(57)【要約】【課題】  電波を介した電磁誘導による電力供給において安定な動作をさせることができる非接触型ＩＣカードに対して、その電力の状況を判断して、必要に応じてＩＣカード内の情報を低電力で表示する手段を提供することにある。【解決手段】  アンテナコイルを介して供給される電波により得られる電力がＩＣカードとして可動可能な電圧値以上か否かを検出する検出手段と、供給電力が可動可能な電圧値以上のときには、余剰電力を蓄電手段に充電する充電回路と、検出手段の検出結果に応じて供給電力が可動可能な電圧値未満のときには蓄電手段からの電力により、はじめにＩＣカードの通信処理を動作させる手段と、通信処理終了後にＩＣカード内の情報を表示部に表示させる手段を有し、供給電力が可動可能な電圧値以上のときには供給電力により前記ＩＣカードの通信処理を動作させ、かつ、余剰電力を充電回路により蓄電手段に充電する切換手段とを備える。【選択図】  図１
2006323683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路と、
前記集積回路に接続されたアンテナコイルと、
前記蓄積回路に電力を供給する蓄電手段と、
前記アンテナコイルを介して外部から供給される供給電力の電圧を検出する電圧検出手段と、
を有し、
前記集積回路は、
前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧以上の場合、前記供給電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行い、前記通信後に余剰となった電力を前記蓄電手段に充電し、
前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧未満の場合、前記蓄電手段に充電されている電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行うことを特徴とするカード装置。
【請求項２】
前記集積回路に接続された記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている情報を表示する表示手段と、
を有し、
前記集積回路は、前記通信の結果に応じて前記記憶手段に記憶されている情報を書き換え、書き換え後の情報を前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１に記載のカード装置。
【請求項３】
前記アンテナコイルを介して所定の周波数の電波による電流信号を受けると、前記集積回路を動作状態にする起動回路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のカード装置。
【請求項４】
前記アンテナコイルから供給された電力の電流信号を整流する整流手段と、
前記整流回路を介して得られる余剰電力を前記集積回路の動作中又は動作終了後のいずれかにおいて前記蓄電手段に充電する充電手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のカード装置。
【請求項５】
前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧未満で、且つ、前記蓄電手段に充電されている電力の電圧が前記所定電圧よりも低い第２の所定電圧以下である場合、前記アンテナコイルに対して電力を供給している相手に対して、前記蓄電手段の充電に必要な電力の供給を要求する電力供給要求の信号を発信することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカード装置。
【請求項６】
前記表示手段は、電気的駆動信号の供給切断後も表示状態を維持する不揮発性を有することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載のカード装置。
【請求項７】
前記表示手段は、液晶表示装置、反射型液晶表示装置、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、コレステリック液晶表示装置、乾式トナー表示装置及び有機ＥＬ表示装置からなる群から選択された１種であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載のカード装置。
【請求項８】
集積回路と、
前記集積回路に接続されたアンテナコイルと、
前記蓄積回路に電力を供給する蓄電手段と、
前記アンテナコイルを介して外部から供給される供給電力の電圧を検出する電圧検出手段と、
を有するカード装置の動作を制御する方法であって、
前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧以上の場合、前記供給電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行い、前記通信後に余剰となった電力を前記蓄電手段に充電するステップと、
前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧未満の場合、前記蓄電手段に充電されている電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行うステップと、
を有することを特徴とするカード装置の制御方法。
【請求項９】
コンピュータを含む集積回路と、
前記集積回路に接続されたアンテナコイルと、
前記蓄積回路に電力を供給する蓄電手段と、
