JP2015087641A - 表示装置及び電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線電力伝送に適した表示装置を提案することにより、充電時に大きなスペースを取らないようにする。【解決手段】表示装置は、丸めることが可能な平面形状に形成された表示部と、前記表示装置の端部に取り付けられた導体よりなるコイル形成部とを有し、前記コイル形成部は、丸められることによって、外部の無線電力伝送装置から伝送される電力を受信するためのコイルを形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、丸めることが可能な表示装置と、電力伝送装置とに関する。

近年、紙のように曲げることが可能な表示装置（フレキシブルディスプレイとも呼ばれる）が開発されている。フレキシブルディスプレイは、液晶表示装置のようにガラス基板を用いるのではなく、薄いフィルムを用いているため、軽くて衝撃に強いという利点がある。このため、丸めて使用することができ、持ち運び時や収納時に便利である。

一方、このような携帯型の機器は、無線電力伝送技術を用いることができる。無線電力伝送技術は、送電装置と受電装置とで相対するコイルを有し、非接触で電力を伝送する技術である。コイルの半径、長さ、巻き数から共振周波数が決定し、相対するコイルの共振周波数の一致具合によって電力伝送効率が決定する。

共振周波数Ｆは、以下の式（１）によって求められる。
Ｆ（Ｈｚ）＝１／（２π√ＬＣ） ・・・式（１）
ここで、Ｌはコイルのインダクタンスを表し、Ｃはコンデンサの容量を表す。
Ｌ（インダクタンス）は以下の式（２）によって求められる。
Ｌ＝ｋ×μ₀×π×ａ²×ｎ²／ｂ ・・・式（２）
ここで、ｋは長岡係数を表し、μ₀は真空の透磁率を表し、ａはコイルの半径を表し、ｂはコイルの長さを表し、ｎはコイルの巻き数を表す。

図１２は、コイルの形状の一例を示す図である。図１２において、ａはコイルの半径を表し、ｂはコイルの長さを表している。一般に、コイルの半径ａが大きいほど大きな電力を伝送できる。無線電力伝送技術を用いれば、充電ケーブルを抜き差しすることなく、充電を行うことが可能となる。このようなフレキシブルディスプレイに無線電力伝送を行う技術も開示されている（特許文献１）。

特開２００７−２５６０６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている技術は、腕時計のような小型の機器を対象にしたものであり、フレキシブルディスプレイはあらかじめ決められた形状に曲げて固定されていた。このため、充電時も大きなスペースを取ることなく、そのままの形状で充電を行うことができた。しかしながら、腕時計よりも大型の機器（タブレット型のＰＣなど）に無線電力伝送を適用すると、充電時に大きなスペースを取ってしまうという課題があった。

また、フレキシブルディスプレイの場合、曲がらない部分にコイルを配置しようとすると、コイルの大きさが制限されてしまい、充電効率が悪くなり、充電時間が長くなる、という問題点もあった。
そこで、本発明は、無線電力伝送に適した表示装置を提案することにより、充電時に大きなスペースを取らないようにすることを目的とする。

本発明に係る表示装置は、表示装置であって、丸めることが可能な平面形状に形成された表示部と、前記表示装置の端部に取り付けられた導体よりなるコイル形成部とを有し、前記コイル形成部は、丸められることによって、外部の無線電力伝送装置から伝送される電力を受信するためのコイルを形成することを特徴とする。

本発明によれば、表示装置を充電する場合のスペースを削減することができ、ユーザの利便性を向上させることができる。

実施形態１に係る表示装置の構成の一例を説明するための図である。 実施形態１に係る表示装置を丸めて無線電力伝送を行う形態を説明するための図である。 実施形態１に係る表示装置の構成要素の一例を説明するためのブロック図である。 コイル形成部によって形成されるコイルを表示装置１００のどこに配設するかの一例を説明するための図である。 コイル形成部によって形成されるコイルの回路構成の一例を説明するための図である。 実施形態２に係る表示装置の構成の一例を説明するための図である。 実施形態２に係る表示装置を丸めて無線電力伝送を行う形態を説明するための図である。 実施形態２における電力伝送装置の構成要素の一例を説明するためのブロック図である。 表示部の大きさの比較を説明するための図である。 コイル形成部の長さによって、コイルの巻き数が変化することを説明するための図である。 コイルの巻き数に対する共振周波数の変化の一例を説明するための図である。 コイルの形状の一例を示す図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る表示装置である表示装置１００の構成の一例を説明するための図である。
表示部１０１は、画像データを表示する部分であり、平面形状に形成された薄いフィルムの表面上に液晶素材が印刷されて構成されており、丸めることが可能になっている。

