JP6843667B2 - 情報表示媒体 - Google Patents

Description

本発明は、情報を可変表示する情報表示媒体に関し、特に、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、非接触通信用のアンテナを設け、このアンテナを介して電源を得ることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、上記のようにアンテナを有する構成においては、金属からなる物品に取り付けられた場合、金属の影響によってアンテナを介して電源を得ることができなくなってしまう場合がある。そこで、アンテナの下に磁性体を配置することによって磁束の通り道を確保し、それにより、金属からなる物品に取り付けられた場合においても、金属の影響によってアンテナを介して電源を得ることができなくなってしまうことを回避する技術が考えられている（例えば、特許文献２参照）。

図６は、非接触通信が可能な情報表示媒体の一例を示す図であり、（ａ）は表面から見た構成を示す図、（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、ベース基材２４１の一方の面上に、背面電極ユニット２１０と電子ペーパー２２０とが積層されてなる情報表示部２０２が設けられ、また、ベース基材２４１の情報表示部２０２が設けられた面上に、背面電極ユニット２１０及び電子ペーパー２２０を取り囲むようにコイル状の非接触通信用アンテナ２４２が形成されるとともにこれに接続されたＩＣチップ２４３が実装されて構成されている。また、本例における情報表示媒体２０１においては、ベース基材２４１の非接触通信用アンテナ２４２が形成された面とは反対側の面に、非接触通信用アンテナ２４２と対向するように磁性層２５０が積層されている。

上記のように構成された情報表示媒体２０１においては、電子ペーパー２２０の透明電極２２２に所定の電圧が印加された状態で、情報表示部２０２にて表示する情報に応じて背面電極ユニット２１０の表示電極に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２２２と背面電極ユニット２１０との間に電位差が生じ、この電位差によって情報表示層２２３の状態が変化し、この状態の変化が透明基材２２１側から視認された場合に情報表示部２０２において２色で情報が表示される。

そして、背面電極ユニット２１０の表面電極及び透明電極２２２に電圧を印加するための電源が、非接触通信用アンテナ２４２を介した非接触通信によって得られることになるが、非接触通信用アンテナ２４２と対向するように磁性層２５０が積層されていることで、磁束の通り道が確保され、金属からなる物品に取り付けられた場合においても、金属の影響によって非接触通信用アンテナ２４２を介して電源を得ることができなくなってしまうことが回避されることになる。

特許第４５９２８４７号公報 特開２００６−２６２１２５号公報

しかしながら、上述したように、非接触通信用アンテナと対向して磁性層が設けられたものにおいては、非接触通信用アンテナの共振周波数のピークが磁性層によって低周波数側にシフトし、それにより、共振周波数のピークが、情報表示媒体と非接触通信を行うリーダーライターの共振周波数のピークに対してずれてしまい、通信性能が低下し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、非接触通信が可能な構成において、磁束の通り道を確保しながらも共振周波数のピークがシフトすることを抑制できる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、
一方の面に表示電極が形成されたベース基材と、前記ベース基材の前記表示電極が形成された面に対向して配置された透明電極と、前記ベース基材と前記透明電極との間に配置され、前記表示電極と前記透明電極との間の電位差によって情報を可変表示する情報表示層と、前記ベース基材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、前記非接触通信用アンテナの前記ベース基材とは反対側に配置された磁性層とを有する情報表示媒体であって、
前記非接触通信用アンテナと前記磁性層との間に、絶縁層を介して前記非接触通信用アンテナの一部と対向するように金属層が配置され、
前記金属層は、前記非接触通信用アンテナの一部に対向した複数の領域からなる。

上記のように構成された本発明においては、情報表示層にて情報を表示するための電源が、非接触通信用アンテナを介した非接触通信によって取得されることになるが、その際、磁性層によって磁束の通り道が確保されることになり、それにより、金属からなる物品に取り付けられた場合であっても、金属の影響によって電源を得ることができなくなってしまうことが回避される。また、非接触通信用アンテナの共振周波数のピークが磁性層によって低周波数側にシフトするものの、非接触通信用アンテナと磁性層との間に、絶縁層を介して非接触通信用アンテナの一部と対向するように金属層が配置されているので、この金属層によって非接触通信用アンテナの共振周波数のピークが高波数側にシフトし、磁性層による共振周波数のピークの低周波数側へのシフトと、金属層による共振周波数のピークの高周波数側へのシフトとが打ち消し合い、それにより、共振周波数のピークがシフトすることが抑制されることになる。

