JP2012194600A - 電子媒体、電子媒体における電力供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない電力で動作する表示機能付きＩＣカードなどの電子媒体等を提供する。
【解決手段】表示機能付きＩＣカード１では、プッシュスイッチであるスイッチ４と電子スイッチ２７が電源２５と制御部２１の間で並列に接続され、スイッチ４のオンにより、電源２５から制御部２１に電力が供給されて制御部２１が起動し、起動した制御部２１の制御により電子スイッチ２７がオンとなり、スイッチ４がＯＦＦとなった場合でも電力供給が維持される。制御部２１は、所定の処理を行った後にシャットダウンし電子スイッチ２７をオフとし、非動作時の電力供給を遮断する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示機能付きＩＣカード等の電子媒体、および電子媒体における電力供給方法に関するものである。

近年、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）カード本体に様々な機能を備えたものが開発されている。このような機能付きＩＣカードのひとつに、接触式、あるいは非接触式通信により取得した電子マネー残額等のデータをＩＣチップに記憶し、これを表示用ＣＰＵ等の制御部の制御によりディスプレイに表示する表示機能付きＩＣカードがある。特許文献１には表示機能付きＩＣカードの例が記載されている。

このようなＩＣカードでは、従来機械接点式のプッシュスイッチをオンとすることにより起動した制御部による処理が行われる。図７はその例を示す図である。図７において、１０１は制御部、１０３はプッシュスイッチ、１０５は電源を示す。

制御部１０１は、非動作時には電池等の電源１０５からスタンバイ電流を受けてスタンバイ状態にあるが、プッシュスイッチ１０３を押下すると信号を受けて起動し、ＩＣチップに記憶された電子マネー残額等のデータを表示するなどの処理を行う。

特開２００７−１３３５６３号公報

このような表示機能付きＩＣカードについては、電池の長寿命化等の観点から、できるだけ省電力としつつ動作することが求められる。しかし、上記の方法では、スイッチがオフ状態の場合でもスタンバイ電流を供給しており、電力が消費されている。

スタンバイ電流を消費しない構成として、スライド式のスイッチなどを用いて電力供給のオン、オフを動作時と非動作時で完全に切り替えることも考えられるが、ＩＣカードのような薄いものでは搭載できるスイッチは限られ、例えばスライド式スイッチを搭載することは難しい。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、少ない電力で動作する表示機能付きＩＣカードなどの電子媒体等を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、電源と、制御部と、押下されている場合にオンとなり前記電源から前記制御部に電力が供給されるプッシュスイッチと、前記制御部による制御によりオンとなり前記電源から前記制御部に電力が供給され、前記制御部による制御によりオフとなり前記電源から前記制御部への電力供給が遮断される電子スイッチと、を具備し、前記プッシュスイッチと前記電子スイッチが前記電源と前記制御部の間で並列に接続され、前記プッシュスイッチのオンにより、前記電源から前記制御部に電力が供給されて前記制御部が起動し、起動した前記制御部の制御により前記電子スイッチがオンとなり、前記制御部が所定の処理を行った後にシャットダウンし前記電子スイッチをオフとすることを特徴とする電子媒体である。

前記電子スイッチが、前記制御部の制御により制御入力トランジスタがオンとなることによりスイッチトランジスタがオンとなることで、前記電源から前記制御部への電力供給が行われるハイサイドスイッチであり、前記制御入力トランジスタおよび前記スイッチトランジスタとして、小信号用のＭＯＳトランジスタを用いることが望ましい。

また、前記電子媒体が、ＩＣチップと表示部を更に具備した表示機能付きＩＣカードであり、前記所定の処理は、前記ＩＣチップに記憶されたデータを前記表示部に表示する処理であることが望ましい。

前述した目的を達成するための第２の発明は、電源と、制御部と、押下されている場合にオンとなり前記電源から前記制御部に電力が供給されるプッシュスイッチと、前記制御部による制御によりオンとなり前記電源から前記制御部に電力が供給され、前記制御部による制御によりオフとなり前記電源から前記制御部への電力供給が遮断される電子スイッチと、を具備し、前記プッシュスイッチと前記電子スイッチが前記電源と前記制御部の間で並列に接続される電子媒体における電力供給方法であって、前記プッシュスイッチのオンにより、前記電源から前記制御部に電力が供給されて前記制御部が起動し、起動した前記制御部の制御により前記電子スイッチがオンとなり、前記制御部が所定の処理を行った後にシャットダウンし前記電子スイッチをオフとすることを特徴とする電子媒体における電力供給方法である。

