JP2004240533A

JP2004240533A - インジケータ機能搭載非接触タグ

Info

Publication number: JP2004240533A
Application number: JP2003026767A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Yamada; 英幸山田; Naoyuki Sakata; 直幸坂田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-02-04
Filing date: 2003-02-04
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】無線タグ表面に電圧により光学的変化が現れるインジケータ機能を実装することにより安価で非接触タグへのマーキングを非接触にて行える無線タグ媒体を提供すること。
【解決手段】アンテナを有する非接触タグにおいて、外部からの電磁波を受けることで得た電力を利用して光学的な変化を起こすことにより表示状態（インジケータ点灯状態又はインジケータ消灯状態）を変える表示素子を有し、前記表示素子は、一旦光学的変化を起こすと、外部からの電磁波を遮断しても、変えた表示状態を維持することを特徴とするインジケータ機能搭載非接触タグ。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤレスでの認識が可能なＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグに関するもので、在庫システムや物流システム、工程管理システム、認証システムに用いられる媒体に関し、媒体上に光学的な変化を示すインジケータを備えたＲＦＩＤタグに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、物流システムや工程管理システム、認証システムなどでは、従来用いられてきたバーコードに代わって、ＲＦＩＤタグ等の無線タグを応用した媒体が用いられ始めている。無線タグは、プラスチックケースやフィルム積層された媒体であり、その内部にアンテナやＩＣ（集積回路）チップが実装されており、年々小型軽量化が進んでいる。この実装されたアンテナやＩＣにより、外部の装置を用いて非接触の通信を行う事で、タグ固有の情報の管理、運用を行う事ができる。
【０００３】
しかし、これら無線タグのシステムは端末等の外部の装置によってスキャンを行わないと情報を認識することができないため、その運用過程において無駄な動作やスキャンを行わなければならない場合がある。
【０００４】
そこで、無線タグの表面に、そのタグ情報に応じて人間が判別できる情報を書き込み、必要に応じて消去できるリライト記録層を配置したものがある（例えば特許文献１、特許文献２参照）。このリライト記録層を配置した無線タグでは、無線タグの発行時に表面の再印字を行うため無線タグのリサイクル運用が可能となっている。
【０００５】
また、無線タグ内部に発光素子を導入した発光タグ（例えば特許文献３参照）では、スキャン時に検索しているＩＤタグを認識した場合、スキャンに用いている電波を変換し、タグ側の発光素子へ電力を供給することで発光させ、光で該当するタグの存在する場所などを知らせることが可能となっている。
【０００６】
さらに、スキャンした場合に無線タグ内部の情報を無線タグ上に表示することも考案されている（例えば特許文献４参照）。この場合、電子ペーパーを無線タグ上に配置することで、外部の端末などに無線タグを挿入することなく、非接触で情報を書き換えることができる。タグ情報の書き換えと無線タグ表面の情報を常に一致させることが可能になり、無線タグのリサイクル性が高まる一方、工程上の混乱が最小限ですむことになる。
【０００７】
このように、無線タグに表面の表示や光学的変化を与えることによって、無線タグのＩＤを端末等の外部の装置で読みとる以外に人間によるタグの判別を可能にすれば、より工程や物流の迅速さを高めることができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１０４１８９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２５９６２４号公報
【特許文献３】
特開２０００−３０６０６２号公報（図５）