また、金属層が、非接触通信用アンテナの一部に対向した複数の領域からなることにより、磁性層による共振周波数のピークのシフト量に応じて金属層の領域の数を調整することで、共振周波数のピークのシフトの抑制が容易となる。

本発明によれば、非接触通信用アンテナを介して非接触通信が可能な構成において、磁性層によって磁束の通り道を確保しながらも、非接触通信用アンテナの共振周波数のピークが磁性層によって低周波数側にシフトするところ、非接触通信用アンテナと磁性層との間に配置された金属層によって非接触通信用アンテナの共振周波数のピークが高波数側にシフトすることで、磁性層による共振周波数のピークの低周波数側へのシフトと、金属層による共振周波数のピークの高周波数側へのシフトとが打ち消し合い、それにより、共振周波数のピークがシフトすることを抑制できる。

また、金属層が、非接触通信用アンテナの一部に対向した複数の領域からなることにより、磁性層による共振周波数のピークのシフト量に応じて金属層の領域の数を調整することで、共振周波数のピークがシフトすることを容易に抑制できる。

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に示した背面電極ユニットの構成を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。 図１に示したコントロールユニットの構成を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図である。 本発明の情報表示媒体の他の実施の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４に示したコントロールユニットの構成を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図である。 非接触通信が可能な情報表示媒体の一例を示す図であり、（ａ）は表面から見た構成を示す図、（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に示した背面電極ユニット１０の構成を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図である。図３は、図１に示したコントロールユニット４０の構成を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図である。

本形態は図１に示すように、情報を表示する情報表示部２が外枠部３に囲まれて構成された情報表示媒体１であって、背面電極ユニット１０と、電子ペーパー２０と、コントロールユニット４０と、マスク層３０とが積層されて構成されている。

背面電極ユニット１０は、図１及び図２に示すように、ベース基材１１の一方の面に、１４個の表示電極１２及びこれに接続された配線電極１３が形成されて構成されている。１４個の表示電極１２は、情報表示部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、例えば情報表示部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１３は、１４個の表示電極１２のそれぞれに接続されており、表示電極１２に電位を付与するためのものである。ベース基材１１は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムやＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム等の絶縁性材料からなり、銀等を主成分とする導電性ペーストを用いた印刷によって表示電極１２及び配線電極１３が形成されている。

電子ペーパー２０は、背面電極ユニット１０の表示電極１２及び配線電極１３側に積層されている。電子ペーパー２０は、透明基材２１の一方の面の全面に全面電極となる透明電極２２が積層され、この透明電極２２上に、透明電極２２と表示電極１２との間の電位差に応じて状態が変化することで情報を可変表示する情報表示層２３が積層されて構成されており、情報表示層２３側が背面電極ユニット１０と対向するように配置されている。これら透明基材２１、透明電極２２及び情報表示層２３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２０の外形は、透明基材２１、透明電極２２及び情報表示層２３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２０が背面電極ユニット１０に積層されることにより、透明電極２２が、ベース基材１１の表示電極１２が形成された面に対向して配置され、情報表示層２３が、ベース基材１１と透明電極２２との間に配置されたものとなっている。

コントロールユニット４０は、背面電極ユニット１０の表示電極１２及び配線電極１３とは反対側に積層されている。コントロールユニット４０は、図１及び図３に示すように、ベース基材４１の一方の面に、例えば１０〜３０μｍの厚みを有するコイル状の非接触通信用アンテナ４２が形成されるとともに、コイル状の非接触通信用アンテナ４２の内部に、非接触通信用アンテナ４２に接続された制御用ＩＣ４３が実装されて構成されている。これにより、非接触通信用アンテナ４２は、ベース基材１１の表示電極１２とは反対側に配置されたものとなっている。ベース基材４１は、ベース基材１１と同様に、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムやＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム等の絶縁性材料からなり、銅やアルミ、あるいは銀等を主成分とする導電性ペーストを用いて非接触通信用アンテナ４２が形成されている。また、ベース基材４１の他方の面には、４つの金属層５０が積層されている。４つの金属層５０はそれぞれ、アルミニウムや亜鉛、錫、インジウム、鉛、銀、銅等を用いて構成することが考えられ、非接触通信用アンテナ４２の導電パターンに対向するように、例えば１０〜５０μｍの厚みで２〜５ｍｍ程度の幅で互いに分離して積層されている。なお、非接触通信用アンテナ４２と金属層５０との間隔は、１００〜２００μｍ程度が好ましく、そのため、ベース基材４１の厚みが１００〜２００μｍ程度となっている。

