JP2005198168A - 非接触型情報記録媒体及びこれを用いたラベル - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体に貼付された場合において、情報の書き込み／読み出し率を向上させる。
【解決手段】 基板４０上に帯状に形成されたアンテナ部２０と、アンテナ部２０と長さが異なり、かつ、アンテナ部２０と略平行に基板４０上に帯状に形成された導電体部３０と、アンテナ部２０に接続されて基板４０上に搭載されたＩＣチップ１０とを有し、アンテナ部２０と導電体部３０のうち長い方となるアンテナ部２０の長さを、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込み及び読み出しに用いられる周波数と基板４０の透磁率及び誘電率とから求まる波長をλとした場合、λ／２以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベース基材上に導電性のアンテナが形成されるとともに、このアンテナに接続されてＩＣチップが搭載され、アンテナを介して非接触状態にてＩＣチップに対して情報の書き込み及び読み出しが可能な非接触型情報記録媒体及びこれを用いたラベルに関する。

昨今、情報化社会の進展に伴って、情報をカードに記録し、該カードを用いた情報管理や決済等が行われている。また、商品等に貼付されるラベルやタグに情報を記録し、このラベルやタグを用いての商品等の管理も行われている。

このようなカードやラベル、あるいはタグを用いた情報管理においては、カードやラベル、あるいはタグに対して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しを行うことが可能なＩＣが搭載された非接触型ＩＣカードや非接触型ＩＣラベル、あるいは非接触型ＩＣタグがその優れた利便性から急速な普及が進みつつある。

非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能な非接触型ＩＣカードや非接触型ＩＣラベル、非接触型ＩＣタグにおいては、近年、小型化及び通信可能距離を確保するために、２．４５ＧＨｚの周波数帯を利用して通信を行うマイクロチップが用いられることが多くなってきている。

このようなマイクロチップを用いた場合、マイクロチップに導電性のアンテナを接続することにより、マイクロチップの通信可能距離を延ばすことができる。この技術を利用したものとして、例えば、基板上に、ＩＣチップが搭載されるとともに、このＩＣチップに接続されたアンテナ部と、アンテナ部に対し電波の反射機能及び／または導波機能を有する導体部とが形成された非接触型情報記録媒体が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。この非接触型情報記録媒体においては、アンテナ部と導体部とによりいわゆる八木アンテナを構成し、それにより、指向性及び利得を向上させることができる。
特開２０００−３２２５４５号公報

上述したような非接触型情報記録媒体においては、例えば、ラベルとして書籍等の物品に貼付されて使用されることになるが、書籍等の物品は誘電体で構成されているため、物品に貼付された非接触型情報記録媒体のアンテナの周波数特性が低い周波数方向にシフトすることになる。そのため、アンテナの共振点が、情報書込／読出装置にて非接触型情報記録媒体に対して情報の書き込み及び読み出しに用いる周波数に対してずれてしまい、非接触型情報記録媒体に対する情報の書き込み及び読み出しができなくなってしまう虞れがある。特に、上述した２．４５ＧＨｚの周波数帯を利用したＩＣチップにおいては、このような現象が顕著に生じてしまう。

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、誘電体に貼付された場合において、情報の書き込み／読み出し率を向上させることができる非接触型情報記録媒体及びこれを用いたラベル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、
基板上にて２つの帯状の導電領域が互いに直列に並ぶように所定の間隔を具備して形成されてなるアンテナ部と、
該アンテナ部と長さが異なり、かつ、該アンテナ部と略平行に前記基板上に帯状に形成された少なくとも１つの導電体部と、
前記２つの導電領域に接続されるように前記基板上に搭載されたＩＣチップとを有し、
前記アンテナ部と前記導電体部のうち最も長いものの長さが、前記ＩＣチップに対する情報の書き込み及び読み出しに用いられる周波数と前記基板の透磁率及び誘電率とから求まる波長をλとした場合、λ／２以下である。

