(57)【要約】【課題】  外部読書き装置からドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９を駆動できる十分な電力を確実に取得して感覚情報を適切に感覚できる。【解決手段】  電源制御回路本体３４が、電気二重層コンデンサ３３に蓄積された電力を監視し、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の発信動作に必要な電力に達した場合に、スイッチ回路３５が、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に接続する。または、電源制御回路本体３４が、電気二重層コンデンサ３３に蓄積された電力を監視し、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の発信動作に必要な電力に達した場合に、電気二重層コンデンサに接続した昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６を起動する。【選択図】図３
2014235546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部読書き装置と非接触にデータ通信を行う無線通信機能を有するＩＣチップと、
それに接続した第１のコイル又はアンテナと、
前記ＩＣチップを介して得られる情報に基づいて感覚情報を発信する装置（以下、感覚情報発信装置と呼ぶ）と、
前記第１のコイル又はアンテナとは別に設けられた前記感覚情報発信装置の動作電力用の第２のコイル又はアンテナと、
前記感覚情報発信装置の動作電力用の蓄電素子と、それに接続した電源回路および電源制御回路と、を有する感覚情報発信機能付き非接触通信媒体であって、
前記電源制御回路は、前記蓄電素子に蓄積された電力を監視し、前記感覚情報発信装置の発信動作に必要な電力に達した場合に、前記蓄電素子に接続した前記電源回路を起動する、又は前記蓄電素子と前記電源回路とを接続することを特徴とする感覚情報発信機能付き非接触通信媒体。
【請求項２】
前記蓄電素子は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする請求項１に記載の感覚情報発信機能付き非接触通信媒体。
【請求項３】
前記電源回路は、スイッチング制御方式であることを特徴とする請求項１又は２に記載の感覚情報発信機能付き非接触通信媒体。
【請求項４】
前記感覚情報は視覚情報であって、視覚情報を発信する表示素子が書き込み消去可能な不揮発性電子ペーパであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の感覚情報発信機能付き非接触通信媒体。
【請求項５】
外部読書き装置と非接触にデータ通信を行う無線通信機能を有するＩＣチップと、
それに接続した第１のコイル又はアンテナと、
前記ＩＣチップを介して得られる情報に基づいて感覚情報を発信する装置（以下、感覚情報発信装置と呼ぶ）と、
前記第１のコイル又はアンテナとは別に設けられた前記感覚情報発信装置の動作電力用の第２のコイル又はアンテナと、
前記感覚情報発信装置の動作電力用の蓄電素子と、それに接続した電源回路および電源制御回路と、を有する感覚情報発信機能付き非接触通信媒体であって、
前記電源制御回路は、前記蓄電素子に蓄積された電力を監視し、前記感覚情報発信装置の発信動作に必要な電力に達した場合に、前記蓄電素子に接続した前記電源回路を起動し、又は前記蓄電素子と前記電源回路とを接続し、前記電源回路の出力を前記電源制御回路へフィードバックすることで、前記電源回路を継続して動作させる電源回路制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感覚情報発信機能付き非接触通信媒体、および電源回路制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触通信媒体としては、例えば、特許文献１に記載の技術（以下、従来の非接触通信媒体と呼ぶ）がある。この従来の非接触通信媒体では、外部読書き装置から出力される交流磁界から情報を取得し、取得した情報に基づいて表示体に感覚情報を表示する。これにより、この従来の非接触通信媒体では、表示体の表示内容（感覚情報）を書き替える。その際、この従来の非接触通信媒体では、外部読書き装置から出力される交流磁界から電力を取得し、取得した電力を用いて表示体を駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５４２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の非接触通信媒体では、内部に電源を持たず、交流磁界から得られる電力のみを用いて表示体を駆動する場合、交流磁界から得られる電力が小さく、表示体を適切に駆動可能なだけの電力を得られないと、表示体の表示内容（感覚情報）を適切に書き替えることができなかった。そのため、上記従来の非接触通信媒体では、感覚情報を適切に発信できない可能性があった。
本発明は、上記のような点に着目し、外部読書き装置から感覚情報発信装置を駆動できる十分な電力を確実に取得して感覚情報を適切に発信可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の一態様では、
外部読書き装置と非接触にデータ通信を行う無線通信機能を有するＩＣチップと、それに接続した第１のコイル又はアンテナと、前記ＩＣチップを介して得られる情報に基づいて感覚情報を発信する装置（以下、感覚情報発信装置と呼ぶ）と、前記第１のコイル又はアンテナとは別に設けられた前記感覚情報発信装置の動作電力用の第２のコイル又はアンテナと、前記感覚情報発信装置の動作電力用の蓄電素子と、それに接続した電源回路および電源制御回路と、を有する感覚情報発信機能付き非接触通信媒体であって、前記電源制御回路は、前記蓄電素子に蓄積された電力を監視し、前記感覚情報発信装置の発信動作に必要な電力に達した場合に、前記蓄電素子に接続した前記電源回路を起動する、又は前記蓄電素子と前記電源回路とを接続することを特徴とする。
【０００６】
本発明の他の態様では、
前記蓄電素子は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする。
本発明の他の態様では、
前記電源回路は、スイッチング制御方式であることを特徴とする。