コントロールユニット４０の電子ペーパー２０とは反対側には、その全面を覆うようにして磁性層６０が積層されている。これにより、磁性層６０は、非接触通信用アンテナ４２のベース基材１１とは反対側に配置されたものとなっている。磁性層６０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材料や、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材料等を用いることが考えられる。ただし、情報表示媒体１が貼着される被着体となる金属体に流れる磁束ループを少なくし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と金属化合物と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。上記金属の粉末としては、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ほかに、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、上記、紙やプラスチックフィルムと同等の厚みのものを使用でき、例えば、５００〜７５０μｍ程度が考えられる。上記絶縁材料としては、センダスト、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。

このように磁性層６０がコントロールユニット４０の電子ペーパー２０とは反対側に積層されることにより、ベース基材４１の非接触通信用アンテナ４２が形成された面とは反対側の面にて非接触通信用アンテナ４２の一部と対向するように形成された金属層５０は、非接触通信用アンテナ４２と磁性層６０との間に、絶縁層となるベース基材４１を介して非接触通信用アンテナ４２の一部と対向するように配置されたものとなっている。

マスク層３０は、隠蔽層３１とカラー印刷層３２とからなる。隠蔽層３１は、透明基材２１の表面のうち表示電極１２に対向しない領域の全面に積層されており、例えば、情報表示部２にて情報が表示されていない状態にて電子ペーパー２０が視認される色に着色されている。この隠蔽層３１によって透明基材２１側から配線電極１３が視認不可能となっている。カラー印刷層３２は、情報表示部２を囲むように積層されており、隠蔽層３１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。

これら背面電極ユニット１０と電子ペーパー２０とコントロールユニット４０とは、接着剤（不図示）を介して互いに接着されているが、制御用ＩＣ４３に接続された配線と透明電極２２及び配線電極１３とは、例えば日立化成（株）製ＭＦ−３３１等の異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film;ＡＣＦ）を介して接続されている。その際、異方性導電フィルムによる接続部分に、例えば（株）スリーボンド製３０３１Ｊ等の封止剤を塗布することで、接続部分への水分の浸入を防止することができる。

上記のように構成された情報表示媒体１においては、電子ペーパー２０の透明電極２２に所定の電圧が印加された状態で、情報表示部２にて表示する情報に応じて表示電極１２に２種類の電圧が選択的に印加されることによって、情報表示層２３に透明電極２２と表示電極１２との間の電位差による電位が付与され、情報表示層２３がこの電位によって状態が変化し、この状態の変化が透明基材２１側から視認された場合に情報表示部２において２色で情報が表示される。この際、透明電極２２及び表示電極１２に電圧を印加するための電源が、非接触通信用アンテナ４２を介した非接触通信によって得られる。この電源は、表示制御用ＩＣ４３を介して透明電極２２及び表示電極１２に供給されることになる。

以下に、上述した情報表示媒体１の作用について説明する。

上記のように構成された情報表示媒体１においては、情報表示媒体１と非接触通信を行うリーダーライターに近接させることにより、情報表示部２にて情報を表示するための電源が、非接触通信用アンテナ４２を介した非接触通信によってリーダーライター取得されることになるが、その際、磁性層６０によって磁束の通り道が確保されることになることで、情報表示媒体１が金属からなる物品に取り付けられた場合であっても、金属の影響によって電源を取得することができなくなってしまうことがなくなる。

ここで、上記のように磁性層６０が設けられた場合、非接触通信用アンテナ４２の共振周波数のピークが低周波数側にシフトし、それにより、共振周波数のピークが、リーダーライターの共振周波数のピークに対してずれてしまい、通信性能が低下してしまうことになる。

