を６０秒照射した。基板３を形成するＰＥＴフィルムルミラーの裏面に光吸収層６を形成して、外光入射側から、それぞれＰＮＬＣ構造である、紫外光を選択反射する非表示記憶層８Ａ、およびグリーンを表示する表示記憶層８Ｂが積層された情報記憶媒体を得た。
【００９３】
得られた情報記憶媒体を、パルス発生器および高圧電源装置に接続された一対のアルミ電極間に挟持し、５０Ｈｚ、２５０ｍｓ期間の交流リフレッシュ信号、５０Ｈｚ、２５０ｍｓ期間の交流セレクト信号、および無電界の表示期間からなる書き込み信号を印加し、電極間から取り出して、表示色を観察するとともに、暗室で紫外線ランプの光を当て、反射面に蛍光印刷物を置いて、紫外光反射の有無を観察した。アルミ電極間に印加したリフレッシュ信号およびセレクト信号の電界強度ＥｒおよびＥｓと、表示色および紫外光反射の有無を、図１２に示す。
【００９４】
これらの書き込みを１０００回以上繰り返しても、表示色および紫外光反射の有無と、表示および紫外光反射に必要なリフレッシュ信号およびセレクト信号の電界強度に、変化は見られなかった。また、不可視情報および可視情報の記録は、ともに十分なメモリ性を有し、３０日以上経過しても変化は見られなかった。さらに、情報記憶媒体は２００μｍ以下の厚みで可とう性を有していた。
【００９５】
【発明の効果】
この発明によれば、不可視情報を書き換え可能に記録することができ、かつ不可視情報については、情報を記録した媒体であることや、情報が記録された部分が、一見して分からず、情報の改ざんや媒体の不正使用の危険が少なくなるとともに、同一の媒体に可視情報を書き換えて表示することができ、しかも不可視情報および可視情報の記録ないし書き換えを、同一の原理および手段によって、同一の装置ないし方法で、一括して高速に行うことができ、媒体および書き込み装置を低コスト化することができる。しかも、非表示記憶層を構成するコレステリック液晶層の選択反射波長を紫外線領域とするので、情報記憶媒体をいかなる方向から観察しても、これに記録された不可視情報が見えてしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 前提的な発明の情報記憶媒体および情報書き込み装置の一例を示す図である。
【図２】 前提的な発明の情報記憶媒体および情報書き込み装置の一例を示す図である。
【図３】図１の情報記憶媒体に記録された不可視情報を読み出す方法を示す図である。
【図４】 この発明の情報記憶媒体および情報書き込み装置の一例を示す図である。
【図５】 この発明の情報記憶媒体および情報書き込み装置の一例を示す図である。
【図６】 この発明の情報記憶媒体の一例を示す図である。
【図７】図４〜６の情報記憶媒体のスイッチング挙動を示す図である。
【図８】この発明の情報記憶媒体に対する書き込み信号の例を示す図である。
【図９】図７に示すスイッチング挙動を行う情報記憶媒体の各層の相状態を示す図である。
【図１０】図７に示すスイッチング挙動を行う情報記憶媒体の反射状態を示す図である。
【図１１】実施例１の情報記憶媒体に情報を書き込んだ場合の電界強度と紫外光反射の有無を示す図である。
【図１２】実施例２の情報記憶媒体に情報を書き込んだ場合の電界強度と表示色および紫外光反射の有無を示す図である。
【図１３】正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶の相変化を示す図である。
【図１４】正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶のパルス信号に対するスイッチング挙動の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 情報記憶媒体
２，３ 基板
４ 分離基板
６ 光吸収層
７ 共通電極
８Ａ 非表示記憶層
８Ｂ 表示記憶層
９Ａ，９Ｂ スペーサー
２０ 情報書き込み装置
２１，２２ 書き込み電極
２３ 駆動回路
３１Ａ，３１Ｂ 高分子マトリックス
３２Ａ，３２Ｂ コレステリック液晶

Claims (5)

1. 一対の基板間に、紫外光を選択反射し、この紫外光の反射状態によって不可視情報を記憶する、正の誘電率異方性を有する透明なコレステリック液晶層からなる非表示記憶層と、可視光中の特定波長の光を選択反射し、この特定波長の光の反射状態によって可視情報を記憶する、正の誘電率異方性を有するコレステリック液晶層からなる表示記憶層とが、積層されて形成され、前記非表示記憶層を形成するコレステリック液晶と、前記表示記憶層を形成するコレステリック液晶の、相変化しきい電界強度が異なる情報記憶媒体。
2. 請求項１の情報記憶媒体において、
   前記非表示記憶層および前記表示記憶層は、外部の情報書き込み装置から電界が印加されることによって不可視情報および可視情報が書き込まれるものであることを特徴とする情報記憶媒体。
3. 請求項２の情報記憶媒体において、
   一方の基板側に共通電極が設けられていることを特徴とする情報記憶媒体。
4. 請求項１の情報記憶媒体に情報を書き込む装置であって、
   前記非表示記憶層と前記表示記憶層の積層体に、前記それぞれのコレステリック液晶の相変化しきい電界強度を境界とする複数段階の電界強度から選定された電界強度となる書き込み信号を印加することによって、前記非表示記憶層に不可視情報を書き込み、前記表示記憶層に可視情報を書き込むことを特徴とする情報書き込み装置。
5. 請求項１〜３のいずれかの情報記憶媒体に情報を書き込む方法であって、
   前記不可視情報として、前記可視情報に関連したデジタル情報を書き込むことを特徴とする情報書き込み方法。

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