表示機能付きＩＣカード
【課題】 外光の量に左右されずにユーザが能動的に表示機能を駆動させることが可能な表示機能付きＩＣカードを提供する。
【解決手段】 表示機能付きＩＣカード１は、ディスプレイ３１等の表示部と、非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２（非接触通信部）とに加え、カード本体２に加えられる圧力または振動により電力を発生する発電部６と、発電部６の発生する電力を蓄電し、表示部に電力を供給するキャパシタ７とを備える。発電部６には、例えばピエゾフィルム等の圧電素子及び整流回路を用いることができる。カードが曲げられたり振動したりすると圧電素子が電圧を発生し、キャパシタ７に蓄電される。スイッチボタン４が操作されるとキャパシタ７から表示制御回路３３、ドライバ３２、及び非接触ＩＣチップ５２に電力が供給され、所定の表示データがディスプレイ３１に表示される。
【解決手段】 表示機能付きＩＣカード１は、ディスプレイ３１等の表示部と、非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２（非接触通信部）とに加え、カード本体２に加えられる圧力または振動により電力を発生する発電部６と、発電部６の発生する電力を蓄電し、表示部に電力を供給するキャパシタ７とを備える。発電部６には、例えばピエゾフィルム等の圧電素子及び整流回路を用いることができる。カードが曲げられたり振動したりすると圧電素子が電圧を発生し、キャパシタ７に蓄電される。スイッチボタン４が操作されるとキャパシタ７から表示制御回路３３、ドライバ３２、及び非接触ＩＣチップ５２に電力が供給され、所定の表示データがディスプレイ３１に表示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示機能を備えたＩＣカードにおける電源供給に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣカード本体に表示機能を備えたものが開発されている。表示機能を動作させるためには表示駆動用の電力を供給する必要があるが、電力供給の方法としては、非接触通信によるもの（特許文献１）、接触端子を介するもの（特許文献２）、太陽電池を搭載するもの（特許文献３）等、種々の提案がなされている。
【０００３】
特に、太陽電池を搭載する表示機能付きＩＣカードは、外部機器からの電力供給に頼ることなくカード単体で作動可能であり、また電池交換の必要もなく外光にあてれば充電されるため、利用者が持ち歩く中でカード内容を随時確認するようなカード用途ではその利便性は一層高いものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５７４１４号公報
【特許文献２】特開２００７−１３３５６３公報
【特許文献３】特表２０００−５０１８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＩＣカードは、不使用時は主にユーザの財布やかばんの中等、暗い所に置かれていることが想定されるため、太陽電池が充電されず、カード使用時に毎回外光に当てる必要があった。また、室内等の外光量の少ない環境では、表示機能を駆動させるに足る電力を得るのが困難な場合もあった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、外光の量に左右されずにユーザが能動的に表示機能を駆動させることが可能な表示機能付きＩＣカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決するため第１の発明は、非接触ＩＣチップ及びアンテナを有する非接触通信部と、ディスプレイ、ドライバ、及び表示制御回路を有する表示部と、を備えた表示機能付きＩＣカードであって、カード本体に加えられる圧力または振動により電力を発生する発電手段と、前記発電手段により発生される電力を蓄電し、前記表示部に電力を供給する蓄電手段と、を更に備えることを特徴とする表示機能付きＩＣカードである。
【０００８】
第１の発明の表示機能ＩＣカードによれば、発電手段によってカード本体に加えられる圧力により電力を発生し、蓄電手段によって電力を蓄電し、前記表示部に電力を供給する。
従って、外光量に左右されずに発電でき、また表示機能を駆動できるようになる。ユーザは外光量の小さい室内や夜間でも、カードをこする、振動させる、曲げるといった動作を行うことで表示駆動に必要な電力を生成できる。
【０００９】
ここで、発電手段としては、カード本体に加えられる圧力や振動を電力に変換する圧電素子と整流回路とを組み合わせたものが好適である。カードに内蔵するために、圧電素子には薄型かつ可撓性に優れたピエゾフィルムを利用することが好適である。
また、蓄電手段としては、内部抵抗が低く、短時間で充放電が行える電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタを利用することが好ましい。
【００１０】
また、第１の発明の表示機能付きＩＣカードにおいて、前記発電手段は、前記カード本体の端部に配置されることが望ましい。
曲がりにくいカード端部に発電手段が設けられているため、発電のためにユーザがカードを曲げて力を加えても壊れにくく、発電手段を有するＩＣカードの耐久性が向上する。
【００１１】
また、第１の発明の表示機能付きＩＣカードにおいて、前記発電手段は、複数の領域に分割配置されることが望ましい。
前記発電手段が、複数の領域に分割配置されるため、カード内の空いたスペースに発電手段を効率よく配置でき、発電量を増大できる。また、分割配置することにより、曲げに対する耐久性に優れた表示機能付きＩＣカードを提供できる。
【００１２】
また、第１の発明の表示機能付きＩＣカードにおいて、前記発電手段には、カード長手方向にほぼ直交するようにスリットが設けられることが望ましい。
カードを発電するために、カード本体を長手方向に湾曲させる力が加えられた場合でも、スリットによって屈曲性が向上し、製品の耐久性がより向上する。また、スリットが設けられることによって、発電手段自体の割れを防ぐことができるため製品の耐久性がより向上する。
特に、スリットの間隔を長手方向中央部で狭く端部に向かうにつれて徐々に広くなるように設ければ、長手方向の湾曲に対して、更に屈曲性が向上し、製品の耐久性をより向上させることが可能となる。
【００１３】
また、第１の発明の表示機能付きＩＣカードにおいて、前記非接触通信部、前記表示部、前記発電手段、及び前記蓄電手段を同じ基板に設けるようにすれば、表示機能付きＩＣカードを最小１枚の基板で構成できるため、カード厚さの制約により薄型化しなければならない部品について、その制約を軽減でき、製造が容易となる。
【００１４】
また、第１の発明の表示機能付きＩＣカードにおいて、前記非接触通信部を前記表示部、前記発電手段、及び前記蓄電手段と別の基板に設ける場合には、一般的な規格で製造される非接触通信基板に対して、発電手段と蓄電手段とを有する表示駆動用の基板を積層することにより、本発明に係る表示機能付きＩＣカードを製造できるようになる。また、表示駆動用の基板内にアンテナや非接触ＩＣチップ等のスペースを設ける必要がないので、発電手段または蓄電手段の設置面積を増加させ、発電量及び蓄電量を増大させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、外光の量に左右されずに表示機能を駆動させることが可能な表示機能付きＩＣカードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】表示機能付きＩＣカード１の外観図
【図２】表示機能付きＩＣカード１の内部構成を示すブロック図（第１実施形態）
【図３】表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面から見た断面構造図（第１実施形態）
【図４】表示制御用ＩＣカード１の内部構成を示すブロック図（第２実施形態）
【図５】表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面から見た断面構造図（第２実施形態）
【図６】発電部６を複数領域に分割配置した例
【図７】発電部６を複数領域に分割配置した例
