JP6352749B2 - 情報表示媒体 - Google Patents

Description

本発明は、非接触通信が可能な情報表示媒体に関する。

従来、情報を表示する表示装置として、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等が用いられている。これらは、テレビ受像機に用いられることによりテレビ局から送信されたテレビ映像を表示したり、パソコンのディスプレイとして用いられることにより、パソコンに保存された情報やインターネットを介して配信された情報を表示したりすることができる。

近年、上述したような表示装置に加えて、紙のように薄い薄型の情報表示媒体が普及しはじめている。このような情報表示媒体は、一方の面に表示電極が形成された電極基板と、一方の面の全面に透明電極が設けられた情報表示層とが積層されて構成されており、表示電極と透明電極との間の電位差によって情報表示層にて情報が表示される。そのため、透明電極と表示電極との間の電位差を与えるための電源が必要となるが、非接触通信用アンテナを設け、この非接触通信用アンテナを介して電源を得ることが考えられている。

図５は、非接触通信機能を有する情報表示媒体の一構成例を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本例における情報表示媒体は図５に示すように、一方の面に表示電極１４１が形成された電極基板１４０と、電極基板１４０の表示電極１４１が形成された面側に積層された電子ペーパー１３０と、電子ペーパー１３０上に積層された表面基材１１０と、電極基板１４０の表示電極１４１とは反対側の面に積層されたコントローラ基板１５０とから構成された電子ペーパータグ１０１である。

表示電極１４１は、電極基板１４０の一方の面上に、この電子ペーパータグ１０１を用いて表示する情報に応じた形状で形成されている。

電子ペーパー１３０は、透明基板１３１の一方の面の全面に透明電極となるＩＴＯ等の透明電極１３２が積層され、この透明電極１３２上に、透明電極１３２と表示電極１４１との間の電位差に応じて視認される色が変化することで情報を可変表示する情報表示部１３３が積層されて構成されている。

コントローラ基板１５０は、一方の面に、表示制御用ＩＣ１５３及び通信制御用ＩＣ１５２が設けられているとともに、コイル状のアンテナ１５１が形成されている。このように構成されたコントローラ基板１５０は、表示制御用ＩＣ１５３及び通信制御用ＩＣ１５２が設けられていない面側が電極基板１４０に対向するように積層されており、その端部にて折り返され、表示制御用ＩＣ１５３に接続された配線（不図示）の一端と表示電極１４１に接続された配線電極（不図示）の一端とが、異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）（不図示）によって電気的に接続された状態となっている。

表面基材１１０は、電子ペーパー１３０における色の変化を視認可能なものとするため透明な材料から構成され、その表面に、隠蔽層１２１とカラー印刷層１２２とからなるマスク層１２０が積層されている。隠蔽層１２１は、表面基材１１０の表面のうち表示電極１４１に対向しない領域の全面に積層されており、例えば、表示部１０２にて情報が表示されていない状態にて電子ペーパー１３０が視認される色に着色されている。カラー印刷層１２２は、表示部１０２を囲むように積層されており、隠蔽層１２１とは異なる色に着色されることにより、外枠部１０３が形成されている。

上記のように構成された電子ペーパータグ１０１においては、電子ペーパー１３０の透明電極１３２に所定の電圧が印加された状態で、表示部１０２にて表示する情報に応じて表示電極１４１に２種類の電圧が選択的に印加されることによって、透明電極１３２と表示電極１４１との間に電位差を生じさせ、この電位差によって情報表示部１３３の状態が変化し、この状態の変化が表面基材１１０側から視認された場合に表示部１０２において２色で情報が表示される。

そして、透明電極１３２及び表示電極１４１に電圧を印加するための電源が、アンテナ１５１を介した非接触通信によって得られることになるが、表示部１０２にて情報表示部１３３を用いて情報を表示するための表示電極１４１が、この電子ペーパータグ１０１を用いて表示する情報に応じた形状で形成されているとともに、表面基材１１０上において表示部１０２のうち表示電極１４１に対向しない領域の全体に隠蔽層１２１が積層され、表示電極１４１による情報表示部１３３における表示と、隠蔽層１２１とによって情報が表示される構成とすることにより、電極基板１４０に表示電極１４１が形成されたことによるアンテナ１５１を介した非接触通信に悪影響を及ぼすことが回避されている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、非接触通信機能を有する情報表示媒体の他の構成例を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

