CN107004108B - 通信装置、显示装置以及通信系统 - Google Patents

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Abstract

一种通信装置，是包括了与具有被卷绕为矩形状的卡侧天线11的IC卡10进行无线通信的装置侧天线30的通信装置，在天线30被卷绕一次或者多次，在25mm的间隔下与卡侧天线11的内径的长边被设为69mm、短边被设为38mm的IC卡10进行无线通信的情况下，在从卡侧天线11发射的、在配置有天线30的平面中与该平面垂直的方向的磁场的强度H变为在公式(1)所表示的范围的位置上，天线30的内周被形成。0.037I/4π<H<0.063I/4π···(1)其中，I：卡侧天线的电流[A]，π：圆周率。

Description

通信装置、显示装置以及通信系统
技术领域
本发明涉及通信装置、显示装置以及通信系统。
背景技术
近年，在电子货币等的IC卡中，近场通信(Near Field Communication：NFC)的技术被使用，进行IC卡的天线和卡的通信规格对应的读/写天线间的近距离无线通信。
此处，作为接收电波的天线，不只知道仅由普通金属线制成的天线之外，还知道透射光的所谓透明天线。例如，专利文献1的透明天线，具备具有绝缘性的片状透明基体，和被面状地形成于此透明基体的表面上的天线图案；上述天线图案的导电部由网眼构造的导电性薄膜制成，各网眼的轮廓由宽度大致相等的极细带构成。此透明天线被粘贴于移动电话机的显示画面的整个显示范围。使用这样的透明天线的话，可以不遮住显示画面地配置天线。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]专利4814223号公报
本发明所要解决的技术问题
但是，透明天线与通常被使用于线圈形成的粗金属线相比，电阻率大。由于表示天线性能的Q值(Q＝2πfL/R)，与电感L成正比，与电阻成反比，因此当电阻变大时，Q值下降，则担忧通信性能的下降。
发明内容
本发明是基于上述情况而完成的，其目的在于抑制通信性能的下降。
用于解决技术问题的手段
本发明为一种通信装置，为包括用于与具有被卷绕为矩形状的卡侧天线的IC卡进行无线通信的装置侧天线的通信装置，这样的通信装置：所述装置侧天线被卷绕一次或者多次，在25mm的间隔下与所述卡侧天线的内径的长边被设为69mm、短边被设为38mm的所述IC卡进行无线通信的情况下，在从所述卡侧天线发射的、在配置有所述装置侧天线的平面中与该平面垂直的方向的磁场的强度H为公式(1)所表示的范围的位置上，所述装置侧天线的内周被形成。
0.037I/4π<H<0.063I/4π···(1)
其中，I：卡侧天线的电流[A]，π：圆周率。
根据本结构，抑制装置侧天线的内周长度，装置侧天线能够有效地包围磁场强度大的范围，因此针对装置侧天线，可以做成在抑制电阻值的同时增大电感的有效率的天线形状。由此，由于可以提高表示天线性能的Q值，因此能够抑制通信性能的下降。
作为本发明的实施方式，优选以下方式。
·所述磁场的强度H为公式(2)所表示的范围的位置上，所述装置侧天线的内周被形成。
0.046I/4π<H<0.06I/4π···(2)
·所述装置侧天线的内周，在所述磁场的强度H相等的位置被形成。
这样做的话，由于装置侧天线的内周包围磁场的强度相等的范围，因此磁场较弱的部分变为不被部分地包含于装置侧天线内周的内侧，更进一步的，抑制装置侧天线的内周长度，装置侧天线能够有效地包围磁场强度大的范围。由此，由于可以使表示天线性能的Q值更大，更进一步的，能够抑制通信性能的下降。
·作为包括所述通信装置、照射光的照射装置、使来自所述照射装置的被照射的光透射过所述装置侧天线并显示的显示部的显示装置。
