(57)【要約】【課題】  表示部に通電を行う薄い受電装置に対して、容量結合を用いて非接触にて効率よく電気信号を伝送することが可能な伝送システム等を提供する。【解決手段】  電気信号を送信する送電装置と、少なくとも２つの受電電極により前記電気信号を非接触にて受信する電子ペーパー装置とを備える伝送システムであって、前記電子ペーパー装置は、画像を表示する表示部を有し、前記表示部は、当該表示部に通電する画素電極を有し、前記電子ペーパー装置には、前記画素電極が平面化された状態で有する面のうち最大面積を有する面である画素電極面に垂直な方向に前記画素電極面を平行移動させて形成される領域である画素電極領域があり、前記受電電極のうちの１つである第１受電電極は、前記画素電極領域以外の領域において前記電気信号を受信する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号を送信する送電装置と、少なくとも２つの受電電極により前記電気信号を非接触にて受信する電子ペーパー装置とを備える伝送システムであって、
前記電子ペーパー装置は、画像を表示する表示部を有し、
前記表示部は、当該表示部に通電する画素電極を有し、
前記電子ペーパー装置には、前記画素電極が平面化された状態で有する面のうち最大面積を有する面である画素電極面に垂直な方向に前記画素電極面を平行移動させて形成される領域である画素電極領域があり、
前記受電電極のうちの１つである第１受電電極は、前記画素電極領域以外の領域において前記電気信号を受信することを特徴とする伝送システム。
【請求項２】
前記電子ペーパー装置は、前記受電電極のうちの前記第１受電電極とは異なる電極である第２受電電極を、その一部又は全部を前記画素電極領域内に存在させて備える、請求項１記載の伝送システム。
【請求項３】
前記電子ペーパー装置は、前記電気信号の受信効率を向上させる増感部を有し、
前記増感部は、外部と電気的に接続可能であって、
前記第１受電電極が前記増感部と電気的に接続されている、又は、前記第１受電電極が外部と電気的に接続可能であることにより当該第１受電電極の一部若しくは全部が前記増感部として機能する、請求項１又は２記載の伝送システム。
【請求項４】
送電装置から送信された電気信号を非接触にて受信する受電装置であって、
画像情報を表示する表示部と、
前記電気信号を受信するための第１受電電極とを備え、
前記表示部は、当該表示部を通電させる画素電極を有し、
前記第１受電電極は、前記画素電極が平面化された状態で有する面のうち最大面積を有する面である画素電極面に垂直な方向に前記画素電極面を平行移動させて形成される領域である画素電極領域に対して、前記画素電極領域以外の領域に備えられるものであり、
前記画素電極が前記電気信号を受信するためにも用いられて少なくとも前記第１受電電極及び前記画素電極により前記電気信号を受信する、又は、前記画素電極とは異なる第２受電電極を、その一部又は全部を前記画素電極領域内に存在させて備えることにより少なくとも前記第１受電電極及び前記第２受電電極により前記電気信号を受信する、受電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送システム及び受電装置に関し、特に、電気信号（電力を含む。また、電力に情報信号を重畳させた信号を含む。以下、同様。）を送る送電装置と電気信号を受け取る受電装置とが互いに非接触にて電気信号を伝送する伝送システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、送電装置から受電装置へと非接触にて電気信号を伝送する伝送システムが開発されてきた。このうち、電磁誘導を応用して電気信号を伝送する方式は、送電側と受電側とで位置関係を精密に調整する必要があった。そこで、位置関係の制約を緩和する方式として、例えば、静電界を用いて非接触にて電気信号を伝送する伝送システムが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された伝送システムは、送電装置と受電装置を備える。送電装置は、交流信号を生成する交流信号生成部と、交流信号を共振させる第１共振部と、受電装置に非接触にて電気信号を送るための第１送電電極及び第２送電電極とを備える。受電装置は、送電装置から非接触にて電気信号を受け取るための第１受電電極及び第２受電電極と、受電した電気信号を共振させる第２共振部と、交流を直流に変換する整流部と、電力が消費される回路負荷とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９６８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、容量結合を用いて非接触にて電気信号を伝送するための伝送システムであって、表示部に通電を行う受電装置を備えるものは、十分に開発されていなかった。受電装置が表示部を備える場合、下記の問題が生じる。