また、前記アンテナ部と前記導電体部との間隔は、λ／６以下であることを特徴とする。

また、前記非接触型情報記録媒体を用いたラベルであって、
前記非接触型情報記録媒体が２つのシートに挟まれ、粘着剤によってそれぞれ接着され、
前記２つのシートのうち一方のシートの前記非接触型情報記録媒体との接着面とは反対側の面に、粘着剤を介して剥離紙が貼付されている。

上記のように構成された本発明においては、互いに長さが異なり、かつ、略平行に基板上に設けられたアンテナ部と少なくとも１つの導電体部とのうち最も長いものの長さが、アンテナ部に接続されたＩＣチップに対する情報の書き込み及び読み出しに用いる周波数と基板の透磁率及び誘電率とから求まる波長をλとした場合、λ／２以下となっているので、情報の書き込み及び読み出しに用いる周波数において、アンテナ部と少なくとも１つの導電体部とのうち最も長いものにおける共振点が生じ、また、その周波数よりも高い周波数において、アンテナ部と少なくとも１つの導電体部とのうちそれ以外のものにおける共振点が生じる。

このため、このような非接触型情報記録媒体が、例えばラベルとして書籍等の物品に貼付されることにより周波数特性が低い周波数方向にシフトした場合であっても、情報の書き込み及び読み出しに用いる周波数よりも高い周波数にて生じた共振点が、情報の書き込み及び読み出しに用いる周波数近傍にシフトすれば、ＩＣチップに対する情報の書き込み及び読み出しが可能となり、情報の書き込み／読み出し率が向上する。

また、アンテナ部と導電体部との間隔をλ／６以下とした場合は、リタ−ンロスの値が、ＩＣチップに対する情報の書き込み及び読み出しが可能となる−１５ｄＢ以下となる領域が増大し、それにより、情報の書き込み／読み出し率が向上する。

以上説明したように本発明においては、基板上にて２つの帯状の導電領域が互いに直列に並ぶように所定の間隔を具備して形成されてなるアンテナ部と、アンテナ部と長さが異なり、かつ、アンテナ部と略平行に基板上に帯状に形成された少なくとも１つの導電体部と、２つの導電領域に接続されるように基板上に搭載されたＩＣチップとを有し、アンテナ部と導電体部のうち最も長いものの長さが、ＩＣチップに対する情報の書き込み及び読み出しに用いられる周波数と基板の透磁率及び誘電率とから求まる波長をλとした場合、λ／２以下となっているため、複数の共振点が存在し、ＩＣチップに対する情報の書き込み／読み出し率を向上させることができる。

また、アンテナ部と導電体部との間隔がλ／６以下であるものにおいては、リタ−ンロスの値が、ＩＣチップに対する情報の書き込み及び読み出しが可能となる−１５ｄＢ以下となる領域が増大し、情報の書き込み／読み出し率をさらに向上させることができる。

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。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の非接触型情報記録媒体の第１の実施の形態を示す図である。

本形態は図１に示すように、基板４０上に、２つの帯状の導電領域２１ａ，２１ｂからなるアンテナ部２０と、帯状の導電体部３０とが形成されており、また、２つの導電領域２１ａ，２１ｂは、互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成されており、この２つの導電領域２１ａ，２１ｂに接続されるようにＩＣチップ１０が搭載されて構成されている。ＩＣチップ１０は、アンテナ部２０を介して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なものである。また、アンテナ部２０と導電体部３０とは互いに略平行に形成されており、アンテナ部２０の長さｌ₁と導電体部３０の長さｌ₂とは、ｌ₁＞ｌ₂の関係となっている。さらに、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込み及び読み出しは、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）によって特定の周波数を用いて行われることになるが、その周波数と基板４０の透磁率及び誘電率とによって求まる波長をλとした場合、アンテナ部２０と導電体部３０とのうち長い方となるアンテナ部２０の長さｌ₁は、λ／２となっている。また、アンテナ部２０と導電体部３０との間隔ｄは、λ／６となっている。