本発明の他の態様では、
前記感覚情報は視覚情報であって、視覚情報を発信する表示素子が書き込み消去可能な不揮発性電子ペーパであることを特徴とする。
【０００７】
本発明の他の態様では、
外部読書き装置と非接触にデータ通信を行う無線通信機能を有するＩＣチップと、それに接続した第１のコイル又はアンテナと、前記ＩＣチップを介して得られる情報に基づいて感覚情報を発信する装置（以下、感覚情報発信装置と呼ぶ）と、前記第１のコイル又はアンテナとは別に設けられた前記感覚情報発信装置の動作電力用の第２のコイル又はアンテナと、前記感覚情報発信装置の動作電力用の蓄電素子と、それに接続した電源回路および電源制御回路と、を有する感覚情報発信機能付き非接触通信媒体であって、前記電源制御回路は、前記蓄電素子に蓄積された電力を監視し、前記感覚情報発信装置の発信動作に必要な電力に達した場合に、前記蓄電素子に接続した前記電源回路を起動し、又は前記蓄電素子と前記電源回路とを接続し、前記電源回路の出力を前記電源制御回路へフィードバックすることで、前記電源回路を継続して動作させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、外部読書き装置から感覚情報発信装置を駆動できる十分な電力を確実に取得して感覚情報を適切に発信できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】情報発信機能付き非接触通信媒体１の機能構成を示すブロック図である。
【図２】表示機能付きＩＣカード２１の概略構成を示す構成図である。
【図３】表示機能付きＩＣカード２１の回路構成を示す構成図である。
【図４】第２のアンテナ３０で取得可能な電力の特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（構成）
図１は、情報発信機能付き非接触通信媒体１の機能構成を示すブロック図である。
図１に示すように、情報発信機能付き非接触通信媒体１は、第１のアンテナ２、ＩＣチップ３、制御回路４、感覚情報発信装置５、第２のアンテナ６、整流回路７、蓄電素子８、電源制御回路９、および電源回路１０を備える。
第１のアンテナ２は、外部読書き装置から出力される交流磁界から情報（以下、伝送情報と呼ぶ）で変調された電流を取得する。また、第１のアンテナ２は、ＩＣチップ３の無線通信用端子３ａと電気的に接続されている。これにより、第１のアンテナ２は、取得した伝送情報をＩＣチップ３の無線通信用端子３ａに出力する。第１のアンテナ２としては、例えば、巻き線アンテナ、エッチングアンテナ、および印刷アンテナを採用できる。
【００１１】
ＩＣチップ３は、第１のアンテナ２が出力した伝送情報を取得する。これにより、ＩＣチップ３は、外部読書き装置と非接触にデータ通信を行う無線通信機能を有する。続いて、ＩＣチップ３は、取得した伝送情報を有線通信用端子３ｂから制御回路４に出力する。
制御回路４は、ＩＣチップ３が出力した伝送情報を取得する。続いて、制御回路４は、取得した伝送情報に基づいた情報発信機能付き非接触通信媒体１の利用者に発信する情報を感覚情報発信装置５に出力する。また、制御回路４は、感覚情報発信装置５が感覚情報の発信を完了したか否かを判定する。そして、制御回路４は、感覚情報の発信を完了したと判定した場合には、蓄電素子８が蓄積している電力を電源回路１０へ供給する動作を停止させる信号（以下、電源供給停止信号（不図示）と呼ぶ）を電源制御回路９に出力してもよい。制御回路４としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ回路、周辺回路を内蔵したＩＣ（１チップマイコン）を採用できる。
【００１２】
感覚情報発信装置５は、制御回路４が出力した情報、つまり、ＩＣチップ３を介して得られる情報に基づいて感覚情報を発信する。感覚情報としては、例えば、文字等の視覚情報、音声等の聴覚情報、熱、振動を採用できる。また、感覚情報発信装置５としては、例えば、発光ダイオード、液晶ディスプレイ、電子ペーパ等の視覚情報発信装置、可聴周波数音声を発する聴覚情報発信装置、熱、振動を発する触覚情報発信装置、これらの装置を組み合わせた装置を採用できる。具体的には、感覚情報発信装置５は、取得した情報に基づいて感覚情報発信装置５を駆動するドライバ回路（不図示）を備える。そして、感覚情報発信装置５は、ドライバ回路（不図示）を用い、取得した情報に基づいて感覚情報（視覚情報、聴覚情報、熱、振動等）を発信する。
なお、本実施形態では、感覚情報発信装置５を駆動するためのドライバ回路（不図示）を感覚情報発信装置５が備える例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、ドライバ回路（不図示）を制御回路４が備える構成としてもよい。
【００１３】
第２のアンテナ６は、感覚情報発信装置５の動作電力用のコイル又はアンテナである。具体的には、第２のアンテナ６は、外部読書き装置から出力される交流磁界から交流電力を取得する。続いて、第２のアンテナ６は、取得した交流電力を整流回路７に出力する。第２のアンテナ６は、第１のアンテナ１とは別に設けられる。
なお、本実施形態（図１）では、第１のアンテナ２および第２のアンテナ６として、コイル状のアンテナを用いる例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、外部読書き装置が出力している交流磁界の周波数に応じて線状アンテナやコイル状アンテナ等を適宜採用してもよい。また、伝送情報を取得するための交流磁界の周波数、および電力を取得するための交流磁界の周波数は同一でもよいし、異なっていてもよい。
【００１４】
整流回路７は、第２のアンテナ６から出力される交流電力を直流電力に変換する。続いて、整流回路７は、変換した直流電力を蓄電素子８に出力する。
蓄電素子８は、感覚情報発信装置５の動作電力用の蓄電素子である。具体的には、蓄電素子８は、整流回路７が出力した直流電力を蓄積する。蓄電素子８としては、例えば、電荷（電力）を蓄える大容量コンデンサを採用できる。大容量コンデンサとしては、例えば、電気二重層コンデンサがある。電気二重層コンデンサは、固体電極としての活性炭層と電解質溶液で構成されるコンデンサである。電気二重層コンデンサは、電圧を印可すると、プラス電極の活性炭層にマイナスイオンを引き寄せ、マイナス電極の活性炭層にプラスイオンを引き寄せ、活性炭層と電解液の間に電気二重層を形成し、この界面現象を蓄電に利用する。これにより、電気二重層コンデンサは、電解コンデンサの１０００倍以上の静電容量を得ることができ、また、電気二重層コンデンサは、二次電池と異なり化学反応が必要とされず、内部抵抗が低く短時間で充放電でき、また、充放電による劣化が少ないので素子寿命が長い等の特徴を持つ。そのため、電気二重層コンデンサは、蓄電素子８として好適である。
