(57)【要約】【課題】表示部に供給される電力はコイルによる磁界結合により供給されるため、表示を切り替えるための十分な電力を供給できる距離は短く、最長でも数ｃｍであった。【解決手段】少なくとも非接地型アンテナと制御部と表示部で構成され、非接地型アンテナから表示部に電力を供給する経路を有し、制御部のグランド面と非接地型アンテナ部までの最短距離は０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下となる情報表示装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも非接地型アンテナと制御部と表示部で構成され、前記非接地型アンテナから前記表示部に電力を供給する経路を有し、前記制御部のグランド面と前記非接地型アンテナ部までの最短距離は０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下となる情報表示装置。
【請求項２】
前記表示部と前記非接地型アンテナ部までの最短距離は０．５ｍｍ以上４０ｍｍ以下となる請求項１に記載の情報表示装置。
【請求項３】
前記非接地型アンテナはダイポールアンテナである請求項１または請求項２に記載の情報表示装置。
【請求項４】
前記ダイポールアンテナはミアンダ構造を有する請求項３に記載の情報表示装置。
【請求項５】
前記表示部が不揮発性表示媒体である請求項１または請求項２に記載の情報表示装置。
【請求項６】
前記不揮発性表示媒体は電界から力を受け動作する粒子が含まれる請求項５に記載の情報表示装置。
【請求項７】
前記非接地型アンテナに整流回路が接続された請求項１または請求項２に記載の情報表示装置。
【請求項８】
前記整流回路には少なくともコンデンサおよびダイオードが含まれる請求項７に記載の情報表示装置。
【請求項９】
前記整流回路はコンデンサを用いて入力電圧を整数倍で昇圧する回路を含む請求項７に記載の情報表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部より電力を受け取り、情報を可変表示する情報表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペーパーレス化に伴い、情報表示部は紙媒体から電子ペーパー等の反射型ディスプレイへの置き換えが進んでいる。
【０００３】
反射型ディスプレイを簡便に運用するために、情報表示装置は、反射型ディスプレイ等の表示部と制御部及び通信部等で構成されるのが一般的である。
【０００４】
情報表示装置の利便性を向上させるため、情報表示装置自体にはバッテリーを有さず、リーダーライター等の情報送受信媒体から表示情報と同時に電力を供給するシステムが考案された（特許文献１）。該システムは物流用ラベルや作業指示書等に応用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６２２４３１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６８０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら表示部に供給される電力はコイルによる磁界結合により供給されるため、表示を切り替えるための十分な電力を供給できる距離は短く、最長でも数ｃｍであった。
【０００７】
したがって、表示を書き換えるためには情報表示装置と情報送受信媒体を接触させるほど近づける必要があり、運用時の手間となる問題が生じた。
【０００８】
表示部に供給する電力を、情報送受信媒体のアンテナから放出される電磁波を用いる放射エネルギー型とする手段がある（特許文献２）。しかしながら、この手段では情報表示装置のアンテナで受け取る電力が十分ではなく、場合によっては補助電源等が必要になる。
【０００９】
本発明は、情報送受信媒体のアンテナから放出される電磁波を用いて無線給電を受ける情報表示装置において、情報表示装置のアンテナで受け取る電力を向上させ、表示部等の負荷側で消費可能な電力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
少なくとも非接地型アンテナと制御部と表示部で構成され、非接地型アンテナから表示部に電力を供給する経路を有し、制御部のグランド面とアンテナ部までの最短距離は０．５ｍｍ以上５０ｍｍ以下となる情報表示装置。
【００１１】
表示部と非接地型アンテナ部までの最短距離は０．５ｍｍ以上４０ｍｍ以下となる情報表示装置。
【００１２】
非接地型アンテナはダイポールアンテナである情報表示装置。
【００１３】
ダイポールアンテナはミアンダ構造を有する情報表示装置。
【００１４】
表示部が不揮発性表示媒体である情報表示装置。
【００１５】
不揮発性表示媒体は電界から力を受け動作する粒子が含まれる情報表示装置。
【００１６】
非接地型アンテナに整流回路が接続された情報表示装置。
【００１７】
整流回路には少なくともコンデンサおよびダイオードが含まれる情報表示装置。
【００１８】
整流回路はコンデンサを用いて入力電圧を整数倍で昇圧する回路を含む情報表示装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の情報表示装置によれば、送受信媒体と表示装置の距離が離れていても十分な電力をアンテナで受け取ることができ、負荷（表示部）側に十分な電力を供給することができる。
【００２０】