本例における情報表示媒体は図６に示すように、図５に示したものに対して、コントローラ基板２５０の電極基板２４０とは反対側の面の全面に、磁性層２６０と金属層２７０とがこの順で積層されたものが異なる電子ペーパータグ２０１である。

上記のように構成された電子ペーパータグ２０１においては、磁性層２６０によって静電気の影響を受けにくくし、かつ、金属層２７０によって水蒸気のバリア性を確保することができる（例えば、特許文献２参照）。このように構成された電子ペーパータグ２０１においては、表面基材２１０側からアンテナ２５１を介した非接触通信が行われることになるが、アンテナ２５１が金属層２７０よりも非接触通信が行われる側に配置され、かつ、金属層２７０とアンテナ２５１との間に磁性層２６０が介在していることにより、非接触通信に金属層２７０による悪影響が及ぶことが回避される。

特開２０１２−１３８０５６号公報 特開２０１４−１１９４８５号公報

上述した電子ペーパータグのような非接触通信機能を有する情報表示媒体においては、リーダ／ライタに近接させることにより、リーダ／ライタから放射される磁束によってアンテナに電流が流れ、それにより、アンテナを介して非接触通信が行われることになる。

ところが、情報表示媒体とリーダ／ライタとの非接触通信距離が短くなると、リーダ／ライタから放射される磁束によって透明電極に渦電流が発生し、情報表示媒体とリーダ／ライタとの非接触通信距離がさらに短くなっていくに従い、リーダ／ライタから放射される磁束の強度が増加し、それに伴い、透明電極にて発生する渦電流の大きさが大きくなってしまう。そしてその影響で、透明電極の電位が、表示を切り替えるための所定の電位にならず、それにより、透明電極と表示電極との間において、情報表示層にて表示を切り替えるために必要な電位差を得ることができず、表示を切り替えることができなくなってしまうという問題点がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、非接触通信を可能としながらも、非接触通信を行うためのリーダ／ライタとの通信距離が短くなった場合でも表示を切り替えることができなくなってしまうことがない情報表示媒体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
電極基板の一方の面側に形成された表示電極と、一方の面に全面電極が設けられ、前記全面電極とは反対側の面が前記表示電極側となるように、前記表示電極の前記電極基板とは反対側に配置された情報表示層と、前記電極基板の前記表示電極とは反対側に配置された非接触通信用アンテナとを有し、前記表示電極と前記全面電極との間の電位差によって前記情報表示層にて情報を表示する情報表示媒体であって、
前記電極基板と前記非接触通信用アンテナとの間に、金属層と磁性層とが、前記金属層が前記電極基板側となるように積層されて配置されている。

上記のように構成された本発明においては、リーダ／ライタに近接させることにより、リーダ／ライタから放射される磁束によってアンテナに電流が流れ、それにより、アンテナを介して非接触通信が行われ、情報表示のための電源が供給されることになるが、情報表示媒体とリーダ／ライタとの非接触通信距離が短くなると、リーダ／ライタから放射される磁束によって情報表示層の全面電極に渦電流が発生し、情報表示媒体とリーダ／ライタとの非接触通信距離がさらに短くなっていくに従い、リーダ／ライタから放射される磁束の強度が増加し、それに伴い、情報表示層の全面電極にて発生する渦電流の大きさが大きくなる。ところが、電極基板と非接触通信用アンテナとの間に金属層が配置されていることにより、この金属層においても、リーダ／ライタから放射される磁束によって渦電流が発生する。そして、情報表示層の全面電極に発生する渦電流と金属層に発生する渦電流とはその流れる向きが同一であることにより、これらの渦電流から生じる磁束が打ち消し合い、それにより、情報表示層の全面電極にて発生する渦電流の大きさが小さくなる。これにより、情報表示層の全面電極の電位が、表示を切り替えるための所定の電位に維持され、それにより、情報表示層の全面電極と表示電極との間において、情報表示層にて表示を切り替えるために必要な電位差を得ることができ、表示を切り替えることができるようになる。また、このように、情報表示層の全面電極に発生する渦電流の大きさを小さくするために金属層が配置されているものの、金属層の非接触通信用アンテナ側には磁性層が積層されていることにより、非接触通信用アンテナを介した非接触通信に金属層による悪影響を及んでしまうことが回避される。

