電気二重層キャパシタ
【課題】情報表示機器の電源として、性能の劣化がなく、耐久性のある電源を採用する。
【解決手段】互いに形成された凹凸パターン４、５が対向して配置される下型２と上型３との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料１が供給される。その活物質形成材料が前記下型と前記上型とで加圧されて後、それら下型と上型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質６が製造される。その蓄電デバイス用活物質を活物質層として、その片面に集電体７が固着されて蓄電デバイス用電極１０がつくられる。電気二重層キャパシタは、そのようにしてつくられた蓄電デバイス用電極を用いて形成される。
【解決手段】互いに形成された凹凸パターン４、５が対向して配置される下型２と上型３との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料１が供給される。その活物質形成材料が前記下型と前記上型とで加圧されて後、それら下型と上型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質６が製造される。その蓄電デバイス用活物質を活物質層として、その片面に集電体７が固着されて蓄電デバイス用電極１０がつくられる。電気二重層キャパシタは、そのようにしてつくられた蓄電デバイス用電極を用いて形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報を表示する携帯型の情報表示機器と、その情報表示機器を充電する充電機器からなる情報表示システム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報を電子化して扱うことが一般化しているが、これらの電子情報を可視的に表す方法として、依然、紙に印刷する方法が広く用いられている。これは、紙に印刷した情報が見易く、扱い易いという利点からである。しかしながら、紙に印刷された情報は、紙に固着された状態となり、その書き換え、消去が困難であり、電子情報としての利用もできないといった欠点がある。また、近年、情報の紙への印刷により、紙の消費量が年々増加して資源保護の観点からも好ましくなく、環境上の問題も生じている。
【０００３】
このため、紙の利点を持ちつつも、書き換えが可能であるなどの情報を電子情報として利用できる表示媒体が望まれている。これに応える表示媒体として、見易く、書き換えが可能であり、表示の保持にほとんどエネルギを必要とせず、携帯に優れている電子ペーパーが期待されており、電子ペーパーを用いた様々な情報表示機器が提案されている。また、電子ペーパーとしては、ツイストボール方式、電気泳動方式、電磁泳動方式などのいろいろな方式が検討されている。
【０００４】
ところが、電子ペーパーは、表示情報を無電源状態で保持することができるために、消費電力は少なくて済むが、駆動するための電源は必要である。電源として、従来の電子ペーパーを用いたデバイスは、多くは二次電池を用いている。しかし、二次電池は、大きな電流を流すことができないために、充電に長い時間が必要であり、緊急時に電池が切れた場合に直ちに対応することができないなど、利便性を欠いていた。また、二次電池は、充放電を繰り返すと性能が劣化するために、電池に使用寿命が存在する。しかし、電子ペーパーを用いた表示デバイスは、紙に取って代わる情報表示媒体として長期間の使用に耐えうるように、電池の長寿命を確保する必要がある。
【０００５】
一方、実際の使用上では、このような電子ペーパーを用いた情報表示機器を従来の紙に置き換えて、会議の資料表示、移動中のニュースの閲覧などに用いる場合を考えると、せいぜい数十ページ分の情報を表示できれば、十分に目的を果たすことができ、必要な電力はさほど大きくないと考えられる。このため、情報表示機器の電源に、必ずしも大きな電力を持たせる必要はない。その代わりに、必要なときに短い時間で充電を完了することができれば、利便性を確保することができる。さらに、会議での多人数への資料の配布、多人数へのニュースの配信などを想定した場合、複数の情報表示機器を効率よく充電し、また各種情報を効率よく配信する必要がある。
【０００６】
以上のようなことから、情報表示機器の高速充電を可能として充電時間を短縮し、情報表示機器に大きな電力を必要とすることなく、長期間の繰り返し使用を可能とする耐久性を有する一方、情報表示機器に対して効率よく充電し、かつ効率よくデータ送受信を行うことが求められている。
【０００７】
ところで、下記特許文献１に記載の電子ペーパー表示システム装置には、不揮発性のフレキシブルなシート状表示機器を用いて情報を表示し、そのシート状表示機器の充電を電磁誘導を用いて行うものが提案されている。また、下記特許文献２に記載の情報表示装置にも、同様に不揮発性のフレキシブルなシート状表示機器を用いて情報を表示し、そのシート状表示機器の充電を電磁誘導を用いて行うものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５-３１６６７２号公報
【特許文献２】特開２００４-３５０４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載される装置は、ともに情報表示機器に対して効率よく充電し、かつ効率よくデータ送受信を行うものである、ということはできなかった。
【００１０】
そこで、この発明の第１の目的は、情報表示機器の高速充電を可能として充電時間を短縮し、情報表示機器に大きな電力を必要とすることなく、長期間の繰り返し使用を可能とするとともに、情報表示機器に対して効率よく充電し、かつ効率よくデータ送受信を行うことにある。
【００１１】
ところで、この種の情報表示システム装置の携帯型情報表示機器では、従来、情報表示部のディスプレイに、薄型化が可能であるなどの理由から、液晶ディスプレイが使用されていた。しかし、液晶ディスプレイには、視野角が狭い、バックライトを必要として消費電力が大きいなどの欠点があり、情報表示部のディスプレイとして必ずしも最適とはいえなかった。
そこで、この発明の第２の目的は、情報表示機器に備える情報表示部のディスプレイを最適化することにある。
【００１２】
また、情報表示機器では、従来、電源に主として二次電池が用いられていた。しかし、二次電池は、大電流を流すことが困難なことから、充電に時間がかかる、充放電を繰り返すことによって性能が劣化するなどの欠点を持っていた。
そこで、この発明の第３の目的は、情報表示機器の電源として、性能の劣化がなく、耐久性のある電源を採用することにある。
【００１３】
従来、情報表示機器と充電機器とからなる情報表示システム装置では、電磁誘導によるデータの送受信は、データ送信側とデータ受信側の一対一で行われていた。このため、複数の情報表示機器とデータの送受信を行う場合は、それぞれ別個にデータの送受信を行わなければならず、効率が悪いといった問題があった。
そこで、この発明の第４の目的は、複数の情報表示機器への一括データ送受信を可能とするシステムを構築することにある。
【００１４】
この発明の第５の目的は、情報表示機器の利便性をより高めることにある。
【００１５】
ところで、情報表示部のディスプレイに情報を表示する情報表示機器と、その情報表示機器を充電する充電機器とからなる情報表示システム装置では、従来、電磁誘導により充電機器を用いて情報表示機器の充電を行うものもある。しかし、この種の情報表示システム装置では、電磁誘導により複数の情報表示機器に充電を行っている途中で、充電機器に対して情報表示機器を挿脱すると、電磁誘導における磁界が変化して磁気回路の状態が変わり、最適状態で充電することができなくなってしまう。
そこで、この発明の第６の目的は、複数の情報表示機器への充電途中で、充電機器に対して情報表示機器の挿脱を行ったとしても、最適な状態で電力の供給を可能とするシステムを構築することにある。
【００１６】
従来、情報表示機器と充電機器とからなる情報表示システム装置では、複数の情報表示機器に異なるデータを任意に配信することができなかった。
そこで、この発明の第７の目的は、複数の情報表示機器に対してそれぞれ異なる内容の情報を任意に配信可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明は、上述した第１の目的を達成すべく、情報表示システム装置であって、
情報を表示する情報表示部と、データ送受信制御部、充放電制御部、蓄電部を有するデータ通信・制御部とを備える携帯型の情報表示機器と、
その情報表示機器に対するデータの送受信を制御するデータ送受信制御部、前記情報表示機器に対する電力の供給を制御する電力供給制御部を有するデータ通信・電力供給部と、電源部と、操作部とを備え、前記情報表示機器に対して電磁誘導により充電と同時にデータ送受信を行う充電機器と、
からなることを特徴とする。
【００１８】
そして、電磁誘導により、情報表示機器に対して充電を行うとき、同時にデータ送受信を行う。充電機器から情報表示機器への送信データは、主に情報表示機器で表示する内容のデータなどである。反対に、情報表示機器から充電機器への送信データは、複数の情報表示機器を個別認識するための通信用ＩＤ、各情報表示機器の充電状況、データ受信状況などである。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載の情報表示システム装置であって、前記情報表示部に不揮発性電子表示素子を用いることを特徴とする。そして、携帯型の情報表示機器では、不揮発性電子表示素子を用いて情報を表示する。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項１または２に記載の情報表示システム装置であって、前記データ通信・制御部に有する蓄電部に電気二重層キャパシタを用いることを特徴とする。そして、電気二重層キャパシタを情報表示機器の電源とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項３に記載の情報表示システム装置であって、互いに形成された凹凸パターンが対向して配置される下型と上型との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が前記下型と前記上型とで加圧されて後、それら下型と上型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質が製造され、その蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項３に記載の情報表示システム装置であって、下型に形成された凹凸パターンに、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が、上型に形成された凹凸パターンに入り込むまで前記上型が前記活物質形成材料に押し当てられて後、それら上型と下型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質が製造され、その蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項３に記載の情報表示システム装置であって、金型に形成される凹凸パターンに、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給される第１工程と、前記活物質形成材料に集電体が固着される第２工程と、前記活物質形成材料から前記金型が剥離される第３工程とから蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項１ないし６のいずれか１に記載の情報表示システム装置であって、前記充電機器に、その充電機器が発生する電力供給磁束およびデータ通信磁束と交叉するように、前記情報表示機器を複数設置する表示機器設置部を設けることを特徴とする。そして、情報表示機器の充電を行うとき、複数の情報表示機器を充電機器の表示機器設置部に設置し、その設置を検知して最適な大きさの電力を伝送し、また最適なデータ送受信状態に調整し、複数の情報表示機器に対して一括して充電とデータ送受信を行う。