JP2005258255A - 自立表示型パネルおよび給電ステージ - Google Patents

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Abstract

【課題】電気的なコンタクト無しに表示パネルに電力を伝送できるようにし、電力を伝送するときに自立しコードレスとすることで、表示パネルの設置や交換の操作性を良くするとともに表示パネルの利用状態における視認性、訴求性、意匠性を高める。
【解決手段】
給電ステージに対し合体と分離が可能で、嵌め合いとなる構造等により所定の配置で合体したときに自立するとともに、給電ユニットから受電ユニットに電磁誘導で伝送される電力によって制御部により制御されたディスプレイの表示動作を行い、かつ機能要素により双方向のデータ通信に基づいて給電ユニットと受電ユニットが協調動作を行うようにした自立表示型パネル、およびその自立表示型パネル用の給電ステージ。
【選択図】 図3

Description

本発明は表示装置の技術分野に属する。特に、給電ステージと合体したときに自立し電磁誘導により電力が伝送されて表示を行う自立表示型パネル関する。
レストラン、店舗、展示会、等においては、メニュー、ポスター、看板、パネル展示物、等に通電発光体を使用して、見た目に判り易くしたり、注目を引くようにしたり、意匠的効果を持たせたりすることが行われる。不特定の人間が集まるこのような公共性の高い場所においては、不測の行為により電気的なコンタクト、コネクター、等から感電することや災害を招くことにも配慮する必要性がある。また、水周りや雨が降り掛かる恐れのある屋外においてそれらを使用するときには水の浸透による漏電の危険性を回避する必要がある。そこで、安全性を高めるためには電位差のある導電部が露出しないような通電方法が望まれる。
たとえば、軟質の無機ELシートを所定形状に切断して基材シートと重ね合わせ一部の表示パターンだけを発光させるようにした可撓性発光表示シートにおいて、充電池や太陽電池を備えることによって携帯性を高めるとともに外部給電を常時は行わないで済むようにする提案がある(特許文献1)。
特開平10−133604 しかし、この可撓性発光表示シートにおいても、充電池や太陽電池だけでは電力の補充が十分ではなく、必要なときにはリード線から外部給電して使用する構成となっている。むしろ、この可撓性発光表示シートにおける充電池や太陽電池は携帯性を高めるための補助に過ぎず、感電や災害の危険性が相変わらず残るものである。
また、レストランにおいては、昼のメニューと夜のメニューとは相違することが多く、通電発光表示するメニューであっても、非通電の通常のメニューと同様に容易に交換できるような通電方法が望まれる。同様に、店舗においてもタイムサービス等において通電型のポスターや看板の架け替えを非通電の通常のものと同様に敏速に行うことが望まれる。また展示会においても、プレゼンテーションする内容の変更に合わせて通電型のパネル展示物の差し替えを非通電の通常のものと同様に簡便に行うことが望まれる。
本発明の目的は、電気的なコンタクト無しに表示パネルに電力を伝送できるようにし、電力を伝送するときに自立しコードレスとすることで、表示パネルの設置や交換の操作性を良くするとともに表示パネルの利用状態における視認性、訴求性、意匠性を高めることにある。
本発明の請求項1に係る自立表示型パネルは、すくなくとも受電ユニットとディスプレイを備える自立表示型パネルであって、給電ユニットを備える給電ステージに対し合体と分離が可能で、かつ所定の配置で合体したときに自立するとともに、前記給電ユニットから前記受電ユニットに電磁誘導で伝送される電力によって前記ディスプレイの表示動作を行うようにしたものである。
また本発明の請求項2に係る自立表示型パネルは、請求項1に係る自立表示型パネルにおいて、前記給電ステージと嵌め合いとなる構造により前記所定位置で合体するようにしたものである。
また本発明の請求項3に係る自立表示型パネルは、請求項1または2に係る自立表示型パネルにおいて、前記ディスプレイはELパネルであるようにしたものである。
また本発明の請求項4に係る自立表示型パネルは、請求項1〜3のいずれかに係る自立表示型パネルにおいて、前記ディスプレイの表示形態を制御する制御部を備えるようにしたものである。
