JP2014164745A - リーダライタ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】上面プレートに載置された複数のターゲットごとに、無線通信を行うことができるリーダライタ装置を提供すること。
【解決手段】携帯端末150が載置される上面プレート101は、上面プレートに沿って複数列のアンテナコイル201が配置されている。NFC制御回路202は、複数列のアンテナコイルを、携帯端末150のアンテナコイル251の位置を検出し、携帯端末150とNFC通信するために用いる。記憶部203は、NFC用のアンテナコイル251の検出結果を、携帯端末150ごとに対応付けて記憶する。切替部204は、複数列のコイルを、NFC通信に用いるかを切り替える。
【選択図】図2

Description

本発明は、近距離無線機能を持つ複数の携帯機器に対して、近距離通信を行うリーダライタ装置に関する。
例えば、特許文献1には、複数のアンテナコイルを切り替えて使用する技術が開示されている。特許文献2には複数のアンテナコイルを同時に使用する技術が開示されている。
特開2001−52124号公報 特開2007−172451号公報
しかしながら、特許文献1の技術に関しては複数のアンテナコイルに対して対向機器となる機器(以下ターゲットと記載)との通信感度に応じてアンテナの切替を行うため、ターゲットは一つに制限される、という課題がある。
また、特許文献2の技術に関しては、一つの制御用CPUで複数のアンテナを使用して複数のターゲットとの通信及び同時処理ができるものの、ターゲットとアンテナは相対的に正対する必要があり、そのためターゲットの配置場所が複数のアンテナそれぞれにおいて制限されてしまう、という課題がある。
本発明の目的は、リーダライタ上に配置される複数台のターゲットの配置場所に関係なく、任意のターゲットとの間で近距離無線通信を行うことができるリーダライタを提供することである。
本発明のリーダライタ装置は、近距離無線通信機能を有する携帯端末との間で近距離無線通信を行うリーダライタ装置であって、前記携帯端末を載置するための上面プレートと、前記上面プレート上面もしくは背面と平行に配置された複数列のアンテナコイルと、前記複数列のアンテナコイルを、前記携帯端末との近距離無線通信に用いる無線通信制御部と、前記複数列のコイルを、無線通信に用いるアンテナのいずれかに切り替える切替部と、前記携帯端末の検出結果と、前記通信用アンテナの検出結果とを、前記携帯端末ごとに対応付けて記憶する記憶部と、を備えた構成を採る。
本発明は、リーダライタ上に配置される複数台のターゲットの配置場所に関係なく、任意のターゲットとの間で近距離無線通信を行うことができる。
本発明の実施の形態に係るリーダライタ装置に携帯端末が載置された状態の一例を示す外観図 本発明の実施の形態に係るリーダライタ装置および携帯端末の各構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態に係るリーダライタ装置に携帯端末が載置された状態の一例を示す外観図 本発明の実施の形態に係るリーダライタ装置の動作例を示すフローチャート 本発明の実施の形態に係るリーダライタ装置、携帯端末、および外部機器の各構成例を示すブロック図 本発明の実施の形態に係るリーダライタ装置が記憶する検出結果情報の一例を示す図 本発明の実施の形態に係るリーダライタ装置が表示する検出結果情報の一例を示す図
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、本発明の発明者らは、当業者が本実施の形態を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
図1は、本発明の実施の形態に係るリーダライタ装置100、およびターゲットとしての携帯端末150の状態の一例を示す外観図である。
図1において、リーダライタ装置100の上面を構成する上面プレート101上に、5つの携帯端末150a〜150eが載せられている。
なお、以下の説明において、単に「携帯端末150」と記す場合、特段の説明が無い限り「携帯端末150a〜150eのいずれか」を意味する。
本実施の形態の携帯端末は、携帯端末150を例とするが、携帯端末に限定されず、近距離無線通信を可能とする無線通信装置であればよい。
また、携帯端末150はNFC機能(近距離無線通信機能)を搭載している。よって、図1に示される状態の場合、リーダライタ装置100は、電磁誘導効果を利用して携帯端末150のNFC用アンテナコイルに電力を供給する。これにより、リーダライタ装置100と携帯端末150との間で、近距離無線通信(以下、「NFC(Near Field Communication)通信」という)が行われる。
NFC通信により、携帯端末150と、リーダライタ装置100に接続される外部機器との間で種々の情報通信を行うことができる。