なお、本実施形態では、蓄電素子８として、大容量コンデンサ（電気二重層コンデンサ）を採用する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、蓄電素子８として、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等の二次電池を採用してもよい。
【００１５】
電源制御回路９は、蓄電素子８が蓄積している電力を監視する。続いて、電源制御回路９は、蓄電素子８が蓄積している電力が設定値以上になったか否かを判定する。設定値としては、例えば、ＩＣチップ３、制御回路４、および感覚情報発信装置５のそれぞれを駆動するのに必要な電力を採用できる。具体的には、蓄電素子８（電気二重層コンデンサ）の電極間電圧が電極間閾値電圧Ｖth以上になったか否かを判定する。電極間閾値電圧Ｖthとしては、例えば、ＩＣチップ３、制御回路４、および感覚情報発信装置５のそれぞれを駆動するのに必要な電力が蓄積された場合の電極間電圧を採用できる。そして、電源制御回路９は、蓄電素子８の電極間電圧が電極間閾値電圧Ｖth以上になったと判定した場合には、蓄電素子８が蓄積している電力が設定値以上になったと判定し、蓄電素子８と電源回路１０とを電気的に接続する。蓄電素子８と電源回路１０とを電気的に接続すると、電源制御回路９は、蓄電素子８が蓄積している電力を電源回路１０へ供給する。
【００１６】
なお、本実施形態では、電源制御回路９が、蓄電素子８に蓄積された電力を監視し、感覚情報発信装置５の発進動作に必要な電力に達した場合に、蓄電素子８と電源回路１０とを電気的に接続状態とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、電源制御回路９が、蓄電素子８に蓄積された電力を監視し、感覚情報発信装置５の発進動作に必要な電力に達した場合に、電源回路１０を起動させる構成としてもよい。
【００１７】
ここで、電極間閾値電圧Ｖthの算出方法について説明する。
感覚情報を発信するときに必要なＩＣチップ３、制御回路４、および感覚情報発信装置５の合計消費電流がＩm、ＩＣチップ３、制御回路４又は感覚情報発信装置５の最小動作電圧を保ちつつ外部読書き装置から出力される交流磁界で生じた電流がＩaであったとする。この場合、情報発信機能付き非接触通信媒体１は、Ｉa−Ｉm＜０……（１）となるときに、外部読書き装置から得られる電流だけでは、感覚情報を発信できないという不都合が生じることになる。それゆえ、本実施形態では、上記（１）式の左辺の不足電流Ｉ（＝｜Ｉa−Ｉm｜）を補える電力（以下、必要電荷量Ｑrと呼ぶ）が蓄電素子８に蓄積された場合に、ＩＣチップ３、制御回路４、および感覚情報発信装置５への電力供給を電源回路１０に開始させ、ＩＣチップ３、制御回路４、および感覚情報発信装置５を動作させる。これにより、感覚情報の発信中に電源供給が不能になることを回避できる。
【００１８】
具体的には、必要電荷量Ｑrは、不足電流Ｉ（＝｜Ｉa−Ｉm｜）および動作時間t（感覚情報の発信に要するＩＣチップ３、制御回路４および感覚情報発信装置５の動作時間（例えば、予め定めた一定値））に基づき、下記（２）式で算出される。
Ｑr[Ｃ]＝Ｉ[A]×t[sec.]……（２）
また、蓄電素子８（電気二重層コンデンサ）が蓄積している電荷量Ｑcは、電極間電圧Ｖcおよび静電容量Ｃに基づき、下記（３）式で算出される。
Ｖc[V]＝Ｑc[C]/Ｃ[F]……（３）
それゆえ、蓄電素子８に必要電荷量Ｑrを蓄積させた場合における蓄電素子８の電極間電圧Ｖcは、上記（２）式、（３）式に基づき、下記（４）式で算出される。
Ｖc[V]＝（Ｉ[A]×t[sec.]）/Ｃ[F]……（４）
したがって、電極間閾値電圧Ｖthは、上記（４）式および電源回路１０の最小動作電圧Ｖp（例えば、予め定めた一定値）に基づき、下記（５）式で算出される。
Ｖth[V]＝Ｖc＋Ｖp＝（Ｉ[A]×t[sec.]）/Ｃ[F]＋Ｖp[V]……（５）
【００１９】
なお、感覚情報発信装置５の発信内容（感覚情報）の切り替え中に、外部読書き装置から出力される交流磁界から電力を得ることができなくなった場合にも、感覚情報発信装置５の発信内容（感覚情報）の切り替えを完了するために必要な電力を供給できるための電極間閾値電圧Ｖthは、上記（５）式を基に、電流Ｉa＝０として算出できる。
また、電源制御回路９は、制御回路４が電源供給停止信号を出力したか否かを判定することもできる。そして、電源制御回路９は、制御回路４が電源供給停止信号を出力したと判定した場合には、蓄電素子８が蓄積している電力の電源回路１０への供給を停止することもできる。
【００２０】
電源回路１０は、蓄電素子８が蓄積している電力が供給されると、供給された電力をＩＣチップ３、制御回路４および感覚情報発信装置５に適した電圧に調整する。電源回路１０としては、例えば、シリーズレギュレータ電源回路、シャントレギュレータ電源回路、スイッチング制御方式レギュレータ電源回路等を採用できる。シリーズレギュレータ電源回路およびシャントレギュレータ電源回路は、降圧型のレギュレータ電源回路であるため、電極間閾値電圧Ｖthが電源回路１０の最小動作電圧Ｖｐよりも高くできる場合に使用できる。例えば、蓄電素子８（電気二重層コンデンサ）の充電可能な最大電圧は、一般的に、２．５Ｖ〜３．０Ｖである。したがって、電極間閾値電圧Ｖthが蓄電素子８（電気二重層コンデンサ）の充電可能な最大電圧を超える場合には、蓄電素子８（電気二重層コンデンサ）を直列接続することで充電可能な最大電圧を電極間閾値電圧Ｖthよりも増大させて使用することができる。一方、スイッチング制御方式レギュレータ電源回路は、降圧型、昇圧型、および昇降圧型のいずれのレギュレータ電源回路でも構成可能である。、スイッチング制御方式レギュレータ電源回路は、概ね０．３Ｖ〜１Ｖから動作するものもある。そのため、電気二重層コンデンサを直列接続することで充電可能な最大電圧を上げて使用する必要もなく、また、最小動作電圧も低いので、シリーズレギュレータ電源回路、シャントレギュレータ電源回路に比べて、蓄電素子８（電気二重層コンデンサ）に蓄積した電力を効率よく使用できるので好適である。また、充電量がより少なくて済み、充電時間を短縮できるのでさらに好適である。続いて、電源回路１０は、調整した電力をＩＣチップ３、制御回路４および感覚情報発信装置５のそれぞれに供給する。