本発明によれば、電極基板の一方の面側に形成された表示電極と、一方の面に全面電極が設けられ、全面電極とは反対側の面が表示電極側となるように、表示電極の電極基板とは反対側に配置された情報表示層と、電極基板の表示電極とは反対側に配置された非接触通信用アンテナとを有する構成において、電極基板と非接触通信用アンテナとの間に金属層が配置されているため、情報表示媒体とリーダ／ライタとの非接触通信距離が短くなった場合においても、情報表示層の全面電極に発生する渦電流と金属層に発生する渦電流とのそれぞれから生じる磁束が打ち消し合い、それにより、情報表示層の全面電極と表示電極との間において、情報表示層にて表示を切り替えるために必要な電位差を得ることができ、表示を切り替えることができなくなってしまうことを回避できる。また、このように、情報表示層の全面電極に発生する渦電流の大きさを小さくするために金属層が配置されているものの、金属層の非接触通信用アンテナ側には磁性層が積層されているため、非接触通信用アンテナを介した非接触通信に金属層による悪影響を及んでしまうことを回避できる。

本発明の情報表示媒体の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 図１に示した電子ペーパータグの内部構造を示す図であり、（ａ）は電極基板の表面の構成を示す図、（ｂ）はコントローラ基板の裏面の構成を示す図である。 図１及び図２に示した電子ペーパータグにおいて金属層を設けたことによる作用を説明するための図であり、（ａ）は透明電極に発生する渦電流を示す図、（ｂ）は金属層に発生する渦電流を示す図、（ｃ）は透明電極と金属層の積層状態における、透明電極に発生した渦電流による磁束と金属層に発生して渦電流による磁束との関係を示す図である。 図１及び図２に示した電子ペーパータグにおいて磁性層を設けたことによる作用を説明するための図である。 非接触通信機能を有する情報表示媒体の一構成例を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 非接触通信機能を有する情報表示媒体の他の構成例を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の情報表示媒体の実施の一形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。図２は、図１に示した電子ペーパータグ１の内部構造を示す図であり、（ａ）は電極基板４０の表面の構成を示す図、（ｂ）はコントローラ基板５０の裏面の構成を示す図である。

本形態は図１に示すように、情報を表示する表示部２が外枠部３に囲まれて構成された電子ペーパータグ１であって、表面基材１０と、電子ペーパー３０と、電極基板４０と、コントローラ基板５０とが積層されて構成されている。

電極基板４０は、図１及び図２に示すように、その表面に１４個の表示電極４１及びこれに接続された配線電極４２が形成されて構成されている。１４個の表示電極４１は、表示部２にて情報が表示される領域にセグメント形状に形成されており、例えば表示部２にて“００”〜“９９”の２桁の数字を表示するためのものである。配線電極４２は、１４個の表示電極４１のそれぞれに接続されており、表示電極４１に電位を付与するためのものである。

電極基板４０の表示電極４１及び配線電極４２が形成された面には、情報表示層となる電子ペーパー３０が積層されている。電子ペーパー３０は、電気泳動タイプや電子粉粒タイプ、エレクトロクロミック等の一般的なものが用いられる。この電子ペーパー３０は、透明基板３１の一方の面の全面にＩＴＯ等の全面電極となる透明電極３２が積層され、この透明電極３２上に、透明電極３２と表示電極４１との間の電位差に応じて視認される色が変化することで情報を可変表示する情報表示部３３が積層されて構成されており、情報表示部３３側が電極基板４０と対向するように配置されている。これら透明基板３１、透明電極３２及び情報表示部３３は、その外形が互いに同一であって、そのため、電子ペーパー３０の外形は、透明基板３１、透明電極３２及び情報表示部３３それぞれの外形にもなっている。このように電子ペーパー３０が電極基板４０に積層されることにより、電子ペーパー３０が、透明電極３２とは反対側の面が表示電極４１側となるように、表示電極４１の電極基板４０とは反対側に配置されたものとなっている。

