JP2005157927A - 液晶ディスプレイ付きｕｉｍリーダライタ - Google Patents

Abstract

【課題】 接触と非接触のデュアルインターフェースＵＩＭを装着でき、液晶ディスプレイを備えるＵＩＭリーダライタにおいて、電源２次電池をＵＳＢコネクタを介し、ＵＳＢバスパワーにより充電できるようにする。
【解決手段】 本発明の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ１は、ＵＳＢコネクタを有し、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＵＩＭ２を着脱可能に装着し、かつ液晶ディスプレイ４を備えるＵＩＭリーダライタであって、液晶ディスプレイ表示および駆動に使用される２次電池７が、ＵＳＢバスパワーにより充電可能にされていることを特徴とする。 上記において、２次電池には、リチウムイオン電池を好ましく使用できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、接触、非接触両機能を有するＵＩＭを着脱可能に装着し、ＵＳＢコネクタと液晶ディスプレイを有するＵＩＭリーダライタであるが、特に、液晶ディスプレイ表示および駆動用の二次電池がＵＳＢバスパワーにより充電可能にされているＵＩＭリーダライタに関する。
このようなＵＩＭリーダライタは、第１にパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のアクセス権限認証用途に使用でき、第２に施設、交通機関等の非接触ゲート管理や非接触ショッピング等の決済取引に適用でき、第３に液晶ディスプレイに各種情報を表示させることができるので、そのような情報表示が求められる媒体、例えば、各種取引の記録表示、定期券や乗車券、各種施設入場券等に好適に用い得るものである。

近年、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定される接触と、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）接触とのデュアルインターフェースのＩＣカードが開発されている（特許文献１）。ＵＳＢインターフェースを持つＩＣカードは、パソコンなどのＵＳＢ対応機器との接続を容易にし、社員証カードなどでネットワークアクセス用ＩＤカードとして注目されはじめている。

他方、携帯電話には小型のＵＩＭやＳＩＭ、ＵＳＩＭカードと呼ばれるセキュリティＩＤモジュールが組み込まれてきている。日本でも最新の携帯電話には組み込まれて既に実用化されている。
ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）は、携帯電話会社が発行する契約者情報を記録した小型のＩＣカードであって、携帯電話機に組み込んで利用者の識別に使用する。ＵＩＭは、例えば、アメリカのｃｄｍａ２０００携帯電話機に差し込んで国際ローミングサービスを受けるといった使用方法が考えられている。

本願出願人は、先に、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定される接触と、ＩＳＯ１４４４３非接触のインターフェースを備えるＵＳＢコネクタ付きＳＩＭホルダーについて、特許文献２において提案している。
また、特許文献３、特許文献４においては、液晶ディスプレイ付きＳＩＭリーダライタについて提案している。

図６は、特許文献４の液晶ディスプレイ付きＳＩＭリーダライタを示す図であって、図６（Ａ）は、斜視図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図６（Ａ）のように、液晶ディスプレイ付きＳＩＭリーダライタ１Ｓは、本体表面に、液晶ディスプレイ４を有し、ＳＩＭ２が保有する各種の情報表示が可能となっている。左側にＵＳＢコネクタ２０を有し、右側にＳＩＭ２の挿入口１５を有している。ＳＩＭ２を段部１６に沿って挿入口１５から差し込みする。キー取り付け穴１７に、ストラップ等を通せばＳＩＭ２の脱落を防止できる。
ＳＩＭ２を装着した状態で、ＵＳＢコネクタ２０をＰＣ等に差し込みすれば、アクセス権限認証をすることができ、ＰＣとの間でデータ授受を行う。
なお、ＬＥＤ表示１４は電源投入状態であるか否かを示し、スイッチボタン４１，４２は、電源のオン−オフや表示選択、動作決定等に使用される。

図６（Ｂ）のように、リーダライタの右側から挿入したＳＩＭ２は、Ｒ／Ｗ（リーダライタ）端子板１２の下側に固定されるようになっている。通常、ＳＩＭリーダライタ１Ｓは、上蓋部１８と下側ケース部１９とから構成され、図示してないが、その内部に非接触通信用のアンテナコイルやバッテリを有している。アンテナコイルは端子板１２を介して、ＳＩＭの接触端子板２ｔのＣ４，Ｃ８端子に接続するようにされている。
本発明の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタも、外観や機能自体は、特許文献４のＳＩＭリーダライタ１Ｓと同様のものである。
なお、本明細書においては、ＳＩＭよりも使用されることが多くなってきているＵＩＭを発明の名称に用いているが、ＵＩＭはＳＩＭと同等の機能のものである。従って、本明細書において、ＵＩＭとは、ＳＩＭやＵＳＩＭを含む小型ＩＣカードを総称するものとする。