前記アンテナコイルを介して外部から供給される供給電力の電圧を検出する電圧検出手段と、
を有するカード装置の動作を前記コンピュータに制御させるプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧以上の場合、前記供給電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行い、前記通信後に余剰となった電力を前記蓄電手段に充電する手順と、
前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧未満の場合、前記蓄電手段に充電されている電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行う手順と、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ｌＣカードに好適なカード装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣモジュールを搭載したＩＣカードは、磁気カードに比較して格段に高いセキュリティーを実現できることから、近年、急速に普及しつつある。特に、最近では、ＩＣカードを用いた電子マネーシステムが注目されており、ＡＴＭ端末装置（以下ＡＴＭ端末）をキャッシュレス化することが可能であるため、従来のＡＴＭ端末のセキュリティー上の問題点であった現金の出し入れを不要とする点で、ＩＣカードの普及が期待されている。ＩＣカードで現在普及しているものは、ＩＣモジュールが接点として露出した形態の接触型ＩＣカードであるが、電波を介した電磁誘導等によるデータ伝送を用いた非接触型ＩＣカードも徐々に広まりつつある。非接触型ＩＣカードは、ＩＣモジュールが露出していないため、塵埃の多い環境下でも、高信頼性を保ちながら、動作する利点がある。
【０００３】
しかしながら、メモリ内のデータは電子的な情報を知るには、一旦ＩＣカードの内容をリーダライタ等の読取装置から読み取り、ディスプレイに表示たり紙に出力するなどの処理を行わなければならない。このような問題点を解決するために、ＩＣカードの表面に画像を書き換え可能なリライト層を設けたものが考えられている。このリライト層には、所望のデータを可視情報としてカード表面に表示することが可能であり、しかも必要に応じて何度でも表示データを書き換えることが可能である。このようなＩＣカードであれば、有効期限や利用可能残金の表示などのＩＣカード内の必要なデータを可視情報として表示できるので極めて便利である。しかしながら、上記発明ではリライト層を用いて表示データを形成するために、専用の外部書き込み装置を必要とする。特に上記発明のリライト層は感熱記録層を利用したものであるので、カード内に高密度で実装されたＩＣや配線に対して熱による悪影響を防ぐために断熱層等を設ける必要がある。
【０００４】
一方、ＩＣカードの表面に可変の表示媒体である液晶表示装置を設けるといったアイデアも提案されているが、液晶表示装置は液晶材料の封入された表示媒体に加えて偏向板や保護層としてのガラス板等を設ける必要があるため、表示装置全体としてＩＣカードに搭載できる程度に薄くすることは困難である。ＩＣカードの物理的な大きさはＩＳＯの規格により定まっており、「ＩＳＯ７８１６−１」によると、外形寸法は長さ８５．４７〜８５．７２ｍｍ、幅５３．９２〜５４．０３ｍｍ、厚さ０．６８〜０．８４ｍｍとなっている。
【０００５】
また、液晶表示装置は上記のように保護層にガラス材料を使用するのが一般的であることから折り曲げに弱く、その点からもＩＣカードに用いるには向かない。ＩＣカードに実装するＩＣチップ等も折り曲げに弱いが、カードの表面上の垂直に交わる２本の中央線から外れる位置に実装することで、カードが屈曲した場合でもＩＣチップに力が加わりにくいよう工夫されている。このように、カードに実装する部品には耐久性や力が加わらないような工夫が要求されるが、カード表面には接触端子、エンボス形成による文字等があるため、必ずしも曲げによる影響の少ない場所に液晶表示装置を実装できるわけではない。
【０００６】
さらに液晶表示装置では、画像表示には連続的な電力と画像信号の供給が必要なので、これらの供給を行うリーダライタ等から離してしまうと情報を表示することができない。仮に、カード単独で画像表示を行うのであればカード内に大容量の電源（電池）を設けなければならない。
【０００７】
そこで、表示の不揮発性という性質を具えた強誘電性液晶表示パネルを用いた技術が特許文献１（特開平１１−３５３４３８号公報）に開示されている。この技術によれば、電力が必要なのは、主として表示の切換時のみであるため、カード内に電源を設けておく必要がなくなる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の従来の技術では、所期の目的を達成することはできるものの、外部からの電力供給が十分でなかった場合に動作が安定しない虞がある。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−３５３４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、外部から供給される電力が十分でない場合でも安定した動作を行うことができるカード装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１２】