【特許文献４】
特開２００２−２３６８９１号公報（図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の様に一般の無線タグシステムにおいては、外部の機器でＩＤ情報を読み込むまでは、分類や履歴などを把握することができないため、無線タグやそれらを備えた資材そのものを厳密に運用する必要がある。もし、無線タグや資材が煩雑に管理された場合、何度も同じ無線タグをスキャンする必要がでてくる。また、スキャンによって、ある条件に合致したタグを発見した場合人間がわざわざマーキングを施すなどの手間が生じている。
【００１０】
また、リライト層を表面に配置した無線タグでは、表面への情報の印字によりタグの分類などは把握することができるが、表面の情報の書き換えには外部の端末への挿入が必要であり、一度スキャンしたタグかどうかを判別する手だてがない。
【００１１】
一方、電子ペーパーを導入したタグでは、スキャン時にタグ表面の情報を書き換えることができるのでスキャンの履歴などは人間が判断することが可能であるが、タグ内により高機能なＩＣチップや電子ペーパーを駆動させるためのドライバＩＣなどを組み込む必要があり、コスト上の問題が回避できない。
【００１２】
本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、無線タグ表面に電圧により光学的変化が現れるインジケータ機能を実装することにより安価で非接触タグへのマーキングを非接触にて行える無線タグ媒体を提供することを課題とする。また、これにより、外部端末に依存しすぎないタグの応用展開を提案することも課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、アンテナを有する非接触タグにおいて、外部からの電磁波を受けることで得た電力を利用して光学的な変化を起こすことにより表示状態（インジケータ点灯状態又はインジケータ消灯状態）を変える表示素子を有し、前記表示素子は、一旦光学的変化を起こすと、外部からの電磁波を遮断しても、変えた表示状態を維持することを特徴とするインジケータ機能搭載非接触タグとしたものである。
【００１４】
また請求項２の発明では、前記表示素子の全面もしくは一部分に透明樹脂基材を積層し成形することによって、前記表示素子の表示状態の変化を確認可能であることを特徴とする請求項１に記載のインジケータ機能搭載非接触タグとしたものである。
【００１５】
また請求項３の発明では、前記表示素子は、一旦光学的変化を起こして表示状態を変えた後、曲げ変形等の応力を与えると、光学的変化を起こす前の表示状態に戻ることを特徴とする請求項１又は２に記載のインジケータ機能搭載非接触タグとしたものである。
【００１６】
また請求項４の発明では、カバーケース等を備えることによって、前記表示素子に予期せぬ曲げや応力が加わった場合に、表示状態が元の状態に戻ってしまうのを防ぐことを特徴とする請求項３に記載のインジケータ機能搭載非接触タグとしたものである。
【００１７】
また請求項５の発明では、前記表示素子として、透明フィルムセル中にプレーナ状態（インジケータ消灯状態）とフォーカルコニック状態（インジケータ点灯状態）の双安定性を示すコレステリック液晶を注入した液晶パネルを用いたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のインジケータ機能搭載非接触タグ。
【００１８】
また請求項６の発明では、前記液晶パネルは、電圧無印加時にプレーナー状態であり、電圧印加によりフォーカルコニック状態に変化することを特徴とする請求項５に記載のインジケータ機能搭載非接触タグとしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照し、本発明の幾つかの実施形態を説明する。
【００２０】
図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、本発明によるインジケータ機能搭載非接触タグの一実施形態を示す概念図であって、図２はその層構成を示す展開斜視図である。さらに図３は表示素子を含む部分の断面図であり、図４はインジケータの点灯から消灯までの手順の流れの一例を示す説明図である。
【００２１】