また本発明の請求項5に係る自立表示型パネルは、請求項1〜4のいずれかに係る自立表示型パネルにおいて、前記給電ユニットは機能要素(給)を有し、また前記受電ユニットは機能要素(受)を有し、前記所定の配置で合体したときに前記機能要素(給)と前記機能要素(受)は双方向のデータ通信を行う機能要素であって、その双方向のデータ通信に基づいて前記給電ユニットと前記受電ユニットは協調動作を行うようにしたものである。
また本発明の請求項6に係る給電ステージは、すくなくとも給電ユニットと機能要素(給)を備える給電ステージであって、受電ユニットと機能要素(受)を備える自立表示型パネルに対し合体と分離が可能で、所定の配置で合体したときに前記機能要素(給)と前記機能要素(受)は双方向のデータ通信を行う機能要素であって、その双方向のデータ通信に基づいて前記給電ユニットと前記受電ユニットは協調動作を行うようにしたものである。
本発明の請求項1に係る自立表示型パネルによれば、給電ステージに対し合体と分離が可能で、かつ所定の配置で合体したときに自立するとともに、ディスプレイの表示動作が電磁誘導で伝送される電力によって行われる。したがって、電気的なコンタクト無しに表示パネルに電力を伝送できるようにし、電力を伝送するときに自立しコードレスとなることで、表示パネルの設置や交換の操作性を良くするとともに表示パネルの利用状態における視認性、訴求性、意匠性を高める自立表示型パネルが提供される。
また本発明の請求項2に係る自立表示型パネルによれば、給電ステージと嵌め合いとなる構造により所定位置での合体を行うことができる。
また本発明の請求項3に係る自立表示型パネルによれば、ディスプレイがELパネルであることにより、軽量薄型であって電力消費を少なくすることができる。
また本発明の請求項4に係る自立表示型パネルによれば、制御部によりディスプレイの表示形態を制御することができる。
また本発明の請求項5に係る自立表示型パネルによれば、機能要素による双方向のデータ通信に基づいて給電ユニットと受電ユニットが協調動作を行うことができる。
また本発明の請求項6に係る給電ステージによれば、自立表示型パネルに対し合体と分離が可能で、かつ所定の配置で合体したときに機能要素による双方向のデータ通信に基づいて給電ユニットと受電ユニットが協調動作を行うことができる。
本発明の自立表示型パネルと給電ステージの全体構成について図1を参照して説明する。図1(A)に示すように、自立型表示パネル100は受電ユニット110とディスプレイ120を備え、受電ユニット110は受電コイル111を備える。また、図1(B)に示すように給電ステージ200は給電ユニット210を備え、給電ユニット210は給電コイル211を備える。
自立型表示パネル100と給電ステージ200は合体と分離が可能である。受電ユニット110の下側には給電ユニット210を嵌め込むための空間が形成されている。合体させるときには、その空間に給電ユニット210を嵌め込み、受電ユニット110の真下に給電ユニット210が重なり合うようにする。この嵌め込んだときに、受電コイル111と給電コイル211とが互いに対向するような位置であれば、所定の位置で合体したことになる。このとき、自立型表示パネル100の底面と給電ステージの上面とが合わさり、自立型表示パネル100が自立する。
図1に示す一例おいては、給電ユニット210は給電ステージ200における平板の上面に配置されているが、平板は必ずしも必要ではなく、代わりにテーブルや展示ケース等の上板に給電ユニット210を直接載せるようにしてもよい。
また、給電ユニット210をテーブルや展示ケース等の上板に埋め込み、その上板を給電ステージ200としてもよい。その場合には、自立型表示パネル100の受電ユニット110の下側に給電ユニット210を嵌め込むための空間を形成する必要はない。受電ユニット110の受電コイル111を自立型表示パネル100の底面にできるだけ近づけるようにして配置する。
給電ユニット210を埋め込むことで表面がフラットとなりテーブルや展示ケース等の上板として使い勝手がよくなる。また、給電ユニット210を埋め込んだ上板の表面を非磁性体で電気絶縁性を有する薄いシート材料で被覆し隠すことができる。給電ユニット210の存在を外見的に隠すことによりテーブルや展示ケース等としての上板を違和感のないものとすることができる。その場合には、たとえば給電ステージ200である上板にマークを付す等により、自立型表示パネル100を所定の位置に配置できるようにする。