【図８】発電部６を複数領域に分割配置した例
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、表示機能付きＩＣカード１の外観図である。
本発明に係る表示機能付きＩＣカード１は、非接触ＩＣカード機能と、表示機能とを兼ね備えたＩＣカードであり、図１に示すように、カード本体２の表面に表示部３及びスイッチ４を有する。
【００１８】
スイッチ４は、表示部３の表示をＯＮ／ＯＦＦする、或いは表示内容を更新するために操作される操作ボタンである。
【００１９】
非接触通信機能を実現するため、表示機能付きＩＣカード１は、内部に非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を有する。以下、非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を含めて非接触通信部という。
【００２０】
また、表示機能を実現するため、表示機能付きＩＣカード１は、ディスプレイ３１、ドライバ３２、及び表示制御回路３３を有する。以下、ディスプレイ３１、ドライバ３２、及び表示制御回路３３を含めて表示部３という。
図１は、表示部３のディスプレイ３１がカード表面に露出された例である。
【００２１】
ディスプレイ３１には、例えば液晶ディスプレイや電子ペーパを採用でき、文字や画像等の表示データが表示される。特に、電子ペーパは、電力の供給が絶えても表示状態が維持され、かつ薄く可撓性に優れるため好適である。電子ペーパは、電子粉流体の場合は、黒文字と白地の２色表示となり、コレステリック液晶の場合は、緑文字と黒字の２色表示またはカラー表示を行える。また、電子ペーパの電力消費は表示書き換え時のみ行われ、書き換えられた表示画面は電力消費なしで保持でき、また、ディスプレイの視認性も確保できる。
ドライバ３２は、ディスプレイ３１を駆動するための駆動回路である。
【００２２】
表示制御回路３３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等のメモリ、外部入出力端子等を備えたＩＣチップであり、外部入出力端子を介してドライバ３２、キャパシタ７、非接触ＩＣチップ５１、及びスイッチ４が接続される（図２、図４参照）。これにより、表示制御回路３３は、キャパシタ７から供給される電力により駆動され、ドライバ３２を駆動して、表示制御回路３３のメモリ内に保持されたデータをディスプレイ３１に表示させることができる。
【００２３】
更に、本発明の表示機能付きＩＣカード１は、カード本体２に加えられる圧力または振動により電力を発生する発電部６（発電手段）と、発電部６の発生する電力を蓄電し、表示部に電力を供給するキャパシタ７（蓄電手段）とを備える。
【００２４】
発電部６は、圧電素子と整流回路とを組み合わせて構成される。圧電素子には、例えば、圧電性セラミックやピエゾフィルム等を用いる。ピエゾフィルムを利用すれば、薄型で、屈曲性及び加工性に優れるため、カードに内蔵するのに好適である。ピエゾフィルムとは、圧電素子をフィルム状に加工し金属膜で挟み込んだものである。圧電材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム等が知られている。
発電部６において、圧電素子は、加えられる圧力や振動を電力に変換し、整流回路へ出力する。整流回路は圧電素子から出力される交流波を直流に変換し、キャパシタ７へ出力する。
【００２５】
キャパシタ７は、発電部６にて発電された電力を蓄電する。キャパシタ７としては、内部抵抗が低く、短時間で充放電が行える電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタを利用することが好ましい。
【００２６】
次に、各実施形態として、表示機能付きＩＣカード１の内部構造の例を説明する。
第１の実施の形態（図２、図３）では、非接触通信部（非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２）、表示部３（ディスプレイ３１、ドライバ３２、及び表示制御回路３３）、発電部６（圧電素子及び整流回路）、及びキャパシタ７を同じ基板２３に設ける例を示し、第２の実施の形態（図４、図５）では、非接触通信部５（非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２）を搭載した基板２２を、表示部３、発電部６、及びキャパシタ７を搭載した基板２４とは別に設ける例を示す。
また、第３の実施の形態（図６〜図８）では、発電部６の分割配置の種々の態様について説明する。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図２及び図３を参照して、第１の実施の形態の表示機能付きＩＣカード１の内部構成を説明する。
図２は表示機能付きＩＣカード１の内部構成を示すブロック図、図３は表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面から見た断面構造を示す図である。
【００２８】
図２に示すように、第１の実施の形態の表示機能付きＩＣカード１は、非接触通信部（非接触ＩＣチップ５１、アンテナ５２）、表示部３（ディスプレイ３１、ドライバ３２、表示制御回路３３）、発電部６（圧電素子、整流回路）、及びキャパシタ７が同じ基板２３に設けられる。
【００２９】
また、図３に示すように、上述の基板２３を中心層として、その両側に外装フィルム２１、２５がそれぞれ積層されてカード本体２が構成される。外装フィルム２１には、ディスプレイ３１が露出する窓部２１ａが設けられている。また、図３は表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面（図２の下側）から見た図であるため、ディスプレイ３１の一部がキャパシタ７の後方に配置されることとなり、図３では、ディスプレイ３１のキャパシタ７との重なり部分は図示されていない。
【００３０】
図２及び図３に示すように、アンテナ５２は基板２３内を周回してその両端が非接触ＩＣチップ５１に接続される。アンテナ２は、図３に示すように基板２３に埋設されてもよいし、基板２３の表面に露出してもよい。
【００３１】
非接触型ＩＣチップ５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等を備え、外部のＩＣ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応じたデータ処理を実行する。例えば、カード累積使用額やチャージ残額等の表示データをＩＣカードリーダライタから受信し、ＥＥＰＲＯＭに保存する。非接触型ＩＣチップ５１は、機能にもよるが通常は４．０ｍｍ角以内の平面サイズ、厚みは２００μｍ程度とする。
非接触ＩＣチップ５１の外部入出力端子と表示制御回路３３の外部入出力端子とが、導線等によって接続される。これにより、表示制御回路３３は、非接触ＩＣチップ５１から表示データを取得できる。
【００３２】
表示制御回路３３は、基板２３の表面に実装されており、ドライバ３２に接続される。表示制御回路３３は、ドライバ３２を駆動して、表示データをディスプレイ３１に表示させる。なお、表示制御回路３３の外形寸法は、７ｍｍ×７ｍｍ程度、市販品の厚みは１ｍｍ程度であるが、本発明の表示機能付きＩＣカード１に使用する場合は、背面を研磨して３００μｍ程度にして使用する必要がある。
【００３３】
ドライバ３２は、通常はディスプレイ３１の縁辺部にマトリックス配線と一体にして設けられる。ドライバ３２の外形寸法は、例えば１．５ｍｍ×１０．０ｍｍや２．０ｍｍ×２２．５ｍｍ程度である。表示制御回路３３と同様に背面を研磨して、厚み３００μｍ程度にする必要がある。
【００３４】
ディスプレイ３１は、例えば液晶ディスプレイや電子ペーパにより構成され、基板面上に実装されるか、或いは基板２３に埋設される。ディスプレイ３１は、表示制御回路３３の制御に従い、表示データを表示する。
【００３５】
