CN103098080A

CN103098080A - Rfid天线和2d条形码

Info

Publication number: CN103098080A
Application number: CN2010800690399A
Authority: CN
Inventors: S.西姆斯克; J.阿罗诺夫; M.戈尔; R.斯塔米; M.伊根
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: WO2012005733A1; DE112010005633T5; US9251459B2; CN103098080B; US20130105587A1

Abstract

一种设备具有表面，所述表面包括二维条形码和印刷在所述二维条形码上的射频标识（RFID）天线。所述RFID天线和所述二维条形码是由导电油墨形成的。

Description

RFID天线和2D条形码

技术领域

本发明涉及组合的RFID天线与2D条形码。

背景技术

存在用于标识和跟踪产品的不同机制。例如，一些产品包括射频标识（RFID）标签，其具有用于存储和处理信息的集成电路以及用于接收和传送信号的天线。其他产品包括条形码，其具有以二维（2D）构图的数据的光学机器可读表示。光学扫描器读取条形码以检索产品标识信息。

RFID标签和条形码生产起来可能是昂贵的，这是由于它们需要多种不同部件和过程来制造。

附图说明

图1A示出根据一个示例实施例的将天线的导电迹线覆盖在2D条形码上的第一示例图案。

图1B示出根据一个示例实施例的将天线的导电迹线覆盖在2D条形码上的第二示例图案。

图1C示出根据一个示例实施例的将天线的导电迹线覆盖在2D条形码上的第三示例图案。

图2示出根据一个示例实施例的具有不同宽度的天线线路的电特性的表格。

图3示出根据一个示例实施例的固定到产品上的RFID芯片。

图4是用于将导电油墨施加到表面上以形成天线的回路和条形码的方法。

图5示出根据一个示例实施例的基于托盘及其与各个项目的关联的供应链推理模型。

发明内容

一个实施例是具有表面的设备，所述表面包括二维条形码和印刷在二维条形码上的射频标识（RFID）天线。所述RFID天线和所述二维条形码由导电油墨形成。

具体实施方式

示例实施例涉及组合RFID天线与2D条形码的设备和方法。天线的导电回路（或线段/线条）被叠加或覆盖在2D条形码的印刷部分上。

一个示例实施例产生具有天线和2D条形码的RFID芯片。在制造期间，利用印刷技术在单次操作（pass）中将天线与2D条形码一起印刷。随后在第二次操作中施加天线的导电性。该过程降低了过程的成本和复杂性，这是由于天线和2D条形码被同时产生。

在一个示例实施例中，使用相同的油墨制作RFID天线和条形码，这简化了RFID芯片或标签和2D条形码的印刷和完成过程。一个示例实施例利用图案引导的方法（例如光刻激光退火）来固化油墨。

在一个示例实施例中，RFID天线遵循被沉积为2D条形码的油墨。作为另一实例，RFID回路（实现感应读/写操作）被沉积在细条中，所述细条被条形码读取器忽略或者由与条形码符号表示相关联的纠错码（ECC）处理。换句话说，天线的闭合回路具有的尺寸或表面积（长度和/或宽度）使得，由这些回路生成的信号或场被条形码读取器忽略和/或利用ECC来纠正。

利用分层（近场RFID天线和RFID芯片/电介质层/远场天线）方法制造根据一个示例实施例的RFID。RFID天线被与2D条形码集成印刷，并且被用来提供给出远场RFID可读性和2D条形码可读性这二者的上层（远场RFID天线）。

示例实施例不限于印刷天线和条形码。例如，示例实施例还被应用于膜开关和其他印刷电子接口的生产，其中金属外观覆盖的图案不同于必要的连接线。

示例实施例对于条形码和RFID天线这二者利用单一油墨。示例油墨包括但不限于透明导电油墨，例如ITO或氧化铟锡或者其他导电油墨。尽管油墨可以是透明的，但是它也可以利用现成的条形码读取器来读取。读取由于基板和油墨对于条形码读取器的照明灯/灯泡/LED的有差别的吸收和/或反射而发生。这一原理例如被用来读取白色基板上的白靛油墨（电子油墨）。白色基板通常具有增白剂并且其吸收性低于电子油墨。