·包括从正面侧保持所述显示装置的边缘部的边框，所述装置侧天线的一部分被形成于所述正面侧被所述边框覆盖的区域。
关于在显示部中使图像显示的区域，由于有使光透射的必要，对装置侧天线的形状有制约。如本结构的在正面侧被边框覆盖的区域形成装置侧天线的话，可以比较自由地形成装置侧天线。
·作为包括所述IC卡、所述通信装置的通信系统。
发明效果
根据本发明，可以抑制通信性能的下降。
附图说明
[图1]表示实施方式一的IC卡的主视图。
[图2]表示液晶显示装置的立体图。
[图3]表示液晶显示装置的主视图。
[图4]表示液晶显示装置的截面图。
[图5]表示液晶显示装置中，放大卡接触区域来显示的主视图。
[图6]表示来自所述装置侧天线被配置的平面中的卡侧天线的磁场的强度的分布的图。
[图7]表示HA与Q值的关系的图。
[图8]用图表表示图7的关系的图。
[图9]表示关于作为比较例装置侧天线的形状是不同的结构，扩大卡接触区域的主视图。
[图10]表示实施方式二的液晶显示装置的截面图。
[图11]表示实施方式三的扩大卡接触区域的主视图。
[图12]图11的电桥层被形成的部分的截面图。
具体实施方式
〔实施方式一〕
通过图1至图9说明实施方式一。在以下，假设图2的X方向为左方、Y方向为上方、Z方向为后方进行说明。
通信系统包括：IC卡10；能与IC卡近距离无线通信的液晶显示装置20(“显示装置”的一个示例)。
如图1所示，IC卡10包括：例如由铜制成的线圈被卷绕的卡侧天线11；与卡侧天线11的终端部连接的IC(Integrated Circuit:集成电路)12；卡侧天线11以及IC12被固定于其上的板状的基部13。此外，IC卡10还包括未图示的存储器或谐振电路或调制电路。
卡侧天线11以沿着基部13的外周被矩形状地多次卷绕。卡侧天线11，在接收到来自后述的液晶显示装置20所具备的通信装置的天线30(“装置侧天线”的一个示例)的电磁波时，通过电磁感应将电力提供给IC12的同时，在非接触下进行无线通信。卡侧天线11，被设为最内周的线圈的内径的长边2a＝69mm，短边2b＝38mm。IC12被安装于基部13的表面的同时，卡侧天线11通过比如印刷而被形成。基部13(IC卡10的外形)被设为长边c＝85.6mm，短边d＝54mm，在基部13上，卡侧天线11以及IC12被固定的同时，从两面侧被实施碾压加工。
如图2所示，液晶显示装置20作为一个整体是横长的方形状，以竖直放置状态被配置于设置位置，例如，作为信息显示器、电子黑板、电视接收装置等各种电子设备而被利用。这个液晶显示装置20如图4所示，包括：是外部光源的背光装置21(“照明装置”的一个示例)；显示图像的液晶面板22(“显示部”的一个示例)；透射光的透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate：PET)基材23；透射光的网格层24；由透射光的光学胶(Optical Clear Adhesive：OCA)等制成的透明的粘接层25；玻璃盖26；这些被依次层叠。
液晶面板22在其两面各自粘贴有偏光板22A、22B。背光装置21被收容于底架27的同时，从上侧被用框架28保持。边框29中的压住玻璃盖26的前面侧被作为按压玻璃盖26的周缘部的按压部29A。
液晶显示装置20的前面一部分的区域，被作为使IC卡10接触的卡接触区域CA(参照图3)。本实施方式中，整面玻璃盖20的一个角部的位置被作为卡接触区域CA，但是并不限于此，也可以将其它的位置作为卡接触区域CA。
网格层24由被形成为具有多个的正方形的开口的格子状的铜箔制成，借由从外部入射的光通过多个正方形的开口，透射来自液晶面板22的光。在本实施方式中，网格层24的各格子的对角的间距(正方形的开口的对角线的长度)被设为250μm，线宽(格子的四边的各个宽度)被设为10μm。