発電部（圧電素子及び整流回路）６は、基板２３上に配置される。図２及び図３の例では、発電部６の外形寸法は、基板２３の長辺の１／４以下、短辺の１／３以下程度の面積を占める領域に配置される例を示しているが、配置位置や配置面積はこれに限定されない。ただし、発電部（圧電素子及び整流回路）６は、基板２３の端部寄りの位置に配置されることが好ましい。カード端部ではカード中央部に比べて曲がりにくいため、発電部６に、屈曲性の低い圧電性セラミックを利用しても壊れにくく、製品の耐久性を向上させることが可能となる。本発明の表示機能付きＩＣカード１では、カード本体２をユーザが能動的に屈曲させて発電させる使用環境に耐えることが重視される。
【００３６】
キャパシタ７は、基板２３に埋設、或いは基板面上に配置され、導線を介して表示制御回路３３に接続される。
【００３７】
図３の外装フィルム２１、２５、基板２３の各層間は、配線後、エポキシ系またはウレタン系等の液状の樹脂が充填され、接着・硬化される。
【００３８】
外装フィルム２１、２５の厚みは約１００μｍである。基板２３は、基板部分の厚みが約５０μｍ、表示制御回路３３、ドライバ３２、ディスプレイ３１の厚みが約３００μｍ、非接触型ＩＣチップ７の厚みが約２００μｍである。表示制御回路３３、ドライバ３２、非接触型ＩＣチップ５１等の凸部は、その上部に重なる部分を穴あけして逃がす構成とし、全体で０．６８ｍｍから０．８４ｍｍの厚みになるようにすることが望ましい。
【００３９】
以上説明したように、第１の実施の形態に示す構造とすれば、表示機能付きＩＣカード１を最小１枚の基板２３で構成できる。そのため、カード厚さの制約により薄型化しなければならない部品について、その制約を軽減でき、製造が容易となる。
【００４０】
［第２の実施の形態］
次に、図４及び図５を参照して、第２の実施の形態の表示機能付きＩＣカード１の内部構成を説明する。
図４は表示機能付きＩＣカード１の内部構成を示すブロック図、図５は表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面から見た断面構造を示す図である。
【００４１】
図４に示すように、第２の実施の形態の表示機能つきＩＣカード１は、非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を含む非接触通信部５の基板２４と、表示部３（ディスプレイ３１、ドライバ３２、表示制御回路３３）、発電部６（圧電素子、整流回路）、及びキャパシタ７を実装する基板２２とが別に設けられる。
【００４２】
また、図５に示すように、上述の基板２２、２４が積層され、それらを中心層としてその両側に外装フィルム２１、２５がそれぞれ積層されてカード本体２が構成される。外装フィルム２１には、ディスプレイ３１が露出する窓部２１ａが設けられている。また、図５は表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面（図４の下側）から見た図であるため、ディスプレイ３１の一部がキャパシタ７の後方に配置されることとなり、図５では、ディスプレイ３１のキャパシタ７との重なり部分は図示されていない。
【００４３】
基板２４には、アンテナ５２と非接触ＩＣチップ５１とが実装される。図４及び図５に示すように、アンテナ５２は基板２４内を周回してその両端が非接触ＩＣチップ５１に接続される。アンテナ２は、基板２４に埋設されてもよいし、図５に示すように基板２４の表面に露出してもよい。
【００４４】
非接触型ＩＣチップ５１の内部構成、外形寸法については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
第２の実施の形態では、非接触ＩＣチップ５１の外部入出力端子と表示制御回路３３の外部入出力端子とが、基板２２を貫通する貫通孔を通る導線等によって接続される。これにより、表示制御回路３３は、非接触ＩＣチップ５１から表示データを取得できる。
【００４５】
表示制御回路３３は、基板２２の表面に実装され、ドライバ３２に接続され、ドライバ３２を駆動して、表示データをディスプレイに表示させる。なお、表示制御回路３３、ドライバ３２、及びディスプレイ３１の外形寸法、厚みに関しては、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
発電部（圧電素子及び整流回路）６は、基板２２上に配置され、キャパシタ７に接続される。キャパシタ７は、基板２２上に配置され、発電部６及び表示制御回路３３に接続される。
発電部６及びキャパシタの外形寸法、厚み、配置位置については第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
図５の外装フィルム２１、２５、基板２２，２４の各層間は、配線後、エポキシ系またはウレタン系等の液状の樹脂が充填され、接着・硬化される。
【００４８】
第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、外装フィルム２１、２５の厚みは約１００μｍとし、基板２２は、基板部分の厚みが約５０μｍ、表示制御回路３３、ドライバ３２、ディスプレイ３１の厚みが約３００μｍ、非接触型ＩＣチップ７の厚みが約２００μｍとする。また、基板２４は、基板部分の厚みが約５０μｍ、非接触ＩＣチップ７の厚みが約５００μｍとする。
表示制御回路３３、ドライバ３２、非接触型ＩＣチップ５１等の凸部は、その上部に重なる部分を穴あけして逃がす構成とし、表示機能付きＩＣカード１の積層構造は、全体で０．６８ｍｍから０．８４ｍｍの厚みになるようにすることが望ましい。
【００４９】
以上説明したように、表示機能付きＩＣカード１を第２の実施の形態に示すような構造とすれば、非接触通信部５（基板２２）と表示部３（基板２４）とがそれぞれ独立した部材として開発できる。特に、非接触通信部５（基板２２）については、既存のアンテナシートをそのまま利用することが可能となり、製造コストを抑えることが可能となる。また、表示部３（基板２２）内にアンテナ５２や非接触ＩＣチップ５１等のスペースを設ける必要がないので、発電部６及びキャパシタ７の設置面積を増やし、発電量及び蓄電量を増加させることが可能となる。
【００５０】
［第３の実施の形態］
図６〜図８は、第３の実施の形態として、表示機能付きＩＣカード１の発電部６の配置について示す図であり、発電部６以外の各部は省略されている。第３の実施の形態では、表示部３や非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を実装した基板とは異なる基板２７，２８，２９に複数の発電部６が配置される例を示している。発電部６以外の各部の配置は任意である（第１及び第２の実施の形態参照）。
【００５１】
例えば、図３に示す層構造を有する表示機能付きＩＣカード１において、基板２３と外装フィルム２５との間に、上述の基板２７，２８，２９のいずれかを挿入するように形成し、各発電部６とキャパシタ７とを導線にて接続する。または、図５に示す層構造を有する表示機能付きＩＣカード１において、基板２４と外装フィルム２５との間に、上述の基板２７，２８，２９のいずれかを挿入するように形成し、各発電部６とキャパシタ７とを導線にて接続する。この場合は、発電部６の配置面積を広くできるため、発電量を増やすことができる。
或いは、図３または図５に示す層構造を有する表示機能付きＩＣカード１において、表示部３または、非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２等を実装した基板の裏面（例えば、基板２２、基板２３、または基板２４の裏面）に、図６〜図８に示す発電部６を配置し、各発電部６とキャパシタ７とを導線にて接続するようにしてもよい。この場合は、発電部６の基板を別に設ける必要がないため、カードの薄型化に寄与できる。
【００５２】
図６は、カード本体２の最大４つの隅部に発電部６が設けられる例を示している。カードの複数の領域に分割して発電部６を配置しているので、発電量を増大させることが可能となる。また、曲がりにくいカード端部に発電部６が設けられているため、カードの耐久性を維持できる。なお、キャパシタ７については、図６に示す基板２７内に配置するようにしてもよいし、図２や図４に示すように、表示部３を実装した基板２２，２４に配置するようにしてもよい。
【００５３】
また、図７に示す例のように、表示部３や非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を実装した基板とは異なる基板２８にスリット６５を形成した発電部６を設けるようにしてもよい。