自立型表示パネル100はディスプレイ120を備えている。ディスプレイ120としては、無機EL(electro luminescence)パネル、有機ELパネル、液晶表示パネル、LED(light emitting diode)表示パネル、等の表示パネルを適用することができる。中でもELパネルは自己発光するため効率が良く消費電力が少なくて済み好適である。ディスプレイ120が必要とする電力の形態(直流または交流、電圧値、等)と、受電ユニット210が出力する電力の形態とが一致しないときには、ディスプレイ120と受電ユニット210との間にディスプレイ120用の電源回路が設けられる。
通電により発光する箇所が複数であるときに、同時発光させるのではなく、時系列で選択的に発光させると、ディスプレイ120において視認性、訴求性、意匠性をより高めることができる。そのように表示形態を制御するための制御部をディスプレイ120が備えるようにすると好適である。
また、静止画や動画の画像表示ができるディスプレイであれば、そのための画像データを給電ユニット220から受電ユニット120にデータ転送できるように、送信部と受信部を備えるようにすると好適である。
上述のように、一方向にデータ転送するのではなく、双方向のデータ通信を行うようにすることができる。図1には示してないが、本発明の自立表示型パネル100は機能要素(受)を備え、給電ステージ200は機能要素(給)を備える。所定の配置で自立表示型パネル100と給電ステージ200とが合体したときには機能要素(受)と機能要素(給)は対向する配置となる。機能要素(受)と機能要素(給)を双方向のデータ通信を行う機能要素とすることができる。その双方向のデータ通信に基づいて給電ユニットと受電ユニットが協調動作を行う多様な機能を実現することができる(詳細は後述する)。
以上、本発明の自立表示型パネル100と給電ステージ200について全体構成を説明した。次に、給電ステージ200における給電コイルと給電回路および機能要素とその動作回路について図2、図3を参照して説明する。図2は給電ユニットにおける給電コイルと給電回路の配置、等を示した図であり、図2(A)が側面図、図2(B)が上面図である。また図3は給電回路の一例を示す回路図である。図2、図3に示す一例においては、機能要素(給)はフォトリフレクターである。
図2に示す一例においては、給電コイル211と給電回路212と電源回路215は1つのFPC(flexible print circuit)に一体で形成されている。FPCそのものは電気絶縁材料で被覆されており、また給電回路212と電源回路215の部分も樹脂モールドする等により密閉することができる。したがって、電源回路215に電力を供給するコンセント216の接続についてだけ配慮すれば、電位差のある導電部が露出しないような通電方法を容易に実現でき、安全性を高めることができる。そのことにより、水周りや雨が降り掛かる恐れのある屋外において使用するときにの水の浸透による漏電の危険性を回避することも容易となる。
コア213はフェライトを材料とするポット型コアである。図2に示すように、断面がE字の形状を有し、大まかな外形が矩形の薄板状であり、その薄板にドーナツ状の溝が形成されたポット型コアである。そのドーナツ状の溝は給電コイル211が配置されるポット型コア213のコイル配置部である。給電ユニット210と受電ユニットコア110が所定の位置で合体するとき、コア213は、コア113(図4参照)とともに密閉した磁気回路を構成する形状となっている。
フォトリフレクター214は投光部と受光部とを有し、投光部から投光した光が反射されて戻り受光部によって受光されたか否かを検出することができる。給電ユニット210と受電ユニットが所定の位置で合体するとき、フォトリフレクター214は受電ユニット110に配置された反射部材114(図4参照)によって反射されて戻る光を受光する。そのことによって、所定の位置で合体しているか否かを検出する。
フォトリフレクター214は機能要素(給)の一例である(他の例については後述する)。このフォトリフレクター214に限らず機能要素(給)を動作させるための動作回路(給)が必要なときには、給電回路212とともにFPCに動作回路(給)を形成することができる。
