JP4313951B2 - 静電無線周波数識別タグ装置とこれに関連する方法 - Google Patents
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Description
本出願は、Remotely Powered Electronic Tag and Associated Exciter/Reader and Related Method”と題され、Ted Geiszlerらによる1995年10月11日に出願され、共同で譲渡された先行する米国特許出願番号第08/540,813号、弁理士ドケット番号(attorney docket number)IND00701の一部継続出願であり、この先行出願の開示は、全く同一の語句により、かつ本明細書に十分かつ完全に記載されたと同一の効果を有して、ここに参考資料として包含される。
【0001】
また、本出願は、“Radio Frequency Identification Tag System Using Tags Arranged for Coupling to Ground”と題され、Victor Allen Vegaらにより1998年2月27日に出願され、共同で譲渡された先行する米国特許出願番号第09/031,848号、弁理士ドケット番号IND10153の一部継続出願であり、この先行出願の開示は、全く同一の語句により、また本明細書に十分かつ完全に記載されたと同一の効果を有するように、ここに参考資料として包含される。
【0002】
また、本出願は、“Radio Frequency Identification Tag Arranged for Magnetically Storing Tag State Information”と題され、Victor Allen Vegaらにより1998年3月12日に出願され、共同で譲渡された先行する米国特許出願番号第09/041,480号、弁理士ドケット番号IND10146の一部継続出願であり、この先行出願の開示は、全く同一の語句により、また本明細書に十分かつ完全に記載されたと同一の効果を有するように、ここに参考資料として包含される。
【0003】
また、本出願は、“Radio Frequency Identification Tag with a Programmable Circuit State”と題され、Victor Allen Vegaらにより1998年3月20日に出願され、共同で譲渡された先行する米国特許出願番号第09/045,357号、弁理士ドケット番号IND10174の一部継続出願であり、この先行出願の開示は、全く同一の語句により、また本明細書に十分かつ完全に記載されたと同一の効果を有するように、ここに参考資料として包含される。
【0004】
(産業上の利用分野)
本発明は、一般に、静電無線周波数識別タグの装置と方法に関し、詳しくは、平坦薄型で柔軟性のある印刷可能な静電無線周波数識別タグとそれに関わる方法に関する。
【0005】
(従来の技術)
遠隔で電源投入される電子装置とそれに関わるシステムは周知である。例えば、Proximity Detecting Apparatusと題され、Geiszlerらに付与された米国特許第5,009,227号は、遠隔で電源投入される装置を開示し、これは、電磁結合を使用して、遠隔の電源から電力を引き出し、ついで、電磁結合と静電結合の両方を用いて、格納されたデータを、遠隔電源とともに配置されることが多い受信機に送信する。このような遠隔で電源投入される通信装置を通常、無線周波数識別(「RFID」)タグという。
【0006】
初期のRFIDタグとシステムは主に電磁結合を用いて、遠隔の装置に電源を投入し、この遠隔の装置を既存システムおよび受信機システムと結合する。励磁器システムは、装置に電源を投入するのに用いられる電磁励磁信号を発生し、この装置に格納情報を含む信号を送信させる。受信機は、遠隔装置から発生される信号を受信する。
【0007】
既知の電磁結合機構は、励磁システムの一部としての発振器、および励磁システムと遠隔タグ双方の上にあるコイル・アンテナを含み、遠隔タグは、電子回路を含む識別装置を使用する。例えば、初期のシステムでは、励磁回路は、コイル・アンテナと接続され、この励磁回路は、電子回路を含むタグの上に取り付けられたコイル・アンテナによって捕捉される励磁信号を放射する。励磁信号は回路を付勢し、ついで情報搬送信号を発生し、この信号は、電磁結合または静電結合を用いて、受信機に送信される。
【0008】