図７は、基板２８のほぼ全面を占める発電部６に、カード長手方向に直交するスリット６５を複数形成した例を示している。カードを曲げる際は、通常、カードの長手方向に湾曲するように力が加えられる。このため、カード長手方向に直交するようにスリット６５を設ければ、長手方向に湾曲させる力に対して、屈曲性が向上し、製品の耐久性がより向上する。また、スリットが設けられることによって、発電手段自体の割れを防ぐことができるため製品の耐久性がより向上する。
【００５４】
また、図８に示す例のように、スリット６５の間隔を中央部で狭く端部に向かうにつれて徐々に広くなるように設けてもよい。カードの曲率は、カードの長手方向中央部で最大となり、端部に向かうにつれて小さくなっている。このため、図８に示すようなスリット６５を設ければ、長手方向に湾曲させる力に対して、更に屈曲性が向上し、製品の耐久性がより向上する。
【００５５】
次に、本発明に係る表示機能付きＩＣカード１の表示に関する動作を説明する。
ユーザが表示機能付きＩＣカード１を外部のＩＣカードリーダライタにかざすと、表示機能付きＩＣカード１は非接触通信部５によってＩＣカードリーダライタと通信を開始する。表示制御用ＩＣチップ５１は、必要に応じて所定のデータを非接触ＩＣチップ５１のＲＡＭやＥＥＰＲＯＭに保存する。例えば、カードのチャージ残額データ等を非接触ＩＣチップ５１のＲＡＭやＥＥＰＲＯＭに保持する。
非接触ＩＣチップ５１は、ＲＡＭに保持されているデータを表示制御回路３３へ出力する。表示制御回路３３は、非接触ＩＣカード５１から表示データが入力されると、表示制御回路３３やＥＥＰＲＯＭに記憶する。
【００５６】
ユーザにより表示機能付きＩＣカード１のスイッチボタン４が押下されると、表示制御回路３３のＣＰＵは、ＥＥＰＲＯＭに格納されている表示データ（カードのチャージ残額データ等）を取得し、ドライバ３２を駆動してディスプレイ３１に表示させる。
【００５７】
ディスプレイ３１に液晶ディスプレイが使用されている場合は、表示内容が表示されている間、キャパシタ７から蓄電されている電力が供給される。スイッチボタン４がＯＦＦ操作されることにより、ディスプレイの表示もＯＦＦ（消去）される。
一方、ディスプレイ３１に電子ペーパが使用されている場合は、表示内容更新の際にキャパシタ７から蓄電されている電力が供給される。表示内容更新後は電力が消費されず、次にスイッチボタン４が操作されるまで、表示内容が維持される。
【００５８】
ユーザが、表示機能付きＩＣカード１を曲げる、こする、振動させるといった動作を行うと、その都度、発電部６の圧電素子は、加えられた圧力や振動に応じた電力を発生する。発生した電力は整流回路にて整流され、キャパシタ７に供給される。キャパシタ７は発電部６から供給される電力を蓄電する。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例について説明する。
ディスプレイ３１として４桁数字表示用の液晶ディスプレイを用いた。この場合、非接触ＩＣチップ５１、表示制御回路３３、ドライバ３２の３チップが同時に駆動され、１回の表示を行うためには、５ｍＷ程度の電力が必要であった。
このようなディスプレイ３１を有する表示機能付きＩＣカード１において、発電部６としてカード面積の１／４程度を占める圧電素子を用い、またキャパシタ７として容量５０００μＦの電気二重層キャパシタを用いた。本実施例では、カード本体２を２５回振動させることで１回の表示を行わせることが可能であった。
【００６０】
以上説明したように、本発明の表示機能付きＩＣカード１は、非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を有する非接触通信部５と、ディスプレイ３１、ドライバ３２、及び表示制御回路３３を有する表示部３とを備えるとともに、カード本体２に加えられる圧力または振動により電力を発生する発電部６と、発電部６の発生する電力を蓄電し、表示部３に電力を供給するキャパシタ７とを備える。そのため、ユーザがカードを曲げたり、こすったりすると発電でき、また発電した電力をキャパシタ７に蓄電して必要に応じて表示部３に供給できる。従って、外光量に左右されずに発電でき、また表示機能を駆動できるようになる。外光量の小さい室内や夜間でも、ユーザが能動的な動作を行うことで表示駆動に必要な電力を発生できる。
また、発電部６をカード本体２の端部に内蔵すれば、ユーザがカードを曲げても壊れにくく、ＩＣカードの耐久性を向上できる。
【００６１】
また、発電部６を複数の領域に分割配置すれば、カード内の空いたスペースに効率よく配置でき、発電量を増大できる。また、分割配置することにより、曲げに対する耐久性に優れた表示機能付きＩＣカードを提供できる。
特に、カード長手方向に直交するようなスリットを形成して発電部６を配置すれば、カードの湾曲に対する耐久性がより向上する。
【００６２】
また、表示機能付きＩＣカード１において、非接触通信部（非接触ＩＣチップ５１、アンテナ５２）、表示部３、発電部６、及びキャパシタ７を同じ基板２３に設けるようにすれば（図２参照）、表示機能付きＩＣカードを最小１枚の基板２３で構成できるため、カード厚さの制約により薄型化しなければならない部品について、その制約を軽減でき、製造が容易となる。
【００６３】
また、表示機能付きＩＣカードにおいて、非接触通信部５（非接触ＩＣチップ５１、アンテナ５２）を表示部３、発電部６、及びキャパシタ７と別の基板２４に設けるようにすれば（図４参照）、一般的な非接触ＩＣカードと同じアンテナシート等を利用することが可能となるため、本発明に係る表示機能付きＩＣカードを低コストに製造できるようになる。また、表示駆動用の基板内にアンテナや非接触ＩＣチップ等のスペースを設ける必要がないので、発電部６またはキャパシタ７の設置面積を増加させることが可能となる。
【００６４】
なお、表示機能付きＩＣカード１の各部の配置は、上述の例に限定されず、適宜変更可能である。また、カード厚みの制約よりも発電量及び蓄電量を優先する場合は、発電部６及びキャパシタ７を複数層に形成して、発電部６及びキャパシタ７の設置面積を増大させればよい。
また、第１及び第２の実施の形態と第３の実施の形態の組み合わせは任意である。すなわち、例えば、図２に示す発電部６にスリット６５を設けたり、第１の実施の形態の基板２３や、第２の実施の形態の基板２２，２４に加え、発電部６の基板２７，２８，２９を追加する構成としてもよい。
【００６５】
その他、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。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・・・・表示機能付きＩＣカード
２・・・・・・・カード本体
３・・・・・・・表示部
３１・・・・・・ディスプレイ
３２・・・・・・ドライバ
３３・・・・・・表示制御回路
４・・・・・・・スイッチボタン
５・・・・・・・非接触通信部
５１・・・・・・非接触ＩＣチップ
５２・・・・・・アンテナ
６・・・・・・・発電部（圧電素子及び整流回路）
７・・・・・・・キャパシタ
２３・・・・・・・基板
２１、２５・・・・外装フィルム
２２・・・・・・・表示部、発電部、キャパシタの基板
２４・・・・・・・非接触通信部の基板
６５・・・・・・・スリット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示機能を備えたＩＣカードにおける電源供給に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣカード本体に表示機能を備えたものが開発されている。表示機能を動作させるためには表示駆動用の電力を供給する必要があるが、電力供給の方法としては、非接触通信によるもの（特許文献１）、接触端子を介するもの（特許文献２）、太陽電池を搭載するもの（特許文献３）等、種々の提案がなされている。
【０００３】
特に、太陽電池を搭載する表示機能付きＩＣカードは、外部機器からの電力供給に頼ることなくカード単体で作動可能であり、また電池交換の必要もなく外光にあてれば充電されるため、利用者が持ち歩く中でカード内容を随時確認するようなカード用途ではその利便性は一層高いものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５７４１４号公報