図2、図3に示す一例においては、フォトリフレクター214によって所定の位置で合体していることが検出されたときにだけ、給電ユニット210によって電力の伝送が行われる。すなわち、給電ユニット210と受電ユニット110が組み合わさっていないにも係わらず給電ユニットが給電動作を続けることがなくなる。これにより、電力の無駄な消費を無くすだけではなく、給電ユニット210が発熱して損傷の原因となることを回避することができる。
電源回路215は、家庭用の電源コンセントに差し込んだプラグ216から得た交流100V(Volt)の電源を、給電回路212用のたとえば直流12Vの電源に変換するための回路である。この電源回路215も給電回路212とともにFPCに動作回路を形成することができる。
図3に一例を示す回路図において、給電回路211は、IC−2,Q1,Q2,Q3等を含む部分である。また、機能要素(給)はフォトリフレクタF.R(図2のフォトリフレクター214参照)であり、その動作回路(給)はIC−1,IC−3,Q4等を含む部分である。
給電回路140において、IC−2(NJM2340RBI)はDC/DCコンバータコントロールIC(integrated circuit)である。IC−2の6番ピンと7番ピンに接続されたキャパシタC4とレジスタR4により発信回路が形成されるとともにその発信の周波数も決定される。IC−2の5番ピンから発信出力が取り出され、Q1により増幅された信号はQ2によりドライブされるQ3をオンオフする。Q3(2SK2788)は電力スイッチング用のトランジスタである。コイル(FPCコイル)の一端は電源のVCC(12V)に接続されており、他端はQ3のドレインに接続され、そのQ3を介して電源のGNDに接続されている。したがって、Q3がオンオフ(スイッチング)することにより、コイルに流れる電流がオンオフする。
機能要素(給)と、その動作回路(給)において、IC−1はその入力端子が電源のVCCに接続された安定化電源用の3端子レギュレータであり動作回路に電力を供給している。機能要素(給)であるフォトリフレクタF.Rはその端子(3)がIC−1の出力に接続されており、端子(2)がレジスタR7を介して電源のGNDに接続されている。この接続により、フォトリフレクタF.Rのフォトダイオードが点灯する。また、フォトリフレクタF.Rのフォトトランジスタは光線入力の有無によってオンオフし、端子(3)と端子(4)を導通非導通にする。
端子(4)はIC−3の入力端子に接続されていからIC−3がオンオフし、それがQ4をオンオフする。Q4は電源のGNDと給電回路140のGND(グランド)との間に設けられた電力スイッチング用のトランジスタである。したがって、フォトリフレクタF.Rの前に反射部材が存在するか否かによりフォトトランジスタがオンオフし、給電回路140がオンオフする。
給電回路から受電回路への伝送条件は、コア形状、コイル形状、巻数、使用環境により、異なるが、周波数については、数10KHzから1MHzの周波数から適したものを選択することになる。
次に、自立表示型パネル100における受電コイル、受電回路、機能要素(受)、パネル駆動回路、等について図4、図5を参照して説明する。図4は受電ユニットにおける受電コイルと受電回路の配置、等を示した図であり、図4(A)が側面図、図4(B)が上面図である。また図5は受電回路の一例を示す回路図である。図4、図5に示す一例においては、機能要素(給)は光反射部材114である。
図4に示す一例においては、受電コイル111と受電回路112は1つのFPCに一体で形成されている。図4に示す一例では機能要素(受)は反射部材であるから、そのための動作回路(受)を必要としない。しかし必要とする機能要素(受)のときには、動作回路(受)も受電コイル111と受電回路112とともに1つのFPCに一体で形成することができる。またパネル駆動回路117もFPCに一体で形成することができる。
FPCそのものは電気絶縁材料で被覆されており、また給電回路212と電源回路215の部分も樹脂モールドする等により密閉することができる。したがって、電位差のある導電部が露出しないような通電方法を容易に実現でき、安全性を高めることができる。そのことにより、水周りや雨が降り掛かる恐れのある屋外において使用するときにの水の浸透による漏電の危険性を回避することも容易となる。
コア113はフェライトを材料とするポット型コアである。図4に示すように、断面がE字の形状を有し、大まかな外形が矩形の薄板状であり、その薄板にドーナツ状の溝が形成されたポット型コアである。そのドーナツ状の溝は給電コイル111が配置されるポット型コア113のコイル配置部である。受電ユニットコア110と給電ユニット210が所定の位置で合体するとき、コア113は、コア213(図2参照)とともに密閉した磁気回路を構成する形状となっている。