遠隔装置と、励磁器または受信機との間で電磁結合を使用することの1つの問題は、コイル・アンテナを用いる遠隔装置の製造に関わる複雑性である。一般的なコイル・アンテナのらせん配置は、遠隔装置の製造をより困難なものにし、同時に費用と大きさも増大させる。コイル・アンテナは、効率的な性能を得るのに厳格な公差を必要とする。さらに、通常のコイル・アンテナは、特に、コイルを包含する平坦なタグまたは遠隔装置を作製する機能に影響を与える好ましくない熱圧縮特性を有する。
【0009】
RFIDタグとその関連システムは、数多くの用途を有する。例えば、RFIDタグは、秘匿対策のとられた建物または区域を保護する自動ゲート見張り(gate sentry)用途における個人の識別によく用いられる。これらのタグは、入退管理カードの形態をとることが多い。RFIDタグ上に格納される情報は、秘匿対策のとられた建物または区域に立ち入ることを希望する人間を識別する。旧式の自動ゲート見張り用途では、建物に立ち入る人間は、システムが識別タグからの情報を読取るために、読取り機に識別タグを挿入する必要がある。新式のRFIDタグ・システムは、無線周波によるデータ送信技術を用いて、RFIDタグを近距離で読取れるようにし、これにより、読取り機に識別タグを挿入する必要を排除する。最も一般的には、利用者は、基地局の近傍にRFIDタグを単に保持または配置し、基地局は、建物または区域を警護するセキュリティ・システムと結合される。基地局は、励磁信号をRFIDタグに送信し、この信号は、RFIDタグに含まれる回路に電源を投入する。この回路は、励磁信号に応答して、格納された情報を無線周波タグから基地局に通信し、基地局はこの情報を受信して復号する。読取られる情報は、立ち入りが妥当であるかを判断するために、セキュリティ・システムによって用いられる。また、RFIDタグは、予め定められた方法で適切に変調された励磁信号によって、遠隔で書き込むことができる。
【0010】
個人の入退管理のための一般的な用途のほかに、RFIDタグは、電子動物識別,手荷物追跡,小包追跡,在庫管理用途,資産の識別と追跡,および物品の識別に関わる他の用途でも役立つかもしれない。これらの用途は、格納された情報を、タグから、タグの近傍にある励磁器/読取り機システムに送信する段階を伴う。また、これらの用途は、タグに情報を書き込む段階を伴う。これらの用途のためのRFIDタグは、長期的使用のために耐久的なものにするか、または一時的使用のために使い捨てにする必要があるかもしれない。
【0011】
個人および物品を識別するための用途では、バーコードがほぼ全般的に採用される。バーコードの生成は極めて高い費用がかかる。しかしながら、バーコードとバーコード読取り機に関わる1つの問題は、バーコードを読取るためには、バーコードを、バーコード読取り機と正確に位置合せしなければならないことである。バーコードに関わるもう1つの問題は、バーコードは、例えば、湿気暴露、または使用による磨耗や引裂きによる損傷の結果、読取れなくなるおそれがあることである。RFIDタグは、バーコードの欠点の幾つかに対処する。
【0012】
無線周波の送信を介して、格納情報を送信する必要性のほかに、RFIDタグは、印刷された情報,ロゴ,写真またはその他の印刷データまたはグラフィック・データを含めて、個人を認知できる標示(indicia)を有することが望ましいことが多い。多くの用途では、この印刷された標示は、1つの用途のためにカスタマイズしなければならず、RFIDタグ上に直接標示を印刷するか、またはその他の方法によって配置する必要がある。このために、RFIDタグは、ダイ昇華型(die sublimation printing),インクジェット印刷およびフレキソ印刷を含む既存の印刷技術に適合するように超薄型かつ平坦で柔軟性のあるものにする必要がある。コイルを組み込む先行技術のRFIDタグは、それに関わる費用は言うまでも無く、平坦かつ薄型で柔軟性を備えるための機能が制限される。これは、特にコイル・アンテナ近傍の領域に印刷する機能を制限してきた。
【0013】
したがって、薄型で平坦で柔軟性を備えた印刷可能RFIDタグに対する必要性が存在する。
【0014】
(好適な実施例の説明)