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項７に記載の情報表示システム装置であって、前記情報表示機器をシート状に形成することを特徴とする。そして、情報表示機器の充電を行うとき、充電機器上に複数の情報表示機器を横置きしたり縦置きしたりして重ねて設置する。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、上述した第６の目的を達成すべく、請求項７または８に記載の情報表示システム装置であって、前記充電機器に、前記情報表示機器の挿脱を検知する磁界比較部を備えることを特徴とする。そして、充電機器に対して情報表示機器を挿脱したとき、磁界比較部で情報表示機器の挿脱を検知して電磁誘導の磁束の制御を行う。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、請求項１ないし９のいずれか１に記載の情報表示システム装置であって、前記情報表示機器にそれぞれ通信用ＩＤを持たせることを特徴とする。そして、情報表示機器に情報を配信するとき、各情報表示機器の通信用ＩＤを検出することで識別し、複数の情報表示機器に対してそれぞれ異なる内容の情報を配信する。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、電磁誘導により情報表示機器に対して充電とデータ送受信を同時に行うので、情報表示機器の高速充電を可能として充電時間を短縮し、情報表示機器に大きな電力を必要とすることなく、長期間の繰り返し使用を可能とする一方、情報表示機器に対して効率よく充電すると同時に、効率よくデータ送受信を行い、より利便性を高めることができる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、情報表示部のディスプレイとして従来の液晶ディスプレイに代えて不揮発性電子表示素子を採用するので、ディスプレイ画面を書き換えるときのみに電力を必要とし、一度書き換えた情報を無電源で保持することができるから、液晶ディスプレイに比べてディスプレイに必要な電力を抑えることができる。また、ディスプレイが広い視野角を確保することができる。さらに、ディスプレイを薄いシート状として、情報表示機器をより薄くして扱い易くすることができる。これにより、情報表示部のディスプレイを最適化した情報表示機器を実現することができる。
【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、情報表示機器の電源として、従来良く用いられている二次電池に変えて電気二重層キャパシタを用いるので、電源に大電流を流すことができ、急速充電を可能として充電時間の短縮を図ることができる。また、繰り返し充放電による劣化もほとんど起こらないことから、電源の耐久性を向上し、電源に関してメンテナンスフリーの情報表示機器を実現することができる。
【００３１】
請求項４ないし６に記載の発明によれば、情報表示機器の電源として電気二重層キャパシタを用いるので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する電源を用いた情報表示機器を実現することができる。
【００３２】
請求項７に記載の発明によれば、情報表示機器の充電を行うとき、複数の情報表示機器を充電機器の表示機器設置部に設置し、複数の情報表示機器に対して一括して効率よく充電と同時にデータ送受信を行うことができる。
【００３３】
請求項８に記載の発明によれば、情報表示機器をシート状に形成するので、扱い易くし、また充電機器上に重ねて設置して複数の情報表示機器に対する充電を容易とし、情報表示機器の利便性をより高めることができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明によれば、充電機器に対して情報表示機器を挿脱したとき、磁界比較部で情報表示機器の挿脱を検知して電磁誘導の磁束の制御を行うので、最適な電力伝送状態に調整して、効率のよい充電を継続することができるとともに、最適なデータ送受信状態に調整して、データ送受信を継続することができる。
【００３５】
請求項１０に記載の発明によれば、情報表示機器に情報を配信するとき、複数の情報表示機器に対してそれぞれ情報を選択的に配信し、各情報表示機器で異なる内容の情報を任意に表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明に係る情報表示システム装置の構成ブロック図である。
【図２】複数の情報表示機器を充電機器に設置した情報表示システム装置を示す斜視図であり、（Ａ）は情報表示機器を平積み状態で設置した例、（Ｂ）は縦置き状態で設置した例を示す。
【図３】複数の情報表示機器と充電機器との間の充電およびデータ送信の一例を示す図である。
【図４】情報表示機器の電源に、蓄電部として用いる電気二重層キャパシタの構成例を示す図である。
【図５】電気二重層キャパシタ用電極の一例の製造工程図である。
【図６】電気二重層キャパシタ用電極の別例の製造工程図である。
【図７】電気二重層キャパシタ用電極のさらに別例の製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、この発明に係る情報表示システム装置の構成ブロック図を示す。図示するように、情報表示システム装置は、携帯型の情報表示機器１００と充電機器２００とからなる。
【００３８】
情報表示機器１００には、データ通信・制御部３０と情報表示部４０とを備える。データ通信・制御部３０には、データ送受信制御部３１と充放電制御部３２を有し、一方のデータ送受信制御部３１には記憶制御部３３を介して記憶部３４を接続する一方、アンテナ３５に接続してなり、他方の充放電制御部３２にはそのアンテナ３５とともに、電源３６を接続してなる。また、情報表示部４０には、データ通信・制御部３０の記憶制御部３３と接続して表示制御部４１を有し、その表示制御部４１に接続して、情報を表示するディスプレイ４２と表示操作部４３を有する。
【００３９】
一方、充電機器２００には、データ通信・電力供給部５０と、電源５６と、操作部６０と、外部インターフェース部７０を備える。データ通信・電力供給部５０には、情報表示機器１００に対するデータの送受信を制御するデータ送受信制御部５１、情報表示機器１００に対する電力の供給を制御する電力供給制御部５２を有し、一方のデータ送受信制御部５１には記憶制御部５３を介して記憶部５４を接続する一方、アンテナ５５に接続してなり、他方の電力供給制御部５２にはそのアンテナ５５とともに、電源５６を接続してなる。充電機器２００には、また、データ通信・電力供給部５０に、情報表示機器１００の挿脱を検知する磁界比較部５８を備えてなる。
【００４０】
また、操作部６０には、表示器６１と操作器６２を有し、データ送受信制御部５１と電力供給制御部５２に接続してなる。また、外部インターフェース部７０には、外部インターフェース７１と外部通信制御部７２とを有し、外部通信制御部７２を介して外部インターフェース７１をデータ送受信制御部５１に接続してなる。
【００４１】
なお、図１に示す情報表示システム装置では、制御部をいくつかに分けて設け、個別に各種制御を行っているが、それらの制御部を１つまたは複数にまとめて、情報表示システム装置の全体制御を行う構成としてもよい。
【００４２】
さて、情報表示機器１００において、データ通信・制御部３０の記憶部３４は、書き換え可能な不揮発性メモリで構成されており、受信データ、操作情報、通信用ＩＤなどの各種データを保存する。
【００４３】
情報表示機器１００のアンテナ３５は、ループアンテナとし、空芯でもよいが、フェライト等の磁性材を内部に配置することで磁束の集中を高め、より効果の高いアンテナとすることができる。アンテナの材料は、抵抗率の低い金属や有機材料を用いることで磁気特性を向上させることができる。情報表示機器１００のアンテナ３５は、バイファラ巻きとして、アンテナ誘起電流による磁界の発生を抑え、充電側への影響を極力排した構造としてもよい。そして、大型のループアンテナを機器周囲全体に設置したり、小型のループアンテナを機器の任意の位置に設置したり、複数のループアンテナを機器の任意の位置に設置したりする。
【００４４】
また、情報表示機器１００の電源３６には、蓄電部３７を設け、蓄電部３７として、大電流を流すことができるため充電時間が短く、化学反応を伴わないために充放電を繰り返しても劣化がほとんど発生しない蓄電素子である電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）を用いる。ここで用いる電気二重層キャパシタは、扱い易さを考慮し、薄いシート型でフレキシブルであるものがよい。しかし、フレキシブルは、必須条件ではない。そして、そのような薄いシート型などの電気二重層キャパシタを、例えばシート状の情報表示機器１００の内部や裏面の全部または一部を占有するように設置する。他にも、コイン型、捲回型などの小型の電気二重層キャパシタを情報表示機器１００の任意の位置に設置してもよい。
【００４５】
次に、情報表示部４０のディスプレイ４２は、表示書き換え時にのみ電力を必要とし、無電源状態で情報を保持することが可能であり、シート状の不揮発性電子表示素子である電子ペーパーを用いる。ただし、駆動に電子ペーパーと同等の少ない電力しか必要としないシート状であれば、電子ペーパー以外の表示素子であってもよい。ディスプレイ４２への情報の表示は、表示制御部４１を構成する制御回路によって制御される。
【００４６】
情報表示部４０の表示操作部４３は、表示のＯＮ／ＯＦＦ、コンテンツの選択、ページ送りやジャンプ、明度・彩度・コントラストの調整、データの送受信操作、表示の拡大縮小などの表示情報の操作が行えるように構成され、スイッチ方式、タッチ入力方式、ジョグダイヤル方式などで入力される。また、ディスプレイ上のタッチパネルセンサによって入力される方式でもよい。
【００４７】
他方、充電機器２００において、データ通信・電力供給部５０の記憶部５４は、書き換え可能な不揮発性メモリで構成されており、外部機器、通信網および情報表示機器１００との間での送受信データを保存する。メモリースティック・ハードディスクなどに代表される外部記憶機器やＰＣなどの外部機器および通信網との接続は、ＬＡＮ、ＷＡＮおよびＵＳＢに代表される接続インターフェースを用いる。
【００４８】
充電機器２００のアンテナ５５は、情報表示機器１００のアンテナ３５と同様に、ループアンテナとし、空芯でもよいが、フェライト等の磁性材を内部に配置するとよい。アンテナの材料は、同様に、抵抗率の低い金属や有機材料を用いることで磁気特性を向上させることができる。
【００４９】
充電機器２００の電源５６は、電源部５７が、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータや一次電池・二次電池、キャパシタ、または太陽電池、燃料電池の少なくともいずれかで構成されている。また、充電機器２００は、パソコン等に接続の場合は、ＵＳＢ端子より電源を取り出して使用することも可能である。これにより、商用交流電源がある場合では、ＡＣ／ＤＣコンバータを電源として用い、商用交流電源がない場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、一次電池、二次電池、キャパシタ、または太陽電池、燃料電池の中から少なくとも１つを電源として用いる。
【００５０】
充電機器２００の操作部６０に設ける表示器６１は、液晶、ＬＥＤ、有機ＥＬなどで構成され、各情報表示機器１００の充電状態・データの送受信の状態・エラーなどの情報が表示される。操作部６０に設ける操作器６２は、充電・データ送受信の開始・停止、送信データの選択、外部機器との通信、モードの選択などの操作が行えるように構成され、スイッチ方式、タッチ入力方式、ジョグダイヤル方式などで入力される。
【００５１】
さて、図２には、複数の情報表示機器１００を充電機器２００に設置した状態を示す。（Ａ）は情報表示機器１００を平積み状態で設置した例であり、（Ｂ）は縦置き状態で設置した例である。なお、これらの例で用いるシート状の情報表示機器１００は、全体もしくは一部が折れ曲がるフレキシブル性を有するものであっても、または折れ曲がらないフレキシブル性を有しないものであってもいずれでもよい。