ハードウェア部１０２は、表示装置１００を構成するうえで、丸めることができない構成部材をまとめて収納するための部分である。図１に示すように、実施形態１の表示装置１００において、表示部１０１は、ハードウェア部１０２に比べて充分に大きく構成されている。

コイル形成部１０３は、受電のためのコイルを形成する部分であり、導体により構成されている。表示部１０１を丸めることによって、コイル形成部１０３も一緒に丸められて無線で電力を受信するためのコイルを形成し、無線で電力を受信できるようになる。

図２は、表示装置１００を丸めて無線電力伝送を行う形態を説明するための図である。図２において、図１と共通の部分については同じ番号を用いている。
前述のように、表示部１０１とコイル形成部１０３が丸められて、図２に示すような形状となる。

電力伝送装置２０１は、丸められた表示装置１００を配置することが可能な筒状形状に形成されている。電力伝送装置２０１は、例えば、クレードルとして動作する装置である。また、電力伝送装置２０１は、無線電力伝送用のコイル２０３を筒状形状の底面に有し、表示装置１００に対して無線電力伝送用のコイル２０３を介して無線で電力を伝送する。この場合、コイル形成部１０３によって形成された受電用のコイルと、電力伝送装置２０１の底部に予め形成されている無線電力伝送用のコイル２０３とが相対する形になり、外部から無線電力伝送が行われる。コンセントプラグ２０２は、ＡＣ商用電源に接続され、電力伝送装置２０１にＡＣ電源を供給する。実施形態１においては、丸めて形成したコイルを電力伝送装置２０１側に設けられている無線電力伝送用のコイルとを相対させるために、コイル形成部１０３は、表示部１０１の下側端部に配置されている。

図３は、表示装置１００の構成要素の一例を説明するためのブロック図である。
図３において、表示部１０１及びコイル形成部１０３は、図１及び図２で説明したものと同じものを表している。

バッテリー３０１は、表示装置１００の動作電力を蓄える部分である。コイル形成部１０３が受信した電力をバッテリー３０１に蓄え、表示装置１００の電力源として使用する。
電源供給部３０２は、表示装置１００の各構成要素へ電力を供給するためのものであり、バッテリー３０１から供給される電力を、表示装置１００の各構成要素が使用する電圧値に変換し、各構成要素へ供給する。

アプリ処理部３０３は、ソフトアプリケーションを記憶し駆動する部分である。例えば、カレンダー機能や電卓機能など、ディスプレイで表示可能なアプリケーションを有する。
画像処理部３０４は、画像データを生成するためのものであり、アプリ処理部３０３の指示に従って、表示部１０１に表示可能な画像データを生成する。

ドライバ３０５は、表示部１０１を駆動するためのものであり、画像処理部３０４の指示に従って、表示部１０１の横方向の駆動電圧と、縦方向の駆動電圧とを決定する。ここで、バッテリー３０１と、電源供給部３０２と、アプリ処理部３０３と、画像処理部３０４と、ドライバ３０５とは、ハードウェア部１０２に含まれる。

ただし、バッテリー３０１は、ハードウェア部１０２の大きさによって容量が制限されてしまう。バッテリー３０１を大容量のバッテリーにする場合は、ハードウェア部１０２に含めず、シート状の大容量のバッテリーを表示部１０１の背面に設置することも可能である。

図４及び図５は、コイル形成部１０３によって形成されるコイルの電気的接続の一例を説明するための図である。図４は、コイル形成部１０３によって形成されるコイルを表示装置１００のどこに配設するかの一例を説明するための図である。図５は、コイル形成部１０３によって形成されるコイルの回路構成の一例を説明するための図である。図４及び図５において、図１と共通の部分については同じ番号を用いている。

電線４０１は、コイル形成部１０３に流れた電流を伝送する線路である。電線４０１は、コイル形成部１０３の両端に接続されている。コンデンサ４０２は電線４０１に流れる電力を蓄えるためのものであり、コンデンサ４０２の両端は電線４０１に接続されている。