前記電子スイッチが、前記制御部の制御により制御入力トランジスタがオンとなることによりスイッチトランジスタがオンとなることで、前記電源から前記制御部への電力供給が行われるハイサイドスイッチであり、前記制御入力トランジスタおよび前記スイッチトランジスタとして、小信号用のＭＯＳトランジスタを用いることが望ましい。

前記電子媒体が、ＩＣチップと表示部を更に具備した表示機能付きＩＣカードであり、前記所定の処理は、前記ＩＣチップに記憶されたデータを前記表示部に表示する処理であることが望ましい。

上記の構成により、電子媒体は、制御部の非動作時に電源からのスタンバイ電流を省略しつつ、動作時には、プッシュスイッチのオンにより電力供給を受けた制御部の制御により、電子スイッチをオンとして、プッシュスイッチをオフとした場合の電力供給を確保し、処理の終了後には電子スイッチをオフとする。これにより、スタンバイ時の消費電力を削減しつつ、プッシュスイッチのオンに伴う、制御部による処理を可能とする。

また、電子スイッチをハイサイドスイッチとし、これを構成する各トランジスタに小信号用のＭＯＳトランジスタを用いることで、バイアス電流などスイッチ制御にかかる消費電力を小さくでき、また、非動作時のリーク電流も抑えることができる。
さらに、電子媒体において、制御部によりＩＣチップに記憶されたデータを表示部に表示する処理を行うことで、少ない電力で動作する表示機能付きＩＣカードが構成できる。表示機能付きＩＣカードは、一般的に薄型のものとするためプッシュスイッチなどの簡易な構成のスイッチを設けることが求められ、上記のような省電力化の方法が特に効果的である。

本発明により、少ない電力で動作する表示機能付きＩＣカードなどの電子媒体等を提供することができる。

表示機能付きＩＣカード１の外観図 表示機能付きＩＣカード１の内部構成を示すブロック図 電力供給方法を示すフローチャート スイッチ４と電子スイッチ２７の概略構成について説明する図 電子スイッチ２７の例を示す図 電子スイッチ２７ａの例を示す図 従来のスイッチ回路の概略構成について説明する図

以下、図面に基づいて本発明の電子媒体の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態では、電子媒体の例として、表示機能付きＩＣカードを挙げて説明する。

まず、図１を用いて、本実施形態に係る表示機能付きＩＣカード１の外観について説明する。図１は、表示機能付きＩＣカード１の外観図である。

表示機能付きＩＣカード１は、非接触式および接触式の通信を行うことによりＩＣチップに電子マネー残額等のデータを記録し、制御部の制御により当該データを表示するものであり、図１に示すように、カード本体２の表面にディスプレイ３、スイッチ４、接触式の通信を行なうための接触端子５を有する。なお、これらの配置は図１に示すものに限られることはない。

ディスプレイ３は、例えば液晶ディスプレイ、電子ペーパ等であり、文字等のデータを表示する。
スイッチ４は、機械接点式のプッシュスイッチである。
接触端子５は、接触式の通信を行う際に外部のリーダライタの端子と接触するもので、接触式の通信を行なう際は、接触端子５を介してデータやＩＣチップ２８の駆動用の電力が供給される。

図２は、表示機能付きＩＣカード１の機能構成を示すブロック図である。表示機能付きＩＣカード１は、制御部２１、ディスプレイドライバ２３、ディスプレイ３、電源２５、スイッチ４、電子スイッチ２７、ＩＣチップ２８、アンテナ２９等を有する。

制御部２１は、電源２５からの電力供給を受けてディスプレイ３へのデータの表示を行うものであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等のメモリや、外部入出力端子等がワンチップ化されたものである。ＲＯＭ等には、後述する電力供給方法等に従って制御を行うためのプログラムが格納される。

ディスプレイドライバ２３は、ディスプレイ３と接続し、制御部２１による制御に従い、ディスプレイ３を駆動する。ディスプレイ３は、制御部２１による制御に従い、データの表示を行なう。