【００５２】
図２（Ａ）に示す例では、平板状に形成した充電機器２００の表面に表示機器設置部８０を大きく設けて、その手前に操作部６０を備えて表示器６１と操作器６２を横に並べて設ける。そして、表示機器設置部８０上に、携帯に便利なシート状の情報表示機器１００を積載して、充電機器２００が発生する電力供給磁束およびデータ通信磁束と交叉するように情報表示機器１００を複数枚重ねて設置する。情報表示機器１００の表面には、ディスプレイ４２を大きく設け、その手前に表示操作部４３を備えてなる。
【００５３】
図２（Ｂ）に示す例では、ブロック状に形成した充電機器２００に上向きの凹部を設けてその凹部を表示機器設置部８０とし、その表示機器設置部８０の手前片側に操作部６０を備えて表示器６１と操作器６２を横に並べて設ける。そして、シート状の情報表示機器１００を立てた状態で前後方向に重ね合わせて下部を表示機器設置部８０に挿入し、充電機器２００が発生する電力供給磁束およびデータ通信磁束と交叉するように情報表示機器１００を複数枚重ねて設置する。情報表示機器１００の表面には、ディスプレイ４２を大きく設け、その下方の図中充電機器２００で隠れる位置に表示操作部を備えてなる。
【００５４】
これにより、複数の情報表示機器１００に一括して、電磁誘導により非接触で充電とデータ送受信を同時に行うことができる。
【００５５】
はじめに、情報表示機器１００の電源３６への充電について説明する。
まず、充電を開始する前に、充電対象の情報表示機器１００から通信用ＩＤを含む応答信号を充電機器２００が受信する。そして、情報表示機器１００の数を検知して、その数に適した電力で充電を開始する。その後、磁気回路の状態を最適の状態に制御しながら、充電を続ける。
【００５６】
充電は、電圧値のモニタにより情報表示機器１００の電源３６の満充電を検知したとき、またはタイマにより一定時間が経過したとき、充電磁界を停止することで終了する。充電完了時には、情報表示機器１００側から充電完了信号を送信し、充電機器２００の表示器６１で充電完了の表示を行う。また、このときは、情報表示機器１００側で、または情報表示機器１００および充電機器２００の双方で、充電完了の表示を行うようにしてもよい。
【００５７】
充電完了信号を受信したときにデータの送受信が完了していない場合には、充電磁界の送信は継続し、データ送受信完了時に停止する。複数の情報表示機器１００の充電中にその１つまたはいくつかが挿脱されたときは、磁界比較部５８で磁気回路の変化を検知して、回路系を効率のよい充電が継続できる適切な状態に調整し、電磁誘導の磁束の制御を行う。
【００５８】
次に、情報表示機器１００と充電機器２００との間のデータ送受信について説明する。
複数の情報表示機器１００にデータを一括して送信する場合は、はじめに通信用ＩＤを含む応答信号を充電機器２００が受けて、情報表示機器１００の数を検出する。そして、磁気回路状態を最適な状態に制御して、各情報表示機器１００に一括してデータを送信する。
【００５９】
途中でいくつかの情報表示機器１００の抜出があった場合、その都度、充電機器２００が受信する応答信号により情報表示機器１００の数を検知し、または磁気回路の変化を検知して、その回路状態を最適に制御してデータの送信を継続する。このとき、抜出した情報表示機器１００には、データが不完全であることを示す表示が出されてもよい。反対に、途中でいくつかの情報表示機器１００の挿入があった場合、通信用ＩＤを含む応答信号の解析により情報表示機器１００の数、各情報表示機器１００のデータ受信状況を検知し、磁気回路状態を最適に制御するとともに、各情報表示機器１００のデータ受信状況に応じたデータを送信する。
【００６０】
複数の情報表示機器１００にデータをセレクティブに送信する場合は、充電機器２００が対象となっている情報表示機器１００からの通信用ＩＤを含む応答信号を受信し、情報表示機器１００の数、各情報表示機器１００のデータ受信状況を検知する。そして、磁気回路状態を最適に制御するとともに、各情報表示機器１００のデータ受信状況に応じたデータを送信する。また、データの送信途中に情報表示機器１００の挿脱があった場合は、磁気回路状態の最適制御を行い、通信用ＩＤより挿抜された情報表示機器１００を検出し、挿入の場合はその情報表示機器１００へのデータ送信を新たに開始し、抜出の場合はその情報表示機器１００へのデータの送信を停止する。
【００６１】
図３には、通信用ＩＤとしてＩＤ１〜ＩＤｎを有する複数の情報表示機器１００と、充電機器２００との間の充電およびデータ送信の一例を示す。この例では、説明の簡略化のため、各制御を１つの制御部で行っている場合について説明する。
【００６２】
情報表示機器１００が検出されると（１）、充電機器２００の記憶部５４中に記憶する情報表示機器１００への送信データの有無を確認し（２）、タイマをＯＮし（３）、充電磁界を送出する（４）。このとき、充電機器２００側からの充電磁界は、ＯＮ／ＯＦＦを断続的に繰り返して送出する。また、充電磁界のＯＦＦ時に定期的に、ＩＤ符号、充電状況、データ受信状況を含む応答信号（１０）が各情報表示機器１００から充電機器２００に送信される。
【００６３】
なお、（２）で送信データがあれば、記憶部５４の記憶素子のデータを読み出しながら（５）、そのデータにＩＤの符号をヘッダーとして加えた上で順次充電磁界に重畳して送出する（６）。これらの各データをＩＤに対応した情報表示機器１００がそれぞれ受け取ることで、異なるデータを情報表示機器１００ごとにセレクティブに送出することができる。また、各情報表示機器１００への同一の情報の送信は、ヘッダーを持たないか複数のＩＤの符号をヘッダーに持つ同一のデータを送出することで行う。
【００６４】
外部インターフェース部７０では、外部装置（ＰＣ等）との通信によりデータの授受を行い、記憶部５４の記憶素子に保存／読出しができる。また、外部の通信網（ＬＡＮ、ＷＡＮ）との接続により、その外部通信網から情報を取り込み、または外部通信網上へ情報を発信することができる。
【００６５】
情報表示機器１００は、充電磁界を受け（４）、蓄電部３７を構成する電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）に充電する（７）。電気二重層キャパシタの充電電圧をモニタし、充電完了が確認されたら（８）、充電磁界ＯＦＦのタイミングの間に充電機器２００側に自ＩＤを付して充電完了信号を返信する（１０）。情報表示機器１００は、電気二重層キャパシタの充電完了が確認された場合、電気二重層キャパシタが過充電にならないように制御を行う。また、充電機器２００より送出されたデータは、自ＩＤが付されたデータのみ抽出し、情報表示機器１００の記憶部３４の記憶素子に保存される（９）。
【００６６】
情報表示機器１００の充電状況、データ受信状況などのデータは、充電機器２００において表示器６１にステータス表示される。同様に、情報表示機器１００は、充電中のその動作の状態によりディスプレイ４２にステータス表示してもよい。
【００６７】
充電機器２００は、すべての情報表示機器１００からの充電完了信号を受信した場合（１０）、または設定したタイマがＯＦＦとなった場合は（３）、表示器６１に充電完了のステータス表示し、利用者にその状態を報知するとともに、充電磁界をＯＦＦにする。
【００６８】
情報表示機器１００からの充電完了信号を検出した場合（１０）、または設定したタイマがＯＦＦした場合でも、任意のＩＤに対して送出データが終了していない場合には、充電磁界はＯＦＦせず、そのデータ通信が終了するまで継続する。
【００６９】
充電中に任意の情報表示機器１００を抜出した場合は、充電磁界系の状態変化による磁気回路の１次側／２次側間の状態の変化を検出し、磁気回路を最適状態に制御するとともに、応答信号の解析により抜出した情報表示機器１００を特定し、この情報表示機器１００へのデータ送信を停止する。ただし、同一データを一括して送出している場合は、データ送信停止動作は不要である。また、充電中に新たに情報表示機器１００を挿入した場合には、抜出と同様に磁気回路状態の変化を検出し、磁気回路状態を最適に制御するとともに、追加された情報表示機器１００からの応答信号を解析し、ＩＤに対応したデータの送信を開始する。
【００７０】
図４には、情報表示機器１００の電源３６に、蓄電部３７として用いる電気二重層キャパシタの構成例を示す。
【００７１】
図示するとおり、電気二重層キャパシタは、１つの電気二重層キャパシタ用電極を、電気を外部とやり取りするための集電体１０１と活物質層１０２とから構成される正極体１０３とし、別の１つの電気二重層キャパシタ用電極を、同じく集電体１０１と活物質層１０２とから構成される負極体１０４として用いる。そして、それらの正極体１０３と負極体１０４との接触を防止するためにそれらの間にセパレータ１０５を設け、正極体１０３と負極体１０４とセパレータ１０５に電解液が含浸されてケース１０６内に密封して構成される。
【００７２】
これにより、活物質形成材料の表裏両面に凹凸パターンが形成されているので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する電気二重層キャパシタを得ることができる。
【００７３】
図５には、電気二重層キャパシタを構成する正極体１０３または負極体１０４として用いる電気二重層キャパシタ用電極の製造方法の一例を示す。この図５に示す製造方法においては、発明内容を判りやすくするため、各構成部材の縮尺は考慮していない。
【００７４】
まず、図５においては、（Ａ）に示すように、下型２と上型３を用意する。下型２および上型３は、金属、セラミックス、ガラスなどの材料を使用し、フォトリソグラフィ技術、Ｘ線リソグラフィ技術、エッチング技術、電鋳技術、機械加工技術などの既知の型加工技術を用い、またはこれらの型加工技術を組み合わせて用いてつくる。図示例では、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて加工したＳｉ製マスター金型に電鋳を施して製作したニッケル基合金製のものを使用している。
【００７５】
下型２および上型３には、各々任意の大きさで任意の形状の凹凸パターン４、５が任意の位置に形成されている。この例では、凸部の上面が０．５μｍ角で、基部が１μｍ角であり、高さが０．５μｍであって、テーパー側面を有するパターンが多数形成されている。そして、下型２および上型３は、互いに形成された凹凸パターン４、５を対向して配置される。
【００７６】
次に、（Ｂ）に示すように、下型２と上型３との間に活物質形成材料１が供給される。活物質形成材料１は、少なくとも電極活物質とバインダが含まれていればよく、ここでは電極活物質とバインダと導電補助材とで構成し、電極活物質としては粒状の活性炭粒子、バインダとしてはフッ素系高分子、導電補助材としてはカーボンブラックを使用し、これらの材料を混練しているが、特にこのようなものに限定されない。
【００７７】
それから、（Ｃ）に示すように、活物質形成材料１が下型２と上型３とで加圧されることにより凹凸パターン４、５に充填されながら乾燥される。凹凸パターン４、５に活物質形成材料１を充填する方法としては、この他にも、スピンコーティングやスプレーなどにより塗布する方法、ディッピングする方法、ドクターブレード法、ローラ等により圧延する方法などがある。
【００７８】
つまり、この例では、下型２と上型３の各々に形成された互いの凹凸パターン４、５が対向するように下型２と上型３とが配置され、それら下型２と上型３との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質材料１が供給され、不図示のプレス機構などを用いることにより下型２と上型３とでその活物質形成材料１が加圧されるようになっている。
【００７９】
その後、（Ｄ）に示すように、活物質形成材料１から下型２と上型３とが剥離されることにより、表裏両面に任意の大きさで任意の形状を有する凹凸パターン９、８が形成される蓄電デバイス用活物質６が製造される。なお、下型２の凹凸パターン４が形成される面および上型３の凹凸パターン５が形成される面には、活物質形成材料１が容易に剥離できるように、各々表面処理を施しておくとよい。
【００８０】