【００２１】
（実施例）
本実施形態の実施例について図面を参照して説明する。
本実施例では、情報発信機能付き非接触通信媒体１として、表示機能付きＩＣカード２１を作成した。
図２は、本実施例の表示機能付きＩＣカード２１の概略構成を示す構成図である。図２は、本実施例の表示機能付きＩＣカード２１の外観構成を示す構成図である。また、図２（ｂ）は、本実施例の表示機能付きＩＣカード２１の内部構成を示す構成図である。
図２に示すように、表示機能付きＩＣカード２１は、ポリイミド基材をベースとした回路基板２２を、表示部が透明である表側外装基材２３と裏側外装基材２４とで挟み込むことで、表側外装基材２３と裏側外装基材２４とで回路基板２２を封止して構成した。
【００２２】
図３は、表示機能付きＩＣカード２１の回路構成を示す構成図である。
図３に示すように、回路基板２２には、第１のアンテナ２５および当該第１のアンテナ２５と電気的に並列接続された共振用コンデンサ２６（図１の第１のアンテナ２に対応）、１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７（図１のＩＣチップ３に対応）、１チップマイクロコントローラ２８（図１の制御回路４に対応）、２．７インチの表示画面を有するドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９（図１の感覚情報発信装置５に対応）、第２のアンテナ３０および当該第２のアンテナ３０と電気的に並列接続された共振用コンデンサ３１（図１の第２のアンテナ６に対応）、ショットキーダイオードを用いたブリッジ型整流回路３２および整流用コンデンサ（不図示）（図１の整流回路７に対応）、電気二重層コンデンサ３３（図１の蓄電素子８に対応）、電源制御回路本体３４およびスイッチ回路３５（図１の電源制御回路９に対応）、並びに昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６（図１の電源回路１０に対応）を実装した。
【００２３】
第１のアンテナ２５は、外形３２mm×３６mm、パターン幅０．３mm、パターン間隔０．２mm、厚さ１８μmの銅パターン５巻きで形成した。また、第２のアンテナ３０は、外形７６mm×４４mm、パターン幅０．４mm、パターン間隔０．２mm、厚さ１８μmの銅パターン４巻きで形成した。第１のアンテナ２５および第２のアンテナ３０は、１３．５６MHzの交流磁界で共振するように、共振用コンデンサ２６、３１を調整した。
なお、伝送情報を取得するための交流磁界の周波数と電力を取得するための交流磁界の周波数とが互いに異なる場合には、第１のアンテナ２５、第２のアンテナ３０が各周波数の交流磁界で共振するように、共振用コンデンサ２６、３１を調整する。
【００２４】
第１のアンテナ２５は、外部読書き装置から出力される交流磁界から伝送情報で変調された電流を取得する。また、第１のアンテナ２５は、無線通信用端子ＡＣ０、ＡＣ１と電気的に接続されている。これにより、第１のアンテナ２５は、取得した伝送情報を１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７の無線通信用端子ＡＣ０、ＡＣ１に出力する。
１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７は、第１のアンテナ２５が出力した伝送情報を取得する。これにより、１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７は、外部読書き装置と非接触にデータ通信を行う無線通信機能を有する。続いて、１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７は、取得した伝送情報を１チップマイクロコントローラ２８の入力端子（ＳＤＡ、ＳＣＬ）に出力する。
【００２５】
１チップマイクロコントローラ２８は、１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７が出力した情報を取得する。続いて、１チップマイクロコントローラ２８は、取得した伝送情報に基づいた表示機能付きＩＣカード２１の利用者に発信する情報を内蔵表示用バッファ（不図示）に蓄積する。続いて、１チップマイクロコントローラ２８は、内蔵表示用バッファ（不図示）が蓄積している情報をドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９に出力する。また、１チップマイクロコントローラ２８は、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９が感覚情報の書き替えを完了したか否かを判定する。そして、１チップマイクロコントローラ２８は、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９が感覚情報の書き替えを完了したと判定した場合には、出力端子ＯＦＦを接地状態（０Ｖ）とする（電源供給停止信号（０Ｖ）を出力する）。出力端子ＯＦＦは、スイッチ回路３５の入力端子３５ａにスイッチ切断信号線３７を介して電気的に接続されている。本実施例では、１チップマイクロコントローラ２８は、ＣＰＵ、メモリ回路、および周辺回路を内蔵したＩＣで形成した。
【００２６】
ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９は、１チップマイクロコントローラ２８が出力した情報、つまり、１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７を介して得られる情報を表示素子に発信（表示）する。本実施例では、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９は、視覚情報を発信する表示素子が書き込み消去可能な不揮発性電子ペーパを用いた。不揮発性電子ペーパとしては、例えば、強誘電性液晶型表示体、および電気泳動型表示体を採用できる。
【００２７】