図２は、図１に示した非接触型情報記録媒体を用いたラベルの一例を示す図であり、積層構造を示す。

本形態におけるラベルは図２に示すように、図１に示した非接触型情報記録媒体１の両面に粘着剤２ａ，２ｂがそれぞれ塗布され、その一方の面に、感熱紙、ユポ紙、あるいは紙からなる表面シート３が積層され、他方の面に、ＰＥＴ等からなるフィルムシート４が積層されて構成されている。また、フィルムシート４の他方の面には、粘着剤２ｃを介して剥離紙５が貼付されている。

上記のように構成されたラベルにおいては、剥離紙５が剥離され、粘着剤２ｃによって書籍等の物品に貼付されて使用されることになる。

以下に、上記のように構成された非接触型情報記録媒体の動作について説明する。

図３は、図１に示した非接触型情報記録媒体の動作を説明するための図であり、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込みあるいは読み出しに用いる周波数に対する非接触型情報記録媒体のリターンロスを示す。

図１に示した非接触型情報記録媒体においては、アンテナ部２０の長さｌ₁と導電体部３０の長さｌ₂とが互いに異なり、かつ、アンテナ部２０と導電体部３０とのうち長い方となるアンテナ部２０の長さｌ₁が、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込み及び読み出しに用いる周波数と基板４０の透磁率及び誘電率とから求まる波長λの１／２となっているため、図３に示すように、アンテナ部２０における共振点となるピークポイントＡと、導電体部３０における共振点となるピークポイントＢとの２つの共振点が存在することになる。

ここで、上述した波長λは、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込みあるいは読み出しに用いる周波数をｆ、基板４０の比透磁率をμｓ、基板４０の比誘電率をεｓとした場合、光速ｃを用いて、λ＝ｃ／（ｆ×（μｓ×εｓ）^1/2）により一義的に求めることができる。例えば、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込みあるいは読み出しに用いる周波数を２．４５ＧＨｚとし、基板４０をＰＥＴ（比透磁率：１、比誘電率：３）から構成した場合は、３．０×１０⁸[ｍ]／（２．４５×１０⁹×（１×３）^1/2）≒０．０７[ｍ]となる。そのため、この場合は、アンテナ部２０の長さを３．５ｃｍとし、導電体部３０の長さを３．５ｃｍよりも短くすれば、図３に示すように２つの共振点を得ることができる。なお、この共振点においては、アンテナ部２０及び導電体部３０が形成される基板４０の誘電率にも影響する。基板４０として、例えばセラミック基板等といった誘電率の高いものを用いた場合、それにより、アンテナ部２０及び導電体部３０における周波数特性が低い周波数方向にずれる。そのため、基板４０の誘電率によっては、アンテナ部２０と導電体部３０とのうち長い方となるアンテナ部２０の長さｌ₁を、λ／２以下としてλ／６程度まで短くすることができる。

ここで、上述したように２つの共振点が存在することによる効果について説明する。

図２に示したようなラベルが書籍等の物品に貼付された場合、書籍等の物品は誘電体で構成されているため、物品に貼付された非接触型情報記録媒体のアンテナの周波数特性が低い周波数方向にシフトすることになる。そのため、図３に示したピークポイントＡの周波数ｆ_aにてＩＣチップ１０に対する情報の書き込み及び読み出しを行っていた場合、リターンロス曲線が図３中Ｘ方向に移動し、ピークポイントＡが周波数ｆ_aからずれてしまい、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込み及び読み出しが不可能となってしまう。

ところが、本形態においては、アンテナ部２０における共振点となるピークポイントＡと、導電体部３０における共振点となるピークポイントＢとの２つの共振点が存在するため、リターンロス曲線が図３中Ｘ方向に移動し、ピークポイントＡが周波数ｆ_aからずれてしまった場合であっても、もう１つのピークポイントＢが周波数ｆ_aの近傍になれば、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込み及び読み出しが可能な状態となり、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込み／読み出し率が向上する。なお、ピークポイントＡの周波数は、アンテナ部２０と導電体部３０とのうち長い方となるアンテナ部２０の長さｌ₁をλ／２とすることにより、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込み及び読み出しを行う周波数ｆ_aに設定されている。