本願発明のＵＩＭリーダライタはバッテリの充電を、ＵＳＢバスパワーを介して行うことを特徴としている。近年、携帯電話機や情報端末、ＭＯドライバ等に、ＵＳＢバスパワーを利用する機器が出現しているが、ＵＳＢバスパワーにより充電する技術も、特許文献５、特許文献６、特許文献７等のように先行技術が存在する。

特表２００２−５２５７２０号公報 特願２００２−２８４８２５号 特願２００３−０４６６５６号 特願２００３−０４６６５７号 特開２００２−４４８７６号公報 特開２００２−１０８５１４号公報 特開２００３−２４１８５８号公報

特許文献３、特許文献４に提案のＳＩＭリーダライタは、液晶ディスプレイを有し、バッテリを内蔵するが、液晶ディスプレイおよび表示させるための信号処理を行う制御用ＩＣチップなどにおける電力消費量が大きい問題がある。
電源には、乾電池等の一次電池を使用するか、二次電池を使用してＡＣアダプタで充電するか、アンテナコイルが受ける誘導起電力により充電するのが通常である。
しかし、一次電池を利用する場合は、頻繁な電池交換が必要になり、使用済み電池を廃棄することによる環境面での問題も生じる。アンテナコイルからの充電は機会が制限される問題がある。また、ＡＣアダプタの場合は、重く嵩ばり持ち運びに不便であるほか、ＵＩＭリーダライタに比較して、ＡＣアダプタ自体の価格が高価になる問題がある。
そこで、本願発明者は、ＡＣアダプタを用いずに、バッテリを充電することを研究して本発明の完成に至ったものである。

上記課題を解決するための本発明の要旨は、ＵＳＢコネクタを有し、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＵＩＭを着脱可能に装着し、かつ液晶ディスプレイを備えるＵＩＭリーダライタであって、液晶ディスプレイ表示および駆動に使用される２次電池が、ＵＳＢバスパワーにより充電可能にされていることを特徴とする液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ、にある。

本発明の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタは、ＰＣアクセス権限認証に使用できるほか、ＩＳＯ１４４４３非接触通信機能を備えるので、電子チケット、電子マネー決済等の各種非接触取引用途に使用することができる。特に、ＵＳＢバスパワーによる充電機構を備えているので、パーソナルコンピュータに接続している際に、随時電源の供給を受けて、液晶表示および駆動の消費電力にあてることができる。
バッテリ充電に、ＡＣアダプタを使用しないので携帯に便利であるとともに、ＡＣアダプタを含めた全体的な装置コスト低減に寄与することができる。

本発明の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ（以下、「ＵＩＭリーダライタ」とする。）について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のＵＩＭリーダライタのブロック図、図２は、ＵＩＭリーダライタ内の構成を示す図、図３は、同平面図、図４は、２次電池充放電部の制御回路例を示す図である。

図１のように、本発明のＵＩＭリーダライタ１は、ＵＩＭ２を着脱可能に装着し、ＵＩＭリーダライタを制御する制御用ＩＣチップ３を有している。制御用ＩＣチップ３は、ＣＰＵとメモリを有すると共に、ＩＳＯ７８１６ドライバ３１と液晶ディスプレイ駆動用の液晶ドライバ３２を有している。ただし、これらの全てが一体にＩＣチップ化されているものには限られない。
ＵＩＭ２の信号は、ＵＩＭリーダライタ（Ｒ／Ｗ）端子板１２とリレー８を介して制御用ＩＣチップ３に接続する。ＵＳＢポート３０からの信号は、ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ１０とリレー８を介して制御用ＩＣチップ３に伝達される。

リーダライタ端子板１２は、ＵＩＭ２が備える接触端子板の８端子と接続する構造を有している。接触端子の場合、予備端子となっているＣ４とＣ８端子が、ＵＩＭリーダライタのケーシング内のアンテナコイル１１に接続している。アンテナコイル１１は、ＩＳＯ１４４４３ＴｙｐｅＡ，Ｂに準拠した非接触通信を行うためのものである。
ＵＩＭリーダライタ１は、液晶ディスプレイ４や制御用ＩＣチップ３等の駆動電源としてバッテリ（２次電池）７を備えている。バッテリ７には、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池を好ましく使用できる。
スイッチボタン４１は電源のオン−オフ、スイッチボタン４２は、表示選択や動作決定のために用いられる。