簡単に言えば、RFIDタグは、内面と外面とを有する基板部材を含む。基板部材の内面の上には、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子とが配置される。第1と第2アンテナ素子は、互いに電気的に分離されて、集積回路上にある2つの別個のパッドと結合される。この集積回路は、第1および第2アンテナ素子により、集積回路上のパッドと無線により結合された静電電圧に応答して、集積回路上の電子部材のために電源電圧を発生する電源回路を含む。1つの実施例では、接着剤が、基板の内面の少なくとも一部分,第1と第2アンテナ素子および集積回路に塗布されて、タグを人間または物品に固定する。別の実施例では、被覆層が、基板部材の内面に固定されて、集積回路を被覆する。本明細書では、多岐に渡る非導電材料が基板に用いられる。また、多岐に渡る導電材料が、第1および第2アンテナ素子に用いられる。RFIDタグは、情報によってプログラミングされ、テキスト,グラフィックまたは写真などの標示を印刷されるのが望ましい。RFIDタグは、個人または物品を識別する用途が無数にある。
【0015】
図1は、本発明によるRFIDタグ100の実施例の裏面を示す。タグ100は、基板110,第1アンテナ素子112,第2アンテナ素子114および集積回路116を有する。基板110は、タグ100の部材を保持するためのベースを設ける。基板110の裏面100に形成されるのが、第1アンテナ素子112と第2アンテナ素子114である。第1および第2アンテナ素子112,114は、互いに電気的に分離される。集積回路116は、タグ100に関連する電子部材を含み、集積回路116上のパッド(図示されず)を介して、第1アンテナ素子112および第2アンテナ素子114と結合される。接着剤が、基板110の裏面109およびアンテナ素子112,114の上にあって、タグ100を別の表面または物品(図示されず)に付着する。
【0016】
図2は、RFIDタグ100の前面を示す。タグ100の前面111は、基板110の前面111によって形成される。基板110の前面111は標示120を有し、これは印刷されたテキスト,写真,グラフィックまたは他の認知しうる標示を含むことが望ましい。
【0017】
図3は、図1の線3-3に沿って切断されたタグ100の断面図である。図3を見ると最も良く分かるように、第1および第2アンテナ素子112,114は、基板部材110の上に配置される。集積回路116は、第1アンテナ素子112および第2アンテナ素子114と結合される。接着剤118は、集積回路116の表面,第1および第2アンテナ素子112の表面および基板110を含めて、タグ上で利用可能な表面または露出された表面に載せられる。接着剤118は、図3では連続層として示されるが、接着剤の滴,膜またはその他の形態でも適切に代用できる。図1から図3に示されるタグ100は一般に、矩形構成を有する。しかしながら、タグ100の形状および構成は、用途に応じて変化する。また、タグ100の厚みは変化し、基板110,第1および第2アンテナ素子112,114および集積回路116の厚みによってのみ制限される。
【0018】
基板110は、タグ100のベースを設ける。基板110は、非導電部材からなる。基板110に適する材料は紙,アセテート,ポリエステル,ポリエチレン,ポリプロピレン,炭酸カルシウム入りポリプロピレン,ポリ塩化ビニル,アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)またはプラスチックを含む。基板110の材料の選択は、用途に応じて変化する。例えば、タグ100が使い捨てである用途の場合には、基板100は紙であることが望ましい。タグ100が、例えば、入退管理カードのように、耐久性を持ち、再利用可能な用途の場合には、基板110は、プラスチック,ポリ塩化ビニルまたはポリエステルであることが望ましい。
【0019】
或いは、基板110は、巻き取り式の材料(a web of material)から形成されるか、または材料の離散的部分から形成される。基板110に用いられる材料の好適な形態は、タグ100の用途、およびタグ100を製造するのに用いられる方法に応じて変化する。例えば、ウェブ印刷(web printing)プロセスを用いて、タグ100を製造するには、基板110は、巻き取り形状の紙またはその他の材料から形成されることが望ましい。或いは、例えば、基板110は、扇形に褶曲された(fan-folded web of)の紙またはその他の材料から形成される。
【0020】
