以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
1.回路装置、電子機器の基本構成
図1に本実施形態の電子機器及びこれを含む無接点電力伝送システムの基本的な構成例を示す。図1の電子機器は、受電部10と回路装置90とシステムデバイス100(広義には処理部)と表示部150を含む。また電子機器は、電荷蓄積部92や通知デバイス160やセンサー170や操作部180を含むことができる。この電子機器と送電装置200とにより、本実施形態の無接点電力伝送システム(非接触電力伝送システム)が実現される。この無接点電力伝送システムによれば、1次コイルL1と2次コイルL2を電磁的に結合させて、送電装置200から電子機器に対して無接点で電力を伝送し、電子機器の種々の動作を実現することが可能になる。
なお、本実施形態の電子機器及び無接点電力伝送システムの構成は図1の構成には限定されず、その一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。また本実施形態の電子機器としては、例えば表示部150を有するICカードが考えられるが、それ以外にも、電子棚札、ICタグ等の種々の機器を想定できる。また、以下では、無接点電力伝送を、その狭義な用語である電磁誘導と記載する。
送電装置200は、1次コイルL1を駆動することで、電子機器の受電部10に対して電力を送電する。この送電装置200は、1次コイルL1を駆動する送電部や、送電部を制御する送電制御部などを含むことができる。送電装置200は、例えば後述するリーダー/ライターなどであり、電磁誘導送電台(充電器)としての機能や、電磁誘導によりデータを通信する機能などを有する。なお送電装置200は、送電側の電子機器に組み込まれるものであってもよい。
送電装置200は通知デバイス220を有する。この通知デバイス220は、蓄電の終了をユーザーに知らせるデバイスである。具体的には通知デバイス220は、後述する必要電荷量が、電子機器の電荷蓄積部92に蓄積されたと判断された場合に、蓄電の終了をユーザーに通知する。この通知デバイス220は、例えばスピーカーなどの音出力デバイスや、LED等の表示器などにより実現できる。
受電部10は、送電装置200(電磁誘導送電台、端末装置、充電器、相手側機器)から送電される電力を電磁誘導(無接点電力伝送)により受電する。例えば、金属部分の接点がなくても電力伝送を可能にする無接点電力伝送(非接触電力伝送)により電力を受電する。具体的には、送電側に設けられた1次コイルL1と、受電側に設けられた2次コイルL2を電磁的に結合させて電力伝送トランスを形成することで、非接触での電力伝送(無接点電力伝送)が実現される。この受電部10は、2次コイルL2の交流の誘起電圧を直流電圧に変換する。この変換は受電部10が有する整流回路などにより実現できる。
なお、1次コイルL1、2次コイルL2としては、例えば平面コイルなどを採用できるが、本実施形態はこれに限定されず、1次コイルL1と2次コイルL2を電磁的に結合させて電力を伝送できるものであれば、その形状・構造等は問わない。また、1次コイルL1(送電コイル、1次インダクター)とコイル駆動回路により送電側の回路が構成され、2次コイルL2(受電コイル、2次インダクター)とキャパシターCBとにより受電側の共振回路が構成される。
受電部10は、相手側機器である送電装置200との間での通信処理(RF処理)も行う。具体的には、コイルL1、L2を用いた振幅変調処理(ASK変調)により、送電装置200との間で情報の送受信を行う。或いは周波数変調処理や負荷変調処理などにより情報の送受信を行ってもよい。なお、データ通信は、電磁誘導用の1次コイルL1、2次コイルL2を用いて実現する。但し通信用の別コイルを設けて実現する変形実施も可能である。
回路装置90は、電荷蓄積部92への電荷蓄積の制御処理などを行う。この回路装置90は例えばASICなどにより実現できる。システムデバイス100は、電子機器のシステムとしての処理を実行するデバイスであり、例えばマイコン等により実現できる。このシステムデバイス100は、処理部120、受け付け部122、タイマー124などを含むことができる。回路装置90、システムデバイス100の詳細については後述する。
表示部150は、種々の画像を表示するためのものである。システムデバイス100の処理部120は、この表示部150の表示制御処理を行う。表示部150としては、例えば電気泳動表示部(以下、適宜、EPDと呼ぶ)などを採用することができ、処理部120は、このEPDの表示制御処理を行う。
表示部150の表示情報としては、通信による受信データの情報、センサー検出情報(圧力、温度、湿度等の情報)、ICカード内蔵のメモリーの固有情報・個人情報などが考えられる。
通知デバイス160は、蓄電の終了をユーザーに知らせるデバイスである。具体的には通知デバイス160は、後述する必要電荷量が、電荷蓄積部92に蓄積されたと判断された場合に、蓄電の終了をユーザーに通知する。また、必要電荷量が蓄積されなかった場合に、通知デバイス160がユーザーに通知し、蓄積された場合は、通知しない、若しくは、蓄積されなかった場合と違う方式で通知してもよい。この通知デバイス160は、例えばLED等の表示器や音出力デバイスなどにより実現できる。
センサー170は各種の情報を検出するデバイスである。センサー170としては、例えば温度センサー、湿度センサー、圧力センサー、位置センサー、ジャイロセンサー又は加速度センサーなどの種々のものを想定できる。センサー170からのセンサー検出信号はシステムデバイス100の受け付け部122により受け付けられる。
操作部180は、例えばユーザーが情報を入力するために操作するものであり、外部からの情報を入力するためのデバイスである。操作部180としては、スイッチ、タッチセンサー等を想定できる。
図2は、電子機器がICカード190である場合の適用例である。ICカード190には、EPD等で実現される表示部150が設けられており、各種情報が表示可能になっている。またICカード190には、受電部10、回路装置90(IC)、後述するキャパシターC1、C2等がその内部に実装されている。
そしてユーザーが、端末装置202(送電装置)にICカード190をかざすと、ICカード190は端末装置202からの電力を電磁誘導により受電して動作し、端末装置202とデータ通信を行う。そして、通信結果に応じた数字、文字等の画像が表示部150に表示される。また端末装置202の表示部210にも各種情報が表示される。
例えば電子マネーやプリペイカードでは、使用金額や残高等が表示部150に表示される。またOTP(One-Time Password)カードでは、パスワード等が表示される。またICタグの1つである流通タグでは、荷物仕分け用のバーコード等が表示され、電子チケットでは座席番号等が表示される。また運転免許証やパスポートや住民基本台帳のICカードでは、氏名、住所等の個人情報が表示される。
さて、このようなEPD等の表示部150を有するICカード190では、電荷蓄積部92に蓄積した電荷に基づく電力で、表示部150の表示書き換えを実行する。即ち、図2のように端末装置202にICカード190をタッチする操作が行われると、そのタッチ操作の間に電荷蓄積部92に電荷が蓄積され、その蓄積された電荷により、表示部150の表示内容を書き換える。