ＵＳＢポート３０には、ＵＳＢコネクタ２０が接続される（図２参照。）。ＵＳＢコネクタは、２本のデータピンと電力ピンおよびアースピンを備えている。２本のデータピン（Ｄ＋，Ｄ−）は、ＵＳＢ７８１６変換ＩＣに接続し、電力ピンはバッテリ（２次電池）に接続しバスパワーによる充電を可能にしている。アースピンは接地される。

液晶ディスプレイ４は、ＵＩＭ２のＩＣチップが保持する情報をスイッチボタン４２の操作により順次表示するようにされている。
液晶ディスプレイ４には、ドットマトリクスタイプの反射型カラー液晶表示を採用でき、図形表示も可能である。液晶ディスプレイ４の厚みは、１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ程度となる。表示面積は、幅２０〜３０ｍｍから長さ４０〜７０ｍｍ程度のものにできる。

図２、図３は、ＵＩＭリーダライタ内の構成を示す図であって、液晶ディスプレイの背面において、リーダライタ端子板１２とアンテナコイル１１の関係を示している。図２は、斜視図、図３は、平面図、である。
図２、図３のように、アンテナコイル１１はケーシングの上蓋部１８や下側ケース部１９の内周等に沿うように配線され、その末端は、リーダライタ端子板１２のＣ４とＣ８端子に接続するようにされている。ＵＩＭ２は、リーダライタの右側から挿入してリーダライタ端子板１２の下側に入って固定される（図３）。

図２、図３において、ＵＳＢコネクタへの配線は省略されているが、Ｃ５（ＧＮＤ）、Ｃ１（Ｖｃｃ）、Ｃ２（ＲＳＴ）、Ｃ７（Ｉ／Ｏ）が、ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ１０に導かれることになる。２本のデータピン（Ｄ＋，Ｄ−）と電力ピンおよびアースピンが、ＵＳＢコネクタ２０に接続する。
前述した特許文献１には、ＵＳＢ機能を有するＩＣチップが記載され、ＵＳＢ（Ｄ＋）がＣ４端子を、ＵＳＢ（Ｄ−）がＣ８端子を利用する例が記載されているが、ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ１０を使用する場合は、従来機能のデュアルＩＣモジュールを使用できる。また、アンテナコイル１１の端子に、Ｃ４とＣ８端子を利用するので、８端子以上の特設端子板を有する端子をＵＩＭ２やリーダライタに使用しない利点がある。

充電は、ＵＳＢコネクタ２０を介して行われる。ＵＳＢ規格では、ＵＳＢケーブルは、両方向にデータを伝送するほかに、一方向に電力を供給することを規定している。本発明ではケーブルを使用しないが、上流端部、下流端部を規定する相補の形状のコネクタを介して充電がなされる。ＵＳＢは、通常５ＶＤＣ±５％、５００ｍＡの電源を供給するとされている。ＵＳＢ規格はまた、接続するデバイスは、それ自身の電源を持つことができると規定している。このようなデバイスは、電源内蔵型デバイスと呼ばれる。一方、上流のデバイス、またはハブから供給される電力だけに依存するデバイスは、バス電力供給型デバイスと呼ばれる。従って、本発明のＵＩＭリーダライタは、電源内蔵型デバイスに該当することになる。

図４は、２次電池充放電部の制御回路例を示す図である。
ＵＳＢコネクタ２０は、電力ピン（Ｖｂｕｓ）２３、アースピン２４を備えている。アースピン２４は、回路基板等（図示せず）に接地される。電力ピン２３からの電力供給線は、バス電力供給時のＵＳＢ規格を満足させるためのＵＳＢパワーマネージャー（例えば、リニアテクノロジー社製「ＬＴＣ４４１０ＥＳ６」など）１０２と、バッテリ７の充電条件を満足させるためのバッテリチャージャ（例えば、リニアテクノロジー社製「ＬＴＣ４０５３ＥＭＳＥ−４．２」など）１０１に接続されている。