本発明に係るカード装置は、集積回路と、前記集積回路に接続されたアンテナコイルと、前記蓄積回路に電力を供給する蓄電手段と、前記アンテナコイルを介して外部から供給される供給電力の電圧を検出する電圧検出手段と、を有し、前記集積回路は、前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧以上の場合、前記供給電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行い、前記通信後に余剰となった電力を前記蓄電手段に充電し、前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧未満の場合、前記蓄電手段に充電されている電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るカード装置の制御方法は、集積回路と、前記集積回路に接続されたアンテナコイルと、前記蓄積回路に電力を供給する蓄電手段と、前記アンテナコイルを介して外部から供給される供給電力の電圧を検出する電圧検出手段と、を有するカード装置の動作を制御する方法であって、前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧以上の場合、前記供給電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行い、前記通信後に余剰となった電力を前記蓄電手段に充電するステップと、前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧未満の場合、前記蓄電手段に充電されている電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行うステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを含む集積回路と、前記集積回路に接続されたアンテナコイルと、前記蓄積回路に電力を供給する蓄電手段と、前記アンテナコイルを介して外部から供給される供給電力の電圧を検出する電圧検出手段と、を有するカード装置の動作を前記コンピュータに制御させるプログラムであって、前記コンピュータに、前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧以上の場合、前記供給電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行い、前記通信後に余剰となった電力を前記蓄電手段に充電する手順と、前記電圧検出手段により検出された電圧が所定電圧未満の場合、前記蓄電手段に充電されている電力を用いて前記アンテナコイルを介して外部と通信を行う手順と、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電力系に関し、アンテナコイルで受けた電力の電圧値を検出して、この検出結果に応じて、電力の供給源を外部又は蓄積手段の間で切り換えるため、電波による電力供給が安定せず、十分な電力が供給されていない状態であっても、蓄電手段からの安定した電力を用いるため、安定した動作を行うことができる。また、十分な電力が外部から供給されている状態では、余剰な電力を蓄電手段に充電するため、蓄電手段に蓄積されている電力を適切に保持することができ、電力の無駄を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る非接触型ＩＣカードの回路構成を示すブロック図であり、図２は、この非接触型ＩＣカードの内部構造を示す分解斜視図である。
【００１７】
図２において、１は、非接触型ＩＣカードであり、非接触型ＩＣカード１は、上面カバーシート１０１、アンテナコイル１０２を有するコアシート１０３、ポリマーリチウム二次電池１０４、ＩＣモジュール１０５、及び、下面カバーシート１０６を備えている。コアシート１０３は、アンテナコイル１０２を磁気結合コイルとするためのシート状の基板であり、内側に開口部（又は凹部）１０８が設けられている。そして、可とう性を具えた二次電池１０４、例えばポリマーリチウム二次電池が開口部（又は凹部）１０８に嵌め込まれ、絶縁性材料からなる上面カバーシート１０１又は下面カバーシート１０６によって、上方又は下方から挟み込まれている。なお、二次電池１０４の端部には端子１０７ｃ及び１０７ｄが設けられ、これらの端子１０７ｃ及び１０７ｄを介して、二次電池１０４にＩＣモジュール１０５が接続されている。即ち、非接触型ＩＣカード１は、可とう性を有する二次電池（例えば、ポリマーリチウム二次電池）１０４、アンテナコイル１０２及びＩＣモジュール１０５を有している。
【００１８】
なお、上面カバーシート１０１及び下面カバーシート１０６には、任意の絶縁性材料又は表面に絶縁性が付与された導電性材料を用いることが可能であるが、量産性に優れ安価に製造できることから、絶縁性のプラスチックシートを用いることが好ましい。絶縁性のブラスチックシートとして、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）等を用いることができる。アンテナコイル１０２は、電磁誘導を用いたデータ伝送及び電力伝送に用いるコイルとなるので、アンテナコイル１０２の材料としては、例えばアルミニウム、銅、銀、金、スズ、鉛、インジウム、クロム、ニッケル等の良導性金属材料を用いることが好ましい。導線を巻いた形態においては、短絡を回避するため、良導性金属材料を絶縁体で被覆した線が好ましい。良導性金属材料の箔をＰＥＴに貼り付け、エッチングする形態であれば、絶縁体の被覆は必ずしも必要ではない。