しかしながら、このような電荷蓄積部92に蓄積された電荷で表示部150の表示内容を書き換える従来のシステムでは、受電及びデータ通信の完了の直後に、表示部150の表示書き換え処理が行われていた。このため、受電及びデータ通信の後の任意のタイミングにおいて、表示内容の書き換えが必要になるようなアプリケーションには対応できなかった。
例えばOTPカードに本実施形態のシステムを適用した場合には、受電時に時刻情報が受信され、この時刻情報に基づくパスワードが、EPDの表示部150に表示されることになる。そして、このパスワードが表示部150に表示され続けてしまうと、セキュリティーの観点から好ましくない。
しかしながら、従来のシステムでは、受電及びデータ通信の完了の直後の表示書き換え処理しか行われなかった。このため、表示部150へのパスワードの表示については実現できるが、表示されたパスワードを消去することはできなかった。即ち、EPDの表示部150では、表示された情報を消去するのには、白書き換え(或いは黒書き換え後の白書き換え)が必要となる。しかし、従来のシステムでは、受電及びデータ通信の後の情報表示のための蓄積電荷については考慮されていたが、表示された情報の消去のための電荷蓄積については考慮されていなかった。従って、このようなOTPカード等のアプリケーションには対応できないという課題があった。
このような課題を解決するために、本実施形態では、図1に示す構成の電子機器を採用している。この電子機器は、受電部10と回路装置90と処理部120と受け付け部122と表示部150を有する。受け付け部122は、タイマー124、センサー170、或いは操作部180等からの表示部150の表示書き換え要求を受け付ける。そして、書き換え要求タイミングでの表示書き換えに必要な電荷量と書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷量を合算した電荷量(適宜、必要電荷量と呼ぶ)が、電荷蓄積部92に蓄積されたことを条件に、書き換え要求タイミングで表示部150の表示書き換えを行う手法により、上記課題を解決している。
具体的には図1の受電部10は、送電装置200から電磁誘導により電力を受電する。即ちコイルL1、L2を用いた無接点電力伝送により電力を受電する。そして回路装置90は、受電部10からの電力を受けて、電荷蓄積部92に対して電荷を蓄積する制御を行う。例えば電荷蓄積部92への充電電流の制御等を行って、電荷蓄積部92に対して電荷を蓄積する。
また表示部150は、送電装置200から受電部10を介したデータ通信により受信した表示データに基づいて、画像を表示する。例えば、コイルL1、L2を用いた振幅変調等により、送電装置200と受電部10との間でのデータ通信(RF通信)が行われ、このデータ通信により受信した表示データに基づいて、図2で説明した各種の情報の画像が表示部150に表示される。電子マネーやプリペイカードを例にとれば、使用金額や残高等が表示される。OTPカードを例にとれば、パスワードが表示される。
表示部150の表示制御は、システムデバイス100の処理部120が行う。システムデバイス100は、例えば表示コントローラー内蔵のマイコン等により実現できる。処理部120はマイコン等におけるMPUやCPUなどのプロセッサーにより実現できる。
受け付け部122は、表示部150の表示書き換え要求を受け付ける。即ち、外部からの表示書き換え要求の信号を受け付ける。例えば受け付け部122は、タイマー124からの検出信号やセンサー170からのセンサー検出信号や操作部180からの操作信号を表示書き換え要求として受け付ける。受け付け部122は、これらのタイマー124、センサー170、操作部180とのインターフェース処理を行うインターフェース部などにより実現できる。
回路装置90(電荷蓄積制御部)は、電荷蓄積部92に電荷を蓄積する制御(蓄電制御)を行う。そして、表示書き換え要求により特定される書き換え要求タイミング(任意のタイミング)での表示部150の表示書き換えに必要な電荷量と、書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷量とが、電荷蓄積部92に蓄積されたか否かを判断する。
例えば、受け付け部122が表示書き換え要求を受け付けて、表示部150の表示書き換えを行うためには、その書き換え要求タイミングまで電子機器が待機するための電力が必要になる。この電力に必要な電荷量が、書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷量である。また、書き換え要求タイミングで表示書き換えを行うためには、書き換え要求タイミングにおいて処理部120により表示書き換え処理等を実行することが必要になり、この表示書き換え処理等に必要な電荷量が、書き換え要求タイミングでの表示書き換えに必要な電荷量である。この表示書き換えに必要な電荷量は、書き換え要求タイミングにおいて、1画面分の画像の表示書き換えを行う場合には、1画面分の画像データを書き換えるのに必要な電荷である。また、書き換え要求タイミングにおいて、1画面の一部分の画像の表示書き換えを行う場合には、その一部分の画像データを書き換えるのに必要な電荷である。
書き換え要求タイミングでの表示書き換えに必要な電荷量や、書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷量は、設計や実測により予め知ることができる。従って、例えば回路装置90は、その電荷量の設計値や実測値におけるワーストケースデータに対応する電荷を、電荷蓄積部92に蓄積する制御を行えばよい。
また待機状態であっても電子機器は一定の電力を消費するため、受け付け部122が表示書き換え要求を受け付けることが可能な期間には限界がある。従って、この受け付け可能な期間は、電子機器の仕様等において予め規定されており、書き換え要求タイミングは、この規定された期間内での任意のタイミングとなる。
なお、受電及びデータ通信が終了すると、電子機器は待機状態に移行するが、この待機状態では、電子機器の動作モードが低消費電力モード(スリープモード)に設定される。低消費電力モードでは、例えば回路装置90やシステムデバイス100の回路のうち一部の回路を除いて、その動作を停止させることが望ましい。例えば受け付け部122の回路だけが動作し、表示書き換え要求が受け付け可能な状態に設定される。そして受け付け部122が表示書き換え要求を受け付けると、他の回路の動作も開始し、表示部150の表示書き換え処理が実行される。こうすることで、書き換え要求タイミングまでの電力消費を節約でき、当該電力消費に必要な電荷量を最小限にすることが可能になる。
そして処理部120は、書き換え要求タイミングで表示部150の表示書き換え処理を行う。即ち、表示書き換えに必要な電荷量と書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷量とが、電荷蓄積部92に蓄積された条件において、受け付け部122が、表示書き換え要求を受け付けると、処理部120は、その書き換え要求タイミングで表示書き換え処理を実行する。
例えば受け付け部122は、タイマー124からの検出信号を表示書き換え要求として受け付ける。例えばタイマー124は、表示書き換えを行うまでの時間を計時し、時間が経過すると、時間の経過を通知する検出信号を出力する。受け付け部122は、この検出信号を表示書き換え要求として受け付ける。