如图5所示，在这个网格层24的一部分中，形成有左右方向上长的长圆形状(椭圆形状)的天线本体31。天线本体31和隐藏在边框29内部并被连接于天线本体31的接线部33A、33B构成天线30。天线本体31，是可透射光的所谓透明天线，通过在网格层24的一部分上形成狭缝32，被切断为三圈的导体部31A～31C。本实施方式的天线本体31中，各导体部31A～31C为3mm宽(狭缝32间的尺寸)。
网格层24可以作为具有狭缝32的结构，狭缝32通过对被粘贴于PET基材23的整个面上的整面状的铜箔实施蚀刻来划定多个开口以及天线本体31。本实施方式中，狭缝32在用于形成网格层24的开口的蚀刻的同时被形成，但不限于此，狭缝32也可以在用于形成网格层24的开口的蚀刻之后形成。接线部33A、33B与导体部31A～31C的端部连接。本实施方式中，接线部33A、33B被形成于隐藏在边框29的网格层24上，但不限于此，也可以在网格层的外部连接由铜线等制成的接线部。
天线本体31的终端部连接于控制部34。控制部34将电子部件安装在未图示的电路基板上，在给天线30通电以向卡侧天线11发送信息的同时，获取从天线30接收到的信息。通信装置(读/写)由控制部34以及天线30构成。
此处，在如天线30的使用透射光的所谓透明天线的情况下，与通常被用于线圈形成的粗金属线相比，电阻率大。天线性能可以用Q值表示，Q值使用电感L和电阻R，通过Q＝2πL/R求出。由于这样地表示天线30的性能的Q值与电阻成反比，在使用像透明天线30这样高阻抗的部件的情况下，有必要使天线30的路径变短来提高Q值。此外，在增大电感来提高Q值的情况下，虽然有必要增大透明天线20包围的面积，但是当透明天线20包围的面积增大时，会存在由于天线的路径变长，阻抗增大，Q值不上升的问题。即，L，T均针对线圈的大小，成为表示单调增加的函数。
使IC卡10的背面与玻璃盖26的卡接触区域CA接触时，IC卡10被配置于相对于天线30相隔25mm的位置。这个满足了来自是Felica(注册商标)规格的天线30的高度为25mm时可以通信的条件。
此处，当假设为B：磁通密度[N/A·m]、μ：导磁率[N/A2]、H：磁场强度[A/m]时，B＝μH成立。当假设为H＝I/4π×HA(卡侧天线11的电流为I[A]，圆周率为π)时，由于IC卡10的卡侧天线11的电流I在通电时(向天线30的电波的发送时)是固定的，可以把I/4π示为常数。此外，当将IC卡10的平面作为XY平面，将IC卡10的中心作为原点时，离卡侧天线11有25mm的位置的HA，可以利用毕奥-萨伐尔定律并用以下的公式(3)表示。
[数学式1]
Figure BDA0001301378190000071
根据这个公式(3)，与IC卡10的板面正交的方向(即，与天线30被配置的平面正交的方向)的HA的分布，变为图6那样，IC卡10位于从IC卡10(的卡侧天线11)到与IC卡10的板面正交的方向相隔25mm的位置中。根据图6，知道中心侧的磁场变高外侧变低，在HA相等的位置，形成了左右方向上长的长圆形状(椭圆形状)的等高线。
图7是表示通过所述公式求出的形成长圆形状的等高线的HA与Q值的关系的图。图8是用图表表示基于图7的HA值与Q值的关系的图。图9作为比较例表示了左右方向上长的矩形状的方形天线38。这个方形天线38，具有形成在狭缝37上的为3mm宽的导体部36A～36C，3卷的天线本体35；Q值为19.23。另一方面，本实施方式的天线30的Q值如图8所示地，当0.037<H<0.063时，会超过方形天线38的Q值。此外，方形天线38的内周(导体部36C的内周)长度被设为214mm，但本实施方式的天线30的内周(导体部31C的内周)长度被设为183mm。因此，尽管天线30与方形天线38相比内周的长度变短了，但在0.037<H<0.063时，Q值变高。这是因为，如果磁场强度H是0.037(I/4π)<H<0.063(I/4π)的话，即表示与方形天线38相比Q值变高了。