【特許文献２】特開２００７−１３３５６３公報
【特許文献３】特表２０００−５０１８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＩＣカードは、不使用時は主にユーザの財布やかばんの中等、暗い所に置かれていることが想定されるため、太陽電池が充電されず、カード使用時に毎回外光に当てる必要があった。また、室内等の外光量の少ない環境では、表示機能を駆動させるに足る電力を得るのが困難な場合もあった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、外光の量に左右されずにユーザが能動的に表示機能を駆動させることが可能な表示機能付きＩＣカードを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決するため第１の発明は、非接触ＩＣチップ及びアンテナを有する非接触通信部と、ディスプレイ、ドライバ、及び表示制御回路を有する表示部と、を備えた表示機能付きＩＣカードであって、カード本体に加えられる圧力または振動により電力を発生する発電手段と、前記発電手段により発生される電力を蓄電し、前記表示部に電力を供給する蓄電手段と、を更に備えることを特徴とする表示機能付きＩＣカードである。
【０００８】
第１の発明の表示機能ＩＣカードによれば、発電手段によってカード本体に加えられる圧力により電力を発生し、蓄電手段によって電力を蓄電し、前記表示部に電力を供給する。
従って、外光量に左右されずに発電でき、また表示機能を駆動できるようになる。ユーザは外光量の小さい室内や夜間でも、カードをこする、振動させる、曲げるといった動作を行うことで表示駆動に必要な電力を生成できる。
【０００９】
ここで、発電手段としては、カード本体に加えられる圧力や振動を電力に変換する圧電素子と整流回路とを組み合わせたものが好適である。カードに内蔵するために、圧電素子には薄型かつ可撓性に優れたピエゾフィルムを利用することが好適である。
また、蓄電手段としては、内部抵抗が低く、短時間で充放電が行える電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタを利用することが好ましい。
【００１０】
また、第１の発明の表示機能付きＩＣカードにおいて、前記発電手段は、前記カード本体の端部に配置されることが望ましい。
曲がりにくいカード端部に発電手段が設けられているため、発電のためにユーザがカードを曲げて力を加えても壊れにくく、発電手段を有するＩＣカードの耐久性が向上する。
【００１１】
また、第１の発明の表示機能付きＩＣカードにおいて、前記発電手段は、複数の領域に分割配置されることが望ましい。
前記発電手段が、複数の領域に分割配置されるため、カード内の空いたスペースに発電手段を効率よく配置でき、発電量を増大できる。また、分割配置することにより、曲げに対する耐久性に優れた表示機能付きＩＣカードを提供できる。
【００１２】
また、第１の発明の表示機能付きＩＣカードにおいて、前記発電手段には、カード長手方向にほぼ直交するようにスリットが設けられることが望ましい。
カードを発電するために、カード本体を長手方向に湾曲させる力が加えられた場合でも、スリットによって屈曲性が向上し、製品の耐久性がより向上する。また、スリットが設けられることによって、発電手段自体の割れを防ぐことができるため製品の耐久性がより向上する。
特に、スリットの間隔を長手方向中央部で狭く端部に向かうにつれて徐々に広くなるように設ければ、長手方向の湾曲に対して、更に屈曲性が向上し、製品の耐久性をより向上させることが可能となる。
【００１３】
また、第１の発明の表示機能付きＩＣカードにおいて、前記非接触通信部、前記表示部、前記発電手段、及び前記蓄電手段を同じ基板に設けるようにすれば、表示機能付きＩＣカードを最小１枚の基板で構成できるため、カード厚さの制約により薄型化しなければならない部品について、その制約を軽減でき、製造が容易となる。
【００１４】
また、第１の発明の表示機能付きＩＣカードにおいて、前記非接触通信部を前記表示部、前記発電手段、及び前記蓄電手段と別の基板に設ける場合には、一般的な規格で製造される非接触通信基板に対して、発電手段と蓄電手段とを有する表示駆動用の基板を積層することにより、本発明に係る表示機能付きＩＣカードを製造できるようになる。また、表示駆動用の基板内にアンテナや非接触ＩＣチップ等のスペースを設ける必要がないので、発電手段または蓄電手段の設置面積を増加させ、発電量及び蓄電量を増大させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、外光の量に左右されずに表示機能を駆動させることが可能な表示機能付きＩＣカードを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】表示機能付きＩＣカード１の外観図
【図２】表示機能付きＩＣカード１の内部構成を示すブロック図（第１実施形態）
【図３】表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面から見た断面構造図（第１実施形態）
【図４】表示制御用ＩＣカード１の内部構成を示すブロック図（第２実施形態）
【図５】表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面から見た断面構造図（第２実施形態）
【図６】発電部６を複数領域に分割配置した例
【図７】発電部６を複数領域に分割配置した例
【図８】発電部６を複数領域に分割配置した例
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、表示機能付きＩＣカード１の外観図である。
本発明に係る表示機能付きＩＣカード１は、非接触ＩＣカード機能と、表示機能とを兼ね備えたＩＣカードであり、図１に示すように、カード本体２の表面に表示部３及びスイッチ４を有する。
【００１８】
スイッチ４は、表示部３の表示をＯＮ／ＯＦＦする、或いは表示内容を更新するために操作される操作ボタンである。
【００１９】
非接触通信機能を実現するため、表示機能付きＩＣカード１は、内部に非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を有する。以下、非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を含めて非接触通信部という。
【００２０】
また、表示機能を実現するため、表示機能付きＩＣカード１は、ディスプレイ３１、ドライバ３２、及び表示制御回路３３を有する。以下、ディスプレイ３１、ドライバ３２、及び表示制御回路３３を含めて表示部３という。
図１は、表示部３のディスプレイ３１がカード表面に露出された例である。
【００２１】
ディスプレイ３１には、例えば液晶ディスプレイや電子ペーパを採用でき、文字や画像等の表示データが表示される。特に、電子ペーパは、電力の供給が絶えても表示状態が維持され、かつ薄く可撓性に優れるため好適である。電子ペーパは、電子粉流体の場合は、黒文字と白地の２色表示となり、コレステリック液晶の場合は、緑文字と黒字の２色表示またはカラー表示を行える。また、電子ペーパの電力消費は表示書き換え時のみ行われ、書き換えられた表示画面は電力消費なしで保持でき、また、ディスプレイの視認性も確保できる。
ドライバ３２は、ディスプレイ３１を駆動するための駆動回路である。
【００２２】
表示制御回路３３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）等のメモリ、外部入出力端子等を備えたＩＣチップであり、外部入出力端子を介してドライバ３２、キャパシタ７、非接触ＩＣチップ５１、及びスイッチ４が接続される（図２、図４参照）。これにより、表示制御回路３３は、キャパシタ７から供給される電力により駆動され、ドライバ３２を駆動して、表示制御回路３３のメモリ内に保持されたデータをディスプレイ３１に表示させることができる。
【００２３】