第1および第2アンテナ素子112,114は、多くの適切な導電材料から形成される。アンテナ素子112,114の導電性は、性能の劣化がほとんどない形で、大幅に変化し得る。例えば、1平方当り0オームから500Kオームの導電性を有するアンテナ素子112,114は、読取り専用の用途に対して動作可能である。0から100オームの導電性を有するアンテナ素子112,114は、読取り/書き込み用途のために動作可能である。アンテナ素子112,114に適する材料は、導電インク,ワイヤまたは導電金属材料を含む。さらに詳しくは、アンテナ素子112,114に適する材料は、銅,グラファイト,金属化ポリエステル,アルミニウム,銀インク(silver ink)およびカーボン・インクを含む。アンテナ素子112,114は、印刷,貼り合わせ,接着剤による固定および堆積を含む任意の適切な方法を用いて、基板110の上に配置される。アンテナ素子112,114の形状は限定されないが、最適な性能を得るには、アンテナ素子112,114は、基板110上で利用可能な表面積の実質的すべてを占有する。アンテナ素子112,114のインピーダンス特性は、選択した材料の種類によって、また選択した材料の寸法および密度によって変化することが望ましい。例えば、導電インクが、アンテナ素子112,114のために用いられる場合には、導電インクを複数回塗布すると、インピーダンス特性が変化する。電磁結合に依存した先行技術のRFIDタグと異なり、アンテナ素子112,114はコイルではない。
【0021】
集積回路116は、RFIDタグに電源を投入し、かつ静電励磁信号の受信に応答して、格納された信号または情報を送出するための回路を収容する。一部の用途の場合、集積回路116は、静電励磁信号に応答して、新しい情報をタグに書き込むために回路を含む。集積回路116の機能は、図12から13に関して以下に詳しく説明する。
【0022】
接着剤118は、タグ100を物品または表面に固定するのに用いられる。接着剤118として適切な材料は、非導電接着剤と導電接着剤とを含む。接着剤118は、非導電転写接着(non-conductive transfer adhesive)フィルムであることが望ましい。接着剤118は、タグの利用可能な表面積全体と、関連する部材を被覆すること、またはタグのある一定の部分のみを被覆することを含めて、任意の方法で、タグ100の上に塗布される。しかしながら、等方性接着剤(全方向が導電性)が用いられる場合には、接着剤は、第1および第2アンテナ素子112,114の間に導電路を設けないような方法で、塗布しなければならない。
【0023】
集積回路116は、集積回路116と、アンテナ112,114との電気接続を可能にする任意の適切な方法により、第1アンテナ112と第2アンテナ114とに結合されるが、アンテナ112,114を互いに分離する。集積回路116をアンテナ112,114と結合する好適な方法は、図3に示されるように、「Z」方向に導電する導電性異方性接着剤である。或いは、第1アンテナ112を結合するのに用いられる等方性接着剤が、第2アンテナ114を結合するのに用いられる等方性接着剤と分離されるのであれば、等方性接着剤が使用される。集積回路116をアンテナ112,114と結合するための別の方法は、両面導電性粘着テープを用いる。好適な異方性接着テープは、ミネソタ州ミネアポリスの3M Corporationにより販売される型式番号9703である。好適な等方性接着テープは、カリフォルニア州Rancho DominquezのAblestikにより販売される型式番号335―1である。もう1つの選択肢としては、集積回路116を付着する前に、異方性接着剤が、アンテナ素子112,114の全体または選択された部分と、基板110の裏面とに塗布される。そのため、異方性接着剤は、(1)集積回路116をアンテナ素子112,114と結合することと、(2)タグ100を物品または人間に付着するという二重の働きをする(接着剤118の機能)。
【0024】
図4は、本発明による無線周波タグ200に関する別の実施例の断面図を示す。タグ200の前面図と裏面図は、無論、タグ上の標示が異なる点を除いて、図2に示されるタグ100の前面図と類似する。この断面図は、図1の線3-3に相当する線に沿って切断されたものである。タグ200は、被覆層202が、集積回路116,第1および第2アンテナ素子112,114および基板110の裏面109を被覆するのに用いられることを除いて、タグ100と類似する。被覆層202は、基板110と同じ表面積を有する。被覆層202は、任意の適切な材料であり、印刷された標示がその上に形成された平面を有することが望ましい。被覆層202に適する材料は、紙,アセテート,ポリエステル,ポリエチレン,ポリプロピレン,炭酸カルシウム入りポリプロピレン,ポリ塩化ビニル,ABS,プラスチック,電気絶縁テープまたは他の任意の非導電部材を含む。
【0025】