また、アンテナ部２０と導電体部３０とのうち短い方となる導電体部３０の長さｌ₂においては、その長さｌ₂によって導電体部３０における共振点の周波数ｆ_bが決まることになるが、例えば、上述したようにＩＣチップ１０に対する情報の書き込みあるいは読み出しに用いる周波数を２．４５ＧＨｚとした場合、実用的に、周波数ｆ_bを５ＧＨｚ以下に設定しておけばよいことから、３．０×１０⁸[ｍ]／（５×１０⁹×（１×３）^1/2）≒０．０３[ｍ]から、１．５ｃｍ以上としておくことが好ましい。

また、ＩＣチップ１０に対する情報の書き込み及び読み出しにおいては、リターンロスが−１５ｄＢ以下の場合にて可能となるが、図３に示したリターンロス曲線はアンテナ部２０と導電体部３０との間隔ｄによっても変化し、アンテナ部２０と導電体部３０との間隔ｄが、本形態のようにλ／６あるいはそれ以下である場合に、リターンロスが−１５ｄＢ以下となる領域が増大する。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明の非接触型情報記録媒体の第２の実施の形態を示す図である。

本形態は図４に示すように、基板１４０上に、２つの帯状の導電領域１２１ａ，１２１ｂからなるアンテナ部１２０と、帯状の導電体部１３０とが形成されており、また、２つの導電領域１２１ａ，１２１ｂは、互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成されており、この２つの導電領域１２１ａ，１２１ｂに接続されるようにＩＣチップ１１０が搭載されて構成されている。ＩＣチップ１１０は、アンテナ部１２０を介して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なものである。また、アンテナ部１２０と導電体部１３０とは互いに略平行に形成されており、アンテナ部１２０の長さｌ₁と導電体部１３０の長さｌ₂とは、ｌ₁＜ｌ₂の関係となっている。さらに、ＩＣチップ１１０に対する情報の書き込み及び読み出しは、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）によって特定の周波数を用いて行われることになるが、その周波数と基板１４０の透磁率及び誘電率とによって求まる波長をλとした場合、アンテナ部１２０と導電体部１３０とのうち長い方となる導電体部３０の長さｌ₂は、λ／２となっている。また、アンテナ部１２０と導電体部１３０との間隔ｄは、λ／６となっている。

上記のように構成された非接触型情報記録媒体においても、アンテナ部１２０の長さｌ₁と導電体部１３０の長さｌ₂とが互いに異なり、かつ、アンテナ部１２０と導電体部１３０とのうち長い方となる導電体部１３０の長さｌ₂が、ＩＣチップ１１０に対する情報の書き込み及び読み出しに用いる周波数と基板１４０の透磁率及び誘電率とから求まる波長λの１／２となっているため、ＩＣチップ１１０に対して情報の書き込み及び読み出しが可能となる共振点が２つ存在し、それにより、この非接触型情報記録媒体を用いたラベルが書籍等の物品に貼付された場合に、ＩＣチップ１１０に対する情報の書き込み／読み出し率を向上させることができる。