【０００６】
表示部に通電するためには、表示部に通電する電極（画素電極）を受電装置が備える必要がある。このとき、画素電極、第１受電電極及び第２受電電極の間で容量結合が起こりうる。すると、送電装置の送電電極と受電装置の受電電極との間の静電結合が阻害される。結果として、非接触の伝送効率が低下してしまう。
【０００７】
特に、受電装置が薄い場合、受電装置内の第１受電電極及び第２受電電極の両方が画素電極に近接してしまう。したがって、受電装置内の容量結合の影響は大きくなり、伝送効率が低下してしまう課題がある。
【０００８】
一方、電極間の相互作用を小さくするために各電極を小型化することも考えられる。しかし、受電電極を小さくすると、伝送効率が低下してしまう課題がある。また、画素電極の小型化は、表示部を小型化せざるをえなくなる課題がある。
【０００９】
ゆえに、本発明は、表示部に通電を行う薄い受電装置に対して、容量結合を用いて非接触にて効率よく電気信号を伝送することが可能な伝送システム等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】
【００１０】
請求項１に係る発明は、電気信号を送信する送電装置と、少なくとも２つの受電電極により前記電気信号を非接触にて受信する電子ペーパー装置とを備える伝送システムであって、前記電子ペーパー装置は、画像を表示する表示部を有し、前記表示部は、当該表示部に通電する画素電極を有し、前記電子ペーパー装置には、前記画素電極が平面化された状態で有する面のうち最大面積を有する面である画素電極面に垂直な方向に前記画素電極面を平行移動させて形成される領域である画素電極領域があり、前記受電電極のうちの１つである第１受電電極は、前記画素電極領域以外の領域において前記電気信号を受信する。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の伝送システムであって、前記電子ペーパー装置は、前記受電電極のうちの前記第１受電電極とは異なる電極である第２受電電極を、その一部又は全部を前記画素電極領域内に存在させて備える。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の伝送システムであって、前記電子ペーパー装置は、前記電気信号の受信効率を向上させる増感部を有し、前記増感部は、外部と電気的に接続可能であって、前記第１受電電極が前記増感部と電気的に接続されている、又は、前記第１受電電極が外部と電気的に接続可能であることにより当該第１受電電極の一部若しくは全部が前記増感部として機能する。
【００１３】
請求項４に係る発明は、送電装置から送信された電気信号を非接触にて受信する受電装置であって、画像情報を表示する表示部と、前記電気信号を受信するための第１受電電極とを備え、前記表示部は、当該表示部を通電させる画素電極を有し、前記第１受電電極は、前記画素電極が平面化された状態で有する面のうち最大面積を有する面である画素電極面に垂直な方向に前記画素電極面を平行移動させて形成される領域である画素電極領域に対して、前記画素電極領域以外の領域に備えられるものであり、前記画素電極が前記電気信号を受信するためにも用いられて少なくとも前記第１受電電極及び前記画素電極により前記電気信号を受信する、又は、前記画素電極とは異なる第２受電電極を、その一部又は全部を前記画素電極領域内に存在させて備えることにより少なくとも前記第１受電電極及び前記第２受電電極により前記電気信号を受信する。
【００１４】
ここで、電子ペーパー装置又は受電装置は、表示部が静止画像又は動画を可逆的に曲げつつ表示することが可能であるほどに薄い装置であってもよい。すなわち、電子ペーパー装置又は受電装置は、例えば紙のような柔軟で薄型の表示装置であってもよい。また、電子ペーパー装置又は受電装置は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレットPCなどの全ての携帯端末装置、また、電子新聞、電子ポスター、電子棚札、POP、電子メニュー、電子レシピ、電子掲示板、電子情報発信ボード、電子書籍、電子工程指示書、電子荷票、電子黒板、表示機能付きICカード／ICタグなどの電子ペーパーを表示装置として用いた装置であってもよい。
【００１５】
また、画素電極領域は、受電時に画素電極と容量結合されやすい領域として定義されれば他の表現で定義されてもよい。例えば、画素電極領域を「画素電極の周辺回路又は基板を含む画素電極部を画素電極面に垂直な方向に平行移動させて形成される領域」と定義してもよい。
【００１６】
さらに、本願発明に係る第１受電電極は、電気信号を受け取るとき（受電時）以外は、画素電極領域内に存在してもよい。例えば、収納されているとき（収納時）には電気信号を受け取らないのであれば、収納時に第１受電電極が画素電極領域内に存在してもよい。逆に、収納時にも第１受電電極が画素電極領域外に存在する場合、収納した状態で受電装置が電気信号を受け取るものであってもよい。
