CN113168549A - 用于形成和放置射频识别标签的方法、系统和装置 - Google Patents

用于形成和放置射频识别标签的方法、系统和装置 Download PDF

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Abstract

本发明示出并描述了一种用于形成和应用射频识别标签的方法、系统和装置。示例性实施例可包括新型射频识别嵌体，所述新型射频识别嵌体采用多元天线设计，使所配备的射频识别标签能够耦合到纸箱，例如边缘或角部周围。因此，即使射频识别标签的一部分受到例如相邻纸箱的阻塞或遮蔽，也仍然可以根据需要读取标签。

Description

用于形成和放置射频识别标签的方法、系统和装置
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2018年11月16日提交的第62/768,336号美国临时专利申请的优先权，所述第62/768,336号美国临时专利申请通过本发明的引用，成为本发明的一部分。
技术领域
本发明通常涉及射频识别(RFID)标签，该标签可在任何种类的包装上使用，例如但不限于产品包装、纸箱及其他产品容器。更特别地，本发明涉及一种具有多元天线射频识别嵌体的多部分标签。
背景技术
射频识别(RFID)标签是指可以附加到需要检测和/或监控是否存在的物品上的电子器件。通过称为“读取器”或“读取器面板”的装置，可以检查和监控射频识别标签是否存在(因此检查和监控附加射频识别标签的物品是否存在)。读取器通常会传输射频信号，射频识别标签对此信号做出响应。每个射频识别标签可以存储唯一标识号。射频识别标签通过提供其标识号和存储在射频识别标签上的附加信息，并基于读取器命令，对读取器传输的信号做出响应，使读取器能够确定物品的标识和特征。
通过构建嵌体，生产当前射频识别标签，包括连接到天线并应用于基板的射频识别芯片。然后将嵌体插入单个标签。然后，通过常规印刷工艺(例如柔印工艺)印刷这些标签，然后可变信息可随静态信息印刷，也可以单幅印刷。然后，在具有读取/编码装置的打印机中对射频识别芯片进行编码，或者由读取器/编码装置单独编码。
另一种射频识别标签生产方法包括，直接在基板上生产射频识别装置。例如，基板前移并涂覆胶粘剂，从而“弱化”了与将天线附着到基板上相关的无需使用胶粘剂的区域。或者，也可以按照天线的形状和构型，将胶粘剂以图案的方式涂覆到基板上。下一步，在胶粘剂上使用金属箔，例如铝箔，金属箔仅附着在仍然残留外露的粘性胶粘剂的区域。可以进一步切割金属箔，例如通过圆压圆模切机和/或激光切割装置，以进一步限定天线的形状。然后，清除金属箔的剩余基质，仅允许最终天线形状附着到基板上，并在天线结构的接触端上使用芯片或载带，例如通过使用导电胶粘剂，采用偶极子天线。可以在芯片或载带顶部，或者在天线覆盖的整个区域之上，设置覆盖层。
随着射频识别技术用途的扩展，应用并使用射频识别技术的产品包装材料和产品内容物的广度和多样性也在增长。然而，由于必须保证射频识别技术具有适当的功能，因此随着射频识别技术(包括吊牌、标签和介质)的推广和使用率提高，又对射频识别技术的使用提出了新的挑战。
例如，在服装行业中，产品材质(即织物)往往有助于射频(RF)信号通过。由于射频信号可与射频收发器进行相对自由的通信，因此射频识别吊牌的放置并不重要。
然而，当相同的射频识别技术应用于不同的产品细分市场时，例如食品行业，由于纸箱及其他产品容器内放置的产品内容物，这项技术的有效性又面临新的问题和挑战。例如，水、果汁、牛奶、奶油、冰淇淋基底、咖啡调味香料等流体都倾向于以液体形式存在。但是这类液体往往会减轻甚至阻止射频信号顺利地往返于射频识别应答器进行传播。同样，已知具有高水分饱和含量的牛肉、家禽和海鲜等蛋白质，以及其他高液体含量产品可以阻碍或阻止射频信号的顺利传播。