第２のアンテナ３０は、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の動作電力用のコイル又はアンテナである。具体的には、第２のアンテナ３０は、外部読書き装置から出力される交流磁界から交流電力を取得する。続いて、第２のアンテナ３０は、取得した交流電力をショットキーダイオードを用いたブリッジ型整流回路３２および整流用コンデンサ（不図示）に出力する。第２のアンテナ３０は、第１のアンテナ２５とは別に設けられる。
【００２８】
ショットキーダイオードを用いたブリッジ型整流回路３２および整流用コンデンサ（不図示）は、第２のアンテナ３０から出力される交流電力を直流電力に変換する。続いて、ショットキーダイオードを用いたブリッジ型整流回路３２および整流用コンデンサ（不図示）は、変換した直流電力を電気二重層コンデンサ３３に出力する。
電気二重層コンデンサ３３は、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の動作電力用の蓄電素子である。具体的には、電気二重層コンデンサ３３は、ショットキーダイオードを用いたブリッジ型整流回路３２および整流用コンデンサ（不図示）が出力した直流電力を蓄積する。本実施例では、電気二重層コンデンサ３３は、静電容量５０mF、最大電圧２．７５Ｖで形成した。
【００２９】
電源制御回路本体３４は、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している電力を監視する。続いて、電源制御回路本体３４は、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している電力が設定値以上になったか否かを判定する。具体的には、電気二重層コンデンサ３３の電極間電圧が電極間閾値電圧Ｖth以上になったか否かを判定する。そして、電源制御回路本体３４は、電極間閾値電圧Ｖth以上になったと判定した場合には、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している電力が設定値以上になったと判定し、ダイオード３８を介してスイッチ回路３５の入力端子３５ａに単発のパルス信号を出力する。単発のパルス信号としては、例えば、ローレベル（例えば、０Ｖ）から予め定めた一定時間（例えば、１００msec.）ハイレベル（例えば、１Ｖ以上）に変化した後、再びローレベル（例えば、０Ｖ）となる矩形状の信号、則ち、一定時間（例えば、１００msec.）の幅を持った矩形波を採用できる。
【００３０】
昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６は、スイッチ回路３５がオン状態に切り替わると、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している電力が供給される。ここで、オン状態とは、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に接続させた状態である。続いて、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６は、供給された電力を１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７、１チップマイクロコントローラ２８、およびドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９に適した電圧に調整する。続いて、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６は、調整した電力を出力端子３６ａを介して１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７、１チップマイクロコントローラ２８、およびドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９のそれぞれに供給する。また、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６の出力端子３６ａは、ダイオード３９を介してスイッチ回路３５の入力端子３５ａに電気的に接続されている。これにより、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６の出力をスイッチ回路３５の入力端子３５ａへフィードバックする。
【００３１】
スイッチ回路３５は、スイッチ回路３５の入力端子３５ａがハイレベル（例えば、１Ｖ以上）であるか否かを判定する。そして、スイッチ回路３５は、入力端子３５aの電圧がハイレベル（例えば、１Ｖ以上）であると判定した場合には、オン状態（電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に接続させた状態）に切り替わる。ここで、スイッチ回路３５の入力端子３５ａには、電源制御回路本体３４のダイオード３８を介した出力電圧と、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６のダイオード３９を介した出力電圧と、１チップマイクロコントローラ２８の出力電圧との合成電圧が入力される。一方、スイッチ回路３５は、スイッチ回路３５の入力端子３５aの電圧がローレベル（例えば、０Ｖ）であると判定した場合には、オフ状態に切り替わる。オフ状態とは、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に切断した状態である。
【００３２】
これにより、スイッチ回路３５は、電源制御回路本体３４が単発のパルス信号を出力すると、スイッチ回路３５の入力端子３５ａがハイレベル（例えば、１Ｖ以上）であると判定し、オン状態、つまり、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に接続させた状態に切り替わる。そして、オン状態に切り替わると、スイッチ回路３５は、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している電力を昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６へ供給する。また、電力が供給されると、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６は、１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７、１チップマイクロコントローラ２８およびドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９への供給を開始する。