一个示例实施例利用预导电（pre-conductive）油墨来印刷天线和2D条形码。如在这里和权利要求书中所使用的，“预导电油墨”是所施加的并且其电导率随后例如通过利用热、紫外（UV）光、激光烧蚀、或其他手段进行固化而增大的油墨。例如，在不导电状态中施加油墨，并且随后将其固化到导电状态。可替换地，施加不利用后续固化的导电油墨。

在一个实施例中，2D条形码被直接贴附到RFID芯片上，并且能够支持所感应的电流。取代远场天线，在天线的闭合回路中感应的电场在自身被贴附到RFID芯片上的附近的近场天线中感应出电流。

示例实施例包括用于将天线的导电迹线与2D条形码覆盖或组合的多种不同图案。图1A-1C示出三个不同示例图案。

图1A示出根据一个示例实施例的具有将天线的导电迹线或闭合回路100A覆盖在2D条形码110B上的第一示例图案的设备50A。

在该实施例中，只有在存在2D条形码的印刷（非白色）元件的地方才产生或存在导电通路或回路。例如，所述回路被印刷在条形码之上以便与条形码共存。这里，导电回路110A覆盖2D条形码的印刷（黑色）元件或者完全存在于其上。换句话说，导电回路没有延伸到白色区域或者2D条形码110A的各个元件120A之间的区域。

图1B示出根据一个示例实施例的具有将天线的导电迹线或闭合回路100B覆盖在2D条形码110B上的第二示例图案的设备50B。

在该实施例中，在2D条形码110B中的黑色油墨上方或者沿着黑色与白色油墨的边界产生导电通路或回路。示出覆盖2D条形码的黑色像素和/或黑色与白色像素之间的边界的多个导电回路（矩形的和总体上成曲线的）。如所示，没有回路穿过开放的白色空间，但是这样的回路可以加宽条形码的贴片或元件之间的连接点。

在图1A和1B中，天线的闭合回路具有遵循或跟踪形成条形码的油墨沉积物的形状。这些回路的尺寸和形状可以取决于条形码的深色区域的图案而改变（例如是圆形、矩形、正方形、多边形等等）。

图1C示出根据一个示例实施例的具有将天线的导电迹线或闭合回路100C覆盖在2D条形码110C上的第三示例图案的设备50C。

在该实施例中，不特别关于黑色油墨的位置来印刷导电回路（例外是沿着2D条形码的顶部和左侧边缘的交替的黑色和白色铺片（tile））。图1C中示出的实例可以利用现成的条形码读取器来读取。尽管有RFID天线的叠加的线路，仍然发生2D条形码的可读性。在一个实施例中，尽管有天线回路，仍然根据错误代码纠正（ECC）算法、在生产条形码期间使用的回路对条形码面积的百分比、以及对于天线使用的导电迹线的厚度而发生对条形码的读取。

在图1A-1C中，利用相同的油墨来印刷天线的线路和条形码的变深的区域或铺片。示例实施例包括天线的线路具有不同的长度和宽度。例如，天线的线路可以是条形码的各个模块的厚度的近似一半。作为另一实例，利用迹线的激光退火和在迹线周围的油墨上的风干，天线的线路可以具有0.25mm、0.5mm和1.0mm的宽度。

应当注意，2D条形码的取向标记（条形码的大轮廓“L”）还可以用作天线，其不干扰可读模块。

设备50A-50C包括但不限于产品（例如电子或非电子器件）、连接或附着到产品上的RFID或其他跟踪器件、所销售和/或跟踪的便携式或可移动器件。在一个实施例中，RFID天线和条形码被贴附、沉积、和/或施加到表面上，例如产品的或者附着到产品上的设备的单独元件（例如跟踪器件）的表面。

图2示出具有不同宽度的天线线路的电特性的表格200。第一列210示出迹线的宽度；第二列220示出迹线上的欧姆每平方；以及第三列230示出离迹线250-500微米的欧姆每平方。

根据表格200，利用405nm激光退火的固化对于500μm或更小的有效天线迹线导致5到10倍的电导率差。这对应于1/50英寸或20密耳，其对于如图1C中所描述的盖写将允许从模块尺寸为40密耳或更小的条形码进行读取。

图3示出根据一个示例实施例的固定到产品310上的RFID芯片300。RFID芯片300包括在第一层330中或其上的集成电路320、以及在第二层350上的组合RFID天线与条形码340。组合RFID天线与条形码340包括但不限于图1A-1C中所示的实施例。

