(57)【要約】【課題】長時間表示を維持すると共に、リーダ／ライタにかざす時間を短縮化する。【解決手段】非接触ＩＣカード１において、整流回路１７は、アンテナ１０を介して得られた電磁波を整流して直流電圧に変換し、電気二重層キャパシタ１８は、変換により得られた電力を急速に蓄積する。そして電気二重層キャパシタ１８は、この電気エネルギを用いて変復調回路１１、ＣＰＵ１２、メモリ１３、コントローラＩＣ１４、ドライバＩＣ１５等の回路を動作させ、また、コレステリック液晶や強誘電性液晶等を用いた表示素子１６に表示する情報の書き換えを行う。【選択図】  図１
2004177989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を用いて外部のデータ処理装置と非接触で情報を送受信する非接触ＩＣカードにおいて、
上記データ処理装置から送信された電磁波を整流する整流手段と、
上記整流手段からの整流出力を蓄積する電気二重層コンデンサと、
上記データ処理装置との情報の送受信を制御すると共に、上記データ処理装置から受信した情報を表示するための制御を行う制御手段と、
電力の供給が停止した後も表示内容を保持するメモリ性を有し、上記制御手段による制御に従って上記情報を表示する表示手段とを備え、
上記電気二重層コンデンサは、上記整流出力を蓄積して得られた電力を上記非接触ＩＣカードの各部に供給すること
を特徴とする非接触ＩＣカード。
【請求項２】
上記表示手段は液晶表示手段であって、その液晶の配向に少なくとも２つの安定状態を有し、上記電気二重層コンデンサから電力が供給されると、上記液晶の配向が上記少なくとも２つの安定状態のうち何れか１つの安定状態となって、上記情報を表示することを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカード。
【請求項３】
上記液晶は、強誘電性液晶又はコレステリック液晶であることを特徴とする請求項２記載の非接触ＩＣカード。
【請求項４】
上記データ処理装置から受信した情報を記憶する記憶手段と、
上記記憶手段に記憶された情報のうち、上記表示手段に表示する情報を切り換える表示切換手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を用いて外部のデータ処理装置と非接触で情報を授受し、授受した情報を表示することができる非接触ＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線通信によってリーダ／ライタ等のデータ処理装置と情報交換を行う非接触ＩＣカードが登場しており、プリペイドカードや定期券等の広範囲の分野で利用されつつある。このような非接触ＩＣカードは、カード内の情報を更新する際にデータ処理装置に物理的に接続させる必要がないため、利用時に逐一財布等から取り出さずにすむという利点を有する。
【０００３】
ところで、一般的なプリペイドカードにおいては、リーダ／ライタ内に穿孔装置やプリンタ等を設け、利用時にリーダ／ライタを通す際に、それらの装置を用いてカード自身にパンチ穴を開けたり、リライト印刷を行うことによって、残高等のカード内の情報を表示している。しかしながら、非接触ＩＣカードの場合、リーダ／ライタを通す必要がないため、そのような方法で情報を表示することはできない。
【０００４】
このため、非接触ＩＣカードに液晶や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の表示素子を設け、内蔵されたバッテリにより電力を供給することで情報を表示する技術が提案されている。しかしながら、このような非接触ＩＣカードでは、表示を維持しようとするとバッテリから常時電力を供給する必要があるため、バッテリに蓄積された電力が徐々に減少し、長時間の表示にはバッテリを交換したり、再充電する必要があるという問題があった。
【０００５】