关于此类产品和常见射频识别吊牌，传统的射频识别技术功能改进方法涉及产品纸箱及相关托盘的严格堆放、定向和组织。如图1所示，纸箱必须全部放置在托盘上，以便能够看到射频识别吊牌，而不会隐藏或以其他方式受到其他纸箱或托盘的遮挡。如此，射频信号可自由传播，并能扫描射频识别吊牌。但是，如果将两个纸箱托盘组合在一起，如图2所示，则后纸箱上的射频识别吊牌将会受到纸箱内容物的影响，相关标签上的射频信号能力可能会受到严重影响或变得难以使用。换言之，如果射频识别标签最终进入托盘堆的核心部分，则射频识别吊牌或标签上的射频识别嵌体会受到阻碍，无法往返于收发器进行信号接收或传输。因此，在不考虑贴有射频识别标签的纸箱或其他容器定向的情况下，我们需要一种可以往返于收发器进行信号接收和传输的射频识别标签。
发明内容
下文所述的本发明实施例并不旨在穷尽或将本发明限制在以下详细说明中公开的精确形式。相反，实施例的选择和描述可使本领域其他技术人员领会理解本发明的原理与实践。
为了解决上述问题，本文示出并描述了射频识别标签用射频识别嵌体的形成与应用方法、系统和器械。示例性实施例可包括新型射频识别嵌体，该新型射频识别嵌体采用多元天线设计，使所配备的射频识别标签能够耦合到纸箱，例如边缘周围。因此，即使射频识别标签的一部分受到阻塞或遮蔽，也仍然可以根据需要读取标签。
根据一些实施例，射频识别标签包括基板和射频识别嵌件。在一些实施例中，基板包括顶面和底面，并限定了一条或多条折叠线处连接在一起的多个部分。基板可以是纸、卡纸、塑料(如PET)或其他合适的材料。在一些实施例中，可以采用热转印、喷墨或激光打印等方法在基板上打印。在一些实施例中，射频识别嵌体设置在基板底面下方，并且包括多元天线和射频识别芯片。在一些实施例中，射频识别芯片位于多元天线的各元件之间，并与多元天线的每个元件实现了电连接。
在一些实施例中，射频识别标签的所述多个部分包括第一部分和第二部分。第一部分和第二部分可以在第一折叠线处连接在一起。在一些实施例中，射频识别标签的所述多个部分进一步包括第三部分。第一部分和第三部分可以在第二折叠线处连接在一起。或者，第二部分和第三部分可以在第二折叠线处连接在一起。
在一些实施例中，所述多元天线包括二元天线，所述二元天线包括第一天线元件和第二天线元件。所述第一天线元件可设置在邻近所述第一部分基板底面处，所述第二天线元件可设置在邻近所述第二部分基板底面处。在一些实施例中，射频识别芯片配置成由第一天线元件和第二天线元件中的一个或同时由第一天线元件和第二天线元件激活。第一天线元件和第二天线元件中的每一个可以配置成向射频识别读取器发送射频信号并从射频识别读取器接收射频信号。
根据其他实施例，所述多元天线包括三元天线，所述三元天线包括第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件。所述第一天线元件可设置在邻近所述第一部分基板底面处，所述第二天线元件可设置在邻近所述第二部分基板底面处，第三天线元件可设置在邻近所述第三部分基板底面处。在一些实施例中，射频识别芯片配置成由第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的任何一个或多个激活。第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每一个可配置成向射频识别读取器发送RF信号并从射频识别读取器接收RF信号。
在一些实施例中，所述一条或多条折叠线包括穿孔、压痕线或部分模切中的一个或多个。在一些实施例中，射频识别标签包括基板顶面上的印刷标记，以指示一条或多条折叠线的位置。在一些实施例中，射频识别标签包括胶粘剂和设置在邻近胶粘剂处的可移性底纸。