ところが、本形態における情報表示媒体１においては、非接触通信用アンテナ４２と磁性層６０との間に、ベース基材４１を介して非接触通信用アンテナ４２の一部と対向するように金属層５０が配置されているので、この金属層５０によって非接触通信用アンテナ４２の共振周波数のピークが高波数側にシフトし、それにより、磁性層６０による共振周波数のピークの低周波数側へのシフトと、金属層５０による共振周波数のピークの高周波数側へのシフトとが打ち消し合い、共振周波数のピークがシフトすることが抑制されることになる。

なお、金属層５０による共振周波数のピークの高周波数側へのシフト量は、磁性層６０による共振周波数の低周波数側へのシフト量に応じて調整することになるが、本形態のように、金属層５０が４つの領域からなるものとすれば、磁性層６０による共振周波数のピークのシフト量に応じて金属層５０の領域の数を調整することで、共振周波数のピークのシフトの抑制が容易となる。

（他の実施の形態）
図４は、本発明の情報表示媒体の他の実施の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５は、図４に示したコントロールユニット１４０の構成を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図である。

本形態における情報表示媒体は図４及び図５に示すように、図１に示したものに対してコントロールユニット１４０に積層された金属層１５０の形状が異なるものである。本形態における金属層１５０は、図３に示したもののように金属層５０が複数に分割されているものとは異なり、１つの金属層１５０として構成されている。

このように、非接触通信用アンテナ４２と磁性層６０との間に配置される金属層１５０は、複数の領域に分割されている必要はない。ただし、コイル状の非接触通信用アンテナ４２の全周に対向して配置された場合、金属層１５０にも非接触通信用アンテナ４２と同一方向に電流が流れることで、非接触通信用アンテナ４２に流れる電流によって生じる磁束と、金属層１５０に流れる電流によって生じる磁束とが打ち消し合ってしまい、通信性能が低下してしまうため、図３や図５に示したもののように、非接触通信用アンテナ４２に沿う方向にて一部が途切れる等により、非接触通信用アンテナ４２の一部と対向するように配置されたものとする必要がある。

なお、上述した実施の形態においては、金属層５０，１５０が非接触通信用アンテナ４２と対向しているものの、ベース基材４１の一方の面に非接触通信用アンテナ４２が形成され、ベース基材４１の他方の面に金属層５０，１５０が積層されていることで、非接触通信用アンテナ４２と金属層５０，１５０とが電気的に絶縁されているが、これら非接触通信用アンテナ４２と金属層５０，１５０とは、絶縁層を介して対向していればよい。例えば、背面電極ユニット１０のベース基材１１の表示電極１２及び配線電極１３とは反対側の面に非接触通信用アンテナ４２を形成するとともに制御用ＩＣ４３を実装し、非接触通信用アンテナ４２上に絶縁材料を塗布し、その上に金属層５０を積層してもよい。

１，１０１ 情報表示媒体
２ 情報表示部
３ 外枠部
１０ 背面電極ユニット
１１，４１ ベース基材
１２ 表示電極
１３ 配線電極
２０ 電子ペーパー
２１ 透明基材
２２ 透明電極
２３ 情報表示層
３０ マスク層
３１ 隠蔽層
３２ カラー印刷層
４０，１４０ コントロールユニット
４２ 非接触通信用アンテナ
４３ 制御用ＩＣ
５０，１５０ 金属層
６０ 磁性層

Claims (1)

1. 一方の面に表示電極が形成されたベース基材と、前記ベース基材の前記表示電極が形成された面に対向して配置された透明電極と、前記ベース基材と前記透明電極との間に配置され、前記表示電極と前記透明電極との間の電位差によって情報を可変表示する情報表示層と、前記ベース基材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、前記非接触通信用アンテナの前記ベース基材とは反対側に配置された磁性層とを有する情報表示媒体であって、
   前記非接触通信用アンテナと前記磁性層との間に、絶縁層を介して前記非接触通信用アンテナの一部と対向するように金属層が配置され、
   前記金属層は、前記非接触通信用アンテナの一部に対向した複数の領域からなる、情報表示媒体。

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