また、例えば下記の特許文献１に記載されているように、太陽電池により電力を供給する非接触ＩＣカードも提案されているが、光が満足に当たらない場所では情報が表示されなくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、下記の特許文献２には、強誘電性液晶表示パネルを用いた非接触ＩＣカードが提案されている。一般に、強誘電性液晶は、分極の配向方向に少なくとも２つの安定状態があり、印加電界の方向によって何れか一方の状態に安定化され、電界を取り除いてもその配向方位で液晶分子の配列状態が維持されるという特徴を有する。したがって、この強誘電性液晶表示パネルを用いることで、電力が得られなくなった後も表示内容を保持することができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−１０８９０４号公報
【特許文献２】
特開平１０−１５４２１５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に記載されているようなメモリ性表示素子を用いた場合、情報の書き込みに時間を要したり、電圧が高く比較的電力を要したりするため、非接触ＩＣカードをリーダ／ライタにかざす時間が長くなってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、例えばバッテリの交換や再充電を行うことなく長時間表示を維持すると共に、リーダ／ライタにかざす時間を短縮化する非接触ＩＣカードを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明に係る非接触ＩＣカードは、電磁波を用いて外部のデータ処理装置と非接触で情報を送受信する非接触ＩＣカードにおいて、上記データ処理装置から送信された電磁波を整流する整流手段と、上記整流手段からの整流出力を蓄積する電気二重層コンデンサと、上記データ処理装置との情報の送受信を制御すると共に、上記データ処理装置から受信した情報を表示するための制御を行う制御手段と、電力の供給が停止した後も表示内容を保持するメモリ性を有し、上記制御手段による制御に従って上記情報を表示する表示手段とを備え、上記電気二重層コンデンサが、上記整流出力を蓄積して得られた電力を上記非接触ＩＣカードの各部に供給するものである。
【００１１】
このような非接触ＩＣカードでは、外部のデータ処理装置から送信された電磁波を整流手段で整流した整流出力を電気二重層コンデンサに蓄積し、電気二重層コンデンサに蓄積された電力を用いて、例えば表示手段に表示する情報を切り換える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、電磁波を用いて外部のデータ処理装置であるリーダ／ライタと非接触で情報を授受し、授受した情報を表示する非接触ＩＣカードに適用したものである。
【００１３】
先ず、図１に本実施の形態における非接触ＩＣカード１の内部構成を示す。なお、図１には、リーダ／ライタ２０やそのアンテナ２１についても併せて示している。このリーダ／ライタ２０は、必要に応じて図示しないホストコンピュータと通信を行うことができる。
【００１４】
図１において、アンテナ１０は、リーダ／ライタ２０のアンテナ２１から送信された電磁波を受信し、変復調回路１１は、受信した信号を復調してＣＰＵ１２に供給する。そして、ＣＰＵ１２は、復調された信号に含まれているコマンドを解釈し、このコマンドに従って、それに続くデータを処理する。
【００１５】
例えば、処理されたコマンドがメモリ１３に対するリード命令であった場合には、ＣＰＵ１２は、メモリ１３に記憶されたデータを読み出し、変復調回路１１がこれを変調してアンテナ１０から電磁波として出力する。一方、処理されたコマンドがメモリ１３に対するライト命令であった場合には、ＣＰＵ１２は、復調されたデータをメモリ１３に書き込む。また、コマンドがデータ表示命令であった場合には、ＣＰＵ１２は、データをコントローラＩＣ１４に供給する。コントローラＩＣ１４は、ドライバＩＣ１５を制御することにより、ＣＰＵ１２から供給されたデータを表示素子１６に表示させる。
【００１６】
非接触ＩＣカード１をプリペイドカードとして用いた場合には、利用者は予め一定金額を支払っておき、その金額をメモリ１３に記憶させる。そして、商品を購入する毎にリーダ／ライタ２０で支払い処理を行う。この際、表示素子１６には、利用金額や残高等の情報が表示される。
【００１７】