根据一些实施例，物品射频识别标签应用方法包括，将具有第一天线元件的射频识别标签的第一部分固定到物品的第一区域，然后将具有第二天线元件的射频识别标签的第二部分固定到物品的第二区域。在一些实施例中，射频识别标签的第一部分和第二部分在第一折叠线处连接在一起。
物品的第一区域可以是纸箱的第一面，物品的第二区域可以是纸箱的第二面。在一些实施例中，第一折叠线沿着连接纸箱第一面和第二面的边缘设置，使第一天线元件固定到纸箱的第一面，第二天线元件固定到纸箱的第二面。在一些实施例中，所述方法包括沿着第一折叠线将印刷在射频识别标签顶面上的标记与连接纸箱第一面和第二面的边缘对齐。
在一些实施例中，所述方法包括将具有第三天线元件的射频识别标签的第三部分固定到物品的第三区域。射频识别标签的第三部分可与射频识别标签的第一部分或第二部分之一在第二折叠线处连接在一起。在一些实施例中，物品的第一区域为纸箱的第一面，物品的第二区域为纸箱的第二面，物品的第三区域为纸箱的第三面。第一折叠线和第二折叠线可以沿着由纸箱第一面、第二面和第三面限定的不同边缘设置，使第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每一个固定到纸箱的不同面。例如，第一折叠线可以沿着连接纸箱第一面和第二面的边缘设置，而第二折叠线可以沿着连接纸箱第一面和第三面的边缘设置。在一些实施例中，射频识别标签固定到纸箱的一角或其附近。
在一些实施例中，所述方法包括从射频识别标签上取下可移性底纸，露出沿着射频识别标签底面至少一部分设置的胶粘剂。射频识别标签的第一部分和第二部分可通过胶粘剂固定到物品上。在射频识别标签进一步包括第三部分的实施例中，第三部分可通过胶粘剂固定到物品上。
附图说明
本发明实施例的优点将体现在其示例性实施例的以下详细说明中，该说明应当结合附图考虑，附图中相似的附图标记表示相似元件，其中：
图1为采用传统的射频识别标签放置的已知纸箱堆放和托盘定向图。
图2为采用传统的射频识别吊牌放置的已知纸箱堆放和托盘定向视图。
图3A为示出布置在纸箱和托盘上的二元射频识别装置的示意图。
图3B为示出二元天线设计射频识别标签的示意图。
图4A为示出布置在纸箱和托盘上的三元射频识别装置的示意图。
图4B为示出三元天线设计射频识别标签的示意图。
具体实施方式
本发明的各个方面在以下针对本发明具体实施例的说明书及相关附图中公开。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以设计替代实施例。另外，本发明示例性实施例的公知元件将不予详细描述或省略，以免掩盖本发明的相关细节。此外，为了便于理解说明书，下面将讨论本文中使用的几个术语。
本文中所使用的“示例性”一词是指“用作示例、实例或图示。”本文所述的实施例并非限制性实施例，而仅为示例性实施例。应当理解的是，所述实施例不一定解释为优选实施例或优于其他实施例。此外，术语“本发明实施例”、“实施例”或“发明”并不要求本发明的所有实施例均包括所讨论的特征、优势或操作模式。
此外，这里还描述并显示了本文中所使用的与无线电信号相关的各种元件、射频识别(RFID)等。这种技术通常可以嵌入到介质中，通常称为射频识别标签、射频识别吊牌、射频识别介质等，并且应当理解的是，这类术语均包含嵌入到各种介质中的射频识别的使用，因此这类术语可以互换使用。
现在请参照图3A，形成和利用射频识别标签的几个实施例可予以显示并说明。如上所述，将至少一个射频识别标签应用于纸箱等容器，然后将容器堆放并布置在托盘上，由于放置了射频识别标签，纸箱内容物阻断了射频信号，从而产生问题。图1和图2反映了这一问题。然而，如图3A和图4A所示，至少一个新射频识别标签304、404可放置在纸箱302、402的边缘或角部等周边部分，纸箱302、402设置并堆放在托盘结构300、400内。