そして処理部120は、タイマー124の検出タイミング(時間経過タイミング)により特定される任意の書き換え要求タイミングで、表示部150の表示書き換え処理を行う。検出タイミングにより特定される書き換え要求タイミングは、時間経過を通知するタイマー124の検出信号を受け付けたタイミングや当該タイミングから遅延(回路素子等による遅延)したタイミングである。
また受け付け部122は、センサー170からのセンサー検出信号を表示書き換え要求として受け付ける。例えばセンサー170が、温度、湿度、圧力或いは位置等の物理情報を検出し、その検出信号をセンサー検出信号として出力すると、受け付け部122は、このセンサー検出信号を表示書き換え要求として受け付ける。
そして処理部120は、書き換え要求タイミングにおいて、センサーの検出結果に応じた表示内容の表示書き換え処理を行う。センサーの検出結果に応じた表示内容は、センサー検出信号により特定・指示される表示情報である。温度、湿度、圧力のセンサーを例にとれば、検出された温度、湿度、圧力そのものの表示や、温度、湿度、圧力の異常通知の表示などである。
また受け付け部122は、操作部180からの操作信号を表示書き換え要求として受け付ける。ユーザーが操作部180を操作すると、その操作内容に応じた操作信号が操作部180から出力され、受け付け部122は、その操作信号を表示書き換え要求として受け付ける。
そして処理部120は、操作部180の操作タイミング(操作信号)により特定される書き換え要求タイミングで表示書き換え処理を行う。例えば操作部180がスイッチであり、ユーザーがそのスイッチを押す等の操作をした場合に、その操作タイミングにより特定される任意の書き換え要求タイミングで表示書き換え処理を行う。操作タイミングにより特定される書き換え要求タイミングは、操作タイミングそのもの、或いは操作タイミングから遅延(回路素子等による遅延)したタイミングである。
また処理部120は、電荷蓄積部92に電荷が蓄積された後、受け付け部122が表示書き換え要求を受け付けた場合に、その書き換え要求タイミングで表示書き換え処理を行う。例えば従来のシステムでは、電荷蓄積部92に電荷が蓄積された直後に、表示部150の表示書き換え処理が行われていた。これに対して本実施形態では、例えば電荷蓄積部92に電荷が蓄積された直後においては表示書き換え処理を行わずに、その後の任意の書き換え要求タイミングで表示書き換え処理を行う。このようにすれば、表示部150の表示書き換えを任意のタイミングで行えるようになり、利便性を向上できる。
この場合に処理部120は、書き換え要求タイミングまで、表示部150の情報表示を非表示にする。即ち、表示部150には何も情報が表示されないようにする。これは、例えば表示部150を白表示等にすることで実現できる。そして、受け付け部122が書き換え要求を受け付けると、その書き換え要求タイミングで表示書き換え処理を行って、表示部150に情報が表示されるようにする。即ち、電荷蓄積部92に電荷が蓄積された直後は、表示部150を非表示にし、その後の任意の書き換え要求タイミングで、データ通信により受信した表示データ等に基づく情報を、表示部150に表示する。こうすることで、表示部150に情報が表示されるタイミングを、ユーザー等が任意に選択できるようになり、利便性を向上できる。
或いは処理部120は、電荷蓄積部92に電荷が蓄積された後の第1のタイミングで第1の表示書き換え処理を行い、第1のタイミングの後の書き換え要求タイミングで第2の表示書き換え処理を行う。例えば電荷蓄積部92に電荷が蓄積された直後の第1のタイミングで第1の表示書き換え処理を行うことで、従来のシステムと同様の表示手法により表示部150に情報を表示する。そして、この第1のタイミングの後に、受け付け部122が書き換え要求を受け付けると、その書き換え要求タイミングで第2の表示書き換え処理を行う。そして第1の表示書き換え処理での表示部150の表示内容と第2の表示書き換え処理での表示部150の表示内容を異ならせる。例えば第2の表示書き換え処理では、第1の表示書き換え処理で表示部150に表示された情報を消去する処理を行うようにする。このようにすれば、例えばOTPカードにおいて、第1の表示書き換え処理で、パスワードを表示した後、第2の表示書き換え処理で、表示されたパスワードを消去することなどが可能になる。
また処理部120は、書き換え要求タイミングでの表示書き換えに必要な電荷量と書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷量(合算電荷量)が、電荷蓄積部92に蓄積されたと判断された場合に、送電装置200に対して蓄電の終了を通知する通知処理を行う。例えばコイルL1、L2を用いた振幅変調処理等により、蓄電の終了を知らせる通知情報を、受電部10を介して送電装置200に対して送信する。
このようにすることで、送電装置200は、例えば通知デバイス220を用いて、必要な蓄電が正常に終了したことをユーザーに知らせることが可能になる。具体的には、通知デバイス200は、上述の必要電荷量が電荷蓄積部92に蓄積されたと判断された場合に、蓄電の終了をユーザーに通知するデバイスであり、例えばスピーカーやLED等により実現されるデバイスである。そして、電子機器からの通知情報に基づいて、蓄電が正常に終了したことが通知された場合には、例えばスピーカーである通知デバイス220が、「ピッ」というような音を出力することで、蓄電の終了をユーザーに知らせる。
この場合に処理部120は、上述の必要電荷量が電荷蓄積部92に蓄積されたと判断され、且つ、送電装置200との表示データのデータ通信が終了した場合に、蓄電終了通知処理を行ってもよい。即ち、蓄電が終了したことに加えて、表示データのデータ通信が正常に終了して、表示データを適正に受信できた場合に、蓄電終了通知処理を行って、送電装置200に通知する。こうすることで、蓄電が正常に行われて、正しい表示データが表示部150に表示されるような場合に、通知デバイス220によりユーザーに通知されるようになる。
なお、この通知は、電子機器に設けられた通知デバイス160により行うようにしてもよい。即ち図1の通知デバイス160は、上述の必要電荷量が電荷蓄積部92に蓄積されたと判断された場合に、蓄電の終了をユーザーに通知する。この場合に、上述と同様に、蓄電が終了し、且つ、データ通信が正常に終了した場合に、通知デバイス160によりユーザーに通知するようにしてもよい。また、必要電荷量が蓄積されなかった場合に、通知デバイス160がユーザーに通知し、蓄積された場合は、通知しない、若しくは、蓄積されなかった場合と違う方式で通知してもよい。
例えば、このような通知を電子機器にて行う場合に、表示部150を用いて通知する手法も考えられる。しかしながら、必要電荷量が電荷蓄積部92に蓄積されていない場合には、表示部150の表示内容には信頼性がない。従って、表示部150とは別に、LED等で実現される通知デバイス160を設ければ、このような場合にもユーザーに対して適正な通知を行うことが可能になる。
また回路装置90は、受電部10による受電終了後の期間に、電荷蓄積部92の蓄積電荷に基づく電源(電力)を、システムデバイス100に対して供給する。このようにすれば、図2に示すようなタッチ操作の間の短時間に、電荷蓄積部92に電荷を蓄積し、ICカード190が端末装置202から離れて受電が終了した後に、蓄積電荷に基づく電源(電力)をシステムデバイス100に供給して、表示部190の表示書き換え処理を実行できるようになる。
2.動作