【００１７】
さらに、受電装置において、第２受電電極は、少なくとも一部が画素電極領域内に存在すればよく、画素電極と同一物であるか別体であるかを問わない。また、増感部は、第２受電電極と電気的に接続されるものであってもよい。
【００１８】
さらに、「外部と電気的に接続可能」とは、直接的であるか間接的であるかによらず外部と電気的に接続可能であることをいう。すなわち、増感部は、外部に露出することにより電気抵抗を介して外部と電気的に接続可能であってもよい。あるいは、容量結合により絶縁体を介して外部と電気的に接続可能であってもよい。
【００１９】
さらに、本願発明を、電気信号を送る送電装置と送電装置から非接触にて電気信号を受け取る電子ペーパー装置又は受電装置とを備えた伝送システムにおける伝送方法の発明と捉えてもよい。あるいは、本願発明を電子ペーパー装置又は受電装置を生産する生産方法の発明と捉えてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本願の各請求項に係る発明によれば、第１受電電極は、画素電極との容量結合が抑制されるように配置される。したがって、例えば電子ペーパー装置のような表示部を備えた薄型の受電装置を用いても、送電装置から受電装置への効率よい伝送が非接触にて可能となる。
【００２１】
しかも、第１受電電極と画素電極との容量結合が抑制されるため、画素電極を第１受電電極とは異なる受電電極（第２受電電極）として用いることが可能となる。これにより、受電装置が画素電極とは別に２つの受電電極を備える場合に比べて、表示部を大型化し又は受電装置を小型化することが可能となる。その上、受電装置を生産する生産方法を簡略化することも可能となる。
【００２２】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、第２受電電極の少なくとも一部が画素電極領域に存在するように配置される。すなわち、第２受電電極と画素電極とを重ねるように配置することが可能となる。これにより、受電装置が画素電極、第１受電電極及び第２受電電極を同一平面上に有する場合と比べて、画素電極の面積を広くとることができる。結果として、表示部を大型化し又は受電装置を小型化することが可能となる。
【００２３】
なお、第２受電電極が画素電極と容量結合しても電気信号の伝送効率が低下する問題は生じない。第２受電電極と画素電極とを同電位にすることが可能であるためである。したがって、非接触にて効率よく電気信号を受け取る薄型の受電装置を提供することができる。
【００２４】
さらに、本願の請求項３に係る発明によれば、第１受電電極は、増感部を介して外部と電気的に接続可能となる。すなわち、受電装置が送電装置から電気信号を受け取ることがさらに容易となる。したがって、画素電極及び表示部を大型化して第１受電電極の面積を小型化しても、電気信号を効率よく受け取る受電装置を提供することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本願発明の実施の形態に係る伝送システムのブロック図である。
【図２】本願発明の実施の形態に係る受電装置における電極の配置を示す模式図である。
【図３】本願発明の実施の形態に係る伝送回路の回路図である。
【図４】本願発明に係る増感部の増感作用の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、図面を参照して、本願発明を実施するための形態について述べる。ただし、本願発明の実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２７】
まず、図１を参照して、本願発明に係る伝送システムについて説明する。図１は、本願発明の実施の形態に係る伝送システム１のブロック図である。
【００２８】
伝送システム１（本願請求項中の「伝送システム」の一例）は、受電装置３（本願請求項中の「電子ペーパー装置」又は「受電装置」の一例）と送電装置５（本願請求項中の「送電装置」の一例）とを備える。受電装置３は、表示部を備えた薄型の受電装置であって、２つの受電電極により送電装置５から非接触にて電気信号を受け取る。送電装置５は、受電装置３に非接触にて電気信号を送る。
【００２９】
受電装置３は、表示部７（本願請求項中の「表示部」の一例）と、受電部９と、増感部１３（本願請求項中の「増感部」の一例）とを備える。表示部７は、ディスプレイ１０と画素電極１１（本願請求項中の「画素電極」の一例）を備え、静止画又は動画を表示する。受電部９は、送電装置５から電気信号を受け取る。画素電極１１は、表示部７に通電を行い、ディスプレイ１０に静止画又は動画を表示させる。増感部１３は、受電部９が電気信号を受け取る効率を向上させる。増感部１３は、外部と電気的に接続可能である。
【００３０】