（第３の実施の形態）
図５は、本発明の非接触型情報記録媒体の第３の実施の形態を示す図である。

本形態は図５に示すように、基板２４０上に、２つの導電領域２２１ａ，２２１ｂからなるアンテナ部２２０と、２つの帯状の導電体部２３０ａ，２３０ｂとが、導電体部２３０ａ，２３０ｂによってアンテナ部２２０が挟まれるように形成されており、また、２つの導電領域２２１ａ，２２１ｂは、互いに直列に並ぶように所定の間隔を有して形成されており、この２つの導電領域２２１ａ，２２１ｂに接続されるようにＩＣチップ２１０が搭載されて構成されている。ＩＣチップ２１０は、アンテナ部２２０を介して非接触状態にて情報の書き込み及び読み出しが可能なものである。また、アンテナ部２２０と導電体部２３０ａ，２３０ｂとは互いに略平行に形成されており、アンテナ部２２０の長さｌ₁と導電体部２３０ａの長さｌ₂と導電体部２３０ｂの長さｌ₃とは、ｌ₂＞ｌ₁＞ｌ₃の関係となっている。さらに、ＩＣチップ２１０に対する情報の書き込み及び読み出しは、外部に設けられた情報書込／読出装置（不図示）によって特定の周波数を用いて行われることになるが、その周波数と基板２４０の透磁率及び誘電率とによって求まる波長をλとした場合、アンテナ部２２０と導電体部２３０ａ，２３０ｂとのうち最も長いものとなる導電体部２３０ａの長さｌ₂は、λ／２となっている。また、アンテナ部２２０と導電体部２３０ａ，２３０ｂとの間隔ｄ₁，ｄ₂は、それぞれλ／６となっている。

以下に、上記のように構成された非接触型情報記録媒体の動作について説明する。

図６は、図５に示した非接触型情報記録媒体の動作を説明するための図であり、ＩＣチップ２１０に対する情報の書き込みあるいは読み出しに用いる周波数に対する非接触型情報記録媒体のリターンロスを示す。

図５に示した非接触型情報記録媒体においては、アンテナ部２２０の長さｌ₁と導電体部２３０ａの長さｌ₂と導電体部２３０ｂの長さｌ₃とが互いに異なり、かつ、アンテナ部２２０と導電体部２３０ａ，２３０ｂとのうち最も長いものとなる導電体部２３０ａの長さｌ₂が、ＩＣチップ２１０に対する情報の書き込み及び読み出しに用いる周波数と基板２４０の透磁率及び誘電率とから求まる波長λの１／２となっているため、図５に示すように、導電体部２３０ａにおける共振点となるピークポイントＡと、アンテナ部２２０における共振点となるピークポイントＢと、導電体部２３０ｂにおける共振点となるピークポイントＣとの３つの共振点が存在することになる。

ここで、上述した波長λは、ＩＣチップ２１０に対する情報の書き込みあるいは読み出しに用いる周波数を２．４５ＧＨｚとし、基板２４０をＰＥＴ（比透磁率：１、比誘電率：３）から構成した場合、３．０×１０⁸[ｍ]／（２．４５×１０⁹×（１×３）^1/2）≒０．０７[ｍ]となる。そのため、この場合は、導電体部２３０ａの長さを３．５ｃｍとし、アンテナ部２２０及び導電体部２３０ｂの長さを３．５ｃｍよりも短くすれば、図５に示すように３つの共振点を得ることができる。なお、この共振点においては、アンテナ部２２０及び導電体部２３０ａ，２３０ｂが形成される基板２４０の誘電率にも影響する。基板２４０として、例えばセラミック基板等といった誘電率の高いものを用いた場合、それにより、アンテナ部２２０及び導電体部２３０ａ，２３０ｂにおける周波数特性が低い周波数方向にずれる。そのため、基板２４０の誘電率によっては、アンテナ部２２０と導電体部２３０ａ，２３０ｂとのうち最も長いものとなる導電体部２３０ａの長さｌ₁を、λ／２としてλ／６程度まで短くすることができる。

上述したように本形態においては、導電体部２３０ａにおける共振点となるピークポイントＡと、アンテナ部２２０における共振点となるピークポイントＢと、導電体部２３０ｂにおける共振点となるピークポイントＣとの３つの共振点が存在するため、非接触型情報記録媒体が書籍等の物品に貼付されることによって、リターンロス曲線が図６中Ｘ方向に移動し、ピークポイントＡが、ＩＣチップ２１０に対して情報の書き込み及び読み出しを行うための周波数ｆ_aからずれてしまった場合であっても、残りの２つのピークポイントＢ、Ｃのいずれかが周波数ｆ_aの近傍になれば、ＩＣチップ２１０に対する情報の書き込み及び読み出しが可能な状態となり、ＩＣチップ２１０に対する情報の書き込み／読み出し率が向上する。