更に、本発明の表示機能付きＩＣカード１は、カード本体２に加えられる圧力または振動により電力を発生する発電部６（発電手段）と、発電部６の発生する電力を蓄電し、表示部に電力を供給するキャパシタ７（蓄電手段）とを備える。
【００２４】
発電部６は、圧電素子と整流回路とを組み合わせて構成される。圧電素子には、例えば、圧電性セラミックやピエゾフィルム等を用いる。ピエゾフィルムを利用すれば、薄型で、屈曲性及び加工性に優れるため、カードに内蔵するのに好適である。ピエゾフィルムとは、圧電素子をフィルム状に加工し金属膜で挟み込んだものである。圧電材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウム等が知られている。
発電部６において、圧電素子は、加えられる圧力や振動を電力に変換し、整流回路へ出力する。整流回路は圧電素子から出力される交流波を直流に変換し、キャパシタ７へ出力する。
【００２５】
キャパシタ７は、発電部６にて発電された電力を蓄電する。キャパシタ７としては、内部抵抗が低く、短時間で充放電が行える電気二重層キャパシタまたはリチウムイオンキャパシタを利用することが好ましい。
【００２６】
次に、各実施形態として、表示機能付きＩＣカード１の内部構造の例を説明する。
第１の実施の形態（図２、図３）では、非接触通信部（非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２）、表示部３（ディスプレイ３１、ドライバ３２、及び表示制御回路３３）、発電部６（圧電素子及び整流回路）、及びキャパシタ７を同じ基板２３に設ける例を示し、第２の実施の形態（図４、図５）では、非接触通信部５（非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２）を搭載した基板２２を、表示部３、発電部６、及びキャパシタ７を搭載した基板２４とは別に設ける例を示す。
また、第３の実施の形態（図６〜図８）では、発電部６の分割配置の種々の態様について説明する。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図２及び図３を参照して、第１の実施の形態の表示機能付きＩＣカード１の内部構成を説明する。
図２は表示機能付きＩＣカード１の内部構成を示すブロック図、図３は表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面から見た断面構造を示す図である。
【００２８】
図２に示すように、第１の実施の形態の表示機能付きＩＣカード１は、非接触通信部（非接触ＩＣチップ５１、アンテナ５２）、表示部３（ディスプレイ３１、ドライバ３２、表示制御回路３３）、発電部６（圧電素子、整流回路）、及びキャパシタ７が同じ基板２３に設けられる。
【００２９】
また、図３に示すように、上述の基板２３を中心層として、その両側に外装フィルム２１、２５がそれぞれ積層されてカード本体２が構成される。外装フィルム２１には、ディスプレイ３１が露出する窓部２１ａが設けられている。また、図３は表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面（図２の下側）から見た図であるため、ディスプレイ３１の一部がキャパシタ７の後方に配置されることとなり、図３では、ディスプレイ３１のキャパシタ７との重なり部分は図示されていない。
【００３０】
図２及び図３に示すように、アンテナ５２は基板２３内を周回してその両端が非接触ＩＣチップ５１に接続される。アンテナ２は、図３に示すように基板２３に埋設されてもよいし、基板２３の表面に露出してもよい。
【００３１】
非接触型ＩＣチップ５１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等を備え、外部のＩＣ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応じたデータ処理を実行する。例えば、カード累積使用額やチャージ残額等の表示データをＩＣカードリーダライタから受信し、ＥＥＰＲＯＭに保存する。非接触型ＩＣチップ５１は、機能にもよるが通常は４．０ｍｍ角以内の平面サイズ、厚みは２００μｍ程度とする。
非接触ＩＣチップ５１の外部入出力端子と表示制御回路３３の外部入出力端子とが、導線等によって接続される。これにより、表示制御回路３３は、非接触ＩＣチップ５１から表示データを取得できる。
【００３２】
表示制御回路３３は、基板２３の表面に実装されており、ドライバ３２に接続される。表示制御回路３３は、ドライバ３２を駆動して、表示データをディスプレイ３１に表示させる。なお、表示制御回路３３の外形寸法は、７ｍｍ×７ｍｍ程度、市販品の厚みは１ｍｍ程度であるが、本発明の表示機能付きＩＣカード１に使用する場合は、背面を研磨して３００μｍ程度にして使用する必要がある。
【００３３】
ドライバ３２は、通常はディスプレイ３１の縁辺部にマトリックス配線と一体にして設けられる。ドライバ３２の外形寸法は、例えば１．５ｍｍ×１０．０ｍｍや２．０ｍｍ×２２．５ｍｍ程度である。表示制御回路３３と同様に背面を研磨して、厚み３００μｍ程度にする必要がある。
【００３４】
ディスプレイ３１は、例えば液晶ディスプレイや電子ペーパにより構成され、基板面上に実装されるか、或いは基板２３に埋設される。ディスプレイ３１は、表示制御回路３３の制御に従い、表示データを表示する。
【００３５】
発電部（圧電素子及び整流回路）６は、基板２３上に配置される。図２及び図３の例では、発電部６の外形寸法は、基板２３の長辺の１／４以下、短辺の１／３以下程度の面積を占める領域に配置される例を示しているが、配置位置や配置面積はこれに限定されない。ただし、発電部（圧電素子及び整流回路）６は、基板２３の端部寄りの位置に配置されることが好ましい。カード端部ではカード中央部に比べて曲がりにくいため、発電部６に、屈曲性の低い圧電性セラミックを利用しても壊れにくく、製品の耐久性を向上させることが可能となる。本発明の表示機能付きＩＣカード１では、カード本体２をユーザが能動的に屈曲させて発電させる使用環境に耐えることが重視される。
【００３６】
キャパシタ７は、基板２３に埋設、或いは基板面上に配置され、導線を介して表示制御回路３３に接続される。
【００３７】
図３の外装フィルム２１、２５、基板２３の各層間は、配線後、エポキシ系またはウレタン系等の液状の樹脂が充填され、接着・硬化される。
【００３８】
外装フィルム２１、２５の厚みは約１００μｍである。基板２３は、基板部分の厚みが約５０μｍ、表示制御回路３３、ドライバ３２、ディスプレイ３１の厚みが約３００μｍ、非接触型ＩＣチップ７の厚みが約２００μｍである。表示制御回路３３、ドライバ３２、非接触型ＩＣチップ５１等の凸部は、その上部に重なる部分を穴あけして逃がす構成とし、全体で０．６８ｍｍから０．８４ｍｍの厚みになるようにすることが望ましい。
【００３９】
以上説明したように、第１の実施の形態に示す構造とすれば、表示機能付きＩＣカード１を最小１枚の基板２３で構成できる。そのため、カード厚さの制約により薄型化しなければならない部品について、その制約を軽減でき、製造が容易となる。
【００４０】
［第２の実施の形態］
次に、図４及び図５を参照して、第２の実施の形態の表示機能付きＩＣカード１の内部構成を説明する。
図４は表示機能付きＩＣカード１の内部構成を示すブロック図、図５は表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面から見た断面構造を示す図である。
【００４１】
図４に示すように、第２の実施の形態の表示機能つきＩＣカード１は、非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を含む非接触通信部５の基板２４と、表示部３（ディスプレイ３１、ドライバ３２、表示制御回路３３）、発電部６（圧電素子、整流回路）、及びキャパシタ７を実装する基板２２とが別に設けられる。
【００４２】
また、図５に示すように、上述の基板２２、２４が積層され、それらを中心層としてその両側に外装フィルム２１、２５がそれぞれ積層されてカード本体２が構成される。外装フィルム２１には、ディスプレイ３１が露出する窓部２１ａが設けられている。また、図５は表示機能付きＩＣカード１を長辺側の側面（図４の下側）から見た図であるため、ディスプレイ３１の一部がキャパシタ７の後方に配置されることとなり、図５では、ディスプレイ３１のキャパシタ７との重なり部分は図示されていない。