ＵＳＢコネクタ２０をパソコンなどのＵＳＢ端子に接続すると、ＵＳＢパワーマネージャ１０２は電力ピン２３の電位を検知し、Ｐ型ＦＥＴ（例えば、株式会社東芝製「ＴＰＣＳ８３０２」など）１０４のソース・ドレイン間を電気的に切り離す。これによって、電力ピン２３からの電力は、バッテリチャージャ１０１を経由してバッテリ７を充電し、また一方では、ＵＳＢパワーマネージャ１０２からＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して制御用ＩＣチップ３、液晶ディスプレイ４、その他システム負荷１００へ供給される。

近年の低消費電力化の流れに沿って、部品は低駆動電圧化がされているため、ＵＳＢの供給電位規格である５Ｖでは電圧が高いため、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して本実施例ではシステム電源として３．３Ｖに降圧して使用した。また、バッテリチャージャ１０１は、最大１Ｃ充電ができるように設定してあり、ＵＳＢパワーマネージャ１０２による電力供給制限と合わせて、バス電力供給時のＵＳＢ規格を満足させている。

一方、ＵＳＢコネクタ２０がパソコンなどのＵＳＢ端子に接続していない場合は、バッテリチャージャ１０１がバッテリ７からの充電時とは逆の流れの電力供給を阻止するとともに、Ｐ型ＦＥＴ１０４のソース・ドレイン間が電気的に接続されるため、バッテリ７からの電力はＤＣ／ＤＣコンバータ１０３を介して制御用ＩＣチップ３、液晶ディスプレイ４、その他システム負荷１００へ供給される。

図５は、液晶ディスプレイの表示例を示す図である。図５の表示は、メニュー選択画面であって、（１）Ｅｄｙ（電子マネー）残高、（２）Ｓａｆｅｔｙ Ｐａｓｓチケット、（３）Ｓａｆｅｔｙ Ｐａｓｓ残高の表示選択ができるようにされている。
バッテリの残量４ｂは、上部に配置されている。乾電池形状の枠内の矩形の形状で残量が表示されるが、残量が少なくなった場合は、表示点滅させて、充電を促すようにすることもできる。また、充電時に充電の進捗状況を表示するようにもできる。

ＵＩＭリーダライタ１の液晶ディスプレイ４には、３０ｍｍ×４０ｍｍの大きさで、４行×全角１０文字表示（消費電流０．３ｍＡ）のもの（日本板硝子株式会社製）を使用し、制御用ＩＣチップ３は、ＣＩＳＣマイコン（ルネサス製；消費電流４０ｍＡ）を使用した。２次電池として、１５０ｍＡｈのリチウムイオン２次電池（日立マクセル株式会社製；厚み約６ｍｍ）を使用し、フル充電の状態から、上記液晶ディスプレイ４を、１時間程度表示させたところバッテリ残量の警告表示が出た。その後、ＵＳＢコネクタをＰＣに接続し、３０分程度充電すると（５Ｖ電力供給）、フル充電の状態となった。

本発明のＵＩＭリーダライタのブロック図である。 ＵＩＭリーダライタ内の構成を示す図である。 同平面図である。 ２次電池充放電部の制御回路例を示す図である。 液晶ディスプレイの表示例を示す図である。 特許文献４の液晶ディスプレイ付きＳＩＭリーダライタを示す図である。

符号の説明

１ ＵＩＭリーダライタ
１Ｓ ＳＩＭリーダライタ
２ ＵＩＭ、ＳＩＭ
２ｔ 接触端子板
３ 制御用ＩＣチップ
４ 液晶ディスプレイ
７ バッテリ（２次電池）
８ リレー
１０ ＵＳＢ／ＩＳＯ７８１６変換ＩＣ
１１ アンテナコイル
１２ リーダライタ（Ｒ／Ｗ）端子板
１４ ＬＥＤ表示
１５ 挿入口
１６ 段部
１７ キー取り付け穴
１８ 上蓋部
１９ 下側ケース部
２０ ＵＳＢコネクタ
２３ 電力ピン
２４ アースピン
３０ ＵＳＢポート
４１，４２ スイッチボタン

Claims (2)

1. ＵＳＢコネクタを有し、ＩＳＯ７８１６−２、ＩＳＯ７８１６−３で規定する接触、ＩＳＯ１４４４３で規定する非接触インターフェースを備えるＵＩＭを着脱可能に装着し、かつ液晶ディスプレイを備えるＵＩＭリーダライタであって、液晶ディスプレイ表示および駆動に使用される２次電池が、ＵＳＢバスパワーにより充電可能にされていることを特徴とする液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ。
2. ２次電池が、リチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ付きＵＩＭリーダライタ。
   
   
   

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