また、アンテナサイズを小さくすることができるため、情報表示装置の小型化が可能となる。
【００２１】
また、表示型ディスプレイを簡便に制御することができる。
【００２２】
また、電力を効率的に表示部に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】情報表示装置の動作ブロック図
【図２】情報表示装置の部品展開図
【図３】整流回路が設けられた情報表示装置の部品展開図
【図４】情報表示装置の部品折り畳み例を示す図
【図５】各種アンテナの図
【図６】各種整流回路の図
【図７】グランド面−アンテナ部間最短距離と有能電力の関係を示す図
【図８】表示部−アンテナ部間最短距離と有能電力の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳しく説明する。
【００２５】
図１は本発明の情報表示装置の動作ブロック図である。情報表示装置は、アンテナ９、制御部８、表示部２を備えている（図１（ａ））。アンテナ９は非接地型アンテナであり、アンテナ９で受けとった情報、電力は制御部８に伝達される。制御部８では前記情報、電力を適切な形として表示部２に伝達することで表示部２の表示を変更可能とする。
【００２６】
アンテナ９で受信する電波の周波数（搬送波周波数）は、３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚが好ましい。３００ＭＨｚを下回ると電波放射型から磁界結合方式となり、長距離電力伝送の優位性が得られなくなる。一方で３ＧＨｚ以上となると障害物の影響を受けやすくなり不便となる。
【００２７】
アンテナ９に供給される情報は主に新規画像（書換画像）及び書換手法の情報（表示部２への印加電圧値や電圧印加時間等）を含むことができるがこれに限定されない。例えば制御部８に不揮発性メモリを搭載し、予め画像データを保管することで書換画像の送信時間を短縮することもできる。
【００２８】
制御部８に整流回路を設けることでアンテナ９で受け取った高周波電力を整流する機能を有しても良い。制御部８と整流回路を一つのＩＣチップに混在させることで、整流効率が低下する場合、制御部８の整流回路を分離し、整流回路１１として回路上に形成することで整流が高効率となる（図１（ｂ））。
【００２９】
次に図２及び図３を用いて各部品の配置について説明する。図２及び図３は部品配置を説明するために各要素を展開しているが、実際は省スペース化のため、各要素を積層して配置しても良い。例えば、図４は図２のFlexible Printed Circuit（ＦＰＣ）４を折り曲げた状態を示すが、このようにすることで部品配置に必要な面積を小さくすることができる。
【００３０】
図２及び図３に各部品の配置例を示した。アンテナ９の給電点にはＬ（コイル）とＣ（コンデンサ）で構成される整合回路１０が接続される。整合回路１０ではアンテナ９の給電点のインピーダンスと制御部８の入力インピーダンスを整合し反射波を低減させる。これにより効率の良い電力伝送が可能となる。
【００３１】
整合回路１０はさらに制御部８と接続される。制御部８では搬送波を介して伝達される情報の信号が復調され、適切な信号となり制御回路６、コネクタ５、ＦＰＣ４を通り表示用ドライバ３に伝えられる。この時、図３のように別途整流回路１１を搭載し、整流回路１１から直接コネクタ５、ＦＰＣ４を介して電力を伝えることもできる。
【００３２】
表示用ドライバ３は受け取った信号に応じて表示部２の各画素に電圧を印加する。この時、電圧を適切な値にするために、制御回路６に昇圧回路を形成し、これを用いても良い。
【００３３】
電力等のエネルギーを受け取り、反射率等を変化させ、可視的にその変化を認知することができる面、すなわち表示が切り替わる面を表示面と定義する。主に表示面の端に形成され、各画素にエネルギー及びＯＮ−ＯＦＦを切り替える電圧を供給する配線エリアと表示面を含む領域を表示部２と定義する。表示部２では印加される電圧に応じて表示を切り替える。特に反射型ディスプレイ１においては、印加電圧に応じて高反射率状態と低反射率状態を遷移する。遷移した反射率状態が保持されることで、表示を維持するための電力が必要なくなり、待機電力が必要なくなるため、反射率の状態が保持される不揮発性の表示部を用いる方が好ましい。不揮発性の表示部は、電界により移動する帯電粒子を含み、帯電粒子の移動により反射率を変化させる表示媒体である。
【００３４】
電磁波からエネルギーを受け取り、電力として回路にエネルギーを供給することができるエレメントをアンテナ９と定義する。また、給電点からエレメントの先端までをアンテナ部と定義する。
【００３５】
アンテナ部は、制御部８のグランド面７から一定程度間隔を置いた状態が好ましい。グランド面７は一般的にPrinted Circuit Board（ＰＣＢ）面１６に形成され、電位の基準となる。電位の安定性を得るためにできる限りグランド面７を広くするのが好ましい。グランド面７と任意の素子を接続し、グランド面７と同じ電位の配線をグランド線と定義する。グランド面−アンテナ部間最短距離１２が０．５ｍｍ未満となると受電効率が著しく低下する、一方で５０ｍｍを超えると、情報表示装置が必要以上に大きくなり、利便性が低下する。同様に表示部−アンテナ部間最短距離１３は０．５ｍｍ以上４０ｍｍ以下にするのが好ましい。
【００３６】