例えば、外部機器としてカーナビゲーション装置がリーダライタ装置100に接続されている場合、携帯端末150で設定した目的地情報が、NFC通信によってカーナビゲーション装置へ送信される。
これにより、携帯端末150を介して、カーナビゲーション装置の目的地の設定ができる。このように、携帯端末150は、リーダライタ装置100を介して、リーダライタ装置100に接続された外部機器と、様々な通信を行うことができる。
なお、携帯端末150と外部機器との間で行なわれるNFC通信の通信内容については詳細な説明を後述する。
NFC通信では、13.56MHzの搬送波が使用され、アンテナコイルに発生する磁界を利用してデータの送受信を行う。よって、NFCでの通信を行うためには、上面プレートあるいは上面プレートの近傍に、13.56MHzの周波数の磁界を発生させるアンテナコイルを設けることが必要となる。
リーダライタ装置100は、上面プレート101の上面または背面に平行に複数配置されるアンテナコイルのうち、後述の処理によって選択されたアンテナコイルを、通信用アンテナコイルとしても用いる。
図2は、リーダライタ装置100および携帯端末150のそれぞれの内部構成の一例を示すブロック図である。
携帯端末150は、図2に示すように、近距離無線通信アンテナとしてのアンテナコイル251、共振回路252、NFC制御回路253、および二次電池254を有する。
ここでは図の説明の便宜上、携帯端末150aおよび150bが上面プレートに載置されている状態としたが、載置される携帯端末の数はこれに限定されない。
リーダライタ装置100は、図2に示すように、携帯端末150(ターゲット)が載置される台である上面プレート101、近距離無線通信アンテナとしての複数のアンテナコイル201、無線通信制御部としてのNFC制御回路202、記憶部203、切替部204、電源回路205、および外部機器接続部206を有する。
NFC制御回路202は、上面プレート101に置かれた携帯端末150のアンテナコイル251の位置を検出する。そして、NFC制御回路202は、携帯端末150との間でNFC通信を実行する。
記憶部203は、携帯端末のアンテナコイル251の検出結果と、携帯端末を検出したアンテナコイル201の位置とを、前記携帯端末ごとに対応付けて記憶する。
切替部204は、複数のアンテナコイル201を適宜切り替えて、NFC制御回路202が複数の携帯端末150のアンテナコイル251の位置をそれぞれ検出し、記憶部203が記憶する。このような構成により、リーダライタ装置100は、複数の携帯端末150に記録されたデータを集中的に制御することができ、利便性が向上する。
電源回路205は、商用電源などの外部電源からリーダライタ装置100に供給される電力を、リーダライタ装置100で使用できる態様に変換する。
外部機器接続部206は、リーダライタ装置100に接続される外部機器と、リーダライタ装置100とを接続する。すなわち、外部機器は、外部機器接続部206を介して、NFC制御回路202との間で双方向通信を行う。
図3は、リーダライタ装置100の上面プレート101に複数の携帯端末150a〜150eが載せられた状態を示している。
図3において、破線は、上面プレート101上面もしくは背面に配置されるアンテナコイルの位置を示す。ただし、図3に示すアンテナコイルは、以下の説明を簡素化するために、アンテナコイル201を、201a1、201a2、201a3、201a4の4つからなるものとして以下に説明する。
ただし、その数は、上面プレート101の大きさまたはアンテナコイルによる携帯端末
の位置検出能力などを考慮して、適宜増減してもよい。
アンテナコイル201は、携帯端末とNFC通信を行うためのコイルである。アンテナコイル201は、プリント基板もしくはフレキシブルプリント基板に配置された銅箔パターンで形成される。
アンテナコイル201は、上面プレート101の上面もしくは背面に複数(図3では4つ)配列されて成る。そして、複数のコイル201a1〜201a4の端は、それぞれ、切替部204に接続される。
本実施の形態のリーダライタ装置100は、図3に示す複数のアンテナコイル201のうちの一つを適宜選択的に切り替えて、それをNFC通信用アンテナコイルとして利用する。
NFC制御回路202は、NFC通信のターゲットとなる機器を検出するために、所定の期間ポーリングを行う。換言すれば、NFC制御回路202は、上面プレート101に載置されている携帯端末150のNFC用のアンテナコイル251を検出するために、ポーリング信号を出力する。
ポーリング信号は、アンテナコイルの各コイルに対して、順次出力される。すなわち、NFC制御回路202は、アンテナコイル201を構成する各コイルを順次切り替えて、ポーリング信号を出力する。