在图3A中，如图所示，多个射频识别标签304放置在纸箱302的边缘或周边。射频识别标签304具有射频识别嵌体310，射频识别嵌体310可具有二元天线312a、312b，如图3B所示。例如，可通过用胶粘剂等将射频识别嵌体310固定到基板上，形成射频识别标签304。可以设想，可采用本领域已知的任何方式进行胶粘剂的幕涂、以图案的方式涂覆或应用。基板可限定在一条或多条折叠线处连接在一起的射频识别标签304的多个部分；例如，基板可限定在折叠线316处连接在一起的第一部分306和第二部分308。在有利的情况下，在一个实施例中，射频识别嵌体310固定到基板上，使第一天线元件312a设置在第一部分306内，第二天线元件312b设置在第二部分308内。
因此，即使阻断了射频识别标签304的一部分(例如，第一部分306或第二部分308)，二元天线设计也可允许捕捉射频识别标签304上的射频信号。射频识别嵌体310可使射频识别芯片314仅用于嵌体310，例如，大体上或部分大体上位于双天线元件312a、312b之间并且接近折叠线316，实现二元天线312a、312b波瓣信号的优化利用。射频识别标签304的射频识别嵌体310的形成可以进一步改进射频识别标签304的放置，提供比传统射频识别标签更好的信号捕捉，同时保持较低的射频识别标签制造成本。
请仍然参照图3A，当纸箱或容器302面对面或背靠背放置时，可以露出射频识别标签304的至少一个部分。以下构型可以表明这一点，例如：围绕纸箱302边缘设置的完全外露的射频识别标签304；同样围绕纸箱302边缘设置的射频识别标签的外露第一部分306；以及同样围绕纸箱302边缘设置的射频识别标签的外露第二部分308。因此，可以理解的是，射频识别标签304设置在纸箱302的周边或边缘部分周围。射频识别标签304的独特放置，特别是将第一部分306放置在纸箱的一个面上，并将第二部分308放置在纸箱的第二个面上，结合射频识别标签304的二元天线设计312a、312b，使往返于射频读取器或应答器的信号路径变得清晰，不考虑纸箱302的内容物或这些内容物(例如液体、织物等)的性质。
二元天线设计射频识别嵌体310的一个视图如图3B所示。这里的射频识别嵌体310包括第一天线元件312a、第二天线元件312b和射频识别芯片314。同时还可以设想，嵌体310可包含任何数量的天线元件，且不限于第一天线元件和第二天线元件。射频识别芯片314可以大体上或部分大体上设置在第一天线元件312a和第二天线元件312b之间，同时与第一天线元件312a和第二天线元件312b形成电气或通信连接，并且接近射频识别标签304的折叠线316。折叠线316可提供至少用于绕纸箱边缘设置射频识别标签304的视觉标记，类似于图3A所示的标签放置。例如，折叠线316可包括穿孔、压痕线或部分模切中的一个或多个。另外，或者，射频识别标签304的顶面上沿折叠线316可包含印刷标记，以指示折叠线316的存在。印刷标记可以通过本领域设想的任何方式印刷，例如但不限于通过数字方式、喷墨和/或激光。
本发明的进一步实施例如图4A和图4B所示。如图4A所示，射频识别标签404放置在纸箱402的角部。射频识别标签404具有射频识别嵌体412，含三元天线414a、414b、414c，如图4B所示。即使阻断一部分射频识别标签404(例如，第一部分406、第二部分408或第三部分410中的一个或多个)。三元天线设计也可允许捕捉射频识别标签404上的射频信号。对于射频识别嵌体412，嵌体412上仅使用射频识别芯片416，例如大体上位于三个天线元件414a、414b、414c之间并接近一条或多条折叠线418a、418b，实现三元天线414a、414b、414c任何波瓣的信号的优化利用。射频识别标签404的射频识别嵌体412的形成可以进一步改进射频识别标签404的放置，提供比传统射频识别标签更好的信号捕捉，同时保持较低的射频识别标签制造成本。