図５にアンテナ９の形状例を示した。アンテナ９として、搬送波の波長の１／４に短縮率を乗じた長さの導体を左右対称につけたダイポールアンテナを用いることができる（図５（a））。短縮率は材料の太さ、材質及び使用環境によって異なり、長さが約５０％程度まで短縮される場合もある。アンテナ９をダイポールアンテナとすることで、効率的なエネルギー受信が可能となる。ダイポールアンテナ長が長く、筐体に収まらない場合はミアンダ構造を有することで省スペース化が可能となる（図５(b)）。ミアンダ構造は図５（c）に示したようにアンテナ９全体にわたっていてもよい。またアンテナ９は必ずしも左右対称にする必要はなく、給電点１４の位置を偏らせても良い（図５（c））。給電点１４の位置をずらすことで、給電点１４のインピーダンスを変え、整合回路１０の負担を減らすことができる。
【００３７】
表示部２には電気泳動方式、ツイストボール方式、ロイコ染料方式などの電子ペーパーを用いることができる。電界からエネルギーを受け取り表示状態が遷移する媒体を用いることで、表示制御を簡便に行うことができる。
【００３８】
整流回路１１は図６に示すようにダイオードおよびコンデンサを備える。整流回路１１は、ダイオードを４つ用いたブリッジ整流回路（図６（a））とすることができる。さらに、給電点電圧の倍の電圧を出力する回路（図６（b））、３倍（図６（b））、４倍（図６（c））の電圧を出力する回路、同様に整数倍とする回路（図示せず）としても良い。またインピーダンスの整合を取るために任意の箇所にコイルを挿入しても良い。
【実施例】
【００３９】
以下に本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４０】
情報表示装置の表示部にはＥ  Ｉｎｋ社製の２．９インチ電子ペーパーを用いた。制御部には富士通セミコンダクター社製のＭＢ９７Ｒ８１１０を用いた。制御回路には電子ペーパーを駆動する際に必要な電圧を供給するためのチョッパー型昇圧回路及び反転チャージポンプを形成した。アンテナはダイポールアンテナとした。アンテナはＰＣＢに形成した。ＰＣＢの材料にはＦＲ−４（ガラス繊維にエポキシ樹脂をしみ込ませたもの）を用いた。材料の比誘電率は４．８であるため、短縮率が４６％となり、アンテナの全長が８ｍｍとなるように設計し、筐体に収めるために、ミアンダ構造を形成した。
【００４１】
情報送信媒体には、デンソーウェーブ社製のＵＨＦ帯高出力ハンディスキャナＳＰ１を用いた。
【００４２】
情報表示装置に情報送信媒体から４００ｍＷの出力で、９２０ＭＨｚの搬送波を送信した。情報表示装置のアンテナと情報送信媒体のアンテナとの間隔を２０ｃｍに固定し、グランド面−アンテナ部間最短距離と表示部−アンテナ部間最短距離を変更した。その際に情報表示装置の表示部の表示を書き換えることができれば合格、できなければ不合格とした。同時に情報表示装置のアンテナの開放端電圧から負荷側に供給することができる電力（有能電力）を求めた。
【００４３】
図７にグランド面−アンテナ部間最短距離と有能電力の関係を示した。グランド面−アンテナ部間最短距離１２を近づける程、有能電力が低下した。グランド面−アンテナ部間最短距離を０．５ｍｍよりも近づけると表示部が動作せず、表示部の表示を変更することができなくなった。一方でグランド面−アンテナ部間最短距離を０．５ｍｍ以上とすると表示部が動作し、表示部の表示を変更することができた。
【００４４】
図８に表示部−アンテナ部間最短距離と有能電力の関係を示した。表示部−アンテナ部間最短距離を近づける程、有能電力が低下した。表示部‐アンテナ部間最短距離を０．５ｍｍよりも近づけると表示部が動作せず、表示部の表示を変更することができなくなった。一方で表示部−アンテナ部間最短距離を０．５ｍｍ以上とすると表示部が動作し、表示部の表示を変更することができた。
【００４５】
実施例においては、９２０ＭＨｚの搬送波を用いたが、周波数もしくはアンテナ周囲の材料の比誘電率により、グランド面−アンテナ部間距離及び表示部−アンテナ部間距離の最適値が変化する。具体的には搬送波周波数に比例して前記距離が短くなる。また、アンテナ周囲材料の比誘電率の平方根に比例して前記距離が短くなる。
【００４６】
本発明では、情報送受信媒体のアンテナから放出される電磁波を用いる「放射エネルギー型」における無線給電において、情報表示装置のアンテナ９で受け取る電力を向上させ、負荷側で消費可能な電力を向上させるための手段、すなわちグランド面７及び表示部２と情報表示装置に搭載するアンテナ９の配置の最適な位置関係を提供した。それにより、送受信媒体と表示装置の距離が遠くても表示を切り替えることができる情報表示装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、外部より電力を受け取り、情報を可変表示する情報表示装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１、反射型ディスプレイ
２、表示部
３、表示用ドライバ
４、Flexible Printed Circuit（FPC）
５、コネクタ
６、制御回路
７、グランド面
８、制御部
９、アンテナ
１０、整合回路
１１、整流回路
１２、グランド面‐アンテナ部間最短距離
１３、表示部‐アンテナ部間最短距離
１４、給電点
１５、負荷
１６、Printed Circuit Board（PCB）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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