携帯端末150のNFC制御回路253は、リーダライタ装置100からの13.56MHzの搬送波を負荷変調することで、レスポンスコマンドをアンテナコイル251を介して出力する。
リーダライタ装置100は、そのレスポンスコマンドを、アンテナコイル201を介して受信し、NFC制御回路202に送る。
NFC制御回路202は、レスポンスコマンドを検出しない場合、リーダライタ装置100上に携帯端末150が載置されていないと判定する。
以下、本実施の形態のリーダライタ装置100の動作の一例について、図4を参照して説明する。なお、ここで説明する動作は、携帯端末150の検出から、NFC通信の実施までの動作とする。
ステップS10において、外部電源(例えば、商用電源や車両のバッテリ)からリーダライタ装置100へ電力の供給が開始されると、電源回路205がその電力をリーダライタ装置100で使用する態様に変換し、リーダライタ装置100が起動する。
なお、リーダライタ装置100は、外部電源の投入後、リーダライタ装置100が備える手動スイッチ等の操作に基づいて起動される構成としてもよい。
ステップS11において、NFC制御回路202は、上面プレート101の面上におけるアンテナコイル251の位置の検出を行う。このとき、上述した通り、NFC制御回路202は、NFC通信のターゲットとなる機器を検出するため、アンテナコイル201を順次切り替えて所定の期間ポーリングを行う。
携帯端末150のNFC制御回路253は、リーダライタ装置100から送られてくる
13.56MHzの搬送波を負荷変調することで、リーダライタ装置100のリクエストコマンドに応じたレスポンスコマンドをNFC制御回路202へ送信する。
またこのとき、NFC制御回路253は、レスポンスコマンドとともに、携帯端末150ごとに固有のID(以下、「NFCID」という。識別情報の一例)を、NFC制御回路202へ送信する。そして、NFC制御回路202は、レスポンスコマンドとNFCIDを検出することで、アンテナコイル251の上面プレート101上の位置を検出する。
アンテナコイル251の位置を検出できた場合(ステップS11:YES)、フローは、ステップS12へ進む。アンテナコイル251の位置を検出できなかった場合(ステップS11:NO)、フローは、ステップS15へ進む。
ステップS12において、NFC制御回路202は、記憶部203に、アンテナコイル251を検出したアンテナコイル201とNFCIDとを紐付けて記憶する。
このように、本実施の形態のリーダライタ装置100は、携帯端末150のそれぞれについて、アンテナコイル251の検出結果とを紐付けて記憶するようにする。
このような情報は、後述するが、「検出結果情報」という。検出結果情報の記憶の態様については、図7を用いて後述する。
よって、本実施の形態のリーダライタ装置100は、上面プレート101に載置された複数の携帯端末150a〜eごとに検出結果情報を記憶し、それに基づいて無線通信を行う。したがって、リーダライタ装置100は、携帯端末150a〜eごとに独立して、無線通信を行うことができる。
ステップS13において、NFC制御回路202は、携帯端末150のNFC制御回路253との間で、NFC通信を行う。ここでNFC通信が行われる携帯端末150は、ステップS11で記憶したNFCIDの携帯端末150である。
ステップS14において、NFC制御回路202は、NFC通信が終了したか否かの判定を行う。
NFC通信が終了していない場合(ステップS14:NO)、NFC制御回路202は、再び同じ判定を行う。すなわち、フローは、ステップS14へ戻る。
NFC通信が終了した場合(ステップS14:YES)、フローは、ステップS15へ進む。
この判定は、例えば、リーダライタ装置100に接続される外部機器の操作部にてユーザが行った指示に基づく。
すなわち、NFC制御回路202は、外部機器接続部206を介して、どの携帯端末150とNFC通信するのかについての指示を受け付けた場合、NFC通信すべき携帯端末150があると判定する。
ステップS15において、NFC制御回路202は、NFC通信要求が来たか否かを判定する。NFC通信要求は、外部機器接続部206に接続される外部機器からの要求であり、リーダライタ装置100に対して、携帯端末150とのNFC通信を要求する情報である。
NFC通信要求が来た場合(ステップS15:YES)、フローは、ステップS16へ進む。NFC通信要求が来ない場合(ステップS15:NO)、フローは、ステップS11へ進む。
ステップS16〜ステップS19は、上記ステップS11〜ステップS14と同様の動作である。よって、ここでの説明は省略する。
また、ステップS15において、NFC制御回路202がNFC通信のターゲットとなる機器を検出しなかった場合(ステップS15:NO)、NFC制御回路202は、外部機器接続部206を介して、外部機器に対し、ターゲットとなる機器が検出されていないといった情報を伝送してもよい。