この実施形態のインジケータ機能搭載非タグ本体（１）は、ＩＣ（１−２ａ）やアンテナ及び配線（１−２ｂ）、インジケータを表示するための表示素子（２−１）などを実装した実装基板（１−２）を、プラスチック基材（１−１）で積層した構成に成っている。
【００２２】
プラスチック基材（１−１）は、この非接触タグの最表面層となるものであり、有色または無色透明なプラスチック、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネートなどのポリエステル系樹脂または、それらを一組成として使用したポリマーアロイ樹脂及びポリエステル系共重合体、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、セルロースポロピオネート、セルロースアセテートブチレート等が使用できる。厚さは、１６〜２００μｍのシートを適宜用いることができるが、反り防止等の品質を維持するために表裏で同じ厚さ、できれば同じロットの原反を用いたシートを利用するのが好ましい。プラスチック基材（１−１）へは、必要であれば印刷層、隠蔽層、保護層などの印刷加工やコーティング加工を施すことが出来る。しかし、表示素子（２）の表示を外見で確認できるように、表示素子の表示部と重なる領域への印刷等の加工は行わないことが好ましい。
【００２３】
実装基板（１−２）は、本発明におけるインジケータ機能搭載非タグの製造用中間体であり、基板（１−２ｃ）上にアンテナ及び配線（１−２ｂ）、ＩＣ（１−２ａ）、表示素子（２）を実装したものである。
【００２４】
基板（１−２ｃ）としては、従来のプリント基板と同様にガラスエポキシが使用可能であるが、耐熱性の向上や、耐屈曲性の向上、薄型化の目的でポリイミド樹脂フィルム基板やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム基板が用いられることもある。その他、一般にプリント基板に用いられる材料であれば、素材として使用することができる。
【００２５】
アンテナ及び配線（１−２ｂ）の材料としては、導電性が十分あれば特に限定するものではないが、安価なことから銅製のものが好適であり、その他、金や銀、カーボンなども使用できる。具体的なアンテナのパターンは、利用する電磁波の周波数によって変更でき、巻線コイル、エッチング、印刷により設けることができる。配線においても、エッチング、メッキ、印刷によりパターンを形成することができ、アンテナ、ＩＣ（１−２ａ）、表示素子（２）との間で半田付け、導電性の接着剤、異方導電性材料などにより電気的に接続され回路を形成する。
【００２６】
ＩＣ（１−２ａ）は、アンテナ（コイル）で励起された交流電流を整流する電源回路、タグ本来の機能を処理するプロセッサ、プロセッサより得た信号を基に表示素子（２）の駆動を行う為のドライバを１つのチップとして設けてもよいし、複数のモジュールで構成しても良い。該ドライバは、表示素子にインジケータを点灯及び消灯するための制御用のもので、単に電圧を印加えるだけの最小限の機能をもっていればよく、その信号は実装基板（１−２）上の配線を経由して表示素子（２）に結合されるが、その際既知の異方導電性材料を使用することができる。好ましくは１０〜２０μｍ厚の異方導電性粘着シートを用いる。
【００２７】
表示素子（２）は、外部から供給される電力を利用して光学的変化を起こすことで表示状態（インジケータ点灯状態又はインジケータ消灯状態）が変わり、一旦光学的変化を起こすと、外部から電力を供給されること無しに、その表示状態を維持する素子である。このような特徴を有する表示素子としては、例えば、図３に示すように、透明導電層（２ｂ）を設けた１組のセル基材（２ａ）とスペーサー及びシール剤（２ｃ）とにより作られたフィルム状セル中に液晶材料（２ｄ）を封入して得られる液晶パネルがある。
【００２８】
セル基材（２ａ）としては、透明性や強靭性と柔軟性を有し、表面が平滑なフィルムであればよいが、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、エポキシ等の通常のフィルムＬＣＤ用基材として使用される樹脂フィルムが好ましく、厚みは５０〜４００μｍのものを２シート組み合わせて用いる。必要により耐バリア性の向上のため、ポリビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘのコーティングや蒸着により設ける事や、耐光性を向上させるために既知のＵＶ吸収剤の含浸やコーティング処理を行ってもよい。