请仍然参照示例性图4A，当纸箱402面对面或背靠背放置时，可以露出射频识别标签404的至少一个部分。以下构型可以表明这一点，例如：围绕纸箱402角部设置的完全外露的射频识别标签404；同样围绕纸箱402角部设置的射频识别标签的外露第一部分406；同样围绕纸箱402角部设置的射频识别标签的外露第二部分408；同样围绕纸箱402角部设置的射频识别标签的外露第三部分410；以及当射频识别标签404绕纸箱402角部设置时，两个或多个外露部分406、408、410的任意组合。因此，可以理解的是，射频识别标签404设置在纸箱402角部周围。射频识别标签404的独特放置，特别是将第一部分406放置在纸箱的一个面上，将第二部分408放置在纸箱的第二个面上，并将第三部分410放置在纸箱的第三个面上，结合射频识别标签404的三元天线设计414a、414b、414c，使往返于射频读取器或应答器到射频识别标签404的信号路径变得清晰，不考虑纸箱402的内容物或这些内容物(例如液体、织物等)的性质。
三元天线设计射频识别嵌体412的示例性视图如示例性图4B所示。这里的射频识别嵌体412包括第一天线元件414a、第二天线元件414b、第三天线元件414c和射频识别芯片416。射频识别芯片416可以大体上设置在三个天线元件414a、414b、414c之间，电连接到三个天线元件414a、414b、414c中的每一个，并接近一条或多条折叠线418a、418b。折叠线418a、418b可提供至少用于绕纸箱角部设置射频识别标签404的视觉标记，类似于图4A所示的标签放置。例如，折叠线418a、418b可包括穿孔、压痕线或部分模切中的一个或多个。另外，或者，射频识别标签404的顶面上沿折叠线318a、318b中的一条或两条可包含印刷标记，以指示每条折叠线318a、318b的存在。
可以理解的是，在示例性图3A至图4B中，即使当纸箱302、402以面对面堆放构型进行放置，射频识别标签304、404的至少一部分(例如，第一部分306、406、第二部分308、408或第三部分410)也会暴露于托盘结构300、400的外周边。因此，来自读取器或应答器(未示出)的射频信号可以自由到达每个射频识别标签304、404，从而可以无阻碍地进行数据传输。如果使用先前传统射频识别吊牌的定向，如图2所示，可能就无法实现这种数据传输，或者至少会使数据传输严重退化。
因此，可以理解的是，射频识别技术可以在先前不可能或不理想的各种环境中使用。例如，上述示例性实施例可以在极具挑战性的环境中使用，纸箱的内容物通常会禁止与传统射频识别标签进行适当和有效的信号通信。因此，利用本文所述的示例性实施例，可以在这种极具挑战性的环境中，在成堆的纸箱上使用射频识别标签，进一步地，纸箱堆可以相互靠近地设置，而没有任何退化，也不会使射频识别标签以及一个或多个射频识别应答器之间的射频信号传输失败。
上述说明书和附图举例说明了本发明的原理、优选实施例和操作模式。然而，本发明不应解释为局限于前述特定实施例。本领域技术人员将理解到上述实施例的其他变化(例如，根据需要，与本发明的某些构型相关联的特征反而可与本发明的任何其他构型相关联)。
因此，上述实施例应视为说明性实施例而非限制性实施例。因此，应当理解的是，在不脱离由以下发明要求保护范围所限定的本发明范围的情况下，本领域技术人员可以对这些实施例做出变更。

Claims (20)

1.一种标签，其特征在于，包括：
基板，包括顶面和底面，所述基板将连接在一起的多个部分限定在一条或多条折叠线处；以及
射频识别嵌体，其设置在所述基板的底面下方，所述射频识别嵌体包括多元天线和射频识别芯片，所述射频识别芯片位于所述多元天线的每个元件之间并且电连接到所述多元天线的每个元件。
2.根据权利要求1所述的一种标签，其特征在于，所述多个部分包括第一部分和第二部分。
3.根据权利要求2所述的一种标签，其特征在于，第一部分和第二部分在第一折叠线处连接在一起。