如上述，在天线30(装置侧天线)于25mm的间隔下，与被卷绕为矩形状的卡侧天线11的内径的长边被设为69mm、短边被设为38mm的IC卡10进行无线通信的情况下，在从卡侧天线11发射的、在配置有天线30的平面中与该平面垂直的方向的磁场的强度H[A/m]变为在公式(1)所表示的范围的位置上，天线30的内周被形成。
0.037I/4π<H<0.063I/4π···(1)
其中，I：卡侧天线的电流[A]，π：圆周率。
根据本实施方式，抑制天线30的内周长度，天线30能够有效地包围磁场强度大的范围，因此针对天线30，可以做成在抑制电阻值的同时增大电感的有效率的天线形状。由此，由于可以提高表示天线性能的Q值，因此能够抑制通信性能的下降。
此外，在磁场的强度H[A/m]变为在公式(2)所表示的范围的位置上，所述装置侧天线30的内周被形成。
0.046I/4π<H<0.06I/4π···(2)
如果是公式(2)的范围，Q值相对于HA值的倾斜稍稍变小，Q值在高位置稳定，因此更进一步地，可以抑制通信性能的下降。
进一步的，天线30的内周，在所述磁场的强度H[A/m]相等的位置被形成。
这样做的话，由于天线30的内周包围磁场的强度相等的范围，因此磁场较弱的部分变为不被部分地包含于天线30内周的内侧，更进一步地，抑制天线30的内周长度，天线30能够有效地包围磁场强度大的范围。由此，由于可以使表示天线性能的Q值更大，更进一步地，能够抑制通信性能的下降。
此外，通过作为包括所述通信装置、照射光的背光装置21(照射装置)、使从背光装置21照射的光透射过所述天线30并显示的液晶面板22(显示部)的液晶显示装置20(显示装置)，针对天线30被配置的位置也可以进行必要的显示。
进一步地，包括从正面侧保持液晶显示装置20的边缘部的边框29，天线30的一部分被形成于所述正面侧被所述边框29覆盖的区域。
关于使图像显示的区域，由于有使光透射的必要，对天线30的形状有制约。如本实施方式的在正面侧被用边框29覆盖的区域形成天线30的话，可以比较自由地形成天线30。
(实施方式二)
接下来，通过图10说明实施方式二。
如图10所示，实施方式二的液晶显示装置40，是在液晶面板22的偏振板22B上，按顺序层叠OCA(Optical Clear Adhesiv)等透射光的粘接层41、形成天线本体31的网格层42、PET基材43的液晶显示装置。其他的结构与实施方式一相同，关于与实施方式一相同的结构，标注相同的符号，省略说明。
这样做的话，由于可以省略玻璃盖26，可以简化液晶显示装置的结构。
(实施方式三)
接下来，通过图11、图12说明实施方式三。
如图11所示，实施方式三的液晶显示装置50，是通过形成旋涡状的狭缝52，将一根导体部旋涡状地卷绕3次(多次)来形成天线51，使用电桥层53将天线51内周侧的一个端部51A导出到天线51的外侧的区域。另外，没有设置实施方式一的接线部33A、33B。其他的结构与上述实施方式相同，关于与上述实施方式相同的结构，标注相同的符号，省略说明。
如图12所示，在天线51内周侧的端部的位置中，在液晶面板22的偏振板22B上，电桥层53、由例如PET(polyethylene terephthalate)制成的绝缘层54、网格层24、粘接层25、玻璃盖26被依次层叠。电桥层53被用氧化铟锡(ITO)来形成。另外，电桥层并不限于此，例如，也可以用网格层来形成。
(其他的实施方式)
本发明不局限于由上述记载和附图说明的实施方式，例如如下实施方式也包含于本发明的技术范围。