【００２９】
透明導電層（２ｂ）は、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等の公知の方法により、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、酸化亜鉛等の透明導電物資を成膜（厚さ１００〜２５００Å）することにより形成できる。また、セル内の上下導通を確保するなどの一部分の配線については導電性ペーストを使用することができる。
【００３０】
スペーサー及びシール剤（２ｃ）は、２枚のセル基材間への間隔保持用に例えば、マイラー、アルミナ、ポリマービーズ等種々の液晶セル用のものを用いることができる。ＤＳＫ−７（四国化成（株）製）やＤＳＡ−００１（大日本インキ株式会社製）等のＬＣＤパネル用シール剤に直径３〜２０μｍのスペーサーを混合し、セル基材（２ａ）上に設けられた表示部の外枠に配置するのが好ましい。
【００３１】
液晶材料（２ｄ）は、単一もしくは複数の種類の液晶化合物もしくは液晶混合物を用いることができるが、使用する液晶系または混合体が使用環境上で可視領域に選択反射を持ち、なおかつ電圧刺激により駆動が可能な物であればよい。このような液晶材料には、コレステリルブロマイド、コレステリルクロライド等のコレステロールのハロゲン化物、コレステリルアセテートやコレステリルプロピオネート等のモノカルボン酸コレステロールエステルやモノカルボン酸シトステロールエステル、安息香酸誘導体のコレスタノールエステル、二塩基酸ジルコレステリルエステル等の化合物単体で液晶性を示すコレステロール誘導体を用いることができる。また、シッフ塩基系、アゾ系、エステル系、ビフェニル系などの本来ネマティック液晶である化合物の末端に２−メチルブチル基や３−メチルブトキシ基、４−メチルヘキシル基等の光学活性の分枝アルキル基やアルコキシ基を導入したカイラルネマティック液晶や、一般的なネマティックにこれら光学活性物質を導入したカイラルネマティック液晶の混合系もしくは市販のカイラル剤（メルク社製Ｓ−８１１，Ｓ−１０１１，Ｒ−１０１１，ＣＢ１５等）との混合系を用いることができる。また、これら液晶材料は材料の融点、粘度、屈折率異方性（Δｎ）、誘電率異方性（Δε）、等方性液体と液晶との相転移温度を考慮し、適宜選択、配合して用いることができる。
【００３２】
カバーケース（３）は一般的なプラスチックを用いて成形されたものであり、非接触タグへの予期せぬ曲げ、衝撃などを防止するために使用する。材料としては、図１の（Ａ）に示すように、透明なポリスチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリカーボネートなどを用いることができる。また、図１の（Ｂ）に示すように、非接触タグの表示素子の表示状態を確認できるように窓（４）をくり貫いた形状の物を使用する場合は透明な基材を用いなくても良い。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づき具体的に説明するが、使用される材料や構成に限定されるものではない。
【００３４】
ＩＴＯ電極を形成した厚み２００μｍ程度のポリカーボネート製のセル基材に、スペーサーとして直径５μｍのポリマービーズ（積水ファインケミカル社製）を混合したシール剤（ＤＳＡ００１（大日本インキ化学工業株式会社製）を電極形成部分を囲むように塗布し、もう一方のセル基材に貼りあわせた後、焼成硬化させ１×２ｃｍのフィルム状のセルを作成した。
【００３５】
コレステリック液晶材料として、液晶Ｅ４４（メルク社製）／８１．０重量％、カイラル剤Ｓ８１１（メルク社製）／１６．０重量％、カイラル剤Ｓ１０１１（メルク社製）／３．９重量部％を混合し、真空注入法を用いてフィルム状セルに注入し注入口を封止して、液晶パネルを作成した。液晶パネルを作成した後、指でセルの全面に応力をかけていくと、液晶層がＰ配向（プレーナ）状態となり反射スペクトルピークとして５３０ｎｍの緑色を示した。Ｐ配向（プレーナ）状態からＦ配向（フォーカルコニック）状態へは１５Ｖ程度の印加電圧で変化がみられた。
【００３６】
一方、５０μｍ厚のポリイミド基材上に１０μｍ厚の銅箔を設けた導電フィルムから、アンテナや配線などの回路部分をマスクし、エッチング法により、この回路部分を設けた。この回路部分を設けた基板に、タグ用チップを半田により実装し、さらに上記液晶パネルを異方導電性シートＦＰ２３２２Ｄ（ソニーケミカル株式会社）を用いて、７０℃、０．２ＭＰａ／ｃｍ、２．５ｓｅｃの条件で熱プレスを行い密着させて実装基板を得た。