ここで、本実施の形態では、表示素子１６として、コレステリック（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ）液晶や強誘電性液晶等を用いたメモリ性表示素子を用いる。このコレステリック液晶や強誘電性液晶は、分極の配向方向に少なくとも２つの安定状態があるバイステイブル（ｂｉｓｔａｂｌｅ）性を有し、印加電界の方向によって何れか一方の状態に安定化され、電界を取り除いてもその配向方位で液晶分子の配列状態が維持されるという特徴を有する。したがって、このようなメモリ性表示素子を用いることで、一旦書き込まれたデータを半永久的に保持することができる。
【００１８】
整流回路１７は、アンテナ１０を介して得られた電磁波を整流し、直流電圧に変換して電気二重層キャパシタ（コンデンサ）１８に電力を供給する。この電気二重層キャパシタ１８は瞬時充電が可能であり、充電後に電気的に外部から遮断することで、電気エネルギを数日間以上保持することができる。そして電気二重層キャパシタ１８は、この電気エネルギを用いて変復調回路１１、ＣＰＵ１２、メモリ１３、コントローラＩＣ１４、ドライバＩＣ１５等の回路を動作させ、また、表示素子１６に表示する情報の書き換えを行う。
【００１９】
ここで、電気二重層キャパシタ１８の概略構成を図２に示す。約２０μｍ厚のアルミ集電体陽極３０ａ及びアルミ集電体陰極３０ｂの上に、それぞれ数十μｍ厚の活性炭層３１ａ、３１ｂを設け、セパレータ３２として紙などを挟み、電解液３３を充填してアルミシート（図示せず）などで封止する構造となっている。
【００２０】
活性炭層３１ａ、３１ｂ間に直流電圧を印加すると、プラス側に分極された活性炭層３１ａにはマイナスイオンが、マイナス側に分極された活性炭層３２ｂにはプラスイオンが、それぞれ静電的に引き寄せられ、活性炭層３１ａ、３１ｂと電解液３３の界面にはそれぞれ電気二重層が形成される。電気二重層キャパシタ１８は、この電気二重層領域に電荷を蓄えることを原理とするものであり、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、ファラド（Ｆ）単位の大容量化が実現できる。
【００２１】
なお、定格電圧は、電解液３３の分解電圧によって決まり、約２．３Ｖ〜２．５Ｖであるが、電気二重層キャパシタ１８を直列に接続することで、充電電圧を整数倍にすることが可能である。また、電気二重層キャパシタ１８の全体の厚さを０．５ｍｍ以下にすることも可能であるため、例えば厚さが０．９ｍｍ以下の非接触ＩＣカードに内蔵することも十分可能である。
【００２２】
具体例として、０．００１Ｆの電気二重層キャパシタ１８に充電する場合を考える。リーダ／ライタ２０の出力を非接触ＩＣカード１の整流回路１７のコイル（図示せず）で受けると、５Ｖ／２０ｍＡ程度の起電力が発生する。キャパシタ１８に２０ｍＡの定電流充電回路を接続すると、０Ｖから３．３Ｖへの充電時間Ｔｃは、以下の式（１）により０．１６５ｓｅｃとなる。また、この場合、電気二重層キャパシタ１８に蓄えられる電気エネルギＥｃは、以下の式（２）により０．００５４５Ｗとなる。
【００２３】
【数１】
2004177989.tif 000003
【００２４】
ここで、表示素子１６としてＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）を用いる場合、書き込みに必要なエネルギは容量の充放電を考えればよく、ＬＣＤの容量が単位面積当たり高々０．０１μＦ／ｃｍ２程度であり、駆動電圧に２０Ｖ必要であると仮定すると、表面積Ｓが１０ｃｍ２の表示部の書き換えに必要なエネルギＥＬは、以下の式（３）により０．００００２Ｗ程度となる。
【００２５】
【数２】
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【００２６】
これは、電気二重層キャパシタ１８に蓄えられる電気エネルギＥｃの２５０分の１程度であり、電気二重層キャパシタ１８の電気エネルギＥｃで十分にまかなうことができる。
【００２７】
また、書き込みに要する時間が短いため、書き込み時に変復調回路１１、ＣＰＵ１２、メモリ１３、コントローラＩＣ１４、ドライバＩＣ１５等を動作させる電力も電気二重層キャパシタ１８の電気エネルギＥｃでまかなうことができる。
【００２８】