(1)形成天线的网格层24，42，不限于上述实施方式的结构，也可以变更线宽和对角线间距(或者线间间距)。此外，作为天线(或者天线本体)也可以用透射光的ITO(氧化铟锡)等的透明电极来形成。此外，天线(或者天线本体)也可以为网格层和透射光的ITO(氧化铟锡)等的透明电极的层叠结构。此外，在天线30中，天线本体31作为透明天线，但也可以把天线的整体作为透明天线。此外，也可以用透明天线以外的不透明天线(例如，由不具有网格的整面状的金属膜制成的不透明天线)形成装置侧天线。此外，天线(或者天线本体)的平面形状不限于如上述实施方式的横长的长圆形状。例如，也可以是纵长的长圆形状。
(2)卡侧天线和装置侧天线的卷数(导体部的数量)不限于上述实施方式的数量，可以变更为一个或者多个不同的卷数。
(3)虽然设为天线30的整个内周通过磁场的强度H相等的位置，但也可以使天线的内周通过磁场的强度H不同的位置。
(4)虽然设定通信装置被包含于液晶显示装置20、40、50，但不限于此。例如，也可以作为不具有液晶等的显示功能的电子设备。此外，不限于纵向放置，也可以横向放置。此外，使用液晶面板作为显示面板的液晶显示装置以外，也可以是使用等离子显示面板(PDP)、有机EL面板、电泳显示面板(EPD)等的显示装置。在这些情况下，可以省略背光装置。此外，也可以是使用MEMS显示面板的显示装置。此外，在被用于信息显示、电子黑板、电视机接收装置等电子设备的液晶显示装置之外，本发明也适用于被用于PC监控器(包括台式PC用监控器，笔记本型PC用监控器)、平板型终端、平板手机型终端、智能手机、移动电话、移动型游戏机等电子设备的液晶显示装置。
(5)在IC卡(的卡侧天线)与天线在25mm的间隔下进行无线通信的情况下，只要满足上述公式(1)和公式(2)，实际的通信距离(在IC卡10被接触于卡接触区域CA的状态中的，IC卡10与天线30，51间的间隔)也可以比25mm小。例如，实际的通信距离可以比25mm小几毫米。
符号说明
10…IC卡、11…卡侧天线、20，40，50…液晶显示装置、24，42…网格层、29…边框、29A…按压部、30，51…天线(装置侧天线)、31…天线本体、33A，33B…接线部、CA…卡接触区域。

Claims (6)

1.一种通信装置，为包括用于与具有被卷绕为矩形状的卡侧天线的IC卡进行无线通信的装置侧天线的通信装置，其特征在于：
所述装置侧天线被卷绕一次或者多次，在25mm的间隔下与所述卡侧天线的内径的长边被设为69mm、短边被设为38mm的所述IC卡进行无线通信的情况下，在从所述卡侧天线发射的、在配置有所述装置侧天线的平面中与该平面垂直的方向的磁场的强度H为公式(1)所表示的范围的位置上，所述装置侧天线的内周被形成；
0.037I/4π<H<0.063I/4π ···(1)
其中，I：卡侧天线的电流，π：圆周率。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，在所述磁场的强度H为公式(2)所表示的范围的位置上，所述装置侧天线的内周被形成；
0.046I/4π<H<0.06I/4π ···(2)。
3.根据权利要求1或2所述的通信装置，其特征在于，所述装置侧天线的内周，在所述磁场的强度H相等的位置被形成。
4.一种显示装置，其特征在于，包括：
权利要求1至3中的任意一项的通信装置；
照射装置，其照射光；
显示部，其使来自所述照射装置的被照射的光透射过所述装置侧天线并显示。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，包括：
边框，其从正面侧保持所述显示装置的边缘部；
所述装置侧天线的一部分被形成于所述正面侧被所述边框覆盖的区域。
6.一种通信系统，包括：
权利要求1至3中的任意一项的通信装置；
IC卡。
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