図5は、本発明によるRFIDタグ300の別の実施例の断面図である。RFIDタグ300は、被覆層302が、基板110全体,アンテナ素子112,114およびを集積回路116の周囲および上部にあることを除き、タグ100,200と類似する。タグ300の前面図および裏面図は、無論、タグ上の標示が異なることを除き、図2に示されるタグ100の前面図と類似する。断面図は、図1の線3-3に相当する線に沿って切断されたものである。被覆層302は、射出成形によって形成されるのが望ましく、基板110は、エチケット(etiquette)であることが望ましい。エチケットは、射出成形またはトランスファ成形用金型に挿入されて、プラスチックが内部に封入された予め印刷済みのラベルであることが最も望ましい。
【0026】
図6は、接着剤付きの印刷用粘着シートから作られるRFIDタグ350を提供する本発明の実施例の断面図を示す。さらに詳しくは、基板部材352および被覆層354はともに、接着剤付きの印刷用粘着シートから作成される。基板部材352は、ベース層356,接着層358および取り外し可能剥離ライナ360からなる。同様に、被覆層354は、ベース層362および接着層364からなる。取り外し可能剥離ライナ(図示されず)が、被覆層354から取り外されて、被覆層354をタグ350に接着できるようにした。アンテナ素子112,114は、基板部材352のベース層356の上に配置され、集積回路116は、アンテナ素子112,114と結合される。被覆層354は、その表面上に配置される標示を有することが望ましい。ベース層356,362は、基板110または被覆層202として使用するための前述の材料を含む任意の材料から形成される。剥離ライナ360には従来の材料が用いられる。接着層358,364は、剥離可能な接着剤および恒久的な接着剤を含む任意の適切な接着剤である。
【0027】
図1から図6に示される本発明の実施例は、比較的平坦かつ薄型で柔軟性のあるRFIDタグを形成する。これらのタグは、ダイ昇華型印刷,インクジェット印刷,フレキソ印刷,ウェブ印刷,スクリーン印刷およびパッド転写を含む多くの印刷方法による印刷に対して、印刷方法を変更しない形で対応できる。
【0028】
図1から図6に示される本発明の実施例は、タグの表面積全体に渡って存在しない集積回路116の厚みのために、外面に何らかの凹凸を有する場合がある。この凹凸は、タグが積み重ねられる場合には、誇張される場合がある。一部の用途では、集積回路116の厚みにより引き起こされる凹凸を防ぐことが利点になるかもしれない。
【0029】
図7は、極めて平坦なRFIDタグ400を提供し、集積回路116により生じる可能性のある小さな凹凸に対処する本発明の実施例の断面図を示す。タグ400は、前面111および裏面109を持つ基板110を有する。アンテナ素子112,114は、裏面109上にあり、集積回路116は、アンテナ素子112,114と結合される。充填層402は、アンテナ素子112,114と被覆層404との間に載置される。充填層402は、集積回路116を受け入れる大きさのアパーチャ406が充填層402の中に形成される点を除いて、基板110および被覆層404に類似する構成を有する。或いは、充填層402は、集積回路116に隣接して配置される複数の層からなる。充填層402は、集積回路116の厚みと実質的に等しい厚みを有することが最も望ましい。充填層402は、摩擦性,接着および貼り合わせを含む任意の適切な方法により、基板110と被覆層404との間に固定される。
【0030】
図7に示される実施例は、タグ400が、手荷物タグ、或いは複数の層もしくはシート、例えば、同一形状の写しまたは「カーボン・コピー」の複数の層を有するその他の形式に組み込まれる場合に特に有用である。基板110は、その形式の1つの層として機能し、被覆層404は、その形式の別の層として機能し、充填層402は、その形式のまた別の層として機能する。充填層402は、ブランクとして機能を持たないか、または例えば、その形式の別のカーボン・コピーとしての機能を有する。
【0031】
図8は、極めて平坦なRFIDタグ500を提供する本発明の別の実施例の断面図を示す。タグ500は、集積回路が存在することによる、タグ表面の凹凸を低減または排除する。タグ500は、前面111と裏面109を有する基板110を含む。アンテナ素子112,114は、裏面109の上に配置され、集積回路116は、アンテナ素子112,114と結合される。被覆層504は、基板110の裏面109,アンテナ素子112,114および集積回路116を被覆する。他の実施例の被覆層について既述したように、被覆層504は、任意の適切な方法により、他の部材と固定される。被覆層504は、くぼんだ部分または凹部506を有する。凹部506は、被覆層504の平らで平坦な表面を維持しつつ、集積回路116を受け入れる大きさにすることが望ましい。凹部506は、集積回路116の形状と一致するように矩形または正方形構成を有するか、または凹部506は円形を採るか、または被覆層504の表面に伸びるトラック(track)を有する。被覆層504は、基板110および被覆層202として使用するための前述の材料を含む任意の適切な材料によって形成される。