受電部９は、第１受電電極１５（本願請求項中の「第１受電電極」の一例）と、第２受電電極１７（本願請求項中の「第２受電電極」の一例）と、電源回路１９と整流部２１とを備える。第１受電電極１５及び第２受電電極１７は、送電装置５から非接触にて電気信号を受け取る。第１受電電極１５は、増感部１３と電気的に接続されている。電源回路１９は、第１受電電極１５及び第２受電電極が受け取った電気信号から交流信号を作り出す。整流部２１は、電源回路１９が作り出した交流信号を直流信号に変換する。
【００３１】
送電装置５は、交流信号生成部３１と、共振部３３と、第１送電電極３５と、第２送電電極３７とを備える。交流信号生成部３１は、交流信号を生成する。共振部３３は、交流信号生成部３１が生成した交流信号を共振させる。第１送電電極３５は、第１受電電極１５に対向しており、第１受電電極１５に向けて電気信号を放射する。第２送電電極３７は、第２受電電極１７に対向しており、第２送電電極１７に向けて電気信号を放射する。
【００３２】
次に、図２を参照して、受電装置３における各電極の配置について述べる。図２は、本願発明の実施の形態に係る受電装置における電極の配置を示す模式図である。
【００３３】
受電装置３が送電装置５から非接触にて電気信号を受け取るためには、少なくとも２つの電極が必要となる。この２つの電極は、それぞれ送電装置５の電極と対向して容量結合を生じる。ここで、この２つの電極がいずれも画素電極１１と容量結合してしまうと、送電装置５から電気信号を受け取る効率が低下してしまう。
【００３４】
この問題に対し、２つの電極の電極面と画素電極１１の電極面との面間距離を大きくとることも可能である。電極間距離を大きくとることにより、容量結合を抑制することができるからである。しかし、電極間距離を大きくとることは、受電装置３の厚みを厚くすることとなり、薄型の受電装置３を実現する妨げとなってしまう。
【００３５】
図２の受電装置３においては、第１受電電極１５が画素電極１１との容量結合が抑制されるように配置されている。すなわち、第１受電電極１５は、画素電極領域５１外に存在している。
【００３６】
ここで、画素電極領域５１（本願請求項中の「画素電極領域」の一例）とは、画素電極１１と容量結合が起きやすい領域を指す。本実施例では、画素電極１１が平面化された状態で有する面のうち最大面積を有する面である画素電極面５３（本願請求項中の「画素電極面」の一例）に垂直な方向に画素電極面５３を平行移動させた場合に形成される仮想上の領域を指す。
【００３７】
第１受電電極１５が画素電極領域５１外に存在することにより、画素電極１１と第１受電電極１５との容量結合が抑制される。したがって、容量結合を用いて非接触にて送電装置５から受電装置３へと効率よく電気信号を伝送することが可能となる。
【００３８】
また、第２受電電極１７は、画素電極領域５１内に設置されている。これにより、第１受電電極１５及び第２受電電極１７の両方を画素電極領域５１外に設置する場合と比べて受電装置３の設計の自由度が向上する。結果として、表示部７又は画素電極１１を大きくし、又は、受電装置３を小型化することが容易となる。
【００３９】
ここで、第２受電電極１７は、一部が画素電極領域５１からはみ出すように設置されてもよいが、第１受電電極領域５５以外の領域に設置することが好ましい。第１受電電極１５と第２受電電極１７とが容量結合されると、伝送の効率が低下するからである。
【００４０】
続いて、図３を参照して、本願発明の実施の形態における伝送回路について述べる。図３は、本願発明の実施の形態に係る伝送回路６０の回路図である。
【００４１】
伝送回路６０は、負荷６１と、抵抗６３と、抵抗６５と、コンデンサ６７と、コンデンサ６９と、インピーダンス７１と、コイル７３と、抵抗７５と、コイル７７と、抵抗７９とを備える。
【００４２】
負荷６１は、画素電極１１が表示部７に通電して電力を消費するものである。コンデンサ６７は、第１受電電極１５及び第１送電電極３５が対向して形成する。コンデンサ６９は、第２受電電極１７及び第２送電電極３７が対向して形成する。
【００４３】
その他の回路素子は、それぞれ伝送回路６０の成分を表すものである。抵抗６３又は６５は、それぞれ負荷６１とコンデンサ６７又は６９との間の抵抗成分である。インピーダンス７１は、交流信号生成部３１のインピーダンスである。コイル７３又は７７は、それぞれ交流信号生成部３１とコンデンサ６７又は６９との間のインダクタンス成分である。抵抗７５又は７９は、それぞれ交流信号生成部３１とコンデンサ６７又は６９との間の抵抗成分である。
【００４４】
伝送回路６０により、送電装置５が備える交流信号生成部３１で生成された電力を受電装置３が備える負荷６１において消費することが可能となる。
【００４５】
図４を参照して、増感部１３の増感作用について述べる。図４は、増感部１３の増感作用の一例を示す模式図である。
【００４６】