図3は本実施形態の手法を説明する動作フロー図である。まず、送電装置200が送電を開始すると(S61)、受電部10が受電して(S71)、回路装置90が、受電した電力に基づく電源をシステムデバイス100に供給する(S81)。これによりシステムデバイス100が起動し(S91)、表示部150も起動する(S101)。
次に回路装置90は、受電部10から受電した電力に基づいて、電荷蓄積部92(キャパシター)に電荷を蓄積する蓄電動作を開始する(S82)。
一方、回路装置90からの電源供給により起動したシステムデバイス100は、送電装置200との受電部10を介したデータ通信を開始する(S92)。このデータ通信は、図1のシステムデバイス100(ホストI/F)と受電部10(ホストI/F)との間のデータ通信(S92、S72)と、受電部10と送電装置200との間のRF通信(S72、S62)とにより実現される。RF通信は、電磁誘導による無線通信である。このデータ通信により、表示部150に画像を表示するための表示データが通信される。
そして本実施形態では、電荷蓄積部92に電荷を蓄積する制御が行われ(S82)、書き換え要求タイミングでの表示部150の表示書き換えに必要な電荷量と、書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷量とが、電荷蓄積部92に蓄積されたか否が判断される(S83)。そして、必要な電荷が蓄積され、蓄電が終了されたと判断されると、回路装置90は、蓄電の終了をシステムデバイス100に対して通知する(S84)。
すると、システムデバイス100は、蓄電終了の通知処理を行う(S93)。具体的には、システムデバイス100と受電部10との間のホスト通信や受電部10と送電装置200との間のRF通信により、送電装置200に対して通知する(S73、S63)。この際に、システムデバイス100は、例えば、蓄電の終了のみならず、データ通信の終了についても、送電装置200に対して通知する。
そして送電装置200は、蓄電終了の通知を受けると、蓄電やデータ通信が正常に終了したことを通知デバイス220を用いてユーザー通知する(S64)。具体的には、スピーカー等の通知デバイス220を用いて、例えば「ピッ」というような音を出力することで、終了の通知を行う。或いは、LED等を光らせることで終了の通知を行ってもよい。そして送電装置200は、このように蓄電やデータ通信が適正に終了した場合に、電磁誘導による送電を停止する(S65)。
一方、回路装置90は、蓄電の終了後、電荷蓄積部92の蓄積電力による給電をシステムデバイス100に対して行う(S85)。即ち電荷蓄積部92の蓄積電荷に基づく電源(電力)をシステムデバイス100に対して供給する。これにより、送電装置200の送電停止(S65)の後においても、システムデバイス100は、電荷蓄積部92の蓄積電荷に基づく電源により動作できるようになる。
蓄積電荷に基づく電源により動作するシステムデバイス100は、表示書き換え要求があったか否かを判断する(S94)。例えばタイマー124、センサー170、操作部180からの信号に基づいて、表示部150の表示書き換え要求があったか否かを判断する。そして表示書き換え要求があった場合には、その表示書き換え要求に対応する書き換え要求タイミングで、表示部150の表示書き換え処理を実行する(S95)。即ち、電荷蓄積部92には、書き換え要求タイミングでの表示書き換えに必要な電荷量と、書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷量とが蓄積されているため(S82、S83)、この蓄積電荷に基づく電源に動作するシステムデバイス100は、書き換え要求タイミングにおいて表示部150の表示書き換え処理を実行できる。これにより、表示部150には、データ通信により受信したデータや、センサー170により検出されたデータや、或いはカード内に保持される固有のデータ(個人情報、パスポート情報)等に基づく画像が表示されるようになる(S102)。
以上のように本実施形態の電子機器によれば、書き換え要求タイミングでの表示書き換えに必要な電荷と、書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷を、電荷蓄積部92に蓄積する制御が行われ(S82)、この必要電荷量が、電荷蓄積部92に蓄積されたか否かが判断される(S83)。そして、この必要電荷量が電荷蓄積部92に蓄積されたことを条件に、表示書き換え要求が受け付けられると(S94)、表示部150の表示書き換え処理が行われる(S95)。
このようにすれば、受け付け部122が受け付けた任意の書き換え要求タイミングにおいて、表示部150の表示書き換え処理を実行できるようになる。即ち、従来のシステムでは、電荷蓄積の直後の画一的なタイミングで表示部150の表示書き換え処理が行われていた。このため、このような画一的なタイミングではない任意のタイミングでの表示書き換え処理が必要なアプリケーションには対応できなかった。これに対して本実施形態では、任意のタイミングでの書き換え要求を受け付け、その書き換え要求タイミングで表示書き換え処理が実行される。従って、上記のようなアプリケーションにも対応することができ、対応可能なアプリケーションの範囲が広がるため、利便性等を向上できる。
また本実施形態では、書き換え要求タイミングでの表示書き換えに必要な電荷と、書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷とが、電荷蓄積部92に蓄積されない限り、表示書き換え要求があった場合にも、表示部150の表示書き換え処理は行われないようになる。従って、書き換え要求タイミングまでの電子機器の待機動作に必要な電力が確保されるため、電荷蓄積後の待機動作状態において、外部からの表示書き換え要求を受け付けることができる。そして、表示書き換え要求が来た場合に、書き換え要求タイミングでの表示書き換えに必要な電荷量についても確保されている。従って、表示書き換えに必要な蓄積電荷が不足した状態で、表示部150の表示書き換えが行われてしまい、表示部150が表示異常になってしまうような事態の発生を抑制できる。
また本実施形態の電子機器によれば、必要電荷量が電荷蓄積部92に蓄積されたと判断された場合に、蓄電の終了を通知する蓄電終了通知処理が行われる(S93)。具体的には、例えば必要電荷量が電荷蓄積部92に蓄積されたと判断され、且つ、送電装置200との表示データのデータ通信が終了した場合に、蓄電終了通知処理が行われる。
このようにすれば、例えば送電装置200側の通知デバイス220がユーザーに対して終了通知を行ったり(S64)、電子機器側の通知デバイス160がユーザーに対して終了通知を行うことなどが可能になる。従って、ユーザーは、通知デバイス220や通知デバイス160が出力する音や光等によって、必要な電力が蓄電されてデータ通信が適正に行われたことを確認できるようになり、利便性の高い電子機器の提供が可能になる。
また本実施形態の電子機器によれば、受電部10による受電終了後の期間に、電荷蓄積部92の蓄積電荷に基づく電源が、システムデバイス100に対して供給される(S85)。これにより、システムデバイス100は、電荷蓄積部92の蓄積電荷に基づく電源により動作して、表示部150の表示書き換え処理を実行できるようになる(S95)。
3.本実施形態の手法
次に本実施形態の手法について具体的に説明する。