以上のフローにより、リーダライタ装置100は、上面プレート101に載置される任意の携帯端末150に対するNFC通信を実現できる。
次に、図5〜図7を用いて、本実施の形態のリーダライタ装置100、携帯端末150、外部機器1100の構成および動作の一例について、さらに説明する。
図5は、リーダライタ装置100、携帯端末150およびリーダライタ装置100に接続される外部機器1100のブロック図を示す。
なお、図5において、リーダライタ装置100および携帯端末150の各部については、図2を用いて説明済みであるため、ここでの説明は省略する。
図5において、外部機器1100は、リーダライタ装置100の外部機器接続部206を介してリーダライタ装置100と電気的に接続される。
以下に説明する例では、外部機器1100は、車輌(例えば、自動車など)の車室内において運転手が容易に操作できる位置に配置された電子機器(例えば、オーディオ、ディスプレイ、カーナビゲーションなど)であることを想定する。また、リーダライタ装置100は、車輌の後部座席付近などのやや広めのスペースに配置されることを想定している。
外部機器1100は、接続部1110、制御部1120、記憶部1130、操作部1140、および表示部1150を、少なくとも備える。
接続部1110は、リーダライタ装置100との間で、各種信号を送受信する。制御部1120は、接続部1110を介して受信した信号の処理を行う。また、制御部1120は、外部機器1100の各種制御も実行する。
記憶部1130は、制御部1120が実行する各種制御に必要なデータおよびソフトウェアプログラムを記憶する。
操作部1140は、ユーザの操作を受け付けるインターフェースである。本実施の形態において、操作部1140は、タッチパネルを想定する。操作部1140は、例えば、外部機器1100の機能を実行させるための操作、または、外部機器1100を経由したNFC通信を実行させるための操作などを受け付ける。
表示部1150は、ユーザに対して情報を表示するインターフェースである。本実施の
形態において、表示部1150は、液晶ディスプレイを想定する。表示部1150は、例えば、接続部1110を介して受信した信号に基づいて制御部1120が実行した結果、または、ユーザに対して操作を促すアイコンなどを表示する。
このような図5に示す構成において、図3に示すように複数の携帯端末150a〜150eが置かれ、リーダライタ装置100が起動した場合、図4で説明したステップS10〜S19の処理が行われる。
ただし、本実施の形態において、図3に示す全ての携帯端末150a〜150eは、NFCアンテナ251(NFC通信機能を含む)を備えているものとする。
また、150a〜150eは、それぞれ、NFCID(携帯端末固有のID)を有する。例えば、携帯端末150aはID1を、携帯端末150bはID2を、携帯端末150cはID3を、携帯端末150dはID4を、携帯端末150eはID5を、それぞれ備えているものとする。
図6は、図4のステップS11〜S14までの処理によって得られた情報が記憶されるときの一形態を示すデータテーブルである。以下、図6について説明する。
例えば、図3に示すようにアンテナコイル201a1が、携帯端末150aのNFC用のアンテナコイル251を検出すると、図6に示すように、携帯端末150aの欄に、NFCID(図中のID1)が記憶される。なお、NFC用のアンテナコイル251を検出したアンテナコイル201も併せて記憶される。
これと同様にして、アンテナコイル201a2〜201a4が検出した結果も、図6に示すように記憶される。
このように、リーダライタ装置100は、携帯端末150ごとに、アンテナコイル201の検出結果と、NFCIDとを対応付けて記憶する。
ただし、図6において、携帯端末150を示す各符号150a〜150eの表記は、説明の便宜上記載したものである。
例えば図6に示すように記憶された情報(以下、「検出結果情報」という)は、接続部1110を介して外部機器1100にも入力される。そして、記憶部1130は、入力された検出結果情報を記憶する。その後、制御部1120は、記憶部1130から検出結果情報を読み出して、表示部1150に表示する。
図7は、表示部1150における検出結果情報の表示例を示す図である。図7において、表示部1150は、携帯端末150ごとのNFCIDに対応したアイコン1301〜1304を表示する。アイコン1301〜1304のそれぞれには、NFCボタン1301nから1304nとが表示される。
例えば、携帯端末150cのNFC用のアンテナコイル251が検出されなかった場合、NFCIDは取得されず、記憶されない。
そのため、表示部1150は、ID3のアイコン1303において、NFCボタン1303nを表示しない、または、表示内容を変化させる(例えば、充電ボタン1303nの色をグレーアウトするなど)。または、表示部1150は、NFCボタン1303nの文字を変化させて表示するようにしてもよい。