【００３３】
また、スイッチ回路３５は、オン状態となった後、電気二重層コンデンサ３３の電極間電圧が昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６の最小動作電圧未満となるまでの間、又はスイッチ回路３５の入力端子３５aの電圧がローレベル（例えば、０Ｖ）となるまでの間、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６の出力がダイオード３９を介してフィードバックされることで、スイッチ回路３５の入力端子３５ａがハイレベル（例えば、１Ｖ以上）であると判定し、オン状態、つまり、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に接続させた状態を継続する。これにより、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６を継続して動作させる。したがって、スイッチ回路３５がオン状態となった後、少なくとも昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６の出力がダイオード３９を介してフィードバックされ、スイッチ回路３５の入力端子３５ａがハイレベル（例えば、１Ｖ以上）であると判定されるまで電源制御回路本体３４の出力する単発のパルス信号のハイレベル（例えば、1Ｖ以上）を維持すればよい。本実施例では、電源制御回路本体３４の出力する単発のパルス信号のハイレベル（例えば、１Ｖ以上）の時間を１００msec.とした。
【００３４】
さらに、スイッチ回路３５は、オン状態の継続中に、１チップマイクロコントローラ２８が電源供給停止信号（０Ｖ）を出力すると（出力端子ＯＦＦを接地状態（０Ｖ）とすると）、オフ状態、つまり、スイッチ回路３５の入力端子３５ａがローレベル（例えば、０Ｖ）であると判定し、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に切断させた状態に切り替わる。そして、オフ状態に切り替わると、スイッチ回路３５は、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している電力の昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６への供給を停止する。また、電力の供給が停止されると、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６は、供給された電力の１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７、１チップマイクロコントローラ２８およびドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９への供給を停止する。
【００３５】
また、回路基板２２には、ブリッジ型整流回路３２と電気二重層コンデンサ３３との間に、定電圧安定化回路４０をさらに実装する。定電圧安定化回路４０は、ブリッジ型整流回路３２の出力の電圧（例えば、１３Ｖ）を電気二重層コンデンサ３３の最大電圧（２．７５Ｖ）以下とする。なお、定電圧安定化回路４０は、ブリッジ型整流回路３２の出力の電圧が電気二重層コンデンサ３３の最大電圧以下である場合には、省略してもよい。
【００３６】
また、定電圧安定化回路４０は、電気二重層コンデンサ３３の充電開始時に、ブリッジ型整流回路３２から電気二重層コンデンサ３３へ流れる電流を設定値以下に制限する機能（例えば、可変抵抗）を有する。これにより、定電圧安定化回路４０は、電気二重層コンデンサ３３の充電初期時に第２のアンテナ３０（電気二重層コンデンサ３３）が短絡状態になってしまい、第１のアンテナ２５による伝送情報の取得（無線通信）に影響を与えてしまう可能性を低減でき、充電初期時から無線通信を安定的に行うことができる。
【００３７】
なお、本実施例では、電源制御回路本体３４が、電気二重層コンデンサ３３に蓄積された電力を監視し、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の発信動作に必要な電力に達した場合に、スイッチ回路３５が、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に接続状態とする例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、スイッチ回路３５を省略し、電源制御回路本体３４が、蓄電素子８に蓄積された電力を監視し、感覚情報発信装置５の発信動作に必要な電力に達した場合に、電源回路１０を起動させる構成としてもよい。
【００３８】
（動作）
次に、本実施例の表示機能付きＩＣカード２１の動作について説明する。
まず、表示機能付きＩＣカード２１が、外部読書き装置にかざされ、外部読書き装置から出力される交流磁界内に進入したとする。すると、第２のアンテナ３０が、外部読書き装置から出力される交流磁界から交流電力を取得する。続いて、ブリッジ型整流回路３２および整流用コンデンサ（不図示）が、第２のアンテナ３０が取得した交流電力を直流電力に変換する。続いて、電気二重層コンデンサ３３が、ブリッジ型整流回路３２および整流用コンデンサ（不図示）が変換した直流電力を蓄積する（充電する）。
【００３９】