図４では、コイル形成部１０３によってコイルが形成されていない状態を示している。図５では、表示部１０１を丸めることにより、コイル形成部１０３によって受電用のコイルが形成されている状態を示している。
このようにして、実施形態１では、コイル形成部１０３により構成されるコイルとコンデンサ４０２からＬＣ共振回路が形成される。これによって、共振周波数で振動する電力を蓄えることができる。

このように、実施形態１によれば、表示装置１００を丸めた形でコイル形成部１０３により構成されるコイルを構成してＬＣ共振回路を形成し、無線電力伝送が行えるようになる。これにより、小さなスペースでバッテリー３０１に充電できるようになるという効果がある。

［実施形態２］
実施形態２では、コイルの巻き数や長さによってコイルの共振周波数が変化した場合に効率よく無線で電力を伝送する方法について説明する。
図６は、実施形態２に係る表示装置である表示装置６００の構成の一例を説明するための図である。図６において、図１と共通の部分については同じ番号を用いている。
非接触通信部６０１は、非接触で、且つ省電力で情報を伝送することができる通信手段である。非接触通信部６０１は、実施形態２による表示装置６００のコイルの長さなどの情報を格納し、コイル形成部１０３と水平に並ぶ端部に配設されている。

図７は、表示装置６００を丸めて無線電力伝送を行う形態を説明するための図である。図７において、図１と共通の部分と図６と共通の部分とについては同じ番号を用いている。
非接触通信部６０１は、コイル形成部１０３と同じ端部に設けられている。
コイル形成部１０３及び非接触通信部６０１は、電力伝送装置２０１に配置される。この状態において、コイル形成部１０３は、電力伝送装置２０１から無線で電力の伝送を受ける。非接触通信部６０１は、表示装置６００の情報を電力伝送装置２０１に伝送する。

図８は、実施形態２における電力伝送装置２０１の構成要素の一例を説明するためのブロック図である。
非接触通信検出部８０１は、表示装置６００の非接触通信部６０１からの情報を受信して取得するためのものであり、取得した情報は配置判定部８０２に送られる。

配置判定部８０２は送られてきた情報から、コイル形成部１０３によって形成される受電用のコイルの配置を判定する。コイル形成部１０３を丸めて電力伝送装置２０１に収めた場合、コイル形成部１０３の長さによってコイルの巻き数が変化する。コイルの巻き数が変化すると無線電力伝送の共振周波数も変化するので、配置判定部８０２は、コイルの巻き数の変化に応じて変化した共振周波数情報を決定して周波数調整部８０３に出力する。

周波数調整部８０３は、配置判定部８０２から送られた共振周波数情報から電力伝送装置２０１内の可変コンデンサ８０３ａを調整して送信共振周波数を変化させる。
電力送信部８０４は、電力伝送装置２０１に収められた表示装置６００に無線電力伝送を行うために電力送信を実行する。電力送信部８０４から送信された電力は、図７に示す表示装置６００のコイル形成部１０３に伝送される。

図９及び図１０は、コイル形成部１０３の長さによって、コイルの巻き数が変化することを説明するための図である。
図９（ａ）及び図１０（ａ）はモデルＡの表示装置６００を表し、図９（ｂ）及び図１０（ｂ）はモデルＢの表示装置６００を表している。
また、図９（ａ）及び図９（ｂ）は、表示部１０１の大きさの比較を説明するための図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、筒形状に形成された電力伝送装置２０１の内部に表示装置６００が丸めて収められた場合のコイル形成部１０３の巻き数の比較を説明するための図である。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、モデルＡの表示装置６００に比較してモデルＢの表示装置６００の方が表示面積が大きい。アスペクト比を維持するならば、表示面積の大きさに比例してコイル形成部１０３の長さも長くなる。
コイル形成部１０３の長さによって、形成されるコイルの巻き数も変化する。図１０（ａ）では１巻きであるが、図１０（ｂ）では２巻きとなっている。

コイルの巻き数が変わると無線電力伝送の共振周波数も変化する。したがって、コイル形成部１０３の長さ情報を非接触通信部６０１に記憶し、電力伝送装置２０１に伝送することによって、電力伝送装置２０１は、表示装置６００に適した共振周波数を計算することが可能となる。

図１１は、コイルの巻き数に対する共振周波数の変化の一例を説明するための図である。
電力伝送装置２０１の筒形状によってコイルの半径は同じになるから、表示装置６００の大きさの違いによってコイルの巻き数だけが変化する。