電源２５は、制御部２１に電力を供給する電池であり、一次電池、二次電池等、その種類は問わない。

スイッチ４は前述したように機械接点式のプッシュスイッチであり、触れて押下している場合にオン状態となり、電源２５から制御部２１へ電力が供給される。スイッチ４を離し押下を解除するとオフとなる。

電子スイッチ２７は、ハイサイドスイッチであり、電源２５から制御部２１へ電力を供給するための回路である。制御部２１の非動作時にはオフ状態であるが、スイッチ４のオンにより電力を供給された制御部２１の制御によりオン状態となり、電源２５から制御部２１に電力を供給する。制御部２１による処理後には制御部２１によりオフ状態とされ、電力供給が遮断される。
スイッチ４と電子スイッチ２７は、制御部２１と電源２５の間で並列に接続される。

ＩＣチップ２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等を備える。ＩＣチップ２８は、非接触式および接触式の通信を行うためのインタフェースを有するデュアルインタフェースＩＣチップである。
ＩＣチップ２８は、外部のカードリーダライタとの間で通信を行い、ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってデータ処理を実行する。例えば、電子マネー残額等のデータをカードリーダライタから受信し、ＥＥＰＲＯＭに保存する。

アンテナ２９は、ＩＣチップ２８がカードリーダライタと非接触式の通信を行なうためのアンテナである。ＩＣチップ２８の通信時、アンテナ２９はリーダライタから生じている磁界により交流電圧を発生し、これによりＩＣチップ２８が駆動する。アンテナ２９は、カード本体２の内部を周回して設けられ、その両端がＩＣチップ２８に接続される。

次に、図３、図４を用いて、電源２５から制御部２１へと電力を供給する電力供給方法について説明する。
図３は、電源２５から制御部２１へと電力を供給する電力供給方法を示すフローチャートである。
図４は、電源２５から制御部２１へと電力を供給するためのスイッチ４と電子スイッチ２７の概略構成について説明する図である。

本実施形態の電力供給方法では、まず、図３に示すように、スイッチ４が押下されてオンとなる（ステップＳ１０１）と、図４に示す電源２５から制御部２１にスイッチ４のオンにより導通された回路を介して、矢印ａに示すように電力が供給される。なお、スイッチ４を離し押下を解除するとスイッチ４はＯＦＦとなり矢印ａに示す電力供給が遮断される。

制御部２１は、電源２５による上記の電力供給を受けて起動し、まず、電子スイッチ２７をオン状態とする（ステップＳ１０２）。これにより、制御部２１には、電子スイッチ２７のオンにより導通された回路を介して、図４の矢印ｂに示すように電力が供給される。
従って、瞬時的な一回の押下でスイッチ４がオンとなれば、その後スイッチ４を離しても電源２５からの電力供給が維持される。

制御部２１はこの後、所定の処理を行う（ステップＳ１０３）。本実施形態では、ＩＣチップ２８に記憶された電子マネー残額等のデータを取得し、当該データを一定時間ディスプレイ３に表示する表示処理を行う。このため、ステップＳ１０２では、制御部２１を介してＩＣチップ２８にも電源２５から駆動用の電力が供給される。

上記の処理が終了すると、制御部２１はシャットダウンし、電子スイッチ２７をオフ状態とする（ステップＳ１０４）。これにより、電源２５から制御部２１への電力供給（図４の矢印ｂ）が遮断され、非動作時の電力供給が遮断される。

図５は、電子スイッチ２７について示す図である。電子スイッチ２７は、ハイサイドスイッチとして構成される。図５において、３１は制御入力トランジスタ（Ｎ型）であり、３３は電源−出力間のスイッチトランジスタ（Ｐ型）である。これらのトランジスタとしては、漏れ電流および動作時の消費電流を抑えるため、エンハンスメント型の小信号用ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型トランジスタ（電界効果トランジスタ）が用いられる。

３７は制御部２１から接続されるコントロール端子であり、電子スイッチ２７をオンとするために制御部２１から電力が供給される。３９は制御部２１に接続される出力端子であり、電子スイッチ２７がオンとなると、ＶＤＤ（電源２５）から出力端子３９を介して制御部２１に電力が供給される。