【００１９】
また、ＩＣモジュール１０５には、図１に示すように、ＩＣカードコントローラ２０１、二次電池１０４の保護回路２０２、充電放電制御回路２０３、電源供給回路２０４及び表示部２０５が設けられている。ＩＣカードコントローラ２０１は、ＣＰＵ２１０、ＲＡＭ２１１、ＲＯＭ２１２、ＥＥＰＲＯＭ２１３、入出力制御回路２１４及び表示駆動回路２１７を有しており、これらがバス２１５を介して相互に接続されている。更に、ＣＰＵ２１０の制御下にある電源供給回路２０４もバス２１５に接続されている。
【００２０】
入出力制御回路２１４は、アンテナコイル１０２に連結された端子１０７ａ及び端子１０７ｂからの信号を受けて、又はこれらに信号を送出してデータ伝送の制御する回路である。端子１０７ａ及び１０７ｂは、電力供給の端子にもなっていて、電源供給回路２０４にも接続されている。そして、本実施形態では、アンテナコイル１０２が受信した電波が変調された電波である場合には、端子１０７ａ及び１０７ｂから入力された電波を信号として入出力制御回路２１４が取り出し、復調してＣＰＵ２１０等のデータ処理回路に受け渡す。一方、アンテナコイル１０２が受信した電波が搬送波の電波（キャリア）だけの送信となる無変調状態である場合や、一定振幅状態で特に電力用の強い出力の電波による搬送波である場合には、端子１０７ａ及び１０７ｂから入力された電波を電源供給回路２０４が受け入れ、電源供給回路２０４が電力として取り出す。
【００２１】
表示駆動回路２１７は、表示部２０５を駆動する回路で、ＲＡＭ２１１上のデータ（例えば、残金に関するデータ）に基づいて表示データを作成し、電源供給回路２０４の電圧状況に依存して、後述する制御フロー（図５）に従って、表示部２０５を駆動して表示データを表示させる。なお、非接触型ＩＣカード１とＩＣカードリーダ・ライタ２との間でデータ伝送が行われる際の変調の方式は、例えば、ＡＳＫ、ＰＳＫ又はＦＳＫのいずれかである。
【００２２】
電源供給回路２０４には、同調回路２０４ａ、整流回路２０４ｂ、レギュレータ２０４ｃ、整流回路２０４ｂの出力電圧を検出する電圧検出回路２０４ｄ、出力電圧検出回路２０４ｄの検出信号に応じて電源の切換処理を行う供給電力切換回路２０４ｅ、及びＡ／Ｄ変換回路（図示せず）が設けられている。供給電力切換回路２０４ｅは、ＩＣモジュール１０５等の供給電力を、レギュレータ２０４ｃの出力か、又は端子１０７ｃ及び１０７ｄに接続された二次電池１０４の出力のいずれかに切換える。また、供給電力切換回路２０４ｅは二次電池１０４の充放電制御も行う。
【００２３】
同調回路２０４ａには、起動回路２０５が接続されている。起動回路２０５には、二次電池１０４から微量の電力が供給されている。起動回路２０５は、同調回路２０４ａからの信号を高周波増幅する高周波増幅回路、整流回路、整流回路の出力を受けて動作するパワーオンリセット回路、及び、電源スイッチ回路（いずれも図示せず）等から構成されており、微弱な所定の周波数の電波による電流信号をアンテナコイル１０２が受けると、ＩＣカードコントローラ２０１を起動させる。即ち、アンテナコイル１０２が所定値以上の微弱な電波を受信すると、電源スイッチ回路を作動させると共に、パワーオンリセット回路を動作させて、ＩＣカードコントローラ２０１を起動させて、これを動作状態にする。
【００２４】
電圧検出回路２０４ｄは、アンテナコイル１０２から端子１０７ａ及び１０７ｂ並びに整流回路２０４ｂを介してレギュレータ２０４ｃに供給される電力の電圧を検出する。また、供給電力切換回路２０４ｅは、電圧検出回路２０４ｄの検出信号を受けてこの電圧を監視する。そして、供給電力切換回路２０４ｅは、出力電圧検出回路２０４ｄにより検出された電圧が、例えば４．０Ｖ以上である場合には、レギュレータ２０４ｃから安定化した電圧、例えば電圧が３．６Ｖの電力をＩＣモジュール１０５内部の各種回路に送出すると共に、レギュレータ２０４ｃに供給される電力の一部を、充放電制御回路２０３及び保護回路２０２を介して二次電池１０４へ充電電流として供給する。なお、供給電力切換回路２０４ｅが、二次電池１０４の充電に関しては、整流回路２０４ｅのコンデンサ２０４ｆに余剰電力を一旦充電しておき、動作後にこの余剰の電力を二次電池１０４へ充電してもよい。但し、後者の場合には、コンデンサ２０４ｆには大きな容量が要求されるため、非接触型ＩＣカード１０１に対して外付けされるコンデンサであってもよい。
【００２５】
また、供給電力切換回路２０４ｅは、出力電圧検出回路２０４ｄにより検出された電圧が、例えば４．０Ｖ未満且つ３．６Ｖ以上である場合にも、レギュレータ２０４ｃから安定化した電圧の電力をＩＣモジュール１０５内部の各種回路に送出する。但し、この場合には、余剰の電力を整流回路２０４ｅのコンデンサ２０４ｆに充電して確保し、充放電回路２０３及び保護回路２０２を介しての二次電池１０４の充電は行わない。
【００２６】
また、供給電力切換回路２０４ｅは、出力電圧検出回路２０４ｄにより検出された電圧が、例えば３．６Ｖ未満である場合には、保護回路２０２及び充放電回路２０３を介して二次電池１０４から電力を受けてＩＣモジュール１０５内部の各種回路へ電力を供給し、レギュレータ２０４ｃからの電力の出力は遮断する。
【００２７】
このように、本実施形態では、電源供給回路２０４が電波による電力供給量（その電圧）に応じて、二次電池１０４から電源を供給するか、アンテナコイル１０２から電源を供給するかを選択する。
【００２８】