次いで、（Ｅ）に示すように、蓄電デバイス用活物質６を活物質層としてその片面に集電体７が固着されて電気二重層キャパシタ用電極１０が製造される。
【００８１】
図６には、電気二重層キャパシタ用電極の別の製造方法を示す。同様に、この図６に示す製造方法においても、発明内容を判りやすくするため、各構成部材の縮尺は考慮していない。
【００８２】
まず、図６においても、（Ａ）に示すように、下型１２と上型１３を用意する。下型１２および上型１３は、図５に示す製造方法で用いたと同様な材料を使用し、同様な既知の型加工技術を用いてつくる。図示例では、同じく、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて加工したＳｉ製マスター金型に電鋳を施して製作したニッケル基合金製のものを使用している。
【００８３】
下型１２および上型１３には、同様に、各々任意の大きさで任意の形状の凹凸パターン１４、１５が任意の位置に形成されており、この例では、凸部の上面が０．５μｍ角で、基部が１μｍ角であり、高さが０．５μｍのテーパー側面を有するパターンが多数形成されている。そして、下型１２および上型１３は、互いに形成された凹凸パターン１４、１５を対向して配置される。
【００８４】
それから、（Ｂ）に示すように、例えばスピンコーティング法により活物質形成材料１１が、下型１２に形成された凹凸パターン１４に充填される。活物質形成材料１１は、少なくとも電極活物質とバインダが含まれていればよく、ここでは電極活物質として粒状の活性炭粒子、バインダとしてフッ素系高分子、導電補助材としてカーボンブラックを用い、それらを溶液中に分散したものが使用されている。
【００８５】
次に、（Ｃ）に示すように、活物質形成材料１１が、上型１３に形成された凹凸パターン１５の凹部に入り込むまで、上型１３が下型１２上の活物質形成材料１１に押し当てられながら乾燥される。
【００８６】
その後、（Ｄ）に示すように、活物質形成材料１１から下型１２と上型１３とが剥離されることにより、表裏両面に任意の大きさで任意の形状を有する凹凸パターン１９、１８が形成される蓄電デバイス用活物質１６が製造される。この例では、蓄電デバイス用活物質１６の密度を高めるために、活物質形成材料１１を乾燥する際、活物質形成材料１１に圧縮荷重を加えている。なお、この場合も、下型１２の凹凸パターン１４が形成される面および上型１３の凹凸パターン１５が形成される面には、活物質形成材料１１が容易に剥離できるように、各々表面処理を施しておくとよい。
【００８７】
次いで、（Ｅ）に示すように、蓄電デバイス用活物質１６を活物質層としてその片面に集電体１７が固着されて電気二重層キャパシタ用電極２０が製造される。
【００８８】
図７には、電気二重層キャパシタ用電極のさらに別例の製造方法を示す。同様に、この図７に示す製造方法においても、発明内容を判りやすくするため、各構成部材の縮尺は考慮していない。
【００８９】
まず、図７に示す製造方法においては、（Ａ）に示すように、金型２２を用意する。金型２２は、金属、セラミックス、ガラスなどの材料を使用し、フォトリソグラフィ技術、Ｘ線リソグラフィ技術、エッチング技術、電鋳技術、機械加工技術などの既知の型加工技術を用い、またはこれらの型加工技術を組み合わせて用いてつくる。図示例では、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて加工したＳｉ製マスター金型に電鋳を施して製作したニッケル基合金製のものを使用している。
【００９０】
金型２２には、任意の大きさで任意の形状の凹凸パターン２３が任意の位置に形成されている。この例では、凸部の上面が０．５μｍ角で、基部が１μｍ角であり、高さが０．５μｍであって、テーパー側面を有するパターンが多数形成されている。
【００９１】
次に、（Ｂ）に示すように、金型２２に形成される凹凸パターン２３に活物質形成材料２１が供給される。活物質形成材料２１は、少なくとも電極活物質とバインダが含まれていればよく、ここでは電極活物質とバインダと導電補助材とで構成し、電極活物質としては粒状の活性炭粒子、バインダとしてはフッ素系高分子、導電補助材としてはカーボンブラックを使用し、これらの材料を混練しているが、特にこのようなものに限定されない。
【００９２】
それから、（Ｃ）に示すように、プレスヘッドや押付け板などからなる加圧部材２５により活物質形成材料２１を直接加圧してもよいが、ここでは活物質形成材料２１の上に接着部材２７を介して集電体２６が載せられる。そして、（Ｄ）に示すように、集電体２６が加圧部材２５により加圧されることにより、凹凸パターン２３の凹部に活物質形成材料２１を充填しながら乾燥され、その活物質形成材料２１に集電体２６が固着される。
【００９３】
凹凸パターン２３に活物質形成材料１を充填する方法としては、加圧による他、スピンコーティングやスプレーなどにより塗布する方法、ディッピングする方法、ドクターブレード法、ローラ等により圧延する方法などがある。
【００９４】
なお、図示例では、活物質形成材料２１と集電体２６との固着をより強固なものとするため、導電性を有する接着部材２７を使用するが、接着部材２７は、導電性を有するものに限るものではない。
【００９５】
その後、（Ｅ）に示すように、加圧部材２５が外され、活物質形成材料２１から金型２２が剥離されることにより、活物質形成材料２１よりなる活物質層２４に集電体２６が固着された電気二重層キャパシタ用電極２９が製造される。活物質形成材料２１により形成された活物質層２４には、片面に任意の大きさで任意の形状を有する凹凸パターン２８が形成される。なお、金型２２の凹凸パターン２３が形成される面には、活物質形成材料２１が容易に剥離できるように、各々表面処理を施しておくとよい。
【００９６】
ここで、凹凸パターン２３の凸部側面をテーパー側面として抜き勾配を設け、その抜き勾配により活物質形成材料２１から金型２２が剥離されるようにするので、活物質形成材料２１からの金型２２の剥離を容易として、離型性に優れた成形加工技術を用いて生産性を向上し、電気二重層キャパシタ用電極の製造を簡単とすることができる。
【００９７】
以上のように、金型２２に形成される凹凸パターン２３に活物質形成材料２１が供給される第１工程（図７（Ａ）、（Ｂ）で示す工程）と、活物質形成材料２１に集電体２６が固着される第２工程（図７（Ｃ）、（Ｄ）で示す工程）と、活物質形成材料２１から金型２２が剥離される第３工程（図７（Ｅ）で示す工程）とからなるので、離型性に優れた成形加工技術を用いて活物質形成材料２１により形成される活物質層２４の片面に、大きさがμｍ、サブμｍと非常に微細で任意の形状を備える凹凸パターン２３を再現性よく形成することで、活物質層２４自体の内部抵抗が小さく、高出力の特性を有する電気二重層キャパシタ用電極を製造することができる。
【００９８】
また、第２工程で、加圧されることにより活物質形成材料２１に集電体２６が固着されるので、活物質形成材料２１により形成される活物質層の密度を高めると同時に、活物質層と集電体２６との固着をより強固なものとし、活物質層に対する集電体２６の固着を容易として生産性を向上し、電気二重層キャパシタ用電極の製造を簡単とするとともに、さらなる内部抵抗の低減を実現することができる。
【００９９】
さらに、第２工程で、加圧されることにより凹凸パターン２３の凹部に活物質形成材料２１を充填しながらその活物質形成材料２１に集電体２６が固着されるので、活物質形成材料２１の表面に凹凸パターン２３を精度よく形成することができるとともに、活物質形成材料２１と集電体２６との固着を行うときに併せて、金型２２に形成された凹凸パターン２３の凹部への活物質形成材料２１の充填を行い、凹凸パターン２３に対する活物質形成材料２１の充填を容易として生産性を向上し、電気二重層キャパシタ用電極の製造を簡単とすることができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 活物質形成材料
２ 下型
３ 上型
４ 下型の凹凸パターン
５ 上型の凹凸パターン
６ 蓄電デバイス用活物質
７ 集電体
８ 蓄電デバイス用活物質の裏面の凹凸パターン
９ 蓄電デバイス用活物質の表面の凹凸パターン
１０ 電気二重層キャパシタ用電極
１１ 活物質形成材料
１２ 下型
１３ 上型
１４ 下型の凹凸パターン
１５ 上型の凹凸パターン
１６ 蓄電デバイス用活物質
１７ 集電体
１８ 蓄電デバイス用活物質の裏面の凹凸パターン
１９ 蓄電デバイス用活物質の表面の凹凸パターン
２０ 電気二重層キャパシタ用電極
２１ 活物質形成材料
２２ 金型
２３ 金型の凹凸パターン
２４ 活物質層
２５ 加圧部材
２６ 集電体
２７ 接着部材
２８ 活物質層の凹凸パターン
２９ 電気二重層キャパシタ用電極
３０ データ通信・制御部
３１ データ送受信制御部
３２ 充放電制御部
３７ 蓄電部
４０ 情報表示部
５０ データ通信・電力供給部
５１ データ送受信制御部
５２ 電力供給制御部
５７ 電源部
５８ 磁界比較部
６０ 操作部
８０ 表示機器設置部
１００ 情報表示機器
２００ 充電機器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報を表示する携帯型の情報表示機器と、その情報表示機器を充電する充電機器からなる情報表示システム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報を電子化して扱うことが一般化しているが、これらの電子情報を可視的に表す方法として、依然、紙に印刷する方法が広く用いられている。これは、紙に印刷した情報が見易く、扱い易いという利点からである。しかしながら、紙に印刷された情報は、紙に固着された状態となり、その書き換え、消去が困難であり、電子情報としての利用もできないといった欠点がある。また、近年、情報の紙への印刷により、紙の消費量が年々増加して資源保護の観点からも好ましくなく、環境上の問題も生じている。
【０００３】
このため、紙の利点を持ちつつも、書き換えが可能であるなどの情報を電子情報として利用できる表示媒体が望まれている。これに応える表示媒体として、見易く、書き換えが可能であり、表示の保持にほとんどエネルギを必要とせず、携帯に優れている電子ペーパーが期待されており、電子ペーパーを用いた様々な情報表示機器が提案されている。また、電子ペーパーとしては、ツイストボール方式、電気泳動方式、電磁泳動方式などのいろいろな方式が検討されている。
【０００４】
ところが、電子ペーパーは、表示情報を無電源状態で保持することができるために、消費電力は少なくて済むが、駆動するための電源は必要である。電源として、従来の電子ペーパーを用いたデバイスは、多くは二次電池を用いている。しかし、二次電池は、大きな電流を流すことができないために、充電に長い時間が必要であり、緊急時に電池が切れた場合に直ちに対応することができないなど、利便性を欠いていた。また、二次電池は、充放電を繰り返すと性能が劣化するために、電池に使用寿命が存在する。しかし、電子ペーパーを用いた表示デバイスは、紙に取って代わる情報表示媒体として長期間の使用に耐えうるように、電池の長寿命を確保する必要がある。
【０００５】
一方、実際の使用上では、このような電子ペーパーを用いた情報表示機器を従来の紙に置き換えて、会議の資料表示、移動中のニュースの閲覧などに用いる場合を考えると、せいぜい数十ページ分の情報を表示できれば、十分に目的を果たすことができ、必要な電力はさほど大きくないと考えられる。このため、情報表示機器の電源に、必ずしも大きな電力を持たせる必要はない。その代わりに、必要なときに短い時間で充電を完了することができれば、利便性を確保することができる。さらに、会議での多人数への資料の配布、多人数へのニュースの配信などを想定した場合、複数の情報表示機器を効率よく充電し、また各種情報を効率よく配信する必要がある。
【０００６】
以上のようなことから、情報表示機器の高速充電を可能として充電時間を短縮し、情報表示機器に大きな電力を必要とすることなく、長期間の繰り返し使用を可能とする耐久性を有する一方、情報表示機器に対して効率よく充電し、かつ効率よくデータ送受信を行うことが求められている。
【０００７】