電気二重層コンデンサ３３の充電が進み、電気二重層コンデンサ３３の電極間電圧が上昇して、電気二重層コンデンサ３３の電極間電圧が電極間閾値電圧Ｖth以上になったとする。すると、電源制御回路本体３４が、電気二重層コンデンサ３３の電極間電圧が電極間閾値電圧Ｖth以上になったと判定し、ダイオード３８を介してスイッチ回路３５の入力端子３５ａに単発のパルス信号を出力する。これにより、スイッチ回路３５が、オン状態に切り替わり、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に接続状態にする。すると、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している電力の昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６への供給が開始される。続いて、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６が、供給された電力を１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７、１チップマイクロコントローラ２８、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９に適した電圧に調整する。例えば、予め定めた設定電圧（例えば、３Ｖ）に昇圧する。そして、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６が、電圧を調整した電力を１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７、１チップマイクロコントローラ２８、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９のそれぞれに供給する。ここで、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６の出力端子３６ａは、ダイオード３９を介してスイッチ回路３５の入力端子３５ａに電気的に接続されている。これにより、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６が、電圧を調整した電力をスイッチ回路３５の入力端子３５ａにも供給する。これにより、スイッチ回路３５が、オン状態を継続し、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６との接続状態を継続する。すると、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している電力の昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６への供給が継続される。このように、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６は継続して動作される。なお、電気二重層コンデンサ３３は、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とが接続状態となってからも、第２のアンテナ３０から直流電力を蓄積し続ける。
【００４０】
また、第１のアンテナ２５が、外部読書き装置から出力される交流磁界から伝送情報で変調された電流を取得する。続いて、１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７が、第１のアンテナ２５が取得した変調された電流により伝送情報を取得する。続いて、１チップマイクロコントローラ２８が、１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７が取得した伝送情報に基づいた表示機能付きＩＣカード２１の利用者に発信する情報を内蔵表示用バッファ（不図示）に蓄積する。続いて、１チップマイクロコントローラ２８が、内蔵表示用バッファが蓄積している情報をドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９のドライバＩＣ２９ａに出力する。続いて、ドライバＩＣ２９ａが、出力した情報に基づいてドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の電子ペーパ素子を駆動する。これにより、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９は、表示内容（感覚情報）を書き替える。
【００４１】
また、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９が、表示内容（感覚情報）の書き替えを完了したとする。すると、１チップマイクロコントローラ２８が、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の表示内容（感覚情報）の書き替えが完了したと判定し、スイッチ回路３５の入力端子３５ａを接地状態（０Ｖ）とする。これにより、スイッチ回路３５が、オフ状態に切り替え、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に切断状態とする。すると、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している電力の昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６への供給が停止される。それゆえ、電気二重層コンデンサ３３に電力を残留でき、次回の電気二重層コンデンサ３３の充電時に充電時間を短縮できる。
【００４２】
図４は、第２のアンテナ３０で取得可能な電力の特性を示すグラフである。
本実施例の表示機能付きＩＣカード２１では、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の表示内容（感覚情報）の書き替えに要する電力は３Ｖ、１５mA、要する時間は３秒であった。しかしながら、図４に示すように、第２のアンテナ３０で取得可能な電力は、電圧を３Ｖとした場合には電流は１４mAまでとなる。また、電流１５mAをとした場合には電圧は２．１Ｖまでとなる。それゆえ、本実施例の表示機能付きＩＣカード２１では、第２のアンテナ３０から取得可能な電力のみでは、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の表示内容（感覚情報）の書き替えに必要な電力３Ｖ、１５mAを得ることができない。これに対し、本実施例では、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している直流電力が設定値以上になったと判定すると、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している直流電力を１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７、１チップマイクロコントローラ２８、およびドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９に供給可能とする。これにより、本実施例では、外部読書き装置からドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９を駆動できる十分な電力を確実に取得して感覚情報を適切に発信できる。なお、上記（５）式より、感覚情報発信装置５の発信内容（感覚情報）の切り替え中に、外部読書き装置から出力される交流磁界から電力を得ることができなくなった場合にも、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の表示内容の書き替えが完了するために必要な電力３Ｖ、１５mAを３秒間供給するための電極間閾値電圧Ｖthは、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６の変替効率を７５％、最小動作電圧を１Ｖとすると、２．２Ｖとなる。