例えば本実施形態の電子機器において、表示部150に表示されるデータとしては、送電装置200との通信により受信したデータや、センサー170からの検出データ(温度、湿度、圧力、位置等)や、パスワード情報や個人情報などの固有保持データなどを想定できる。センサー170からの検出データについては、センシングに必要な電力に対応する電荷を電荷蓄積部92に蓄積しておき、任意のタイミングで表示部150に表示することが望ましい。固有保持データについては、一定期間表示して、自動的に表示を消去したり、表示内容を更新できることが望ましい。或いは、操作部180を用いたユーザーの任意の操作タイミングで表示されることが望ましい。
このように表示タイミングについては、従来のシステムのように、電磁誘導による電荷蓄積の直後に直ぐに表示する場合のほか、操作部180の操作タイミングや、センサー170の検知タイミングなどの任意のタイミングで、表示できることが望ましい。このため本実施形態では、EPDの表示部150の表示内容の切り替えタイミングを任意に設定できるシステムを実現している。即ち、操作部180であるスイッチ等からの外部入力タイミングや、センサー170の検出タイミングや、システムデバイス100(マイコン)の内蔵のタイマー124の計時タイミングで表示内容を切り替える。
このようなシステムを実現するために本実施形態では、図4(A)に示すように、書き換え要求タイミングTMまでの電子機器の電力消費に必要な電荷量と、書き換え要求タイミングTMでの表示書き換えに必要な電荷量を、電磁誘導による受電により、電荷蓄積部92に蓄積する。そして、このような必要電荷量が蓄積された後、図4(B)に示すように、受け付け部122がタイマー124、センサー170或いは操作部180からの信号に基づいて表示書き換え要求を受け付けると、その任意の書き換え要求タイミングにおいて、処理部120が表示部150の表示書き換え処理を行う。即ち、電磁誘導による受電と蓄電によって、電池レスでEPDの表示部150の表示内容を書き換える。
ここで任意の書き換え要求タイミングとしては、一定時間の経過後(例えば1分後など)のタイミング、ICカード等に配備されたプッシュ式スイッチが押下されたタイミング、センサー170を内蔵する場合には、そのセンサー170の感知タイミングなどが考えられる。
そして本実施形態では、任意の書き換え要求タイミングまでのシステムの待機電力、表示書き換えに要する動作電力、またセンサー170を内蔵する場合にはそのセンサー170の動作電力等を合算し、それらの全て賄うために要する電力の電荷量を確保するために、受電時の電荷蓄積部92(内蔵キャパシター)への蓄積電荷量を計測確認する。そして、この必要電荷量の蓄電条件を満たしたたら、通知デバイス220(カードリーダー)等を介して、ユーザーに通知する。そして、任意の書き換え要求タイミングにおいて、アプリケーションに応じた表示書き換え処理を実行する。
例えば図5(A)では、カウンター124が、所定時間の経過をカウントし、所定時間が経過すると、それを通知する検出信号を出力する。すると受け付け部122が、この検出信号を表示書き換え要求として受け付け、処理部120が表示部150の表示書き換え処理を実行する。図5(A)では、書き換え要求タイミングまで表示部150に表示されていた情報が、書き換え要求タイミングにおいて処理部120が白書き換え(或いは黒書き換え及び白書き換え)を行うことで、消去(白消去)されている。
図5(A)の手法の好適な適用例としてはOTPカードがある。例えば図5(B)に示すように、OTPカードにおいては時刻情報に基づいてパスワードが生成される。本実施形態を適用した場合には、コイル間通信により送電装置200(リーダー/ライター)から時刻情報を受信し(図3のS72、S92)、受信した時刻情報に基づいて処理部120がパスワードを生成する。このパスワードは、蓄電終了後(受電終了後)に表示部150に表示される。そしてタイマー124が、パスワードを消去するまでの時間をカウントし、消去タイミングになると、タイマー124からの検出信号が受け付けられ、処理部120が表示部150のパスワードを消去する表示書き換え処理(白書き換え)を行う。或いは、例えば所定時間毎にパスワードを更新する処理を行うようにしてもよい。
こうすることで、パスワードがOTPカードに表示され続ける事態が防止され、セキュリティー性等を向上できる。
図6(A)では、操作部180からの操作信号を、受け付け部122が受け付ける。そして、その操作タイミングで処理部120が表示部150の表示書き換え処理を行う。図6(A)では、書き換え要求タイミングまで表示部150には情報は表示されておらず、書き換え要求タイミングで処理部120が表示書き換えを行うことで、表示部150に情報が表示されるようになる。即ち、従来のシステムでは蓄電終了後に直ぐに表示部150に情報が表示されていたが、図6(A)では、操作部180を用いたユーザーの操作入力を待って、その操作入力のタイミングで表示部150に情報を表示する。或いは、逆に、表示部150に情報を表示しておき、操作部180を用いたユーザーの操作入力(消去指示)により、表示された情報を消去するようにしてもよい。
図6(A)の手法の好適な適用例としては、例えば免許証、パスポート、住民基本台帳等のICカードがある。例えばICカードに記憶される個人情報等の保護が必要な情報について、操作部180を用いたユーザーの操作入力により、一時表示したり、消去できるようにする。例えば、運転免許証のICカードでは、2つの暗証番号を設定でき、ICカードに記憶されている氏名、生年月日等を読み出すためには第1の暗証番号が必要となり、本籍、顔写真を読み取るためには第1、第2の暗証番号の両方が必要になる。このICカードに、電池レスのEPDの表示機能を持たせる。そして、例えば警察署の端末等において、本籍等の情報を表示可能に設定する。その後は、本人の意思にしたがって、本籍等を表示したままにするか、表示を消去するかを、選択する。そして例えば店舗等で、身分証明のために免許証を提示する際に、本籍などの情報についてもコピーを取られるのを望まない場合には、図6(A)の手法で説明したように、ICカードに設けられたスイッチを押すことで、内部に蓄電された電力で、本籍等の情報の表示を消去できるようにする。
或いは、電子チケットなどにおいて不要となった表示を消去する際にも、図6(A)の手法を適用できる。例えば、ICカードを電子チケットとして使用する。そして例えば予約内容等の情報の表示が不要となった場合に、ICカードに設けられたスイッチをユーザーが操作することで、当該情報が表示されないように消去する。具体的には、飛行機の電子チケットにおける「搭乗案内」の紛失等のトラブルの抑制のために、電子チケットのICカードにEPDの表示部150を設ける。空港の端末通過時にICカードをかざすことで、「搭乗案内」と同様の内容をICカードの表示部150に表示する。この表示内容は、目的地に到着後にユーザーが自身でICカードに設けられたスイッチを操作することで、消去できるようにする。
図6(B)では、センサー170からの検出信号を受け付け部122が受け付け、処理部120が、センサー170の検出結果に応じた表示となるように、表示部150の表示書き換え処理を行う。
図6(B)の手法の好適な適用例としては、例えば流通タグ等のタグがある。例えばセンサー170によるセンシングにより、異常が検出された場合にラベルへの履歴表示を行う。具体的には図6(C)に示すように、通常状態では、流通タグの表示部150には、商品の仕分け用のバーコードが表示されている。この流通タグに対して、温度管理用に温度を検知するセンサー170を内蔵させる。そして、受電により蓄電された電力により、流通過程において温度をセンシングする。そして、温度異常が検出された場合には、表示バーコードの書き換えを行い、送品時に温度異常状態があった旨を通知する。即ち、図6(C)に示すように処理部120が表示部150の表示書き換えを行い、異常検出を報知する。