ところで、下記特許文献１に記載の電子ペーパー表示システム装置には、不揮発性のフレキシブルなシート状表示機器を用いて情報を表示し、そのシート状表示機器の充電を電磁誘導を用いて行うものが提案されている。また、下記特許文献２に記載の情報表示装置にも、同様に不揮発性のフレキシブルなシート状表示機器を用いて情報を表示し、そのシート状表示機器の充電を電磁誘導を用いて行うものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５-３１６６７２号公報
【特許文献２】特開２００４-３５０４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載される装置は、ともに情報表示機器に対して効率よく充電し、かつ効率よくデータ送受信を行うものである、ということはできなかった。
【００１０】
そこで、この発明の第１の目的は、情報表示機器の高速充電を可能として充電時間を短縮し、情報表示機器に大きな電力を必要とすることなく、長期間の繰り返し使用を可能とするとともに、情報表示機器に対して効率よく充電し、かつ効率よくデータ送受信を行うことにある。
【００１１】
ところで、この種の情報表示システム装置の携帯型情報表示機器では、従来、情報表示部のディスプレイに、薄型化が可能であるなどの理由から、液晶ディスプレイが使用されていた。しかし、液晶ディスプレイには、視野角が狭い、バックライトを必要として消費電力が大きいなどの欠点があり、情報表示部のディスプレイとして必ずしも最適とはいえなかった。
そこで、この発明の第２の目的は、情報表示機器に備える情報表示部のディスプレイを最適化することにある。
【００１２】
また、情報表示機器では、従来、電源に主として二次電池が用いられていた。しかし、二次電池は、大電流を流すことが困難なことから、充電に時間がかかる、充放電を繰り返すことによって性能が劣化するなどの欠点を持っていた。
そこで、この発明の第３の目的は、情報表示機器の電源として、性能の劣化がなく、耐久性のある電源を採用することにある。
【００１３】
従来、情報表示機器と充電機器とからなる情報表示システム装置では、電磁誘導によるデータの送受信は、データ送信側とデータ受信側の一対一で行われていた。このため、複数の情報表示機器とデータの送受信を行う場合は、それぞれ別個にデータの送受信を行わなければならず、効率が悪いといった問題があった。
そこで、この発明の第４の目的は、複数の情報表示機器への一括データ送受信を可能とするシステムを構築することにある。
【００１４】
この発明の第５の目的は、情報表示機器の利便性をより高めることにある。
【００１５】
ところで、情報表示部のディスプレイに情報を表示する情報表示機器と、その情報表示機器を充電する充電機器とからなる情報表示システム装置では、従来、電磁誘導により充電機器を用いて情報表示機器の充電を行うものもある。しかし、この種の情報表示システム装置では、電磁誘導により複数の情報表示機器に充電を行っている途中で、充電機器に対して情報表示機器を挿脱すると、電磁誘導における磁界が変化して磁気回路の状態が変わり、最適状態で充電することができなくなってしまう。
そこで、この発明の第６の目的は、複数の情報表示機器への充電途中で、充電機器に対して情報表示機器の挿脱を行ったとしても、最適な状態で電力の供給を可能とするシステムを構築することにある。
【００１６】
従来、情報表示機器と充電機器とからなる情報表示システム装置では、複数の情報表示機器に異なるデータを任意に配信することができなかった。
そこで、この発明の第７の目的は、複数の情報表示機器に対してそれぞれ異なる内容の情報を任意に配信可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明は、上述した第１の目的を達成すべく、情報表示システム装置であって、
情報を表示する情報表示部と、データ送受信制御部、充放電制御部、蓄電部を有するデータ通信・制御部とを備える携帯型の情報表示機器と、
その情報表示機器に対するデータの送受信を制御するデータ送受信制御部、前記情報表示機器に対する電力の供給を制御する電力供給制御部を有するデータ通信・電力供給部と、電源部と、操作部とを備え、前記情報表示機器に対して電磁誘導により充電と同時にデータ送受信を行う充電機器と、
からなることを特徴とする。
【００１８】
そして、電磁誘導により、情報表示機器に対して充電を行うとき、同時にデータ送受信を行う。充電機器から情報表示機器への送信データは、主に情報表示機器で表示する内容のデータなどである。反対に、情報表示機器から充電機器への送信データは、複数の情報表示機器を個別認識するための通信用ＩＤ、各情報表示機器の充電状況、データ受信状況などである。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載の情報表示システム装置であって、前記情報表示部に不揮発性電子表示素子を用いることを特徴とする。そして、携帯型の情報表示機器では、不揮発性電子表示素子を用いて情報を表示する。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項１または２に記載の情報表示システム装置であって、前記データ通信・制御部に有する蓄電部に電気二重層キャパシタを用いることを特徴とする。そして、電気二重層キャパシタを情報表示機器の電源とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項３に記載の情報表示システム装置であって、互いに形成された凹凸パターンが対向して配置される下型と上型との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が前記下型と前記上型とで加圧されて後、それら下型と上型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質が製造され、その蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項３に記載の情報表示システム装置であって、下型に形成された凹凸パターンに、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が、上型に形成された凹凸パターンに入り込むまで前記上型が前記活物質形成材料に押し当てられて後、それら上型と下型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質が製造され、その蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項３に記載の情報表示システム装置であって、金型に形成される凹凸パターンに、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給される第１工程と、前記活物質形成材料に集電体が固着される第２工程と、前記活物質形成材料から前記金型が剥離される第３工程とから蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項１ないし６のいずれか１に記載の情報表示システム装置であって、前記充電機器に、その充電機器が発生する電力供給磁束およびデータ通信磁束と交叉するように、前記情報表示機器を複数設置する表示機器設置部を設けることを特徴とする。そして、情報表示機器の充電を行うとき、複数の情報表示機器を充電機器の表示機器設置部に設置し、その設置を検知して最適な大きさの電力を伝送し、また最適なデータ送受信状態に調整し、複数の情報表示機器に対して一括して充電とデータ送受信を行う。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項７に記載の情報表示システム装置であって、前記情報表示機器をシート状に形成することを特徴とする。そして、情報表示機器の充電を行うとき、充電機器上に複数の情報表示機器を横置きしたり縦置きしたりして重ねて設置する。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、上述した第６の目的を達成すべく、請求項７または８に記載の情報表示システム装置であって、前記充電機器に、前記情報表示機器の挿脱を検知する磁界比較部を備えることを特徴とする。そして、充電機器に対して情報表示機器を挿脱したとき、磁界比較部で情報表示機器の挿脱を検知して電磁誘導の磁束の制御を行う。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、請求項１ないし９のいずれか１に記載の情報表示システム装置であって、前記情報表示機器にそれぞれ通信用ＩＤを持たせることを特徴とする。そして、情報表示機器に情報を配信するとき、各情報表示機器の通信用ＩＤを検出することで識別し、複数の情報表示機器に対してそれぞれ異なる内容の情報を配信する。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１に記載の発明によれば、電磁誘導により情報表示機器に対して充電とデータ送受信を同時に行うので、情報表示機器の高速充電を可能として充電時間を短縮し、情報表示機器に大きな電力を必要とすることなく、長期間の繰り返し使用を可能とする一方、情報表示機器に対して効率よく充電すると同時に、効率よくデータ送受信を行い、より利便性を高めることができる。
【００２９】
請求項２に記載の発明によれば、情報表示部のディスプレイとして従来の液晶ディスプレイに代えて不揮発性電子表示素子を採用するので、ディスプレイ画面を書き換えるときのみに電力を必要とし、一度書き換えた情報を無電源で保持することができるから、液晶ディスプレイに比べてディスプレイに必要な電力を抑えることができる。また、ディスプレイが広い視野角を確保することができる。さらに、ディスプレイを薄いシート状として、情報表示機器をより薄くして扱い易くすることができる。これにより、情報表示部のディスプレイを最適化した情報表示機器を実現することができる。
【００３０】
請求項３に記載の発明によれば、情報表示機器の電源として、従来良く用いられている二次電池に変えて電気二重層キャパシタを用いるので、電源に大電流を流すことができ、急速充電を可能として充電時間の短縮を図ることができる。また、繰り返し充放電による劣化もほとんど起こらないことから、電源の耐久性を向上し、電源に関してメンテナンスフリーの情報表示機器を実現することができる。
【００３１】
請求項４ないし６に記載の発明によれば、情報表示機器の電源として電気二重層キャパシタを用いるので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する電源を用いた情報表示機器を実現することができる。
【００３２】
請求項７に記載の発明によれば、情報表示機器の充電を行うとき、複数の情報表示機器を充電機器の表示機器設置部に設置し、複数の情報表示機器に対して一括して効率よく充電と同時にデータ送受信を行うことができる。
【００３３】
請求項８に記載の発明によれば、情報表示機器をシート状に形成するので、扱い易くし、また充電機器上に重ねて設置して複数の情報表示機器に対する充電を容易とし、情報表示機器の利便性をより高めることができる。
【００３４】
請求項９に記載の発明によれば、充電機器に対して情報表示機器を挿脱したとき、磁界比較部で情報表示機器の挿脱を検知して電磁誘導の磁束の制御を行うので、最適な電力伝送状態に調整して、効率のよい充電を継続することができるとともに、最適なデータ送受信状態に調整して、データ送受信を継続することができる。
【００３５】
請求項１０に記載の発明によれば、情報表示機器に情報を配信するとき、複数の情報表示機器に対してそれぞれ情報を選択的に配信し、各情報表示機器で異なる内容の情報を任意に表示させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明に係る情報表示システム装置の構成ブロック図である。
【図２】複数の情報表示機器を充電機器に設置した情報表示システム装置を示す斜視図であり、（Ａ）は情報表示機器を平積み状態で設置した例、（Ｂ）は縦置き状態で設置した例を示す。
【図３】複数の情報表示機器と充電機器との間の充電およびデータ送信の一例を示す図である。