４１、４３はそれぞれ、制御入力トランジスタ３１、スイッチトランジスタ３３の制御用バイアス電流である。これらの値を適切に定めるために抵抗３５ａ〜３５ｃが設けられる。また、４５は制御部２１の動作用の電流である。

先ほどのステップＳ１０２では、制御部２１の制御により、制御部２１からコントロール端子３７を介して電力が供給される。これにより、制御入力トランジスタ３１のゲート電圧が上昇してスイッチが入り、図の端子Ａから制御入力トランジスタ３１側にＶＤＤ（電源２５）からの電流が流れる。これによりスイッチトランジスタ３３のゲート電圧が降下するので、スイッチトランジスタ３３にスイッチが入り、ＶＤＤ（電源２５）より制御部２１へ出力端子３９を介して電力が供給されるようになる。

一方、先ほどのステップＳ１０４では、制御部２１の制御により、コントロール端子３７を介した電力の供給が停止される。これにより制御入力トランジスタ３１のスイッチがオフとなる。この場合、スイッチトランジスタ３３のゲート電圧が上昇し、スイッチトランジスタ３３のスイッチがオフとなり、出力端子３９を介した制御部２１への電力供給が遮断される。

ここで、制御入力トランジスタ３１、スイッチトランジスタ３３としては、小信号用のＭＯＳトランジスタを用いるので、制御入力トランジスタ制御用のバイアス電流４１、スイッチトランジスタ制御用のバイアス電流４３の量を少量とでき、回路全体を低消費電力で制御できる。
本実施形態では、例えば電源２５の電圧が３Ｖの場合、バイアス電流４１、４３をそれぞれ約１μＡとすることができ、動作時に消費する電流を２μＡ程度に抑えることができる。なお、抵抗３５ａ、３５ｂ、３５ｃの値は上記バイアス電流４１、４３の値に合わせて定め、例えば本実施形態では、それぞれ１ｋΩ、３ＭΩ、３ＭΩとする。
また、小信号用のＭＯＳトランジスタを用いることで、非動作時のリーク電流も極めて小さくなり、数ｎＡ未満に抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態の表示機能付きＩＣカード１では、制御部２１の非動作時、電源２５からのスタンバイ電流を省略できるとともに、動作時には、スイッチ４のオンにより電源２５から電力供給を受けた制御部２１の制御により、電子スイッチ２７をオンとして、スイッチ４をオフとした場合でも電力供給を確保する。これにより、消費電力を削減しつつ、スイッチ４のオンに伴う、制御部２１による処理を可能とできる。

また、電子スイッチ２７をハイサイドスイッチとし、これを構成する各トランジスタとして小信号用のＭＯＳトランジスタを用いることで、バイアス電流などスイッチ制御にかかる消費電力を小さくでき、また、非動作時のリーク電流も抑えることができる。

本実施形態では電子媒体の例としてＩＣチップのデータを表示部に表示する処理を行う表示機能付きＩＣカードを挙げたが、制御部がそれ以外の処理を行う機能付きＩＣカードであってもよい。また、その他の電子媒体の例として、例えば制御部や記憶部等を備えた種々の携帯端末など挙げることができる。ただし、本実施形態のような表示機能付きＩＣカードは、一般的に薄型のものとするためプッシュスイッチなどの簡易な構成のスイッチを設けることが求められ、上記のような省電力化の方法が特に効果的である。

なお、電子スイッチとしては、図５等で説明したものに限ることはなく、スイッチトランジスタ３３をローサイドスイッチとして構成してもよい。但し、本実施形態のようにハイサイドスイッチとして構成する場合、ローサイドスイッチとする場合に比べリーク電流をより小さくできる利点がある。

また、電子スイッチとして、従来型のトランジスタや大電流対応型ＭＯＳ素子を用いた従来のハイサイドスイッチとすることも可能である。図６がその例を示す電子スイッチ２７ａである。なお、前記したものと略同様の機能構成を有するものについては、同じ番号を付し、説明を省略する。

図６において、５１は制御入力トランジスタ（Ｎ型）であり、従来型のトランジスタが用いられる。５３は電源−出力間のスイッチトランジスタ（Ｐ型）であり、大電流対応型ＭＯＳ素子が用いられる。