【００４３】
本実施形態では、図１のＩＣチップ３、図３の１チップデュアルインタフェースＩＣチップ２７がＩＣチップを構成する。同様に、図１の第１のアンテナ２、図３の第１のアンテナ２５が第１のコイル又はアンテナを構成する。また、図１の感覚情報発信装置５、図３のドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９が感覚情報発信装置を構成する。さらに、図１の第２のアンテナ６、図３の第２のアンテナ３０が第２のコイル又はアンテナを構成する。また、図１の蓄電素子８、図３の電気二重層コンデンサ３３が蓄電素子を構成する。さらに、図１の電源回路１０、図３の昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６が電源回路を構成する。また、図１の電源制御回路９、図３の電源制御回路本体３４、スイッチ回路３５が電源制御回路を構成する。
【００４４】
（本実施例の効果）
本実施例は、次のような効果を奏する。
（１）電源制御回路本体３４が、電気二重層コンデンサ３３に蓄積された電力を監視し、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の発信動作に必要な電力に達した場合に、スイッチ回路３５が、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に接続する。または、電源制御回路本体３４が、電気二重層コンデンサ３３に蓄積された電力を監視し、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の発信動作に必要な電力に達した場合に、電気二重層コンデンサに接続した昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６を起動する。
このような構成によれば、外部読書き装置からドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９を駆動できる十分な電力を確実に取得して感覚情報を適切に発信できる。
【００４５】
（２）本実施例では、蓄電素子として、電気二重層コンデンサ３３を用いた。
このような構成によれば、蓄電素子の静電容量を増大し、また、蓄電素子の内部抵抗を低減できる。それゆえ、例えば、比較的短時間で電気エネルギーを蓄積できる。そのため、表示機能付きＩＣカード２１を外部書き替え装置にかざす時間を短縮できる。
（３）本実施例では、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９を用いた。
このような構成によれば、表示切替中を除いて電力を必要としないので、電気二重層コンデンサ３３に蓄積した直流電力を効率よく使用できる。
【００４６】
（４）本実施例では、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６を用いた。
このような構成によれば、最小動作電圧を低くできるので、電気二重層コンデンサ３３に蓄積した直流電力を効率よく使用できる。
（５）スイッチ回路３５が、電気二重層コンデンサ３３に蓄積された電力を監視し、ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール２９の発信動作に必要な電力に達した場合に、電気二重層コンデンサ３３と昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６とを電気的に接続し、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６の出力をスイッチ回路３５へフィードバックすることで、昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６を継続して動作させ、電気二重層コンデンサ３３が蓄積している直流電力を継続供給する。
このような構成によれば、電源立ち上がり時にリセット動作が必要な１チップマイクロコントローラ２８を介さず昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路３６の出力から直接フィードバックしているので高速に制御可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
２      第１のアンテナ（第１のコイル又はアンテナ）
３      ＩＣチップ（ＩＣチップ）
５      感覚情報発信装置（感覚情報発信装置）
６      第２のアンテナ（第２のコイル又はアンテナ）
８      蓄電素子（蓄電素子）
９      電源制御回路（電源制御回路）
１０    電源回路（電源回路）
２５    第１のアンテナ（第１のコイル又はアンテナ）
２７    １チップデュアルインタフェースＩＣチップ（ＩＣチップ）
２９    ドットマトリクス表示タイプ電子ペーパモジュール（感覚情報発信装置）
３０    第２のアンテナ（第２のコイル又はアンテナ）
３３    電気二重層コンデンサ（蓄電素子）
３４    電源制御回路本体（電源制御回路）
３５    スイッチ回路（電源制御回路）
３６    昇圧型スイッチング制御方式レギュレータ電源回路（電源回路）
【図１】
2014235546.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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