反射部材114は、フォトリフレクター214(図2参照)の投光部から投光した光を反射してフォトリフレクター214の受光部に戻す役割を果たす。給電ユニット210と受電ユニットが所定の位置で合体するとき、受電ユニット110に配置された反射部材114によってフォトリフレクター214は反射されて戻る光を受光する。そのことによって、所定の位置で合体しているか否かが検出される。
パネル駆動回路117は、ディスプレイ120(図1参照)として何を使用するかに応じてそのディスプレイに適する駆動回路を適用する。たとえば、無機ELパネルであれば、所定の周波数の交流電力を供給するような駆動回路を適用する。電力の供給だけでなく表示形態を制御するための制御部(制御回路)をパネル駆動回路117に備えることができる。これにより、発光する部位が複数箇所に分割されているような無機ELパネル、等のディスプレイにおいて、時系列で表示形態を変化させ、視認性、訴求性、意匠性を高めることができる。
図5に一例を示す回路図において、受電回路112は、D1,D2,D3,D4から成るダイオード整流ブリッジ,IC−1,等を有する。
受電ユニット210のコイル(FPCコイル)は電磁誘導により交流の起電力を生じ、ダイオード整流ブリッジにその電力を供給する。ダイオード整流ブリッジにおいてその電力が整流されキャパシターC1に蓄積される。IC−1はその入力端子がキャパシターC1に接続された安定化電源用の3端子レギュレータである。IC−1の出力端子はキャパシターC2に接続されており、安定化された電力はキャパシターC2に蓄積される。
次に、本発明の自立表示型パネルと給電ステージにおける機能要素について説明する。機能要素は、すでに説明したように、自立表示型パネルと給電ステージとの間に電力供給だけでない所定の機能を付与するための要素である。給電ユニットの機能要素(給)がフォトリフレクターであり、受電ユニットの機能要素(受)が光反射部材である一例についてはすでに説明した。ここでは、その他の例について説明する。
給電ユニットの機能要素(給)をRFID(radio frequency identification)システムのリーダとする。また、受電ユニットの機能要素(受)をRFIDシステムのデータキャリアとする。そして、リーダがデータキャリアから所定のIDを読み取ったときに、給電ユニットによる本給電を行うようにする。ここで本給電の状態とは、給電回路を動作させて通常の電力を伝送する状態である。本給電でない状態とは、機能要素とその動作回路は動作させるが、給電回路は動作させないか、所定の小さな電力の伝送だけに限定する状態である。
上述のフォトリフレクターと光反射部材との組合わせによっても給電ユニットと受電ユニットが適正な配置となったときにだけ給電を行うようにすることができる。しかしながら、光反射部材は極めて単純な部材であるからその代わりをするような部材が、フォトリフレクターに接近するだけで給電ユニットが動作する恐れがある。RFIDシステムを機能要素とすることにより、そのような誤動作を回避することができる。
本発明の自立表示型パネルと給電ステージに適用するRFIDシステムは、非接触式であっても通信距離においては1mm〜1cm程度あれば十分である。したがって、国際規格ISO10536の密着型、または国際規格ISO14443の近接型のRFIDシステムにおける通信方式等を応用することができる。勿論、他の国際規格のものも応用することや、独自のシステムとすることができる。また、リーダやデータキャリアの形状については、国際規格に係わらず、自立表示型パネルと給電ステージに好適な独自の形状とすることができ、その方が好適である。
電磁誘導で通信を行うRFIDシステムも基本的には双方向通信であるが、RFIDシステム以外の双方向通信も本発明の非接触電力伝送モジュールに適用することができる。たとえば、一対のフォトリフレクターを投光部と受光部を対向させるように配置して双方向通信を行えるようにすることができる。すなわち、自立表示型パネルおよび給電ステージにおいて、給電ユニットの機能要素(給)と受電ユニットの機能要素(受)を双方向のデータ通信を行う機能要素とする。そして、双方向のデータ通信に基づいて、給電ユニットと受電ユニットが協調動作を行うようにする。