回路全体の動作は、図３〜５等を用いて説明したものと同様であり、この場合も制御部２１の非動作時の電力消費を削減することができる。
但し、制御入力トランジスタ制御用のバイアス電流４１、スイッチトランジスタ制御用のバイアス電流４３の値は、図５の小信号用ＭＯＳトランジスタを用いた場合に比べ大きくなり、例えば電源２５の電圧が３Ｖの場合、それぞれ約２３４μＡ、約６０μＡである。このため、動作時の消費電流は約２９４μＡ程度と、図５の例に比べ約１５０倍になる。なお、抵抗３５ａ、３５ｂ、３５ｃの値は上記のバイアス電流４１、４３に合わせて定められ、例えば、それぞれ１０ｋΩ、１０ｋΩ、４７ｋΩとなる。
また、非動作時のリーク電流も０．１〜０．０１μＡのオーダーとなり、図５の例に比べ大きくなるので、消費電力の観点からは、図５等で説明したように、小信号用のＭＯＳトランジスタを用いたほうがより消費電力を少なくできるので有利である。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る電子媒体等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………表示機能付きＩＣカード
２………カード本体
３………ディスプレイ
４………スイッチ
５………接触端子
２１………制御部
２３………ディスプレイドライバ
２５………電源
２７………電子スイッチ
２８………ＩＣチップ
２９………アンテナ

Claims (6)

1. 電源と、
   制御部と、
   押下されている場合にオンとなり前記電源から前記制御部に電力が供給されるプッシュスイッチと、
   前記制御部による制御によりオンとなり前記電源から前記制御部に電力が供給され、前記制御部による制御によりオフとなり前記電源から前記制御部への電力供給が遮断される電子スイッチと、
   を具備し、
   前記プッシュスイッチと前記電子スイッチが前記電源と前記制御部の間で並列に接続され、
   前記プッシュスイッチのオンにより、前記電源から前記制御部に電力が供給されて前記制御部が起動し、
   起動した前記制御部の制御により前記電子スイッチがオンとなり、
   前記制御部が所定の処理を行った後にシャットダウンし前記電子スイッチをオフとすることを特徴とする電子媒体。
2. 前記電子スイッチが、前記制御部の制御により制御入力トランジスタがオンとなることによりスイッチトランジスタがオンとなることで、前記電源から前記制御部への電力供給が行われるハイサイドスイッチであり、前記制御入力トランジスタおよび前記スイッチトランジスタとして、小信号用のＭＯＳトランジスタを用いることを特徴とする請求項１記載の電子媒体。
3. 前記電子媒体が、ＩＣチップと表示部を更に具備した表示機能付きＩＣカードであり、
   前記所定の処理は、前記ＩＣチップに記憶されたデータを前記表示部に表示する処理であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子媒体。
4. 電源と、制御部と、押下されている場合にオンとなり前記電源から前記制御部に電力が供給されるプッシュスイッチと、前記制御部による制御によりオンとなり前記電源から前記制御部に電力が供給され、前記制御部による制御によりオフとなり前記電源から前記制御部への電力供給が遮断される電子スイッチと、を具備し、前記プッシュスイッチと前記電子スイッチが前記電源と前記制御部の間で並列に接続される電子媒体における電力供給方法であって、
   前記プッシュスイッチのオンにより、前記電源から前記制御部に電力が供給されて前記制御部が起動し、
   起動した前記制御部の制御により前記電子スイッチがオンとなり、
   前記制御部が所定の処理を行った後にシャットダウンし前記電子スイッチをオフとすることを特徴とする電子媒体における電力供給方法。
5. 前記電子スイッチが、前記制御部の制御により制御入力トランジスタがオンとなることによりスイッチトランジスタがオンとなることで、前記電源から前記制御部への電力供給が行われるハイサイドスイッチであり、前記制御入力トランジスタおよび前記スイッチトランジスタとして、小信号用のＭＯＳトランジスタを用いることを特徴とする請求項４記載の電子媒体における電力供給方法。
6. 前記電子媒体が、ＩＣチップと表示部を更に具備した表示機能付きＩＣカードであり、
   前記所定の処理は、前記ＩＣチップに記憶されたデータを前記表示部に表示する処理であることを特徴とする請求項４または請求項５記載の電子媒体における電力供給方法。

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