例えば通常の温度センサーでは、温度異常の有無を検知するまでに、温度センサーからのデータの読み出しや異常状態の解析のために他の通信手段が必要になったり、繰り返し使用の際の電池交換の手間が発生するなどの問題がある。
これに対して本実施形態のようにセンサー170を内蔵させたEPDの流通タグによれば、バーコードによる荷物仕分けと異常発生時の仕分けとを同時に処理することが可能になる。また、電池レスであるため、繰り返し使用の際の電池交換の手間も発生しないという利点がある。
以上のように本実施形態によれば、例えば非接触のICカードやタグなどのシステムにおいて、受電の際に蓄電する手段と、その蓄電した電力を任意のタイミングで利用する手段を合わせて持つ構成とすることで、EPD表示と電池レスの特長を、アプリケーション毎に異なる使用方法に合わせて、有効に応用することが可能となる。
図7(A)〜図7(D)は本実施形態の表示書き換えの種々の形態について説明する図である。
本実施形態の第1の表示書き換え手法では、図7(A)に示すように、電荷蓄積部92に電荷が蓄積されたタイミングTMQ(受電及びデータ通信の完了タイミング)の後、書き換え要求のタイミングTMWで表示書き換え処理が行われる。具体的には、タイミングTMQの後、受け付け部122が表示書き換え要求を受け付けると、その表示書き換え要求で特定されるタイミングTMWで表示書き換え処理が行われる。
この場合、図7(B)に示すように、タイミングTMQからタイミングTMWの間は、表示部150は何も情報が表示されていない状態(例えば白表示)となっている。即ち、従来のシステムでは、電荷蓄積完了のタイミングTMQの直後のタイミングで、表示書き換え処理が行われて、表示部150には、データ通信により得られた情報が表示されていたが、図7(B)では、情報は非表示になっている。そして、例えば操作部180によりユーザーの操作が検知された場合や、タイマー124により所定時間の経過が検知された場合に初めて、書き換え要求タイミングTMWで表示書き換え処理が行われて、表示部150に情報が表示される。このようにすれば、図6(A)で説明したように、受電及びデータ通信の後では表示部150に情報を表示せず、その後、ユーザーの操作入力があった場合や所定時間が経過した場合等に、表示部150に情報を表示することが可能になる。
本実施形態の第2の表示書き換え手法では、図7(C)に示すように、電荷蓄積完了のタイミングTMQの後の第1のタイミングTM1で第1の表示書き換え処理が行われ、1のタイミングTM1の後の書き換え要求のタイミングTMWで第2の表示書き換え処理が行われる。例えば第1のタイミングTM1での第1の表示書き換え処理は、従来のシステムにおいて電荷蓄積完了のタイミングTMQの後に行われていた表示書き換え処理と同じである。本実施形態では、この第1の表示書き換え処理に加えて、タイミングTMWで第2の表示書き換え処理を行う。
図7(D)に示すように、第2の表示書き換え処理は、例えば、タイミングTM1の第1の表示書き換え処理で表示部150に表示された情報を消去する処理である。即ち、従来のシステムでは、タイミングTM1での第1の表示書き換え処理しか行われなかったが、第2の表示書き換え処理では、これに加えて、表示書き換え要求によりタイミングTMWで第2の表示書き換え処理が行われる。このようにすれば図5(B)で説明したように、受電及びデータ通信の完了後のタイミングTM1でパスワードを表示し、その後、所定時間が経過したタイミングTMWで、表示されたパスワードを消去することが可能になる。
4.詳細な構成例
図8に、本実施形態の電子機器の回路装置90、受電部10、システムデバイス100の詳細な構成例を示す。
回路装置90は、電源管理部20と制御部70を含む。電源管理部20は、電源供給のための種々の管理処理(制御処理)を行う。例えば送電装置200から電磁誘導により電力を受電する受電部10からの電力を受けて、図1の電荷蓄積部92に対応するキャパシターCに対して電荷を蓄積する制御を行う。そして電源管理部20は、キャパシターCに蓄積した電荷に基づく電源を、システムデバイス100等の電源供給先デバイスに対して供給する。
制御部70は、電磁誘導により受電部10が受電した電力により動作し、種々の制御処理を行う。具体的には、制御部70は、電荷管理部20の制御処理を行う。この制御部70は、例えばゲートアレイ回路などのデジタル回路等により実現できる。
受電部10は、通信部16、ホストI/F(インターフェース)18を含む。通信部16は、相手側機器である送電装置200との間での通信処理(RF処理)を行う。具体的には、コイルL1、L2を用いた振幅変調処理(ASK変調)などにより、送電装置200との間で情報の送受信を行う。ホストI/F18は、ホストとなるシステムデバイス100とのホストインターフェース処理を行う。このホストインターフェース処理は、データ線、クロック線、制御線等により実現される。
システムデバイス100は、ホストI/F110、処理部120を含む。ホストI/F110は、受電部10のホストI/F18との間でホスト通信処理を行う。処理部120(プロセッサー)は、表示部150の表示制御処理を行う。
図9(A)は、送電装置200と電子機器(受電部)との間のコイルL1、L2を用いたデータ通信(RF通信)についての説明図である。図9(A)では、このデータ通信(RF通信)を、振幅変調処理により実現している。具体的には、ASK変調(振幅偏移変調:Amplitude Shift Keying)処理により実現している。ASK変調では、搬送波の振幅を入力符号(「0」、「1」)に対応させて変化させる。具体的には図9(A)では、変調で電力が途切れることがないように、ASK10%方式を採用している。なお、コマンド・データやレスポンス・データの符号化方式としては、例えばマンチェスター方式などを採用できる。また、本実施形態の近接型の無線通信方式としては、ISO/IEC1443規格のTypeA方式やTypeB方式なども想定できる。
また制御部70は、送電装置200との受電部10を介したデータ通信の期間において、電源管理部20によるキャパシターCへの電荷蓄積を制限又は停止する制御を行う。このようにすれば、キャパシターCへの蓄電により受電部10が受電した電力が消費されることで、図9(B)に示すようにコイル端電圧信号(L1、L2)の振幅が小さくなってしまい、データ通信に通信障害が発生してしまう事態を効果的に防止できる。
図10は、図2の端末装置202(送電装置)であるリーダー/ライターのポーリング動作について説明図である。
図10に示すようにリーダー/ライターは期間TAごとに間欠的に電力を送電するポーリング動作を行う。即ち、リーダー/ライターは図10のポーリング期間TPにおいて仮送電を行い、それ以外の期間では送電を停止する。そして、このポーリング期間TPにおいて、ICカード190(広義には電子機器)によるタッチ操作が行われていると、ICカード190は電力を受電し、受電した電力に基づき動作して、リーダー/ライターに対して応答を返すことになる。