電極基板４０の表示電極４１及び配線電極４２が形成された面とは反対側の面には、コントローラ基板５０が配置されている。コントローラ基板５０は図１及び図２に示すように、その裏面に表示制御用ＩＣ５３及び通信制御用ＩＣ５２が設けられているとともに、コイル状の非接触通信用アンテナ５１が形成されている。表示制御用ＩＣ５３及び通信制御用ＩＣ５２は、コイル状のアンテナ５１の内部に配置されている。これにより、電極基板４０の表示電極４１とは反対側に非接触通信用のアンテナ５１が配置されている。

表示制御用ＩＣ５３は、表示部２にて情報を可変表示させるために電子ペーパー３０の透明電極３２及び電極基板４０の表示電極４１に印加する電圧を制御するものであって、コントローラ基板５０に形成された配線５６の一端に接続されている。この配線５６は、その一端がコントローラ基板５０の裏面にて表示制御用ＩＣ５３に接続され、コントローラ基板５０に表裏貫通して形成されたスルーホール５７を介してその表面に抜け、他端はコントローラ基板５０の表面に形成されている。通信制御用ＩＣ５２は、アンテナ５１を介しての非接触通信を制御するものであって、コントローラ基板５０の通信制御用ＩＣ５２と同一面に形成された配線５４を介してアンテナ５１の両端部に接続されているとともに、これと同一面に形成された配線５５を介して表示制御用ＩＣ５３と接続されている。なお、アンテナ５１と配線５４とが交差する部分においては、スルーホール（不図示）を設けたり、絶縁層（不図示）を介在させたりすることにより、これらアンテナ５１と配線５４とが電気的に短絡しないようになっている。

このように構成されたコントローラ基板５０は、表示制御用ＩＣ５３及び通信制御用ＩＣ５２が設けられるとともにアンテナ５１が形成された面とは反対側の面が電極基板４０に対向するように配置されている。そして、配線５６が形成された側の端部が、配線５６の表示制御用ＩＣ５３と接続されていない側の端部が形成された面が内側となるように折り返され、配線５６の表示制御用ＩＣ５３と接続されていない側の端部と電極基板４０の配線電極４２の一端とが、異方導電性接着フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）（不図示）によって電気的に接続された状態となっている。また、配線５６と配線電極４２とが電気的に接続された領域が、封止剤（不図示）によって封止されている。この封止剤は、コントローラ基板５０の配線５６と電極基板４０の配線電極４２とが電気的に接続された領域への水分の侵入を防ぐためのものである。

電極基板４０のコントローラ基板５０側の面には、金属層７０が積層されている。この金属層７０としては、アルミニウム、亜鉛、錫、インジウム、鉛、銀、銅等を用いることができる。