【図４】情報表示機器の電源に、蓄電部として用いる電気二重層キャパシタの構成例を示す図である。
【図５】電気二重層キャパシタ用電極の一例の製造工程図である。
【図６】電気二重層キャパシタ用電極の別例の製造工程図である。
【図７】電気二重層キャパシタ用電極のさらに別例の製造工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、この発明に係る情報表示システム装置の構成ブロック図を示す。図示するように、情報表示システム装置は、携帯型の情報表示機器１００と充電機器２００とからなる。
【００３８】
情報表示機器１００には、データ通信・制御部３０と情報表示部４０とを備える。データ通信・制御部３０には、データ送受信制御部３１と充放電制御部３２を有し、一方のデータ送受信制御部３１には記憶制御部３３を介して記憶部３４を接続する一方、アンテナ３５に接続してなり、他方の充放電制御部３２にはそのアンテナ３５とともに、電源３６を接続してなる。また、情報表示部４０には、データ通信・制御部３０の記憶制御部３３と接続して表示制御部４１を有し、その表示制御部４１に接続して、情報を表示するディスプレイ４２と表示操作部４３を有する。
【００３９】
一方、充電機器２００には、データ通信・電力供給部５０と、電源５６と、操作部６０と、外部インターフェース部７０を備える。データ通信・電力供給部５０には、情報表示機器１００に対するデータの送受信を制御するデータ送受信制御部５１、情報表示機器１００に対する電力の供給を制御する電力供給制御部５２を有し、一方のデータ送受信制御部５１には記憶制御部５３を介して記憶部５４を接続する一方、アンテナ５５に接続してなり、他方の電力供給制御部５２にはそのアンテナ５５とともに、電源５６を接続してなる。充電機器２００には、また、データ通信・電力供給部５０に、情報表示機器１００の挿脱を検知する磁界比較部５８を備えてなる。
【００４０】
また、操作部６０には、表示器６１と操作器６２を有し、データ送受信制御部５１と電力供給制御部５２に接続してなる。また、外部インターフェース部７０には、外部インターフェース７１と外部通信制御部７２とを有し、外部通信制御部７２を介して外部インターフェース７１をデータ送受信制御部５１に接続してなる。
【００４１】
なお、図１に示す情報表示システム装置では、制御部をいくつかに分けて設け、個別に各種制御を行っているが、それらの制御部を１つまたは複数にまとめて、情報表示システム装置の全体制御を行う構成としてもよい。
【００４２】
さて、情報表示機器１００において、データ通信・制御部３０の記憶部３４は、書き換え可能な不揮発性メモリで構成されており、受信データ、操作情報、通信用ＩＤなどの各種データを保存する。
【００４３】
情報表示機器１００のアンテナ３５は、ループアンテナとし、空芯でもよいが、フェライト等の磁性材を内部に配置することで磁束の集中を高め、より効果の高いアンテナとすることができる。アンテナの材料は、抵抗率の低い金属や有機材料を用いることで磁気特性を向上させることができる。情報表示機器１００のアンテナ３５は、バイファラ巻きとして、アンテナ誘起電流による磁界の発生を抑え、充電側への影響を極力排した構造としてもよい。そして、大型のループアンテナを機器周囲全体に設置したり、小型のループアンテナを機器の任意の位置に設置したり、複数のループアンテナを機器の任意の位置に設置したりする。
【００４４】
また、情報表示機器１００の電源３６には、蓄電部３７を設け、蓄電部３７として、大電流を流すことができるため充電時間が短く、化学反応を伴わないために充放電を繰り返しても劣化がほとんど発生しない蓄電素子である電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）を用いる。ここで用いる電気二重層キャパシタは、扱い易さを考慮し、薄いシート型でフレキシブルであるものがよい。しかし、フレキシブルは、必須条件ではない。そして、そのような薄いシート型などの電気二重層キャパシタを、例えばシート状の情報表示機器１００の内部や裏面の全部または一部を占有するように設置する。他にも、コイン型、捲回型などの小型の電気二重層キャパシタを情報表示機器１００の任意の位置に設置してもよい。
【００４５】
次に、情報表示部４０のディスプレイ４２は、表示書き換え時にのみ電力を必要とし、無電源状態で情報を保持することが可能であり、シート状の不揮発性電子表示素子である電子ペーパーを用いる。ただし、駆動に電子ペーパーと同等の少ない電力しか必要としないシート状であれば、電子ペーパー以外の表示素子であってもよい。ディスプレイ４２への情報の表示は、表示制御部４１を構成する制御回路によって制御される。
【００４６】
情報表示部４０の表示操作部４３は、表示のＯＮ／ＯＦＦ、コンテンツの選択、ページ送りやジャンプ、明度・彩度・コントラストの調整、データの送受信操作、表示の拡大縮小などの表示情報の操作が行えるように構成され、スイッチ方式、タッチ入力方式、ジョグダイヤル方式などで入力される。また、ディスプレイ上のタッチパネルセンサによって入力される方式でもよい。
【００４７】
他方、充電機器２００において、データ通信・電力供給部５０の記憶部５４は、書き換え可能な不揮発性メモリで構成されており、外部機器、通信網および情報表示機器１００との間での送受信データを保存する。メモリースティック・ハードディスクなどに代表される外部記憶機器やＰＣなどの外部機器および通信網との接続は、ＬＡＮ、ＷＡＮおよびＵＳＢに代表される接続インターフェースを用いる。
【００４８】
充電機器２００のアンテナ５５は、情報表示機器１００のアンテナ３５と同様に、ループアンテナとし、空芯でもよいが、フェライト等の磁性材を内部に配置するとよい。アンテナの材料は、同様に、抵抗率の低い金属や有機材料を用いることで磁気特性を向上させることができる。
【００４９】
充電機器２００の電源５６は、電源部５７が、ＡＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータや一次電池・二次電池、キャパシタ、または太陽電池、燃料電池の少なくともいずれかで構成されている。また、充電機器２００は、パソコン等に接続の場合は、ＵＳＢ端子より電源を取り出して使用することも可能である。これにより、商用交流電源がある場合では、ＡＣ／ＤＣコンバータを電源として用い、商用交流電源がない場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、一次電池、二次電池、キャパシタ、または太陽電池、燃料電池の中から少なくとも１つを電源として用いる。
【００５０】
充電機器２００の操作部６０に設ける表示器６１は、液晶、ＬＥＤ、有機ＥＬなどで構成され、各情報表示機器１００の充電状態・データの送受信の状態・エラーなどの情報が表示される。操作部６０に設ける操作器６２は、充電・データ送受信の開始・停止、送信データの選択、外部機器との通信、モードの選択などの操作が行えるように構成され、スイッチ方式、タッチ入力方式、ジョグダイヤル方式などで入力される。
【００５１】
さて、図２には、複数の情報表示機器１００を充電機器２００に設置した状態を示す。（Ａ）は情報表示機器１００を平積み状態で設置した例であり、（Ｂ）は縦置き状態で設置した例である。なお、これらの例で用いるシート状の情報表示機器１００は、全体もしくは一部が折れ曲がるフレキシブル性を有するものであっても、または折れ曲がらないフレキシブル性を有しないものであってもいずれでもよい。
【００５２】
図２（Ａ）に示す例では、平板状に形成した充電機器２００の表面に表示機器設置部８０を大きく設けて、その手前に操作部６０を備えて表示器６１と操作器６２を横に並べて設ける。そして、表示機器設置部８０上に、携帯に便利なシート状の情報表示機器１００を積載して、充電機器２００が発生する電力供給磁束およびデータ通信磁束と交叉するように情報表示機器１００を複数枚重ねて設置する。情報表示機器１００の表面には、ディスプレイ４２を大きく設け、その手前に表示操作部４３を備えてなる。
【００５３】
図２（Ｂ）に示す例では、ブロック状に形成した充電機器２００に上向きの凹部を設けてその凹部を表示機器設置部８０とし、その表示機器設置部８０の手前片側に操作部６０を備えて表示器６１と操作器６２を横に並べて設ける。そして、シート状の情報表示機器１００を立てた状態で前後方向に重ね合わせて下部を表示機器設置部８０に挿入し、充電機器２００が発生する電力供給磁束およびデータ通信磁束と交叉するように情報表示機器１００を複数枚重ねて設置する。情報表示機器１００の表面には、ディスプレイ４２を大きく設け、その下方の図中充電機器２００で隠れる位置に表示操作部を備えてなる。
【００５４】
これにより、複数の情報表示機器１００に一括して、電磁誘導により非接触で充電とデータ送受信を同時に行うことができる。
【００５５】
はじめに、情報表示機器１００の電源３６への充電について説明する。
まず、充電を開始する前に、充電対象の情報表示機器１００から通信用ＩＤを含む応答信号を充電機器２００が受信する。そして、情報表示機器１００の数を検知して、その数に適した電力で充電を開始する。その後、磁気回路の状態を最適の状態に制御しながら、充電を続ける。
【００５６】
充電は、電圧値のモニタにより情報表示機器１００の電源３６の満充電を検知したとき、またはタイマにより一定時間が経過したとき、充電磁界を停止することで終了する。充電完了時には、情報表示機器１００側から充電完了信号を送信し、充電機器２００の表示器６１で充電完了の表示を行う。また、このときは、情報表示機器１００側で、または情報表示機器１００および充電機器２００の双方で、充電完了の表示を行うようにしてもよい。
【００５７】
充電完了信号を受信したときにデータの送受信が完了していない場合には、充電磁界の送信は継続し、データ送受信完了時に停止する。複数の情報表示機器１００の充電中にその１つまたはいくつかが挿脱されたときは、磁界比較部５８で磁気回路の変化を検知して、回路系を効率のよい充電が継続できる適切な状態に調整し、電磁誘導の磁束の制御を行う。
【００５８】
次に、情報表示機器１００と充電機器２００との間のデータ送受信について説明する。
複数の情報表示機器１００にデータを一括して送信する場合は、はじめに通信用ＩＤを含む応答信号を充電機器２００が受けて、情報表示機器１００の数を検出する。そして、磁気回路状態を最適な状態に制御して、各情報表示機器１００に一括してデータを送信する。
【００５９】
途中でいくつかの情報表示機器１００の抜出があった場合、その都度、充電機器２００が受信する応答信号により情報表示機器１００の数を検知し、または磁気回路の変化を検知して、その回路状態を最適に制御してデータの送信を継続する。このとき、抜出した情報表示機器１００には、データが不完全であることを示す表示が出されてもよい。反対に、途中でいくつかの情報表示機器１００の挿入があった場合、通信用ＩＤを含む応答信号の解析により情報表示機器１００の数、各情報表示機器１００のデータ受信状況を検知し、磁気回路状態を最適に制御するとともに、各情報表示機器１００のデータ受信状況に応じたデータを送信する。
【００６０】
複数の情報表示機器１００にデータをセレクティブに送信する場合は、充電機器２００が対象となっている情報表示機器１００からの通信用ＩＤを含む応答信号を受信し、情報表示機器１００の数、各情報表示機器１００のデータ受信状況を検知する。そして、磁気回路状態を最適に制御するとともに、各情報表示機器１００のデータ受信状況に応じたデータを送信する。また、データの送信途中に情報表示機器１００の挿脱があった場合は、磁気回路状態の最適制御を行い、通信用ＩＤより挿抜された情報表示機器１００を検出し、挿入の場合はその情報表示機器１００へのデータ送信を新たに開始し、抜出の場合はその情報表示機器１００へのデータの送信を停止する。
【００６１】
図３には、通信用ＩＤとしてＩＤ１〜ＩＤｎを有する複数の情報表示機器１００と、充電機器２００との間の充電およびデータ送信の一例を示す。この例では、説明の簡略化のため、各制御を１つの制御部で行っている場合について説明する。
【００６２】