また、例えば、各アイコン1301〜1304が表示されているとき、ユーザが所望のアイコンのNFCボタンをタッチした場合、リーダライタ装置100は、以下のように動作してもよい。
すなわち、リーダライタ装置100は、外部機器1100からタッチ操作の内容(どの携帯端末に対し、NFC通信が指示されたか)を示す情報を受信する。そして、リーダライタ装置100は、受信した情報に基づいて、対応する携帯端末のNFC通信動作を開始する。
また、例えば、各アイコン1301〜1304が表示されているとき、ユーザが、アイコン1304のNFCボタン1304nをタッチした場合、リーダライタ装置100は、携帯端末150eに対して図4のステップS15以降の処理を実行する。
また、例えば、各アイコン1301〜1304が表示されているとき、NFC通信の処理が開始された場合、表示部1150は、NFC通信の内容に応じて外部機器1100が行う動作に合わせて表内容を変更する。
例えば、NFC通信を利用して外部機器1100がリーダライタ装置100を介して携帯端末150aと通信を行い、携帯端末150aが保持している音楽データを外部機器1100が再生する場合、表示部1150は、曲に関する情報、または、再生・停止などのメニュー画面を表示する。
なお、この場合、外部機器1100は、携帯端末150aに記憶されている音楽データを再生するためのアプリケーションソフトが予めインストールされているものとする。
なお、外部機器1100と携帯端末150とがリーダライタ装置100を介して通信するデータが、容量が大きく、データ伝送速度の観点からNFC通信で扱うに適さない容量の場合は、他の通信方法を併用してもよい。他の通信方法は、例えば、Blutooth(登録商標)、WiFi(登録商標)、または、有線の専用線などがある。
以上説明したように、本実施の形態のリーダライタ装置100、携帯端末150、および外部機器1100によれば、上面プレート101に載置された複数の携帯端末150a〜eごとに、NFC通信を実行することができる。
また、図3、図5〜図7を用いて説明した構成例によれば、車輌の同乗者が所有する複数の携帯端末(およびそれらに記憶されたデータ)を集中的に1箇所で操作することができるため、利便性を向上させることができる。
また、本実施の形態のリーダライタ装置100は、携帯端末150のアンテナコイル251の位置検出に用いるとともに、携帯端末150とNFC通信する際にも利用する。なおかつ、リーダライタ装置100は、複数のアンテナコイル201を適宜切り替えて、複数の携帯端末150のアンテナコイル251の位置をそれぞれ検出し、記憶する。
このような構成により、リーダライタ装置100は、複数の携帯端末150に記録されたデータを集中的に制御することができ、利便性が向上する。
なお、近距離無線通信(NFC通信)で使用する搬送波は13.56MHzに限られることなく、本実施の形態のリーダライタ装置100は、電磁誘導を利用して通信を行う機器のアンテナに適応できる。
本発明は、無線通信機能を備えた機器と無線通信を行う装置に適用可能である。具体的には、携帯電話またはスマートフォンなどの無線端末装置と通信を行うリーダライタ装置として有用である。
100 リーダライタ装置
101 上面プレート
150、150a、150b、150c、150d、150e 携帯端末
201、201a1、201a2、201a3、201a4、251 アンテナコイル
202、253 NFC制御回路
203 記憶部
204 切替部
205 電源回路
206 外部機器接続部
254 二次電池
1100 外部機器
1110 接続部
1120 制御部
1130 記憶部
1140 操作部
1150 表示部

Claims (2)

  1. ターゲットへ電磁誘導により電力を伝送し、前記ターゲットと通信を行うリーダライタ装置であって、
    前記ターゲットを載置するための上面プレートと、
    前記上面プレートと平行に配列された複数のコイルと、
    前記複数のコイルを選択的に切替える切替部と、
    前記切替部の切替え動作を制御して前記ターゲットが前記上面プレートに載置されているか否かを検出する無線通信制御部と、
    前記無線通信制御部が検出した結果を前記複数のコイルのそれぞれに対応付けて記憶する記憶部と、を備え、
    前記無線通信制御部は、前記記憶部に記憶された情報に基づいて前記ターゲットと行う通信を制御するリーダライタ装置。
  2. 前記無線通信制御部は、前記ターゲットの無線通信用アンテナコイルの位置検出をするためのポーリング信号を前記複数列のコイルのそれぞれに対して順番に出力する請求項1記載のリーダライタ装置。
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