金属層７０の電極基板４０とは反対側の面には、磁性体シートからなる磁性層６０が積層されている。この磁性層６０の材料としては、ポリマーにフェライト粉末や軟磁性体粉末等の透磁性材料を分散したものや、プラスチックシートに、フェライト粉末や軟磁性体粉末を塗料化した透磁性材料を塗工したもの等が用いられる。ただし、金属層７０に流れる磁束ループを少なくすることで反磁界発生の抑制効果があれば、特に上記材質に限定されない。磁性層６０に使用される磁性体シートは、高透磁率のシート状磁性体のことをいい、通常、フェライトが用いられるが、フェライトだけからなるもの、フェライトと絶縁材料等との複合からなるもの、フェライトと絶縁材料、金属化合物の複合からなるもの、等がある。また、フェライト粉末の形状は特に限定されない。上記絶縁材料としては、加工性のよい熱可塑性プラスチックを用いたり、あるいは耐熱性のよい熱硬化性プラスチックを用いたりすることができる。例えば、絶縁材料としては、セングスト、フェライト、カーボニル鉄、鉄―パーマロイ等の透磁性材料をニトリルゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム、環化ゴム等のゴム系ポリマー、クロロスルホン化ポリエチレン、エポキシ樹脂、塩素化ポリエチレン等のポリマーに分散したものが多く使用されている。本形態においては、竹内工業（株）製のＧＭシリーズ（ＧＭ０７５Ｓ）を用いた。また、上記金属化合物として用いられる粉末としては、カーボニル鉄粉末、鉄―パーマロイ等のアトマイズ粉末、還元鉄粉末、等が用いられる。絶縁材料を用いて成形する他に、金属粉とフェライト粉の焼結体や圧粉体としてもよい。また、アモルファス磁性体シートも新しい材料として知られている。磁性材シートの厚みも、電極基板４０やコントローラ基板５０と同等の厚みのものを使用できる。

これにより、電極基板４０とアンテナ５１との間に、金属層７０と磁性層６０とが、金属層７０が電極基板４０側となるように積層されて配置されている。

電子ペーパー３０の透明基板３１側には、表面基材１０が積層されている。表面基材１０は、電子ペーパー３０における色の変化を視認可能なものとするため透明な材料から構成され、その表面にマスク層２０が積層されている。マスク層２０は、隠蔽層２１とカラー印刷層２２とからなる。隠蔽層２１は、表面基材１０の表面のうち表示電極４１に対向しない領域の全面に積層されており、例えば、表示部２にて情報が表示されていない状態にて電子ペーパー３０が視認される色に着色されている。この隠蔽層２１によって表面基材１０側から配線基板４２が視認不可能となっている。カラー印刷層２２は、表示部２を囲むように積層されており、隠蔽層２１とは異なる色に着色されることにより、外枠部３が形成されている。

上記のように構成された電子ペーパータグ１においては、電子ペーパー３０の透明電極３２に所定の電圧が印加された状態で、表示部２にて表示する情報に応じて表示電極４１に２種類の電圧が選択的に印加されることによって、情報表示部３３に透明電極３２と表示電極４１との間の電位差による電位が付与され、情報表示部３３がこの電位によって状態が変化し、この状態の変化が表面基材１０側から視認された場合に表示部２において２色で情報が表示される。この際、透明電極３２及び表示電極４１に電圧を印加するための電源が、アンテナ５１を介した非接触通信によって得られる。この電源は、通信制御用ＩＣ５２及び表示制御用ＩＣ５３を介して透明電極３２及び表示電極４１に供給されることになる。

以下に、上述した電子ペーパータグ１の作用について説明する。

まず、金属層７０を設けたことによる作用について説明する。

図３は、図１及び図２に示した電子ペーパータグ１において金属層７０を設けたことによる作用を説明するための図であり、（ａ）は透明電極３２に発生する渦電流を示す図、（ｂ）は金属層７０に発生する渦電流を示す図、（ｃ）は透明電極３２と金属層７０の積層状態における、透明電極３２に発生した渦電流による磁束と金属層７０に発生して渦電流による磁束との関係を示す図である。

図１及び図２に示した電子ペーパータグ１においては、リーダ／ライタに近接させることにより、リーダ／ライタから放射される磁束によってアンテナ５１に電流が流れ、それにより、アンテナ５１を介して非接触通信が行われ、情報表示のための電源が供給されることになる。

この際、電子ペーパータグ１とリーダ／ライタとの非接触通信距離が短くなると、図３（ａ）に示すように、リーダ／ライタから放射される磁束によって透明電極３２に渦電流４ａが発生し、電子ペーパータグ１とリーダ／ライタとの非接触通信距離がさらに短くなっていくに従い、リーダ／ライタから放射される磁束の強度が増加し、それに伴い、透明電極３２にて発生する渦電流４ａの大きさが大きくなる。