情報表示機器１００が検出されると（１）、充電機器２００の記憶部５４中に記憶する情報表示機器１００への送信データの有無を確認し（２）、タイマをＯＮし（３）、充電磁界を送出する（４）。このとき、充電機器２００側からの充電磁界は、ＯＮ／ＯＦＦを断続的に繰り返して送出する。また、充電磁界のＯＦＦ時に定期的に、ＩＤ符号、充電状況、データ受信状況を含む応答信号（１０）が各情報表示機器１００から充電機器２００に送信される。
【００６３】
なお、（２）で送信データがあれば、記憶部５４の記憶素子のデータを読み出しながら（５）、そのデータにＩＤの符号をヘッダーとして加えた上で順次充電磁界に重畳して送出する（６）。これらの各データをＩＤに対応した情報表示機器１００がそれぞれ受け取ることで、異なるデータを情報表示機器１００ごとにセレクティブに送出することができる。また、各情報表示機器１００への同一の情報の送信は、ヘッダーを持たないか複数のＩＤの符号をヘッダーに持つ同一のデータを送出することで行う。
【００６４】
外部インターフェース部７０では、外部装置（ＰＣ等）との通信によりデータの授受を行い、記憶部５４の記憶素子に保存／読出しができる。また、外部の通信網（ＬＡＮ、ＷＡＮ）との接続により、その外部通信網から情報を取り込み、または外部通信網上へ情報を発信することができる。
【００６５】
情報表示機器１００は、充電磁界を受け（４）、蓄電部３７を構成する電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）に充電する（７）。電気二重層キャパシタの充電電圧をモニタし、充電完了が確認されたら（８）、充電磁界ＯＦＦのタイミングの間に充電機器２００側に自ＩＤを付して充電完了信号を返信する（１０）。情報表示機器１００は、電気二重層キャパシタの充電完了が確認された場合、電気二重層キャパシタが過充電にならないように制御を行う。また、充電機器２００より送出されたデータは、自ＩＤが付されたデータのみ抽出し、情報表示機器１００の記憶部３４の記憶素子に保存される（９）。
【００６６】
情報表示機器１００の充電状況、データ受信状況などのデータは、充電機器２００において表示器６１にステータス表示される。同様に、情報表示機器１００は、充電中のその動作の状態によりディスプレイ４２にステータス表示してもよい。
【００６７】
充電機器２００は、すべての情報表示機器１００からの充電完了信号を受信した場合（１０）、または設定したタイマがＯＦＦとなった場合は（３）、表示器６１に充電完了のステータス表示し、利用者にその状態を報知するとともに、充電磁界をＯＦＦにする。
【００６８】
情報表示機器１００からの充電完了信号を検出した場合（１０）、または設定したタイマがＯＦＦした場合でも、任意のＩＤに対して送出データが終了していない場合には、充電磁界はＯＦＦせず、そのデータ通信が終了するまで継続する。
【００６９】
充電中に任意の情報表示機器１００を抜出した場合は、充電磁界系の状態変化による磁気回路の１次側／２次側間の状態の変化を検出し、磁気回路を最適状態に制御するとともに、応答信号の解析により抜出した情報表示機器１００を特定し、この情報表示機器１００へのデータ送信を停止する。ただし、同一データを一括して送出している場合は、データ送信停止動作は不要である。また、充電中に新たに情報表示機器１００を挿入した場合には、抜出と同様に磁気回路状態の変化を検出し、磁気回路状態を最適に制御するとともに、追加された情報表示機器１００からの応答信号を解析し、ＩＤに対応したデータの送信を開始する。
【００７０】
図４には、情報表示機器１００の電源３６に、蓄電部３７として用いる電気二重層キャパシタの構成例を示す。
【００７１】
図示するとおり、電気二重層キャパシタは、１つの電気二重層キャパシタ用電極を、電気を外部とやり取りするための集電体１０１と活物質層１０２とから構成される正極体１０３とし、別の１つの電気二重層キャパシタ用電極を、同じく集電体１０１と活物質層１０２とから構成される負極体１０４として用いる。そして、それらの正極体１０３と負極体１０４との接触を防止するためにそれらの間にセパレータ１０５を設け、正極体１０３と負極体１０４とセパレータ１０５に電解液が含浸されてケース１０６内に密封して構成される。
【００７２】
これにより、活物質形成材料の表裏両面に凹凸パターンが形成されているので、活物質層自体の内部抵抗が低く、活物質層と集電体の電気的接続も良好であり、高出力の特性を有する電気二重層キャパシタを得ることができる。
【００７３】
図５には、電気二重層キャパシタを構成する正極体１０３または負極体１０４として用いる電気二重層キャパシタ用電極の製造方法の一例を示す。この図５に示す製造方法においては、発明内容を判りやすくするため、各構成部材の縮尺は考慮していない。
【００７４】
まず、図５においては、（Ａ）に示すように、下型２と上型３を用意する。下型２および上型３は、金属、セラミックス、ガラスなどの材料を使用し、フォトリソグラフィ技術、Ｘ線リソグラフィ技術、エッチング技術、電鋳技術、機械加工技術などの既知の型加工技術を用い、またはこれらの型加工技術を組み合わせて用いてつくる。図示例では、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて加工したＳｉ製マスター金型に電鋳を施して製作したニッケル基合金製のものを使用している。
【００７５】
下型２および上型３には、各々任意の大きさで任意の形状の凹凸パターン４、５が任意の位置に形成されている。この例では、凸部の上面が０．５μｍ角で、基部が１μｍ角であり、高さが０．５μｍであって、テーパー側面を有するパターンが多数形成されている。そして、下型２および上型３は、互いに形成された凹凸パターン４、５を対向して配置される。
【００７６】
次に、（Ｂ）に示すように、下型２と上型３との間に活物質形成材料１が供給される。活物質形成材料１は、少なくとも電極活物質とバインダが含まれていればよく、ここでは電極活物質とバインダと導電補助材とで構成し、電極活物質としては粒状の活性炭粒子、バインダとしてはフッ素系高分子、導電補助材としてはカーボンブラックを使用し、これらの材料を混練しているが、特にこのようなものに限定されない。
【００７７】
それから、（Ｃ）に示すように、活物質形成材料１が下型２と上型３とで加圧されることにより凹凸パターン４、５に充填されながら乾燥される。凹凸パターン４、５に活物質形成材料１を充填する方法としては、この他にも、スピンコーティングやスプレーなどにより塗布する方法、ディッピングする方法、ドクターブレード法、ローラ等により圧延する方法などがある。
【００７８】
つまり、この例では、下型２と上型３の各々に形成された互いの凹凸パターン４、５が対向するように下型２と上型３とが配置され、それら下型２と上型３との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質材料１が供給され、不図示のプレス機構などを用いることにより下型２と上型３とでその活物質形成材料１が加圧されるようになっている。
【００７９】
その後、（Ｄ）に示すように、活物質形成材料１から下型２と上型３とが剥離されることにより、表裏両面に任意の大きさで任意の形状を有する凹凸パターン９、８が形成される蓄電デバイス用活物質６が製造される。なお、下型２の凹凸パターン４が形成される面および上型３の凹凸パターン５が形成される面には、活物質形成材料１が容易に剥離できるように、各々表面処理を施しておくとよい。
【００８０】
次いで、（Ｅ）に示すように、蓄電デバイス用活物質６を活物質層としてその片面に集電体７が固着されて電気二重層キャパシタ用電極１０が製造される。
【００８１】
図６には、電気二重層キャパシタ用電極の別の製造方法を示す。同様に、この図６に示す製造方法においても、発明内容を判りやすくするため、各構成部材の縮尺は考慮していない。
【００８２】
まず、図６においても、（Ａ）に示すように、下型１２と上型１３を用意する。下型１２および上型１３は、図５に示す製造方法で用いたと同様な材料を使用し、同様な既知の型加工技術を用いてつくる。図示例では、同じく、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて加工したＳｉ製マスター金型に電鋳を施して製作したニッケル基合金製のものを使用している。
【００８３】
下型１２および上型１３には、同様に、各々任意の大きさで任意の形状の凹凸パターン１４、１５が任意の位置に形成されており、この例では、凸部の上面が０．５μｍ角で、基部が１μｍ角であり、高さが０．５μｍのテーパー側面を有するパターンが多数形成されている。そして、下型１２および上型１３は、互いに形成された凹凸パターン１４、１５を対向して配置される。
【００８４】
それから、（Ｂ）に示すように、例えばスピンコーティング法により活物質形成材料１１が、下型１２に形成された凹凸パターン１４に充填される。活物質形成材料１１は、少なくとも電極活物質とバインダが含まれていればよく、ここでは電極活物質として粒状の活性炭粒子、バインダとしてフッ素系高分子、導電補助材としてカーボンブラックを用い、それらを溶液中に分散したものが使用されている。
【００８５】
次に、（Ｃ）に示すように、活物質形成材料１１が、上型１３に形成された凹凸パターン１５の凹部に入り込むまで、上型１３が下型１２上の活物質形成材料１１に押し当てられながら乾燥される。
【００８６】
その後、（Ｄ）に示すように、活物質形成材料１１から下型１２と上型１３とが剥離されることにより、表裏両面に任意の大きさで任意の形状を有する凹凸パターン１９、１８が形成される蓄電デバイス用活物質１６が製造される。この例では、蓄電デバイス用活物質１６の密度を高めるために、活物質形成材料１１を乾燥する際、活物質形成材料１１に圧縮荷重を加えている。なお、この場合も、下型１２の凹凸パターン１４が形成される面および上型１３の凹凸パターン１５が形成される面には、活物質形成材料１１が容易に剥離できるように、各々表面処理を施しておくとよい。
【００８７】
次いで、（Ｅ）に示すように、蓄電デバイス用活物質１６を活物質層としてその片面に集電体１７が固着されて電気二重層キャパシタ用電極２０が製造される。
【００８８】
図７には、電気二重層キャパシタ用電極のさらに別例の製造方法を示す。同様に、この図７に示す製造方法においても、発明内容を判りやすくするため、各構成部材の縮尺は考慮していない。
【００８９】
まず、図７に示す製造方法においては、（Ａ）に示すように、金型２２を用意する。金型２２は、金属、セラミックス、ガラスなどの材料を使用し、フォトリソグラフィ技術、Ｘ線リソグラフィ技術、エッチング技術、電鋳技術、機械加工技術などの既知の型加工技術を用い、またはこれらの型加工技術を組み合わせて用いてつくる。図示例では、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて加工したＳｉ製マスター金型に電鋳を施して製作したニッケル基合金製のものを使用している。
【００９０】
金型２２には、任意の大きさで任意の形状の凹凸パターン２３が任意の位置に形成されている。この例では、凸部の上面が０．５μｍ角で、基部が１μｍ角であり、高さが０．５μｍであって、テーパー側面を有するパターンが多数形成されている。
【００９１】
次に、（Ｂ）に示すように、金型２２に形成される凹凸パターン２３に活物質形成材料２１が供給される。活物質形成材料２１は、少なくとも電極活物質とバインダが含まれていればよく、ここでは電極活物質とバインダと導電補助材とで構成し、電極活物質としては粒状の活性炭粒子、バインダとしてはフッ素系高分子、導電補助材としてはカーボンブラックを使用し、これらの材料を混練しているが、特にこのようなものに限定されない。
【００９２】
それから、（Ｃ）に示すように、プレスヘッドや押付け板などからなる加圧部材２５により活物質形成材料２１を直接加圧してもよいが、ここでは活物質形成材料２１の上に接着部材２７を介して集電体２６が載せられる。そして、（Ｄ）に示すように、集電体２６が加圧部材２５により加圧されることにより、凹凸パターン２３の凹部に活物質形成材料２１を充填しながら乾燥され、その活物質形成材料２１に集電体２６が固着される。
【００９３】
凹凸パターン２３に活物質形成材料１を充填する方法としては、加圧による他、スピンコーティングやスプレーなどにより塗布する方法、ディッピングする方法、ドクターブレード法、ローラ等により圧延する方法などがある。