図１１では、モデルＡではコイルの巻き数が１回、モデルＢではコイルの巻き数が２回、となっている例を示している。コイルの長さやコンデンサ容量などの他の条件が同じ場合、コイルの巻き数の変化に伴って共振周波数も変化する。

このようにして、実施形態２では、表示装置６００と電力伝送装置２０１とにより無線電力伝送システムを構成した。これにより、表示装置６００が複数のモデルを持ち、コイル形成部１０３によって形成されるコイルの共振周波数が変化する場合であっても、共通の電力伝送装置２０１を用いて効率よく無線で電力を伝送することができる。

このように、実施形態２によれば、表示装置６００の大きさと電力伝送装置２０１の筒状形状の内径に基づいて共振周波数を決定することが可能になるので、効率の良い無線電力伝送を行うことが可能となる。

［実施形態３］
実施形態１及び２において説明された様々な機能、処理及び方法の少なくとも一つは、プログラムを用いて実現することができる。以下、実施形態３では、実施形態１及び２で説明した様々な機能、処理及び方法の少なくとも一つを実現するためのプログラムを「プログラムＸ」と呼ぶ。また、実施形態３では、プログラムＸを実行するためのコンピュータを「コンピュータＹ」と呼ぶ。パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などは、コンピュータＹの一例である。

実施形態１及び２において説明された様々な機能、処理及び方法の少なくとも一つは、コンピュータＹがプログラムＸを実行することによって実現することができる。この場合において、プログラムＸは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してコンピュータＹに供給される。実施形態３におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ハードディスク装置、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＲＯＭ、ＲＡＭなどの少なくとも一つを含む。また、実施形態３におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ（非一時的）な記憶媒体である。

１０１ 表示部
１０２ ハードウェア部
１０３ コイル形成部
２０１ 電力伝送装置
２０２ コンセントプラグ
３０１ バッテリー
３０２ 電源供給部
３０３ アプリ処理部
３０４ 画像処理部
３０５ ドライバ
４０１ 電線
４０２ コンデンサ
６０１ 非接触通信部
８０１ 非接触通信検出部
８０２ 配置判定部
８０３ 周波数調整部
８０４ 電力送信部

Claims (10)

1. 表示装置であって、
   丸めることが可能な平面形状に形成された表示部と、
   前記表示装置の端部に取り付けられた導体よりなるコイル形成部と
   を有し、
   前記コイル形成部は、丸められることによって、外部の無線電力伝送装置から伝送される電力を受信するためのコイルを形成することを特徴とする表示装置。
2. 前記表示部は、薄いフィルムの表面上に液晶素材が印刷されて構成され、丸めることが可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記表示装置の端部に取り付けられたハードウェア部を有し、
   前記ハードウェア部は、前記表示部に表示可能な画像データを生成する画像処理手段と、前記表示部を駆動するためのドライバとを有することを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記コイル形成部は、前記表示装置の下側の端部に配設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記外部と非接触で情報を伝送する非接触通信手段を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記非接触通信手段は、前記表示装置の情報を格納して前記コイル形成部の端部に配設されたものであり、前記無線電力伝送装置と通信するものであることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記非接触通信手段から前記無線電力伝送装置に送信される情報は、前記コイル形成部の長さに関する情報であることを特徴とする請求項５または６に記載の表示装置。
8. 電力伝送装置であって、
   表示装置のコイル形成部を丸めることによって形成されるコイルに電力を伝送する無線電力伝送手段を有し、
   前記無線電力伝送手段は、筒状形状に形成された前記電力伝送装置の底面に配設されたものであり、
   前記無線電力伝送手段は、前記表示装置が丸めて前記底面に配置された場合に、前記コイルを介して前記表示装置に無線で電力を伝送するものであることを特徴とする電力伝送装置。
9. 前記表示装置に配設されている非接触通信部と通信する非接触通信検出手段を有し、
   前記非接触通信検出手段は、前記非接触通信部と通信を行うことにより、前記コイルの長さに関する情報を取得することを特徴とする請求項８に記載の電力伝送装置。
10. 前記コイルの長さに関する情報と前記電力伝送装置の筒状形状の内径とに基づいて共振周波数を決定する決定手段を有することを特徴とする請求項９に記載の電力伝送装置。

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