例えば図10のG1でカードタッチが行われると、G2に示すようにポーリング期間TPが延長されて、リーダー/ライター(端末装置202)とICカード190との間でのデータ通信が実行される。具体的には、G3でリーダー/ライターがポーリング用の電磁誘導を開始すると、G4に示すようにICカード190の電源が起動されて、G5に示すように、初期化パラメーターを通信する初期通信処理が行われる。そしてリーダー/ライターは、通信が開始したことを受信すると、G6に示すように送電の延長を行う。これによりG7に示すようなデータ通信が行われ、セキュリティー情報や各種データ(使用金額データ、残額データ等)が送受信される。更に本実施形態では、G8に示すように表示部150の表示書き換え処理(例えば図7(C)の第1の表示書き換え処理)を行い、これにより、使用金額、残額等をICカード190の表示部150に表示できるようになる。
このように、図8の制御部70は、システムデバイス100に代わって初期通信処理を行う。即ち図10のG5に示す初期通信処理は、通常はシステムデバイス100が実行するものであるが、この初期通信処理を、回路装置90に設けられた制御部70が代行する。
また電源管理部20は、制御部70が初期通信処理を行った後に、受電部10が受電した電力に基づく電源を、システムデバイス100に対して供給する。例えば電源管理部20は、受電部10が受電した電力に基づく電源を制御部70に供給し、これにより制御部70が起動して立ち上がり、上述の初期通信処理を行う。その後に電源管理部20からの電源がシステムデバイス100に供給されて、システムデバイス100が起動する。
そして初期通信が行われた後、図10のG9に示すように、ICカード190はキャパシターCへの蓄電を開始する。そしてG7に示すようにICカード190とリーダー/ライターとの間でデータ通信が行われると、G10に示すようにキャパシターC(C1)への蓄電を制限又は停止する。これにより、蓄電による電力消費を原因とする電力不足により、G7に示すデータ通信に通信障害が発生する事態を防止できる。
そしてG7のデータ通信が終了すると、G11に示すようにキャパシターCへの蓄電が再開される。そして、キャパシターCに必要な電荷が蓄積されたか否かが判断され、必要な電荷が蓄積されたと判断されると、G12に示すように蓄電が終了する。そしてG13に示すように、ICカード190は、蓄電の終了をリーダー/ライターに通知する。リーダー/ライターは、G14に示すように蓄電の終了通知を受信すると、G15に示すようにICカード190への送電を停止する。
図11に、本実施形態の電子機器の更に詳細な構成例を示す。図11では、電源管理部20が、第1の蓄積制御部30と第2の蓄積部40と電源供給部50を含む。
第1の蓄積制御部30は、受電部10からの電力を受けて、蓄電用のキャパシターC1(広義には第1の電荷蓄積部)に対して電荷を蓄積する制御を行う。第2の蓄積制御部40は、受電部10からの電力を受けて、起動用のキャパシターC2(広義には第2の電荷蓄積部)に対して電荷を蓄積する制御を行う。
具体的には、第1の蓄積制御部30は、受電部10からの電力の入力ノードNIと、第1の蓄積ノードNA1との間に設けられる。そして、蓄電用のメインのキャパシターC1を充電するための電流や電圧を制御して、キャパシターC1への充電制御を行う。具体的には第1の蓄積制御部30は、書き換え要求タイミングでの表示部150の表示書き換えに必要な電荷量及び書き換え要求タイミングまでの電力消費に必要な電荷量を、キャパシターC1に蓄積する制御を行う。
一方、第2の蓄積制御部40は、受電部10からの電力の入力ノードNIと、第2の蓄積ノードNA2との間に設けられる。そして、起動用のサブのキャパシターC2を充電するための電流や電圧を制御して、キャパシターC2への充電制御を行う。
電源供給部50は、電磁誘導の電力による電源をシステムデバイス100や制御部70に対して供給する。例えば電源供給部50は、キャパシターC1、C2に蓄積された電荷に基づいて、システムデバイス100や制御部70に対して電源(電力)を供給する。具体的には、蓄積ノードNA1、NA2の電圧に基づく電源電圧を、システムデバイス100への電源の出力ノードNQに対して出力する。
この場合に電源供給部50は、キャパシターC2の蓄積電荷により得られる電源電圧が、システムデバイス100の動作下限電圧を超えた後に、システムデバイス100に対して電源(電力)を供給することが望ましい。ここで、動作下限電圧は、システムデバイス100が正常な動作を行うことが保証されている電圧である。例えばシステムデバイス100がマイコンである場合には、マイコンの仕様などにより動作下限電圧が規定される。例えば動作下限電圧よりも低い電源電圧がシステムデバイス100に供給されると、システムデバイス100を構成するトランジスターに貫通電流が流れるなどの不具合が発生するおそれがある。この点、電源供給部50が、動作下限電圧を超えるまでシステムデバイス100に対して電源を供給しないようにすることで、このような不具合の発生を防止できる。
そして図11では、キャパシターC2(第2の電荷蓄積部)は、蓄電用のキャパシターC1(第1の電荷蓄積部)よりも電荷の蓄積容量が小さいシステム起動用の電荷蓄積部となっている。一例としては、蓄電用のキャパシターC1の容量は、数十μF〜数百μF(例えば100μF程度)であり、起動用のキャパシターC2の容量は、1μF以下(例えば0.1μF程度)である。この蓄電素子となるキャパシターC1等としては、スーパーキャパシターなどのコンデンサーを使用できる。従って、蓄電素子を薄型に構成できるため、ICカード等にも容易に内蔵することが可能になる。
キャパシターC1の一端は、第1の蓄積制御部30の出力ノードである蓄積ノードNA1に接続され、他端は例えばGNDノードに接続される。またキャパシターC2の一端は、第2の蓄積制御部40の出力ノードである蓄積ノードNA2に接続され、他端は例えばGNDノードに接続される。なお、電力の入力ノードNIには、電位安定化用のキャパシターCCの一端が接続されている。
そして電源供給部50は、受電部10による受電開始後のシステム起動時には、キャパシターC2の蓄積電荷に基づく電源(電力)を、システムデバイス100や制御部70に対して供給する。即ち、システム起動時には、システム起動用の小容量のキャパシターC2の蓄積電荷に基づく電源を、システムデバイス100や制御部70に対して供給する。
そして制御部70は、キャパシターC2の蓄積電荷に基づく電源が供給されて起動したシステムデバイス100により、送電装置200とのデータ通信の開始を通知された場合に、電源管理部20によるキャパシターC1への電荷蓄積を、制限又は停止する制御を行う。こうすることで、蓄電に大きな電力が必要なキャパシターC1への蓄電が制限又は停止されるため、蓄電電力が原因となってデータ通信に通信障害が発生する事態を、効果的に抑制できるようになる。
一方、電源供給部50は、受電部10による受電終了後の期間においては、キャパシターC1の蓄積電荷に基づく電源を、システムデバイス100や制御部70に対して供給する。即ち、システムが起動してキャパシターが十分に充電された受電終了後の期間においては、蓄電用の大容量のキャパシターC1の蓄積電荷に基づく電源を、システムデバイス100や制御部70に対して供給する。
なお、受電終了後の期間にシステムデバイス100や制御部70に供給される電源は、キャパシターC1、C2の両方の蓄積電荷に基づく電源であることが望ましい。また、キャパシターC2の蓄積電荷に基づく電源は、受電期間のうちシステム起動時(受電期間の前半)にシステムデバイス100や制御部70に供給されれば十分であり、例えば受電期間の後半において、キャパシターC1の蓄積電荷に基づく電源がシステムデバイス100や制御部70に供給されてもよい。