根据框400，将导电油墨沉积在设备的表面上以形成条形码。

根据框410，将导电油墨沉积在所述表面上和条形码之上以形成天线的回路。

在一个实施例中，回路和条形码被同时形成。在另一实施例中，形成条形码并且随后在条形码上后续形成回路。在又一实施例中，形成回路并且随后在回路上后续形成条形码。

在一个实施例中，利用导电的油墨在单次印刷操作中将RFID天线和条形码沉积在表面上。由于天线和条形码被叠加在彼此之上并且共存，因此减小了天线和条形码的总表面积。

示例实施例还在供应链中提供灵活性，这是由于在上覆RFID天线的情况下印刷2D条形码，同时不在所有单元上都包括项目级别的RFID（用于供应链推理的模型结合图5来讨论）。

对于供应链推理，可以利用示例实施例。在其应用于串行化时，供应链推理是指将聚合中的每个项目上的独有标识符（例如RFID芯片）与聚合器（盒、托盘、其他装运单元）相关联的能力。通常这意味着聚合器与每个单独项目之间的等级关系。

图5示出根据一个示例实施例的基于托盘及其与各个项目的关联的供应链推理模型。单项目托盘500（项目A）被定义为单项目/制造商托盘级别元件（SIMPLE）单元510。SIMPLE单元复合成（multiple）包括多个单项目540的离散中间尺寸同质（DISH）单元520和530。混合托盘550（示出为具有项目A、项目C、项目D和项目E）被划分成单项目分组560（在一组中被示出为项目A和B；在第二组中被示出为项目C、E和F；以及在第三组中被示出为项目D）。

在图5中，将单项目托盘500与混合托盘550不同地对待。许多基于RFID的跟踪系统在托盘上使用单个RFID或其他标识器，而不管托盘被如何包装。取代使用这样的单个RFID标识器，一个示例实施例将所有相同或相似的项目的集合（视为“单项目类型分组”）定义为“SIMPLE”单元（SIMPLE=单项目/制造商托盘级别元件）。这对于属于相同分类或分组的所有项目允许单独的推理模型，如果其他考虑因素（成本、规章、可行性、顾客需求等等）支持这一分组的话。

另外，SIMPLE单元的任何数目的逻辑细分（每个聚合不少于2个单项目）被定义为离散中间尺寸同质（DISH）单元。注意，在一些情况下（例如大的项目使得每个托盘只有几个项目，或者对其进行单独跟踪不具有成本效率的低成本项目），在SIMPLE与单个单元之间将在逻辑上不存在DISH单元。然而，SIMPLE-DISH推理模型中的灵活性将为下面参照示出SIMPLE-DISH推理模型的图4描述的五个推理体系加强基础。

1. 推理模型

所述推理模型包括：如何执行跟踪；如何将项目引用或链接到它们在供应链中的亲代和/或子代；以及在注册表（例如用于存储推理、跟踪、认证、取证和用于供应链模型的其他有关数据的数据库）中如何关联这种关联的项目。

2. 器件/数据保持器接通/关断端钮（ramp）

所提出的系统在如何逻辑地定义DISH单元方面提供灵活性。例如，如果托盘包含480盒香烟，其中在16箱的每箱中有30盒，并且在每盒中有20包，每包包含20支香烟，则可以存在下列尺寸的DISH单元：

DISH-1：30盒的箱=30x20x20=12000个单个单元

DISH-2：20包的盒=20x20=400个单个单元

DISH-3：20支香烟的包=20个单个单元。

在该实例中总SIMPLE单元包含16x12000=192000支香烟。SIMPLE-DISH推理模型因此可以被描述为[16,30,20,20]模型，这意味着20个项目属于20个DISH-3单元中的每个，20个DISH-3单元属于30个DISH-2单元中的每个，30个DISH-2单元属于16个DISH-1单元中的每个，并且16个DISH-1单元构成SIMPLE单元。在SIMPLE-DISH模型中的每个级别的“器件”或“数据保持器”可以从RFID、印刷标签或其他印刷特征、印刷取证物、纳米标记剂（nanotaggant）、或记录/读取信息的任何其他可靠装置中选择。这一灵活性允许供应链管理者基于下面讨论的各种成本因素来选择器件/数据保持器。