一方、電子ペーパータグ１とリーダ／ライタとの非接触通信距離が短くなると、図３（ｂ）に示すように、リーダ／ライタから放射される磁束によって金属層７０にも渦電流４ｂが発生し、電子ペーパータグ１とリーダ／ライタとの非接触通信距離がさらに短くなっていくに従い、リーダ／ライタから放射される磁束の強度が増加し、それに伴い、金属層７０にて発生する渦電流４ｂの大きさが大きくなる。

そして、透明電極３２に発生する渦電流４ａと金属層７０に発生する渦電流４ｂとはその流れる向きが同一であることにより、図３（ｃ）に示すように、渦電流４ａから生じる磁束５ａと渦電流４ｂから生じる磁束５ｂとが打ち消し合い、それにより、透明電極３２にて発生する渦電流４ａの大きさが小さくなる。

これにより、電子ペーパータグ１にて情報を表示するために透明電極３２に所定の電圧が印加された場合に、その電圧による透明電極３２の電位が維持されることになる。そしてその状態で、情報表示部３３にて表示を切り替えるため電圧が表示電極４１に印加されることにより、透明電極３２と表示電極４１との間において、情報表示部３３にて表示を切り替えるために必要な電位差が得られ、情報表示部３３における表示を切り替えることができるようになる。

次に、磁性層６０を設けたことによる作用について説明する。

図４は、図１及び図２に示した電子ペーパータグ１において磁性層６０を設けたことによる作用を説明するための図であり、コントローラ基板５０、磁性層６０及び金属層７０の断面を示す。

図１及び図２に示した電子ペーパータグ１においては、上述したように透明電極３２に発生する渦電流の大きさを小さくするために電極基板４０に金属層７０が積層されている。そのため、リーダ／ライタに近接させた場合に、金属層７０の影響によってアンテナ５１を介した非接触通信に悪影響が及んでしまう虞れがある。

ところが、図１及び図２に示した電子ペーパータグ１においては、電極基板４０に積層された金属層７０の電極基板４０とは反対側の面に磁性層６０が積層されているため、アンテナ５１と金属層７０との間に磁性層６０が介在することとなる。そして、リーダ／ライタによってコントローラ基板５０側から非接触通信を行うと、図４に示すように、リーダ／ライタから放射された磁束５ｃが磁性層６０を介してコイル状のアンテナ５１の内部から外部に通過し、それにより、この磁束５ｃによってアンテナ５１に電流が流れ、アンテナ５１を介した非接触通信に金属層７０による悪影響を及んでしまうことが回避されることになる。

このように本形態においては、透明電極３２に発生する渦電流の大きさを、電極基板４０に積層された金属層７０によって小さくすることができるとともに、金属層７０とアンテナ５１との間に磁性層６０が配置されていることにより、アンテナ５１を介した非接触通信に金属層７０による悪影響を及んでしまうことを回避できる。

１ 電子ペーパータグ
２ 表示部
３ 外枠部
４ａ，４ｂ 渦電流
５ａ〜５ｃ 磁束
１０ 表面基材
２０ マスク層
２１ 隠蔽層
２２ カラー印刷層
３０ 電子ペーパー
３１ 透明基板
３２ 透明電極
３３ 情報表示部
４０ 電極基板
４１ 表示電極
４２ 配線電極
５０ コントローラ基板
５１ アンテナ
５２ 通信制御用ＩＣ
５３ 表示制御用ＩＣ
５４〜５６ 配線
５７ スルーホール
６０ 磁性層
７０ 金属層

Claims (1)

1. 電極基板の一方の面側に形成された表示電極と、一方の面に全面電極が設けられ、前記全面電極とは反対側の面が前記表示電極側となるように、前記表示電極の前記電極基板とは反対側に配置された情報表示層と、前記電極基板の前記表示電極とは反対側に配置された非接触通信用アンテナとを有し、前記表示電極と前記全面電極との間の電位差によって前記情報表示層にて情報を表示する情報表示媒体であって、
   前記電極基板と前記非接触通信用アンテナとの間に、金属層と磁性層とが、前記金属層が前記電極基板側となるように積層されて配置されている情報表示媒体。

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