従って、電波の受信状態が弱い状態、所謂弱電界の状態あっても、内部の各種回路は安定した動作をすることができる。なお、供給電力切換回路２０４ｅの前記のような切換制御は、ＣＰＵ２１０が所定のプログラムを実行することにより行われる。このプログラムとして、電圧監視プログラム２１３ａと充電要求処理プログラム２１３ｂとがＥＥＰＲＯＭ２１３に記憶されている。電圧監視プログラム２１３ａは、定期割り込み処理によりＣＰＵ２１０により定期的に実行される。ＣＰＵ２１０は、電圧監視プログラム２１３ａを実行すると、出力電圧検出回路２０４ｄにより検出される整流回路２０４ｂの現在の電圧値をデジタル値として取得した後、供給電力切換回路２０４ｅに対して所定の制御信号を送出し、供給電力切換回路２０４ｅにおける供給電力の切換制御を行う。
【００２９】
図３は、ＥＰＤ方式の表示部２０５を示す断面図である。表示部２０５は、スイッチング素子として薄膜トランジスタが設けられたＴＦＴ部２２、接着剤層２３、トナーをカプセル化したディスプレイ媒体２４、及び樹脂素材２６を備える。ディスプレイ媒体２４においては、２枚のプラスチックフィルムの間に帯電したトナーが封じ込められている。そして、ＴＦＴ部２２がディスプレイ媒体２４に電場を印加すると、ディスプレイ媒体２４内の帯電したトナーが極性に応じてどちらかの電極上に静電吸着し、その表面を被う。ここで、一方の電極を面積の小さな黒色、他方を面積の大きな白色にしておけば、コントラストを発生させて画像を形成することができる。このように、ＥＰＤ方式の表示部２０５は、トナーの面内分布を電気的に変化させて画像を形成する。なお、画像が形成された後には、電源の供給が断たれても、電極表面に吸着されたトナーはその状態を保持するため、表示画像には不揮発性がある。
【００３０】
このように、表示部２０５は、ディスプレイ媒体２４に対し所定の電場を形成させ、ディスプレイ媒体２４を構成する粒子を物理的に移動（泳動）させることにより、表示動作を行う。従って、表示駆動回路２１７の駆動を止めた場合であっても、移動（泳動）した粒子は一定期間その状態を保持できるため、結果として表示内容が一定期間保持される特質を有している。この表示内容を保持する期間（以下、表示保持期間と記述する）は、ディスプレイ媒体２４を構成する粒子の大きさや種類によるが、例えば数日〜数十日の表示保持期間を確保することも可能である。一方、一度表示を行うために表示駆動回路２１７を駆動する時間は数十μ秒程度である。このため、表示駆動回路２１７は短い時間だけ駆動させればいいので、消費電力も微小に抑えることが可能である。例えば、表示に必要な電流を５０μＡとして、駆動時間０．１ｍ秒とすると、必要な電力は０．５ｍＷとなる。
【００３１】
ここで、ディスプレイ媒体２４について説明する。ディスプレイ媒体２４としては、種々のものを選択して用いることができる。ここでは、そのうちの４種について説明する。図４ａ乃至図４ｄは、ディスプレイ媒体２４の仕組みを示す図である。
【００３２】
図４ａは、電気泳動ディスプレイ１３０を示す模式図である。バインダ１３２は、複数の粒子１３６及び染色懸濁流体１３８を充填された少なくとも１つのカプセル１３４を含む。粒子１３６は、例えばチタニア粒子である。適切な極性の直流電界がカプセル１３４に印加される場合には、粒子１３６がディスプレイの視覚面へと移動して、光を散乱する。印加された電界が逆転される場合には、粒子１３６はディスプレイの背面に移動し、そしてディスプレイの視覚面は、暗く見える。
【００３３】
図４ｂは、他の電気泳動ディスプレイ１４０を示す模式図である。電気泳動ディスプレイ１４０では、第１のセットの粒子１４２及び第２のセットの粒子１４４がカプセル１４１内に含まれている。第１のセットの粒子１４２及び第２のセットの粒子１４４は、対照をなす光学特性を有する。例えば、第１のセットの粒子１４２及び第２のセットの粒子１４４は、相異なる電気泳動移動度を有し得る。また、第１のセットの粒子１４２及び第２のセットの粒子１４４は、互いに対照をなす色を有し得る。例えば、第１のセットの粒子１４２は白で、第２のセットの粒子１４４は黒であり得る。カプセル１４１は実質的に透明な流体をさらに含む。また、カプセル１４１を間に挟んで電極１４６及び１４６´が配置されている。電極１４６、１４６´は、電圧源４８に接続されており、カプセル１４１に交流（ＡＣ）電界又は直流（ＤＣ）電界を提供し得る。カプセル１４１に電界を印加すると、第１のセットの粒子１４２は電極１４６´に向かって移動するのに対し、第２のセットの粒子１４４は電極１４６に向かって移動する。
【００３４】
図４ｃは、懸濁粒子ディスプレイ１５０を示す模式図である。懸濁粒子ディスプレイ１５０は、透過な流体１５４中に針状の粒子１５２を含む。粒子１５２は、電極１５６及び１５６´間にＡＣ電界が印加されると、その長軸が向く方向を変化させる。即ち、ＡＣ電界が印加されると、粒子１５２は表示面に対して垂直に方向付けされて、ディスプレイは透明に見える。一方、ＡＣ電界が取り除かれると、粒子１５２は不規則に方向付けられて、ディスプレイ１５０は不透明に見える。
【００３５】
図４ｄは、複数の重クロム球体を含むディスプレイ１６０を示す模式図である。重クロム球体１６１は、第１の色の正に帯電された半球１６２及び第２の色の負に帯電された半球１６４を液状媒体１６６内に含む。電極１６８及び１６８’のペアを介して球体１６１に電界が印加されると、球体１６１が回転して２つの半球１６２、１６４のうち１つの色が表示される。
【００３６】