以上の図11に示す構成例では、受電部10による受電開始後に、起動用の小容量のキャパシターC2は短時間で充電されるため、システムデバイス100や制御部70に対して迅速に電源電圧を供給してシステムを立ち上げることが可能になる。そして、その後に、キャパシターC2よりも大容量の蓄電用のキャパシターC1が充電され、受電期間終了後も、このキャパシターC1に充電された電荷に基づいて、システムデバイス100や制御部70に電源を供給して動作させることが可能になる。
例えば非接触のICカードに本実施形態の回路装置を適用する場合、短い時間で端末装置と通信を行い、蓄電する必要がある。ところが、蓄電されるキャパシターは大容量であり、その充電電圧の立ち上がりは遅く、システム(システムデバイス)のリセットが解除されずに、通信を開始できないという課題がある。
この点、図11では、蓄電用の大容量のキャパシターC1に加えて、起動用の小容量のキャパシターC2が設けられている。これにより、受電開始の直後は、このキャパシターC2の充電電圧でシステムデバイス100や制御部70を動作させて通信等を行うことが可能になる。従って、蓄電用のキャパシターC1の容量に依存せずに、システムを立ち上げることができ、通信システムを早期に立ち上げて、蓄電及び通信時間を短くすることが可能になる。
5.システムデバイス
図12にシステムデバイス100の詳細な構成例を示す。システムデバイス100は、ホストI/F110、処理部120、受け付け部122、タイマー124、レジスター部130、波形情報メモリー140、画像メモリー142、ワークメモリー144を含む。
ホストI/F110は、ホストとなる相手側機器(送電装置、端末装置、充電器)との間で情報の送受信を行うためのインターフェースである。このホストI/F110は、制御部70を介して受電部10側のホストI/F18と接続される。これにより、送電装置200(相手側機器)との間での情報の送受信が可能になる。
処理部120は、表示部150の表示制御処理や、システムの各種の制御処理を行う。この処理部120は、例えばプロセッサーやゲートアレイ回路等により実現できる。
処理部120により表示制御される表示部150は、表示パネル152(電気光学パネル)と、表示パネル152を駆動する回路であるドライバー回路154を有する。ドライバー回路154は、表示パネル152のデータ線(セグメント電極)や走査線(コモン電極)を駆動する。表示パネル152は、例えば電気泳動素子等の表示素子により実現される。
レジスター部130は、制御レジスターやステータスレジスターなどの各種のレジスターを有する。波形情報メモリー140は、EPDを駆動するためのウエーブフォーム情報やインストラクションコード情報などを記憶する。この波形情報メモリー140は、例えばデータの書き換え・消去が可能な不揮発性メモリー(例えばフラッシュメモリー)などにより実現できる。画像メモリー142(VRAM)は、表示パネル152に表示される例えば1画面分の画像データを記憶する。ワークメモリー144は処理部120等のワーク領域となるメモリーである。これらの画像メモリー142、ワークメモリー144は、SRAMなどのRAMにより実現できる。
図13(A)に表示パネル152の構成例を示す。この表示パネル152は、素子基板300と、対向基板310と、素子基板300と対向基板310との間に設けられた電気泳動層320を含む。この電気泳動層320(電気泳動シート)は、電気泳動物質を有する多数のマイクロカプセル322により構成される。このマイクロカプセル322は、例えば正に帯電した黒色の正帯電粒子(電気泳動物質)と、負に帯電した白色の負帯電粒子(電気泳動物質)を分散液中に分散させ、この分散液を微少なカプセルに封入することで実現される。
素子基板300はガラスや透明樹脂により形成される。この素子基板300には、複数のデータ線(セグメント電極)や、複数の走査線(共通電極)や、各画素電極が各データ線と各走査線の交差位置に設けられる複数の画素電極が形成される。またTFT(薄膜トランジスター)等により形成される各スイッチ素子が各画素電極に接続される複数のスイッチ素子が設けられる。またデータ線を駆動するデータドライバーや、走査線を駆動する走査ドライバーが設けられる。
対向基板310には、共通電極(透明電極)が形成され、この共通電極にはコモン電圧VCOM(対向電圧)が供給される。なお透明樹脂層に透明な導電材料で共通電極を形成し、この上に接着剤等を塗布して電気泳動層を接着することで、電気泳動シートを形成してもよい。
図13(A)の表示パネル152では、画素電極と共通電極の間に電界が印加されると、マイクロカプセル322に封入された正帯電粒子(黒色)及び負帯電粒子(白色)には、その帯電の正負に応じた方向に静電気力が作用する。例えば画素電極の方が共通電極よりも高電位である画素電極上では、共通電極側に正帯電粒子(黒色)が移動するため、その画素は黒表示になる。
次に、図12の波形情報メモリー140に記憶されるウェーブフォーム情報について説明する。ここではEPD(電気泳動表示部)のウェーブフォーム情報を例にとり説明する。
例えば液晶表示装置においては、図13(B)のF1に示すように、画素の階調を第1の階調から第2の階調に変化させる場合には、データ線(ソース線)のデータ電圧も、第1の階調に対応するデータ電圧VG1から第2の階調に対応するデータ電圧VG2へと、1フレームの期間で変化する。
一方、EPDにおいては、図13(C)のF2に示すように、画素の階調を第1の階調から第2の階調に変化させる場合に、データ線のデータ電圧は、複数フレームに亘って変化する。例えば白に近い第1の階調から黒に近い第2の階調に変化させる場合に、複数フレームに亘って白、黒の表示を繰り返して、画素の階調を最終的な第2の階調に変化させる。例えば図13(C)のウェーブフォームでは、初めの3フレームではデータ電圧はVAに設定され、次の3フレームでは−VAに設定されるというように、データ電圧が複数フレームに亘って変化する。なお、ウェーブフォームは、現在の表示状態での画素の階調と、次の表示状態での画素の階調との組み合わせに依っても異なった形になる。
波形情報メモリー140は、図13(C)のF2に示すようなウェーブフォーム情報を記憶する。処理部120は、画像メモリー142に記憶される画像データ(各画素の階調データ)と、波形情報メモリー140に記憶されるウェーブフォーム情報に基づいて、各フレームでのEPDの駆動電圧を決定して、EPDの表示制御処理を行う。
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語(電荷蓄積部、第1の電荷蓄積部、第2の電荷蓄積部、無接点電力伝送等)と共に記載された用語(キャパシター、蓄電用キャパシター、起動用キャパシター、電磁誘導等)は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態では、電磁誘導を例にとって説明したが、本発明ではこれに限らず他の無接点電力伝送方式も適用可能である。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。また電子機器の構成・動作や、必要電荷量の判断手法、電荷の蓄電手法、電源供給手法、通信処理手法等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。