【００４３】
基板２４には、アンテナ５２と非接触ＩＣチップ５１とが実装される。図４及び図５に示すように、アンテナ５２は基板２４内を周回してその両端が非接触ＩＣチップ５１に接続される。アンテナ２は、基板２４に埋設されてもよいし、図５に示すように基板２４の表面に露出してもよい。
【００４４】
非接触型ＩＣチップ５１の内部構成、外形寸法については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
第２の実施の形態では、非接触ＩＣチップ５１の外部入出力端子と表示制御回路３３の外部入出力端子とが、基板２２を貫通する貫通孔を通る導線等によって接続される。これにより、表示制御回路３３は、非接触ＩＣチップ５１から表示データを取得できる。
【００４５】
表示制御回路３３は、基板２２の表面に実装され、ドライバ３２に接続され、ドライバ３２を駆動して、表示データをディスプレイに表示させる。なお、表示制御回路３３、ドライバ３２、及びディスプレイ３１の外形寸法、厚みに関しては、第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
発電部（圧電素子及び整流回路）６は、基板２２上に配置され、キャパシタ７に接続される。キャパシタ７は、基板２２上に配置され、発電部６及び表示制御回路３３に接続される。
発電部６及びキャパシタの外形寸法、厚み、配置位置については第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００４７】
図５の外装フィルム２１、２５、基板２２，２４の各層間は、配線後、エポキシ系またはウレタン系等の液状の樹脂が充填され、接着・硬化される。
【００４８】
第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、外装フィルム２１、２５の厚みは約１００μｍとし、基板２２は、基板部分の厚みが約５０μｍ、表示制御回路３３、ドライバ３２、ディスプレイ３１の厚みが約３００μｍ、非接触型ＩＣチップ７の厚みが約２００μｍとする。また、基板２４は、基板部分の厚みが約５０μｍ、非接触ＩＣチップ７の厚みが約５００μｍとする。
表示制御回路３３、ドライバ３２、非接触型ＩＣチップ５１等の凸部は、その上部に重なる部分を穴あけして逃がす構成とし、表示機能付きＩＣカード１の積層構造は、全体で０．６８ｍｍから０．８４ｍｍの厚みになるようにすることが望ましい。
【００４９】
以上説明したように、表示機能付きＩＣカード１を第２の実施の形態に示すような構造とすれば、非接触通信部５（基板２２）と表示部３（基板２４）とがそれぞれ独立した部材として開発できる。特に、非接触通信部５（基板２２）については、既存のアンテナシートをそのまま利用することが可能となり、製造コストを抑えることが可能となる。また、表示部３（基板２２）内にアンテナ５２や非接触ＩＣチップ５１等のスペースを設ける必要がないので、発電部６及びキャパシタ７の設置面積を増やし、発電量及び蓄電量を増加させることが可能となる。
【００５０】
［第３の実施の形態］
図６〜図８は、第３の実施の形態として、表示機能付きＩＣカード１の発電部６の配置について示す図であり、発電部６以外の各部は省略されている。第３の実施の形態では、表示部３や非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を実装した基板とは異なる基板２７，２８，２９に複数の発電部６が配置される例を示している。発電部６以外の各部の配置は任意である（第１及び第２の実施の形態参照）。
【００５１】
例えば、図３に示す層構造を有する表示機能付きＩＣカード１において、基板２３と外装フィルム２５との間に、上述の基板２７，２８，２９のいずれかを挿入するように形成し、各発電部６とキャパシタ７とを導線にて接続する。または、図５に示す層構造を有する表示機能付きＩＣカード１において、基板２４と外装フィルム２５との間に、上述の基板２７，２８，２９のいずれかを挿入するように形成し、各発電部６とキャパシタ７とを導線にて接続する。この場合は、発電部６の配置面積を広くできるため、発電量を増やすことができる。
或いは、図３または図５に示す層構造を有する表示機能付きＩＣカード１において、表示部３または、非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２等を実装した基板の裏面（例えば、基板２２、基板２３、または基板２４の裏面）に、図６〜図８に示す発電部６を配置し、各発電部６とキャパシタ７とを導線にて接続するようにしてもよい。この場合は、発電部６の基板を別に設ける必要がないため、カードの薄型化に寄与できる。
【００５２】
図６は、カード本体２の最大４つの隅部に発電部６が設けられる例を示している。カードの複数の領域に分割して発電部６を配置しているので、発電量を増大させることが可能となる。また、曲がりにくいカード端部に発電部６が設けられているため、カードの耐久性を維持できる。なお、キャパシタ７については、図６に示す基板２７内に配置するようにしてもよいし、図２や図４に示すように、表示部３を実装した基板２２，２４に配置するようにしてもよい。
【００５３】
また、図７に示す例のように、表示部３や非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を実装した基板とは異なる基板２８にスリット６５を形成した発電部６を設けるようにしてもよい。
図７は、基板２８のほぼ全面を占める発電部６に、カード長手方向に直交するスリット６５を複数形成した例を示している。カードを曲げる際は、通常、カードの長手方向に湾曲するように力が加えられる。このため、カード長手方向に直交するようにスリット６５を設ければ、長手方向に湾曲させる力に対して、屈曲性が向上し、製品の耐久性がより向上する。また、スリットが設けられることによって、発電手段自体の割れを防ぐことができるため製品の耐久性がより向上する。
【００５４】
また、図８に示す例のように、スリット６５の間隔を中央部で狭く端部に向かうにつれて徐々に広くなるように設けてもよい。カードの曲率は、カードの長手方向中央部で最大となり、端部に向かうにつれて小さくなっている。このため、図８に示すようなスリット６５を設ければ、長手方向に湾曲させる力に対して、更に屈曲性が向上し、製品の耐久性がより向上する。
【００５５】
次に、本発明に係る表示機能付きＩＣカード１の表示に関する動作を説明する。
ユーザが表示機能付きＩＣカード１を外部のＩＣカードリーダライタにかざすと、表示機能付きＩＣカード１は非接触通信部５によってＩＣカードリーダライタと通信を開始する。表示制御用ＩＣチップ５１は、必要に応じて所定のデータを非接触ＩＣチップ５１のＲＡＭやＥＥＰＲＯＭに保存する。例えば、カードのチャージ残額データ等を非接触ＩＣチップ５１のＲＡＭやＥＥＰＲＯＭに保持する。
非接触ＩＣチップ５１は、ＲＡＭに保持されているデータを表示制御回路３３へ出力する。表示制御回路３３は、非接触ＩＣカード５１から表示データが入力されると、表示制御回路３３やＥＥＰＲＯＭに記憶する。
【００５６】
ユーザにより表示機能付きＩＣカード１のスイッチボタン４が押下されると、表示制御回路３３のＣＰＵは、ＥＥＰＲＯＭに格納されている表示データ（カードのチャージ残額データ等）を取得し、ドライバ３２を駆動してディスプレイ３１に表示させる。
【００５７】
ディスプレイ３１に液晶ディスプレイが使用されている場合は、表示内容が表示されている間、キャパシタ７から蓄電されている電力が供給される。スイッチボタン４がＯＦＦ操作されることにより、ディスプレイの表示もＯＦＦ（消去）される。
一方、ディスプレイ３１に電子ペーパが使用されている場合は、表示内容更新の際にキャパシタ７から蓄電されている電力が供給される。表示内容更新後は電力が消費されず、次にスイッチボタン４が操作されるまで、表示内容が維持される。
【００５８】
ユーザが、表示機能付きＩＣカード１を曲げる、こする、振動させるといった動作を行うと、その都度、発電部６の圧電素子は、加えられた圧力や振動に応じた電力を発生する。発生した電力は整流回路にて整流され、キャパシタ７に供給される。キャパシタ７は発電部６から供給される電力を蓄電する。