なお、図４ａ〜図４ｄに示した電気泳動ディスプレイは例であって、他の電気泳動ディスプレイが用いられてもよい。また、液晶表示装置、反射型液晶表示装置、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、コレステリック液晶表示装置、乾式トナー表示装置又は有機ＥＬ表示装置等が用いられてもよい。
【００３７】
次に、上述のように構成された非接触型ＩＣカードの充電及び電源供給の動作について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る非接触型ＩＣカードの充電及び電源供給の動作を示すフローチャートである。
【００３８】
先ず、非接触型ＩＣカード１を、非接触型ＩＣカード対応のＩＣカードリーダ又はＩＣカードリーダ・ライタ２（図１参照）に近づけると、非接触型ＩＣカード１のアンテナコイル１０２は、非接触型ＩＣカード対応リーダ（リーダ・ライタ２）から発信される電磁波を受信する（ステップＳ１０１）。このとき、アンテナコイル１０２に微弱な所定の周波数の電波、例えば、１３．５６ＭＨｚの周波数の電波が供給される。これをアンテナコイル１０２が受けると、同調回路２０４ａにより同調がとられて受信電波レベルが一定レベルに達した時点で起動回路２０５が動作してＩＣモジュール１０５を起動する。これにより、ＩＣモジュール１０５が動作状態に入る。
【００３９】
また、この受信によりアンテナコイル１０２の端子間に電圧が誘起され、それを電源供給回路２０４内の整流回路２０４ｂが受けて整流して所定の電圧の電力とする（ステップＳ１０２）。
【００４０】
更に、ＣＰＵ２１０は、定期的な電圧監視プログラム２１３ａの実行により、ステップＳ１０２において整流回路２０４ｂで整流された電力の電圧とＩＣカード駆動可能電圧（例えば、３．６Ｖ）とを比較する（ステップＳ１０３）。
【００４１】
ここで、整流回路２０４ｂにより整流された電力の電圧がＩＣカード駆動可能電圧以上であれば、供給電力切換回路２０４ｅに、ＩＣカードコントローラ２０１に対してレギュレータ２０４ｃを介してアンテナコイル１０２からの電力を供給させる（ステップＳ１０４）。更に、特に整流回路２０４ｂにより整流された電力の電圧が４．０Ｖ以上の場合には、破線で示すように、ステップＳ１１２へと移行し、同時に充電処理を行う。そして、そのまま終了するではなく、更に破線で示すように、ステップＳ１１２からステップＳ１０６へと移行する。
【００４２】
一方、ステップＳ１０３において、整流回路２０４ｂにより整流された電圧がＩＣカード駆動可能電圧未満であれば、ＣＰＵ２１０が供給電力切換回路２０４ｅを制御して、充電放電制御回路２０３を介して二次電池１０４から電力を供給するようにする（ステップＳ１０５）。また、詳細は後述するが、この二次電池１０４からの電力供給に切り替えられた時点で、ＣＰＵ１２０は、電圧監視プログラム２１３ａに基づいて二次電池１０４から供給される電圧を監視し、この電圧が所定値以下になったとき、例えば、３．３Ｖ以下になったときには、破線で示すように、充電要求信号４１（図６参照）を発生してＩＣカードリーダ・ライタ２（電波送信側装置）に電力供給の電波発生の要求をする充電要求処理に入る。
【００４３】
このように、ステップＳ１０４又はＳ１０５を経て、アンテナコイル１０２からの電力または、二次電池１０４からの電力を得た後、ＩＣモジュール１０５を起動し、アンテナコイル１０２を介してのＩＣカードリーダ・ライタ２との通信及び信号の処理を開始する（ステップＳ１０６）。
【００４４】
そして、ＩＣカードリーダ・ライタ２との通信及び信号処理が完了すると、ＲＡＭ２１１上にバックアップされている表示内容に変更があるか、又は、表示してから表示限界時間（表示部２０５（例えば電子ペーパー）の表示限界）を超えているかどうかを判断し（ステップＳ１０７）、変更又は限界で表示の更新が必要であれば、ステップＳ１０８へと移行する。一方、表示の変更も更新も必要なければ、ステップＳ１１１へと移行する。なお、更新の要否の判断に当たっては、例えばＲＡＭ２１１内にＩＣカードリーダ・ライタ２側から表示実行した日時情報の取得及びバックアップを行い、ＩＣカードリーダ・ライタ２側と通信している現在の時刻を読み込んで表示経過時間を算出すればよい。
【００４５】
ステップＳ１０８では、アンテナコイル１０２から供給された電力又は二次電池１０４から供給された電力が表示できるレベルにあるかどうか（例えば、０．５ｍＷ以上）を判断し（ステップＳ１０８）、表示可能であれば、ステップＳ１０９へと移行する。ステップＳ１０９では、ＩＣカードリーダ・ライタ２側との信号処理の結果、例えばＲＡＭ２１１に格納されている情報に基づいて、表示駆動回路２１７で表示データを作成し、表示部２０５に送る。
【００４６】
一方、表示可能でなければ、ステップＳ１１０へと移行する。ステップＳ１１０では、ＩＣカードリーダ・ライタ２側に電力不足の異常コードを通知する。なお、図示しないが、電力不足の異常コードを受信したＩＣカードリーダ・ライタ２側は、カードの電力確保のため再度カードを翳すようにユーザに通知する。
【００４７】
そして、データの伝送処理が終了すると、ＣＰＵ２１０が供給電力切換回路２０４ｅを制御して充電放電制御回路２０３を介して、コンデンサ２０４ｆに蓄電されている余剰電力を二次電池１０４に充電する（ステップＳ１１１及びＳ１１２）。この場合、余剰電力が充電電圧に満たないときには、昇圧回路等を設けて昇圧して充電するように構成することが好ましい。
【００４８】
次に、ステップＳ１０３において、二次電池１０４からの供給電圧が所定値以下、例えば３．３Ｖ以下になったときの動作、即ち充電要求処理について説明する。図６は、ＣＰＵ２１０の電圧監視プログラム２１３ａによる充電要求処理を示すフローチャートである。