【００９４】
なお、図示例では、活物質形成材料２１と集電体２６との固着をより強固なものとするため、導電性を有する接着部材２７を使用するが、接着部材２７は、導電性を有するものに限るものではない。
【００９５】
その後、（Ｅ）に示すように、加圧部材２５が外され、活物質形成材料２１から金型２２が剥離されることにより、活物質形成材料２１よりなる活物質層２４に集電体２６が固着された電気二重層キャパシタ用電極２９が製造される。活物質形成材料２１により形成された活物質層２４には、片面に任意の大きさで任意の形状を有する凹凸パターン２８が形成される。なお、金型２２の凹凸パターン２３が形成される面には、活物質形成材料２１が容易に剥離できるように、各々表面処理を施しておくとよい。
【００９６】
ここで、凹凸パターン２３の凸部側面をテーパー側面として抜き勾配を設け、その抜き勾配により活物質形成材料２１から金型２２が剥離されるようにするので、活物質形成材料２１からの金型２２の剥離を容易として、離型性に優れた成形加工技術を用いて生産性を向上し、電気二重層キャパシタ用電極の製造を簡単とすることができる。
【００９７】
以上のように、金型２２に形成される凹凸パターン２３に活物質形成材料２１が供給される第１工程（図７（Ａ）、（Ｂ）で示す工程）と、活物質形成材料２１に集電体２６が固着される第２工程（図７（Ｃ）、（Ｄ）で示す工程）と、活物質形成材料２１から金型２２が剥離される第３工程（図７（Ｅ）で示す工程）とからなるので、離型性に優れた成形加工技術を用いて活物質形成材料２１により形成される活物質層２４の片面に、大きさがμｍ、サブμｍと非常に微細で任意の形状を備える凹凸パターン２３を再現性よく形成することで、活物質層２４自体の内部抵抗が小さく、高出力の特性を有する電気二重層キャパシタ用電極を製造することができる。
【００９８】
また、第２工程で、加圧されることにより活物質形成材料２１に集電体２６が固着されるので、活物質形成材料２１により形成される活物質層の密度を高めると同時に、活物質層と集電体２６との固着をより強固なものとし、活物質層に対する集電体２６の固着を容易として生産性を向上し、電気二重層キャパシタ用電極の製造を簡単とするとともに、さらなる内部抵抗の低減を実現することができる。
【００９９】
さらに、第２工程で、加圧されることにより凹凸パターン２３の凹部に活物質形成材料２１を充填しながらその活物質形成材料２１に集電体２６が固着されるので、活物質形成材料２１の表面に凹凸パターン２３を精度よく形成することができるとともに、活物質形成材料２１と集電体２６との固着を行うときに併せて、金型２２に形成された凹凸パターン２３の凹部への活物質形成材料２１の充填を行い、凹凸パターン２３に対する活物質形成材料２１の充填を容易として生産性を向上し、電気二重層キャパシタ用電極の製造を簡単とすることができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 活物質形成材料
２ 下型
３ 上型
４ 下型の凹凸パターン
５ 上型の凹凸パターン
６ 蓄電デバイス用活物質
７ 集電体
８ 蓄電デバイス用活物質の裏面の凹凸パターン
９ 蓄電デバイス用活物質の表面の凹凸パターン
１０ 電気二重層キャパシタ用電極
１１ 活物質形成材料
１２ 下型
１３ 上型
１４ 下型の凹凸パターン
１５ 上型の凹凸パターン
１６ 蓄電デバイス用活物質
１７ 集電体
１８ 蓄電デバイス用活物質の裏面の凹凸パターン
１９ 蓄電デバイス用活物質の表面の凹凸パターン
２０ 電気二重層キャパシタ用電極
２１ 活物質形成材料
２２ 金型
２３ 金型の凹凸パターン
２４ 活物質層
２５ 加圧部材
２６ 集電体
２７ 接着部材
２８ 活物質層の凹凸パターン
２９ 電気二重層キャパシタ用電極
３０ データ通信・制御部
３１ データ送受信制御部
３２ 充放電制御部
３７ 蓄電部
４０ 情報表示部
５０ データ通信・電力供給部
５１ データ送受信制御部
５２ 電力供給制御部
５７ 電源部
５８ 磁界比較部
６０ 操作部
８０ 表示機器設置部
１００ 情報表示機器
２００ 充電機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を表示する情報表示部と、データ送受信制御部、充放電制御部、蓄電部を有するデータ通信・制御部とを備える携帯型の情報表示機器と、
その情報表示機器に対するデータの送受信を制御するデータ送受信制御部、前記情報表示機器に対する電力の供給を制御する電力供給制御部を有するデータ通信・電力供給部と、電源部と、操作部とを備え、前記情報表示機器に対して電磁誘導により充電と同時にデータ送受信を行う充電機器と、
からなることを特徴とする、情報表示システム装置。
【請求項２】
前記情報表示部に不揮発性電子表示素子を用いることを特徴とする、請求項１に記載の情報表示システム装置。
【請求項３】
前記データ通信・制御部に有する蓄電部に電気二重層キャパシタを用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の情報表示システム装置。
【請求項４】
互いに形成された凹凸パターンが対向して配置される下型と上型との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が前記下型と前記上型とで加圧されて後、それら下型と上型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質が製造され、その蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする、請求項３に記載の情報表示システム装置。
【請求項５】
下型に形成された凹凸パターンに、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が、上型に形成された凹凸パターンに入り込むまで前記上型が前記活物質形成材料に押し当てられて後、それら上型と下型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質が製造され、その蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする、請求項３に記載の情報表示システム装置。
【請求項６】
金型に形成される凹凸パターンに、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給される第１工程と、前記活物質形成材料に集電体が固着される第２工程と、前記活物質形成材料から前記金型が剥離される第３工程とから蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする、請求項３に記載の情報表示システム装置。
【請求項７】
前記充電機器に、その充電機器が発生する電力供給磁束およびデータ通信磁束と交叉するように、前記情報表示機器を複数設置する表示機器設置部を設けることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１に記載の情報表示システム装置。
【請求項８】
前記情報表示機器をシート状に形成することを特徴とする、請求項７に記載の情報表示システム装置。
【請求項９】
前記充電機器に、前記情報表示機器の挿脱を検知する磁界比較部を備えることを特徴とする、請求項７または８に記載の情報表示システム装置。
【請求項１０】
前記情報表示機器にそれぞれ通信用ＩＤを持たせることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１に記載の情報表示システム装置。
【請求項１】
情報を表示する情報表示部と、データ送受信制御部、充放電制御部、蓄電部を有するデータ通信・制御部とを備える携帯型の情報表示機器と、
その情報表示機器に対するデータの送受信を制御するデータ送受信制御部、前記情報表示機器に対する電力の供給を制御する電力供給制御部を有するデータ通信・電力供給部と、電源部と、操作部とを備え、前記情報表示機器に対して電磁誘導により充電と同時にデータ送受信を行う充電機器と、
からなることを特徴とする、情報表示システム装置。
【請求項２】
前記情報表示部に不揮発性電子表示素子を用いることを特徴とする、請求項１に記載の情報表示システム装置。
【請求項３】
前記データ通信・制御部に有する蓄電部に電気二重層キャパシタを用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の情報表示システム装置。
【請求項４】
互いに形成された凹凸パターンが対向して配置される下型と上型との間に、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が前記下型と前記上型とで加圧されて後、それら下型と上型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質が製造され、その蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする、請求項３に記載の情報表示システム装置。
【請求項５】
下型に形成された凹凸パターンに、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給され、その活物質形成材料が、上型に形成された凹凸パターンに入り込むまで前記上型が前記活物質形成材料に押し当てられて後、それら上型と下型とが剥離されることにより蓄電デバイス用活物質が製造され、その蓄電デバイス用活物質を活物質層としてその片面に集電体が固着されて蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする、請求項３に記載の情報表示システム装置。
【請求項６】
金型に形成される凹凸パターンに、少なくとも電極活物質とバインダが含まれている活物質形成材料が供給される第１工程と、前記活物質形成材料に集電体が固着される第２工程と、前記活物質形成材料から前記金型が剥離される第３工程とから蓄電デバイス用電極がつくられ、その蓄電デバイス用電極を用いて前記電気二重層キャパシタが形成されることを特徴とする、請求項３に記載の情報表示システム装置。
【請求項７】
前記充電機器に、その充電機器が発生する電力供給磁束およびデータ通信磁束と交叉するように、前記情報表示機器を複数設置する表示機器設置部を設けることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１に記載の情報表示システム装置。
【請求項８】
前記情報表示機器をシート状に形成することを特徴とする、請求項７に記載の情報表示システム装置。
【請求項９】
前記充電機器に、前記情報表示機器の挿脱を検知する磁界比較部を備えることを特徴とする、請求項７または８に記載の情報表示システム装置。
【請求項１０】
前記情報表示機器にそれぞれ通信用ＩＤを持たせることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１に記載の情報表示システム装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２８４０７５（Ｐ２０１０−２８４０７５Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４０１７４（Ｐ２０１０−１４０１７４）
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【分割の表示】特願２００６−１８５１１９（Ｐ２００６−１８５１１９）の分割
【原出願日】平成１８年７月５日（２００６．７．５）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２１日（２０１０．６．２１）
【分割の表示】特願２００６−１８５１１９（Ｐ２００６−１８５１１９）の分割
【原出願日】平成１８年７月５日（２００６．７．５）
【出願人】（０００００６９３２）リコーエレメックス株式会社 (708)
【Ｆターム（参考）】
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