たとえば、協調動作は自立表示型パネル100の状態に応じた適正電力を給電ユニットが供給する協調動作であるようにすることができる。自立表示型パネル100のにおける電力消費量が大きいときには、給電ユニットから受電ユニットへの電力伝送を大きくする。自立表示型パネル100の電力消費量が小さいときには、給電ユニットから受電ユニットへの電力伝送を小さくする。また、受電ユニットに2次電池が内蔵されていて、その2次電池に充電を行うときには、充電中に変化する2次電池の状態に合わせて電力伝送を制御するようにする。2次電池がリチウムイオン2次電池のときには、この制御によって2次電池の寿命を大幅に延長することができる。
また、協調動作は給電ステージ200が自立表示型パネル100を制御する協調動作であるようにすることができる。給電ステージ200に制御回路を設け、その制御回路が出力する操作信号を、機能要素を介して自立表示型パネル100に出力し、自立表示型パネル100の状態を、機能要素を介して給電ステージ200の制御回路に出力するようにする。たとえば、電力供給を受けて動作する自立表示型パネル100が複数のELパネルとともにタッチ入力センサを配置した自立表示型パネルであるとき、タッチ入力センサの入力操作に基づいて複数のELパネルから選択的に発光させるように制御することにより自立表示型パネル100が多様な形態で表示するようにできる。
本発明の自立表示型パネルと給電ステージの全体構成示す図である。 本発明の給電ステージの給電ユニットにおける給電コイルと給電回路の配置、等を示す図である。 本発明の給電ステージの給電ユニットにおける給電コイルと給電回路および機能要素とその動作回路の一例を示す回路図である。 本発明の自立表示型パネルの受電ユニットにおける受電コイルと受電回路の配置を示す図である。 本発明の自立表示型パネルの受電ユニットにおける受電回路の一例を示す回路図である。
符号の説明
100 自立表示型パネル
110 受電ユニット
111 受電コイル
112 受電回路
113 コア
114 反射部材
117 パネル駆動回路
120 ディスプレイ
200 給電ステージ
210 給電ユニット
211 給電コイル
212 給電回路
213 コア
214 フォトリフレクター
215 電源回路
216 プラグ
















Claims (6)

  1. すくなくとも受電ユニットとディスプレイを備える自立表示型パネルであって、給電ユニットを備える給電ステージに対し合体と分離が可能で、かつ所定の配置で合体したときに自立するとともに、前記給電ユニットから前記受電ユニットに電磁誘導で伝送される電力によって前記ディスプレイの表示動作を行うことを特徴とする自立表示型パネル。
  2. 請求項1記載の自立表示型パネルにおいて、前記給電ステージと嵌め合いとなる構造により前記所定位置で合体することを特徴とする自立表示型パネル。
  3. 請求項1または2記載の自立表示型パネルにおいて、前記ディスプレイはELパネルであることを特徴とする自立表示型パネル。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の自立表示型パネルにおいて、前記ディスプレイの表示形態を制御する制御部を備えることを特徴とする自立表示型パネル。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の自立表示型パネルにおいて、前記給電ユニットは機能要素(給)を有し、また前記受電ユニットは機能要素(受)を有し、前記所定の配置で合体したときに前記機能要素(給)と前記機能要素(受)は双方向のデータ通信を行う機能要素であって、その双方向のデータ通信に基づいて前記給電ユニットと前記受電ユニットは協調動作を行うことを特徴とする自立表示型パネル。
  6. すくなくとも給電ユニットと機能要素(給)を備える給電ステージであって、受電ユニットと機能要素(受)を備える自立表示型パネルに対し合体と分離が可能で、所定の配置で合体したときに前記機能要素(給)と前記機能要素(受)は双方向のデータ通信を行う機能要素であって、その双方向のデータ通信に基づいて前記給電ユニットと前記受電ユニットは協調動作を行うことを特徴とする給電ステージ。

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