3. 成本模型

在选择器件/数据保持器时考虑的成本包括下列内容：

a. 项目的成本：每个级别的SIMPLE和DISH单元的成本是多少对比器件/数据保持器的成本是多少？

b. 检查的成本（可见性）：从制造商到最终使用查询每个器件/数据保持器的成本是多少（如果检查成本之间的差大于器件成本的差，则应当选择更高的器件成本、更低的检查成本）？

c. 不检查的成本（不可见性）：器件/数据保持器故障的成本是多少？

d. 器件的成本：上面讨论的。

e. 集成、维护（更新、归档等等）的成本：与上面检查的成本有关。实施任何附加器件/数据保持器系统的成本是多少？另外，可以考虑RFID的相对成本，可以使用印刷和检查来最小化给定托盘的总成本。

4. 相同单元内的关联模型

SIMPLE或DISH单元内的元件如何相关？

a. 对于EPC全球号码，在与DISH/SIMPLE单元有关的可变字段中存在差异吗？

b. 对于基于基准标记的数据保持器（例如印刷取证物、纳米标记剂等等），对于集合中的不同单元使用了不同的基准标记吗？

c. 可以将制止物集合中的不同制止物用于每个SIMPLE/DISH单元吗？

d. 对于SIMPLE/DISH单元集合中的每个SIMPLE/DISH单元能够使用纳米标记剂的不同组合吗？

5. 规章：审计和合规性（compliance）

如何使用上面讨论的关联模型来满足包括审计和数据标准的规章事务？这改变任何其他花费吗？

在这五种情况的每种中，图5中所示的模型提供用于比较和对比总系统成本的框架。

根据示例实施例的方法设备是作为实例而提供的，并且不应当被解释成限制本发明的范围内的其他实施例。此外，在不同图内讨论的方法或步骤可以被添加到其他图中步骤的方法或者与之交换。此外，具体的数字数据值（例如具体量、数字、类别等等）或其他具体信息应当被解释为说明性的以用于讨论示例实施例。提供这样的具体信息不是为了限制示例实施例。

上面的讨论打算说明各种示例实施例的原理。一旦完全地理解上面的公开，对于本领域技术人员而言许多变型和修改就将变得显而易见。后面的权利要求书意图被解释成包含所有这样的变型和修改。

Claims

1. 一种设备，包括：

表面，所述表面包括二维条形码和印刷在所述二维条形码上的射频标识（RFID）天线，其中所述RFID天线和所述二维条形码是由导电油墨形成的。

2. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述RFID天线和所述二维条形码是由相同的导电油墨形成的。

3. 根据权利要求1所述的设备，其中，形成所述RFID天线的油墨被沉积在形成所述二维条形码的油墨上。

4. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述RFID天线是只被沉积在所述二维条形码的黑色油墨区域内的闭合回路。

5. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述RFID天线和所述二维条形码都是利用单个预导电油墨印刷的，所述预导电油墨在不导电状态中被施加并且随后被固化到导电状态。

6. 一种射频标识（RFID）器件，包括：

具有由导电油墨形成的多个闭合回路的天线；以及

由所述导电油墨形成的条形码，其中所述天线被沉积在所述条形码之上。

7. 根据权利要求6所述的RFID器件，其中，所述天线的闭合回路具有的形状遵循形成所述条形码的油墨沉积物。

8. 根据权利要求6所述的RFID器件，其中，所述天线的闭合回路具有的尺寸使得所述闭合回路被条形码读取器忽略。

9. 根据权利要求6所述的RFID器件，其中，所述天线的闭合回路具有的尺寸使得由所述闭合回路生成的信号利用纠错码（ECC）来纠正。

10. 根据权利要求6所述的RFID器件，其中，所述天线的闭合回路和所述条形码都是由包括氧化铟锡的相同的透明导电油墨形成的。

11. 一种方法，包括：

将导电油墨沉积在设备的表面上以形成条形码；以及

将所述导电油墨沉积在所述表面上和所述条形码之上以形成天线。

12. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述条形码和所述天线在单次操作中被一起印刷。

13. 根据权利要求11所述的方法，还包括：固化所述条形码和所述天线的回路的油墨，以把所述油墨从不导电状态变换到导电状态。

14. 根据权利要求11所述的方法，还包括：在所述条形码的印刷元件共存的表面上产生用于所述天线的回路的导电通路。

15. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述天线的回路具有遵循由所述条形码产生的图案的非圆形形状并且包括所述条形码的L形。