【実施例】
【００５９】
以下、実施例について説明する。
ディスプレイ３１として４桁数字表示用の液晶ディスプレイを用いた。この場合、非接触ＩＣチップ５１、表示制御回路３３、ドライバ３２の３チップが同時に駆動され、１回の表示を行うためには、５ｍＷ程度の電力が必要であった。
このようなディスプレイ３１を有する表示機能付きＩＣカード１において、発電部６としてカード面積の１／４程度を占める圧電素子を用い、またキャパシタ７として容量５０００μＦの電気二重層キャパシタを用いた。本実施例では、カード本体２を２５回振動させることで１回の表示を行わせることが可能であった。
【００６０】
以上説明したように、本発明の表示機能付きＩＣカード１は、非接触ＩＣチップ５１及びアンテナ５２を有する非接触通信部５と、ディスプレイ３１、ドライバ３２、及び表示制御回路３３を有する表示部３とを備えるとともに、カード本体２に加えられる圧力または振動により電力を発生する発電部６と、発電部６の発生する電力を蓄電し、表示部３に電力を供給するキャパシタ７とを備える。そのため、ユーザがカードを曲げたり、こすったりすると発電でき、また発電した電力をキャパシタ７に蓄電して必要に応じて表示部３に供給できる。従って、外光量に左右されずに発電でき、また表示機能を駆動できるようになる。外光量の小さい室内や夜間でも、ユーザが能動的な動作を行うことで表示駆動に必要な電力を発生できる。
また、発電部６をカード本体２の端部に内蔵すれば、ユーザがカードを曲げても壊れにくく、ＩＣカードの耐久性を向上できる。
【００６１】
また、発電部６を複数の領域に分割配置すれば、カード内の空いたスペースに効率よく配置でき、発電量を増大できる。また、分割配置することにより、曲げに対する耐久性に優れた表示機能付きＩＣカードを提供できる。
特に、カード長手方向に直交するようなスリットを形成して発電部６を配置すれば、カードの湾曲に対する耐久性がより向上する。
【００６２】
また、表示機能付きＩＣカード１において、非接触通信部（非接触ＩＣチップ５１、アンテナ５２）、表示部３、発電部６、及びキャパシタ７を同じ基板２３に設けるようにすれば（図２参照）、表示機能付きＩＣカードを最小１枚の基板２３で構成できるため、カード厚さの制約により薄型化しなければならない部品について、その制約を軽減でき、製造が容易となる。
【００６３】
また、表示機能付きＩＣカードにおいて、非接触通信部５（非接触ＩＣチップ５１、アンテナ５２）を表示部３、発電部６、及びキャパシタ７と別の基板２４に設けるようにすれば（図４参照）、一般的な非接触ＩＣカードと同じアンテナシート等を利用することが可能となるため、本発明に係る表示機能付きＩＣカードを低コストに製造できるようになる。また、表示駆動用の基板内にアンテナや非接触ＩＣチップ等のスペースを設ける必要がないので、発電部６またはキャパシタ７の設置面積を増加させることが可能となる。
【００６４】
なお、表示機能付きＩＣカード１の各部の配置は、上述の例に限定されず、適宜変更可能である。また、カード厚みの制約よりも発電量及び蓄電量を優先する場合は、発電部６及びキャパシタ７を複数層に形成して、発電部６及びキャパシタ７の設置面積を増大させればよい。
また、第１及び第２の実施の形態と第３の実施の形態の組み合わせは任意である。すなわち、例えば、図２に示す発電部６にスリット６５を設けたり、第１の実施の形態の基板２３や、第２の実施の形態の基板２２，２４に加え、発電部６の基板２７，２８，２９を追加する構成としてもよい。
【００６５】
その他、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。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・・・・表示機能付きＩＣカード
２・・・・・・・カード本体
３・・・・・・・表示部
３１・・・・・・ディスプレイ
３２・・・・・・ドライバ
３３・・・・・・表示制御回路
４・・・・・・・スイッチボタン
５・・・・・・・非接触通信部
５１・・・・・・非接触ＩＣチップ
５２・・・・・・アンテナ
６・・・・・・・発電部（圧電素子及び整流回路）
７・・・・・・・キャパシタ
２３・・・・・・・基板
２１、２５・・・・外装フィルム
２２・・・・・・・表示部、発電部、キャパシタの基板
２４・・・・・・・非接触通信部の基板
６５・・・・・・・スリット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触ＩＣチップ及びアンテナを有する非接触通信部と、
ディスプレイ、ドライバ、及び表示制御回路を有する表示部と、を備えた表示機能付きＩＣカードであって、
カード本体に加えられる圧力または振動により電力を発生する発電手段と、
前記発電手段によって発生される電力を蓄電し、前記表示部に電力を供給する蓄電手段と、
を更に備えることを特徴とする表示機能付きＩＣカード。
【請求項２】
前記発電手段は、前記カード本体の端部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項３】
前記発電手段は、複数の領域に分割配置されることを特徴とする請求項１に記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項４】
前記発電手段には、カード長手方向にほぼ直交するようにスリットが設けられることを特徴とする請求項１に記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項５】
前記非接触通信部、前記表示部、前記発電手段、及び前記蓄電手段を同じ基板に設けることを特徴とする請求項１に記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項６】
前記非接触通信部を前記表示部、前記発電手段、及び前記蓄電手段と別の基板に設けることを特徴とする請求項１に記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項１】
非接触ＩＣチップ及びアンテナを有する非接触通信部と、
ディスプレイ、ドライバ、及び表示制御回路を有する表示部と、を備えた表示機能付きＩＣカードであって、
カード本体に加えられる圧力または振動により電力を発生する発電手段と、
前記発電手段によって発生される電力を蓄電し、前記表示部に電力を供給する蓄電手段と、
を更に備えることを特徴とする表示機能付きＩＣカード。
【請求項２】
前記発電手段は、前記カード本体の端部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項３】
前記発電手段は、複数の領域に分割配置されることを特徴とする請求項１に記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項４】
前記発電手段には、カード長手方向にほぼ直交するようにスリットが設けられることを特徴とする請求項１に記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項５】
前記非接触通信部、前記表示部、前記発電手段、及び前記蓄電手段を同じ基板に設けることを特徴とする請求項１に記載の表示機能付きＩＣカード。
【請求項６】
前記非接触通信部を前記表示部、前記発電手段、及び前記蓄電手段と別の基板に設けることを特徴とする請求項１に記載の表示機能付きＩＣカード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８５９４（Ｐ２０１２−１８５９４Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５６３６１（Ｐ２０１０−１５６３６１）
【出願日】平成２２年７月９日（２０１０．７．９）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月９日（２０１０．７．９）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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