【００３７】
このようにして得られた実装基板に、液晶パネルと同型の孔をあけた０．１ｍｍ厚のＰＥＴＧフィルムＰＣＴ−０１０Ｍ（太平化学製品株式会社製）を、液晶パネルと重ならないように３枚を重ね、さらにプラスチック基材（１−１）用のフィルムを２枚実装基板の裏側に重ねた後、高温真空プレス機（北川精機株式会社製）にてラミネート成型加工を行った。さらに同フィルムを表裏に積層し、再度ラミネート成型加工を行った。タグ形状に抜きとり、本実施例のインジケータ機能搭載非接触タグを得た。
【００３８】
１３．５６ＭＨｚの信号を発信する非接触ＩＣカード用Ｒｅａｄｅｒ／ＷｒｉｔｅｒであるＭＦＲＤ５６０（フィリップスセミコンダクター株式会社製）の近傍にタグを近づけ、搭載した液晶パネルにインジケータが表示（Ｐ配向からＦ配向へ）されることを確認した。Ｒｅａｄｅｒ／Ｗｒｉｔｅｒから遠ざけた後もしばらく表示されるのを確認した後、タグ本体を数回軽く曲げてみたところ液晶パネルの表示部の全面が元の緑色（Ｐ配向）に戻った（図４参照）。
【００３９】
【発明の効果】
以上に記述したように、本発明によるインジケータ機能搭載非接触タグは、非接触で表示素子の表示状態（インジケータの点灯状態又はインジケータの消灯状態）を変化させ、その変化をタグ表面から観察することが可能である。また、タグ内に電池などを設けることなく表示素子の表示状態を持続させ、タグのスキャン前と後などが一目で確認できるようになり、仕分け作業などの効率化が期待できる。さらに、インジケータの消灯は外部の機器を用いることなく手動で可能であり、外部端末に依存しすぎないタグの応用展開を可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、本発明によるインジケータ機能搭載非接触タグの一実施形態を示す概念図である。
【図２】本発明によるインジケータ機能搭載非タグ本体の一実施形態における層構成を示す展開斜視図である。
【図３】本発明によるインジケータ機能搭載非タグの一実施形態のうち表示素子を含む部分の構成を示した断面図である。
【図４】本発明によるインジケータ機能搭載非タグの一実施形態において、インジケータの点灯から消灯までの手順の流れの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…インジケータ機能搭載非タグ本体
１−１…プラスチック基材
１−２…実装基板
１−２ａ…ＩＣ
１−２ｂ…アンテナ及び配線
１−２ｃ…基板
２…表示素子
２ａ…セル基材
２ｂ…透明導電層
２ｃ…スペーサー及びシール剤
２ｄ…液晶材料
３…カバーケース
４…窓

Claims

アンテナを有する非接触タグにおいて、外部からの電磁波を受けることで得た電力を利用して光学的な変化を起こすことにより表示状態（インジケータ点灯状態又はインジケータ消灯状態）を変える表示素子を有し、前記表示素子は、一旦光学的変化を起こすと、外部からの電磁波を遮断しても、変えた表示状態を維持することを特徴とするインジケータ機能搭載非接触タグ。
前記表示素子の全面もしくは一部分に透明樹脂基材を積層し成形することによって、前記表示素子の表示状態の変化を確認可能であることを特徴とする請求項１に記載のインジケータ機能搭載非接触タグ。
前記表示素子は、一旦光学的変化を起こして表示状態を変えた後、曲げ変形等の応力を与えると、光学的変化を起こす前の表示状態に戻ることを特徴とする請求項１又は２に記載のインジケータ機能搭載非接触タグ。
カバーケース等を備えることによって、前記表示素子に予期せぬ曲げや応力が加わった場合に、表示状態が元の状態に戻ってしまうのを防ぐことを特徴とする請求項３に記載のインジケータ機能搭載非接触タグ。
前記表示素子として、透明フィルムセル中にプレーナ状態（インジケータ消灯状態）とフォーカルコニック状態（インジケータ点灯状態）の双安定性を示すコレステリック液晶を注入した液晶パネルを用いたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のインジケータ機能搭載非接触タグ。
前記液晶パネルは、電圧無印加時にプレーナー状態であり、電圧印加によりフォーカルコニック状態に変化することを特徴とする請求項５に記載のインジケータ機能搭載非接触タグ。