【００４９】
先ず、上述のように、アンテナコイル１０２が微弱な所定の周波数の電波、例えば、１３．５６ＭＨｚの周波数の電波を受けると（図５のステップＳ１０１）、同調回路２０４ａにより同調がとられて受信電波のレベルが一定レベルに達した時点で起動回路２０５が動作して二次電池１０４からの電力を受けてＩＣモジュール１０５を起動する。これにより、ＩＣモジュール１０５が動作状態に入る。ＩＣモジュール１０５が動作状態に入ると、通常の状態では、ＣＰＵ２１０が出力電圧検出回路２０４ｄを用いて整流回路２０４ｂの出力電圧（図５のステップＳ１０２）を監視する。そして、整流回路２０４ｂの出力電圧が３．６Ｖ未満になると（図５のステップＳ１０３）、出力電圧検出回路２０４ｄを用いて二次電池１０４の電圧を監視する。即ち、ＣＰＵ２１０は、電圧監視プログラム２１３ａを定期的に実行して出力電圧検出回路２０４ｄにより得られる二次電池１０４の端子間電圧と、予め設定されたしきい値電圧を比較して電池の残量検出を行う（ステップＳ２０１）。
【００５０】
そして、二次電池１０４の残量が減って規定の端子間電圧以下（３．３Ｖ以下）になると、ＣＰＵ２１０は、充電要求処理プログラム２１３ｂを実行して非接触ｌＣカード１側からアンテナコイル１０２を介してＩＣカードリーダ・ライタ２に向けて充電要求信号４１を送信する（ステップＳ２０２）。
【００５１】
ＩＣカードリーダ・ライタ２側は、充電要求信号４１を検出し（ステップＳ２０３）、電力搬送波４２を非接触型ＩＣカード１に向けて一定期間だけ送出する（ステップＳ２０４）。このとき、電力搬送波４２の波形は、送受信を行うデータ内容には依存しない、充電時のみの波形とする。これにより、非接触ｌＣカード１側は、二次電池１０４の充電処理を行う（ステップＳ２０５）。そして、ＩＣカードリーダ・ライタ２側は、予め設定された時間を経た後に、電力搬送波の出力動作を停止する（ステップＳ２０６）。
【００５２】
なお、電力搬送波４２としては、特定の周波数に設定された正弦波を用いることが、伝送ロスを減らし、非接触型ＩＣカード１側で効率的に電力を取込むことが可能となるため、好ましい。また、上述のように、電力搬送波４２は、非接触型ＩＣカード１への送出が開始されてから、予め設定された時間を経た後に、ＩＣカードリーダ・ライタ２からの送出が停止されるが（ステップＳ２０６）、この場合の予め設定された一定期間としては、例えば１０秒と設定することができる。
【００５３】
電力搬送波４２の送出が停止された後は（ステップＳ２０６）、ＩＣモジュール１０５が二次電池１０４の端子間電圧を監視する状態に戻り、ステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理を繰り返し行う。そして、繰り返し行われるステップＳ２０１のいずれかにおいて、二次電池１０４が満充電となったと判定されると（ステップＳ２０７）、充電要求信号４１の送出処理を行わずに、充電処理を終了する。なお、電力搬送波４２の受信中を含めてレギュレータ２０４ｃからの電力が利用できる電圧のときには、特に、その電力がＩＣモジュール１０５等へ供給される。
【００５４】
次に、充放電回路２０３による二次電池１０４の充電動作について説明する。図７は、充放電回路２０３による二次電池１０４の充電動作の一例を示すフローチャートである。
【００５５】
ここでは、最初に定電流充電を行った後に、定電圧充電を行う。即ち、充電開始の指示があると、先ず、定電流充電を開始する（ステップＳ４０１）。定電流充電は、充電電圧が規定電圧になるまで一定の電流値で行われる（ステップＳ４０２）。そして、充電電圧が規定電圧に達した時点で定電圧充電に移行する。但し、定電流充電を開始して充電経過時間が予め定められた規定時間を超えるようであれば、電池に異常があったと判断し、充電を終了する（ステップＳ４０３）。
【００５６】
ステップＳ４０４で定電圧充電が開始され、定電圧充電は、充電電流が規定電圧になるまで、一定の電圧で行われる（ステップＳ４０５）。そして、充電電流が規定電流に達した時点で終了する。なお、定電流充電と同様に、定電圧充電を開始して充電経過時間が規定時間を超えるようであれば、電池に異常があったと判断し、充電を終了する（ステップＳ４０６）。
【００５７】
次に、充放電回路２０３による二次電池１０４の電力供給動作（放電動作）について説明する。図８は、充放電回路２０３による二次電池１０４の電力供給動作（放電動作）の一例を示すフローチャートである。
【００５８】
充放電回路２０３は、負荷に対する放電を二次電池１０４に開始させると共に、放電電圧を監視し（ステップＳ３０１）、放電電圧が規定電圧以上になった場合、過放電防止のため放電を中止する（ステップＳ３０３）。また、放電電流の監視も行い（ステップＳ３０２）、放電電流が規定電流以上となった場合にも放電を中止する（ステップＳ３０３）。放電を中止した後には、放電電流又は放電電圧が規定値内に収まるまで放電を中断し、電力供給を一時的に停止する（ステップＳ３０４）。規定値内に収まるようになると、破線で示すように、ステップＳ３０１へと戻り、電力供給（放電）を再開する。なお、充放電回路２０３は、電力供給中（放電中）は、常に放電電圧及び放電電流を監視する（ステップＳ３０５）。
【００５９】