4.根据权利要求3所述的一种标签，其特征在于，所述多个部分进一步包括第三部分。
5.根据权利要求4所述的一种标签，其特征在于，第一部分和第三部分在第二折叠线处连接在一起。
6.根据权利要求2所述的一种标签，其特征在于，所述多元天线包括二元天线，使第一天线元件设置在邻近所述第一部分基板底面处，第二天线元件设置在邻近所述第二部分基板底面处。
7.根据权利要求6所述的一种标签，其特征在于，射频识别芯片配置成由第一天线元件和第二天线元件中的一个或同时由第一天线元件和第二天线元件激活，第一天线元件和第二天线元件中的每一个配置成向射频识别读取器发送RF信号并从射频识别读取器接收RF信号。
8.根据权利要求4所述的一种标签，其特征在于，所述多元天线包括三元天线，使第一天线元件设置在邻近所述第一部分基板底面处，第二天线元件设置在邻近所述第二部分基板底面处，第三天线元件设置在邻近所述第三部分基板底面处。
9.根据权利要求8所述的一种标签，其特征在于，所述射频识别芯片配置成由第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的任何一个或多个激活。第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每一个配置成向射频识别读取器发送RF信号并从射频识别读取器接收RF信号。
10.根据权利要求1所述的一种标签，其特征在于，所述一条或多条折叠线包括穿孔、压痕线或部分模切中的一个或多个。
11.根据权利要求1所述的一种标签，其特征在于，进一步包括基板顶面上的印刷标记，以指示一条或多条折叠线的位置。
12.根据权利要求1所述的一种标签，其特征在于，进一步包括胶粘剂和可移性底纸。
13.一种在物品上使用射频识别标签的方法，其特征在于，包括：
将具有第一天线元件的射频识别标签的第一部分固定到物品的第一区域上；以及
将具有第二天线元件的射频识别标签的第二部分固定到物品的第二区域，其中，射频识别标签的第一和第二部分在第一折叠线处连接在一起。
14.根据权利要求13所述的一种方法，其特征在于，物品的第一区域是纸箱的第一面，物品的第二区域是纸箱的第二面，第一折叠线沿着连接纸箱第一面和第二面的边缘设置，使第一天线元件固定到纸箱的第一面，第二天线元件固定到纸箱的第二面。
15.根据权利要求14所述的一种方法，其特征在于，进一步包括沿着第一折叠线将印刷在射频识别标签顶面上的标记与连接纸箱第一和第二面的边缘对齐。
16.根据权利要求13所述的一种方法，其特征在于，进一步包括将具有第三天线元件的射频识别标签的第三部分固定到物品的第三区域，其中，射频识别标签的第三部分与射频识别标签的第一部分或第二部分之一在第二折叠线处连接在一起。
17.根据权利要求16所述的一种方法，其特征在于，物品的第一区域为纸箱的第一面，物品的第二区域为纸箱的第二面，物品的第三区域为纸箱的第三面，第一折叠线和第二折叠线可以沿着由纸箱第一面、第二面和第三面限定的不同边缘设置，使第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件中的每一个固定到纸箱的不同面。
18.根据权利要求17所述的一种方法，其特征在于，所述射频识别标签在纸箱角部固定到纸箱。
19.根据权利要求13所述的一种方法，其特征在于，进一步包括从射频识别标签上取下可移性底纸，露出沿着射频识别标签底面至少一部分设置的胶粘剂，使射频识别标签的第一部分和第二部分通过胶粘剂固定到物品上。
20.根据权利要求16所述的一种方法，进一步包括从射频识别标签上取下可移性底纸，露出沿着射频识别标签底面至少一部分设置的胶粘剂，使射频识别标签的第一部分、第二部分和第三部分通过胶粘剂固定到物品上。
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