一方、表示素子１６としてコレステリック液晶を用いる場合、表示の書き換えに要する時間は通常の液晶よりも長く、１ラインあたり１０ｍｓｅｃ程度必要である。したがって、非接触ＩＣカード１がリーダ／ライタ２０から電力を受け取れる時間が例えば０．２ｓｅｃ程度と短い場合には、その時間内では多くても２０ライン分しか書き換えることができない。
【００２９】
そこで、本実施の形態における非接触ＩＣカード１では、リーダ／ライタ２０から電力を受け取れる短い時間で電気二重層キャパシタ１８に電気エネルギを蓄積し、その電気エネルギを用いることで、非接触ＩＣカード１が電気を受け取る時間よりも長い時間をかけて表示素子１６に表示する情報の書き換えを行う。
【００３０】
ここで、衝撃や屈曲により一旦書き込まれた表示データが壊れた場合であっても、電気二重層キャパシタ１８には、１回の充電により上述の例では表示書き換えに必要な電力の約２５０倍の電気エネルギが充電されているため、例えば図３に示すように、非接触ＩＣカード１上にボタン４０を設け、このボタン４０を押して再度書き込みの支持を与えることで、表示データの復帰を可能にすることができる。また、このボタン４０を押してメモリ１３に記憶されている別のデータに切り換えて表示させることも可能である。
【００３１】
以上のように、本実施の形態における非接触ＩＣカード１は、表示素子１６としてコレステリック液晶や強誘電性液晶等を用いたメモリ性表示素子を用いているため、表示素子１６の表示データを半永久的に保持することが可能である。
【００３２】
また、メモリ性表示素子は表示データの書き換えに時間を要するが、電気二重層キャパシタ１８に電気エネルギを急速に蓄積し、その電気エネルギを用いて表示データの書き換えを行うことで、非接触ＩＣカード１をリーダ／ライタ２０にかざす時間を短縮化することができる。
【００３３】
さらに、この電気二重層キャパシタ１８は、０．１ｓｅｃ以下の急速充電や、１０万サイクル以上の繰り返し充放電が可能であるため、充電式バッテリのようなバッテリ交換や充電にかける時間が不要であり、非接触ＩＣカード１を完全に非接触で扱うことができるため故障しにくい。
【００３４】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る非接触ＩＣカードは、電磁波を用いて外部のデータ処理装置と非接触で情報を送受信する非接触ＩＣカードにおいて、上記データ処理装置から送信された電磁波を整流する整流手段と、上記整流手段からの整流出力を蓄積する電気二重層コンデンサと、上記データ処理装置との情報の送受信を制御すると共に、上記データ処理装置から受信した情報を表示するための制御を行う制御手段と、電力の供給が停止した後も表示内容を保持するメモリ性を有し、上記制御手段による制御に従って上記情報を表示する表示手段とを備え、上記電気二重層コンデンサが、上記整流出力を蓄積して得られた電力を上記非接触ＩＣカードの各部に供給するものである。
【００３６】
このような非接触ＩＣカードによれば、外部のデータ処理装置から送信された電磁波を整流手段で整流した整流出力を電気二重層コンデンサに蓄積し、電気二重層コンデンサに蓄積された電力を用いて、例えば表示手段に表示する情報を切り換えるため、非接触ＩＣカードを例えばリーダ／ライタにかざす時間を短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における非接触ＩＣカードの内部構成を説明する図である。
【図２】同非接触ＩＣカードに用いられる電気二重層キャパシタの概略構成を説明する図である。
【図３】同非接触ＩＣカード上に設けられたボタンの一例を示す図である。
【符号の説明】
１  非接触ＩＣカード、１０  アンテナ、１１  変復調回路、１３  メモリ、１４  コントローラＩＣ、１５  ドライバＩＣ、１６  表示素子、１７  整流回路、１８  電気二重層キャパシタ、２０  リーダ／ライタ、２１  アンテナ、３０ａ  アルミ集電体陽極、３０ｂ  アルミ集電体陰極、３１ａ，３１ｂ  活性炭層、３２  セパレータ、３３  電解液、４０  ボタン
【図１】
2004177989.tif 000005
【図２】
2004177989.tif 000006
【図３】
2004177989.tif 000007