このような本実施形態では、表示部２０５として、カード内のデータ内容を低電力でも有効に表示させることが可能である。また、表示部２０５に柔軟性があり屈曲可能であるので、従来の紙のＩＣカードと同様に扱うことが可能である。更に、軽量かつ薄い電気泳動式のディスプレイを採用しているので、ＩＳＯ等の規格により厚みが定められているＩＣカードに可変表示媒体を形成するこができる。また、更に、表示した画像が電力や画像信号の供給中止後であっても残存するので、画像表示のための消費電力が少なくて済む上、リーダライタ等からカードを離した状態であってもカード上に画像を表示し続けることができる。これにより、プリペイドカードやポイントカードなどに応用すればカードに記憶された残額やポイントの確認が可能であり、誤操作や勘違いなどによるトラブルをなくすことができる。
【００６０】
また、電力系に関しては、電波によりアンテナコイル１０２で受けた電力の電圧値を監視して、電波による電力供給において供給電力の電圧が可動可能な電圧値未満のときには二次電池１０４（又はコンデンサ）からの電力によりＩＣカードを動作させ、供給電力の電圧が可動可能な電圧値以上のときには動作中あるいは動作後の余剰電力により充電放電制御回路２０３を介して二次電池１０４等を充電する。これにより、電波による安定しない電力供給において可動可能な電圧値未満のときには、電波による不安定な電力を使用することなく、二次電池１０４等の安定した電力を使用してＩＣモジュールを動作させることができる。更に、余分な電力は充電に使用されるので、電力の無駄がなくなる。しかも、電波によりアンテナコイル１０２で受けた電力を使用する場合にも、余分な電力は充電側に回せるので、電波の出力が強すぎてもＩＣモジュール１０５側では安定した電圧の電力を使用することができる。
【００６１】
次に、このような充放電回路を持つ非接触型ＩＣカードの寸法及び電気的特性の一例について説明する。ＰＥＴを用いて、縦５４．０ｍｍ、横８５．６ｍｍ、厚さ０．７６ｍｍの外形寸法の非接触型ＩＣカード１において、例えば、二次電池（ポリマーリチウム）１０４の外形寸法として、縦４３．０ｍｍ、横６０．０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍを用いたとする。二次電池１０４の質量は２．１３ｇ、電圧は３．６Ｖで、容量は２２．４ｍＡｈとする。この非接触型ＩＣカード１においては、アンテナコイル１０２を用いてデータ伝送する場合に、最大１０ｍＡ、平均３ｍＡの電流を流したとすると、データ伝送をせずに待機している場合には、最大１５０μＡ、平均３５μＡの電流を流すことができる。これらの電流値と、二次電池の容量２２．４ｍＡｈとにより、二次電池１０４が十分に充電した後に待機のみの場合は約１６０日間もつことができる。また、二次電池１０４が十分に充電した後に連続したデータ伝送を行う場合は、約２．２時間可能である。
【００６２】
なお、二次電池としては、ポリマーリチウム二次電池以外の二次電池を用いてもよく、また、電力蓄電用のコンデンサを二次電池に換えて用いてもよい。
【００６３】
また、本発明の実施形態は、例えばコンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施形態に係る非接触型ＩＣカードの回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る非接触型ＩＣカードの内部構造を示す分解斜視図である。
【図３】ＥＰＤ方式の表示部２０５を示す断面図である。
【図４ａ】電気泳動ディスプレイ１３０を示す模式図である。
【図４ｂ】他の電気泳動ディスプレイ１４０を示す模式図である。
【図４ｃ】懸濁粒子ディスプレイ１５０を示す模式図である。
【図４ｄ】複数の重クロム球体を含むディスプレイ１６０を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る非接触型ＩＣカードの充電及び電源供給の動作を示すフローチャートである。
【図６】ＣＰＵ２１０の電圧監視プログラム２１３ａによる充電要求処理を示すフローチャートである。
【図７】充放電回路２０３による二次電池１０４の充電動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】充放電回路２０３による二次電池１０４の電力供給動作（放電動作）の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１：非接触型ＩＣカード、２０５：表示部、２２：ＴＦＴ部、２４：ディスプレイ媒体、１０１：上面カバーシート、１０２：アンテナコイル、１０３：コアシート、１０４：二次電池（ポリマーリチウム二次電池）、１０５：ＩＣモジュール、１０６：下面カバーシート、１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ：端子、１０８：開口部、２０１：ＩＣカードコントローラ、２０２：保護回路、２０３：充電放電制御回路、２０４：電源供給回路、２０４ａ：同調回路、２０４ｂ：整流回路、２０４ｃ：レギュレータ、２０４ｄ：電圧検出回路、２０４ｅ：供給電力切換回路、２０５：表示部、２１０：ＣＰＵ、２１１：ＲＡＭ、２１２：ＲＯＭ、２１３：ＥＥＰＲＯＭ、２１４：入出力制御回路、２１５：バス、２１７：表示駆動回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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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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