ここでは、受電装置３は、表示部７を備えた薄型の電子ペーパー装置（本願請求項の「電子ペーパー装置」の一例）であるとする。受電装置３は、受電装置３の外部に電気的に接続されるような形態で増感部１３を備える。また、送電装置５が有する第１送電電極３５は、地面に接地されており、第２送電電極３７は地上に表れているとする。交流信号生成部３１は、第１送電電極３５と第２送電電極３７との間に設置されている。
【００４７】
図４に示すように、受電装置３の使用者は、受電装置３を第２送電電極３７にかざして充電する。このとき、第２受電電極１７と第２送電電極３７が対向することにより容量結合されコンデンサ６７が形成される。また、第１受電電極１５が地面の第１送電電極３５から放射される電気信号を受け取って疑似的にコンデンサ６９が形成される。
【００４８】
ここで、第１受電電極１５は、外部に露出している増感部１３と電気的に接続されているため、電気信号を受け取る効率が向上している。また、使用者が増感部１３に触れると、使用者自身が第１送電電極３５から放射される電気信号を受け取るアンテナとしての役割を果たす。このとき、さらに効率を向上させることが可能となる。すなわち、第１送電電極３５は、何らかの経路で、例えば使用者を介して、第１受電電極１５と電気的に接続される。
【００４９】
なお、上記実施例において、伝送システム１は、電気信号として電力のみを伝送してもよい。その電力に情報信号を重畳させてデーターを伝送するものでもよい。
【００５０】
また、上記で画素電極面５３を「平面化された状態で有する面」としたのは、受電装置３が薄型の装置であり、例えば巻いて収納される装置も想定されるためである。この場合、収納時には第１受電電極１５が画素電極領域５１内に存在することとなる。しかし、画素電極１１と第１受電電極１５との容量結合は、受電時に問題となる。したがって、第１受電電極１５は、受電時以外には画素電極領域５１内に存在してもよい。
【００５１】
逆に、巻く以外の収納方法等により、収納時に第１受電電極１５が画素電極領域５１外に存在する場合も想定される。この場合、受電装置３は、収納された状態で受電するものであってもよい。
【００５２】
さらに、第１受電電極１５と第２受電電極１７の配置が逆でもよい。すなわち、第１受電電極１５の少なくとも一部が画素電極領域５１内に存在し、第２受電電極１７が画素電極領域５１外に存在するものであってもよい。また、第１受電電極１５及び第２受電電極１７は、どちらか一方又は両方が複数の電極からなるものでもよい。
【００５３】
さらに、受電電極は、送電装置の送電電極と近接してもよいし、離れた距離にあって送電電極からの電気信号を受け取るものであってもよい。
【００５４】
さらに、画素電極１１は、１枚の電極板でもよいし、短冊状の電極を複数組合せたものでもよい。さらに、画素電極１１は、１枚の電極でもよいし、複数枚の電極からなるものでもよい。さらに、画素電極１１は、第２受電電極１７を兼ねてもよい。
【００５５】
さらに、画素電極１１は、ディスプレイ１０と一体化していてもよい。例えば、画素電極１１を複数本の短冊状パターンとした電極基板２枚（操作電極と信号線電極）とし、この２枚の電極パターンが直交するように対向させて形成する。そして、表示部７が２枚の画素電極基板の間にはさみ込まれるように設置してマトリックス表示方式としてもよい。この場合、画素電極面５３及び画素電極領域５１は、画素電極と受電電極との間で容量結合が起こりにくくなるように定義する。すなわち、画素電極面５３をマトリックスを形成する最も外側の短冊の輪郭が形成する面としてもよい。あるいは、マトリックスの隙間の部分は、画素電極面５３ではないとしてもよい。
【００５６】
さらに、受電装置３は、送電装置５の共振部３３とは別に、電源回路１９が作り出した交流信号を共振させる共振部を備えてもよい。
【００５７】
さらに、ディスプレイ１０は、画素電極面と同一の面積である必要はない。ディスプレイ１０の一部又は全部が画素電極領域５１外にあってもよい。
【００５８】
さらに、画素電極１１は、ディスプレイ１０に表示される静止画又は動画が更新される時のみ表示部７に通電するものであってもよい。
【００５９】
さらに、増感部１３に外部からアンテナを接続して増感し、受電装置３が電気信号を受け取る効率を増大させてもよい。
【００６０】
さらに、負荷６１は、電力を蓄えるバッテリーであってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１・・・伝送システム、３・・・受電装置、５・・・送電装置、７・・・表示部、９・・・受電部、１１・・・画素電極、１３・・・増感部、１５・・・第１受電電極、１７・・・第２受電電極、５１・・・画素電極領域、５３・・・画素電極面
【図１】
2012157170.tif 000003
【図２】
2012157170.tif 000004
【図３】
2012157170.tif 000005
【図４】
2012157170.tif 000006