また、アンテナ部２２０と導電体部２３０ａ，２３０ｂとのうち最も短いものとなる導電体部２３０ｂの長さｌ₃においては、その長さｌ₃によって導電体部２３０ｂにおける共振点の周波数ｆ_cが決まることになるが、例えば、上述したようにＩＣチップ２１０に対する情報の書き込みあるいは読み出しに用いる周波数を２．４５ＧＨｚとした場合、実用的に、共振周波数ｆ_cを５ＧＨｚ以下に設定しておけばよいことから、３．０×１０⁸[ｍ]／（５×１０⁹×（１×３）^1/2）≒０．０３[ｍ]から、１．５ｃｍ以上としておくことが好ましい。

また、ＩＣチップ２１０に対する情報の書き込み及び読み出しにおいては、リターンロスが−１５ｄＢ以下の場合にて可能となるが、図６に示したリターンロス曲線はアンテナ部２２０と導電体部２３０ａ，２３０ｂとの間隔によっても変化し、アンテナ部２２０と導電体部２３０ａ，２３０ｂとの間隔ｄ₁，ｄ₂が、本形態のようにλ／６あるいはそれ以下である場合に、リターンロスが−１５ｄＢ以下となる領域が増大する。

また、本形態においては、アンテナ部２２０と導電体部２３０ａ，２３０ｂとが互いに略平行に形成され、また、アンテナ部２２０の長さｌ₁と導電体部２３０ａの長さｌ₂と導電体部２３０ｂの長さｌ₃とが、ｌ₂＞ｌ₁＞ｌ₃の関係となっているため、導電体部２３０ａが反射器、導電体部２３０ｂが導波器として作用し、アンテナ部２２０に対して導電体部２３０ｂ側に指向性を持たせることができる。

本発明の非接触型情報記録媒体の第１の実施の形態を示す図である。 図１に示した非接触型情報記録媒体を用いたラベルの一例を示す図である。 図１に示した非接触型情報記録媒体の動作を説明するための図である。 本発明の非接触型情報記録媒体の第２の実施の形態を示す図である。 本発明の非接触型情報記録媒体の第３の実施の形態を示す図である。 図５に示した非接触型情報記録媒体の動作を説明するための図である。

符号の説明

１０，１１０，２１０ ＩＣチップ
２０，１２０，２２０ アンテナ部
２１ａ，２１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ 導電領域
３０，１３０，２３０ａ，２３０ｂ 導電体部
４０，１４０，２４０ 基板

Claims (3)

1. 基板上にて２つの帯状の導電領域が互いに直列に並ぶように所定の間隔を具備して形成されてなるアンテナ部と、
   該アンテナ部と長さが異なり、かつ、該アンテナ部と略平行に前記基板上に帯状に形成された少なくとも１つの導電体部と、
   前記２つの導電領域に接続されるように前記基板上に搭載されたＩＣチップとを有し、
   前記アンテナ部と前記導電体部のうち最も長いものの長さが、前記ＩＣチップに対する情報の書き込み及び読み出しに用いられる周波数と前記基板の透磁率及び誘電率とから求まる波長をλとした場合、λ／２以下である非接触型情報記録媒体。
2. 請求項１に記載の非接触型情報記録媒体において、
   前記アンテナ部と前記導電体部との間隔は、λ／６以下であることを特徴とする非接触型情報記録媒体。
3. 請求項１または請求項２に記載の非接触型情報記録媒体を用いたラベルであって、
   前記非接触型情報記録媒体が２つのシートに挟まれ、粘着剤によってそれぞれ接着され、
   前記２つのシートのうち一方のシートの前記非接触型情報記録媒体との接着面とは反対側の面に、粘着剤を介して剥離紙が貼付されているラベル。

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