【0032】
図1から図8に示される本発明の実施例では、集積回路116は、第1および第2アンテナ素子112,114に直接付着されて示される。このように直接付着するには、集積回路116を該当するアンテナ素子に対して正確に位置合わせする必要がある。より正確に言えば、細心の注意を払って、集積回路116上のパッドをアンテナ素子112,114と位置合わせしなければならない。集積回路116上のパッドは、110平方ミル以下の小ささなので、正確に接続するのは難しい。図9から図10に示される本発明の実施例は、RFIDタグ内で、集積回路116をアンテナ素子112,114に付着するために、「インタポーザ(interposer)」600という介在物を用いる。インタポーザ600は,集積回路116をアンテナ素子112,114に首尾よく結合させるのに必要な精度を低減する。これは、費用の安い工程を付加することにより、RFIDタグの製造を容易にする。
【0033】
図10は、インタポーザ600の前面の平面図である。インタポーザ600は、基板602を有する。基板602の上には、第1インタポーザ接続パッド604と、第2インタポーザ接続パッド606とが配置される。第1および第2インタポーザ接続パッド604,606の上に、集積回路116が配置されて結合される。図9を見ると最も分かるように、集積回路116は、第1および第2インタポーザ接続パッド604,606と固定され、これらは、ついで、第1および第2アンテナ素子112,114にそれぞれ固定されて結合される。これにより、集積回路116と、第1および第2アンテナ素子112,114との間の電気接続を容易にする。基板602は、基板として使用するための前述の材料を含めて、任意の適切な材料とする。同様に、インタポーザ接続パッド604,606は、第1および第2アンテナ素子112,114に関する前述の材料を含む任意の導電材料とする。集積回路116は、集積回路116をアンテナ素子112,114と結合するための前述の接着剤を含む任意の接着剤または接合技術を用いて、インタポーザ接続パッド604,606に固定または結合される。
【0034】
図11は、タグ700の裏面図を示す本発明の別の好適な実施例である。タグ700は、基板710の上に配置されるアンテナ素子712,714を有する。集積回路116は、アンテナ素子712,714の上に配置されてこれらに結合される。タグ700は、アンテナ素子712,714の構成が、アンテナ素子112,114の構成と異なる点を除けば、部材面ではタグ100と対応する。さらに詳しくは、アンテナ素子112,114は「蝶ネクタイ(bow tie)」パターンを形成し、アンテナ素子712,714は、「チェッカー盤」(checker board)パターンを形成する。タグ700は、図11に示されるように、接地720を基準に方向づけられる可能性の高い用途では望ましい。このような方向付けにおいては、アンテナ素子の1つ、この例ではアンテナ素子712は、残りのアンテナ素子、この例ではアンテナ素子714よりも接地に近い。チェッカー盤パターンは、タグ700をどのように回転しても、アンテナ素子と接地との相対的位置関係を維持するのに便利である。
【0035】
図12は、励磁器802,読取り機804および集積回路116を含むRFIDタグ・システム800を示すブロック図である。励磁器802は、第1静電アンテナ素子806と、第2静電アンテナ素子808とに結合される。読取り機804は、静電アンテナ素子810と結合される。集積回路116は、第1静電アンテナ素子112と、第2静電アンテナ素子114とに結合される。励磁器802は、静電アンテナ素子806,808から静電アンテナ素子112,114へと、集積回路116と静電結合される信号を生成する。励磁器802により生成される信号は、集積回路116に書き込まれる情報を含めることができる。励磁器802からの信号に応答して、回路116は、電子部材を付勢し、該当する情報を書き込み、読取り信号を生成し、この読取り信号は、静電アンテナ素子810を介して、無線により読取り機804と静電結合される。読取り機804はこの信号を読取り、他のシステム(図示されず)により使用されるための情報を復号する。
【0036】
集積回路116は、整流・電源回路814,書込みデコーダ816,コントローラ818,メモリ820,変調器822およびクロック抽出回路824を含む。整流・電源回路814は、アンテナ素子112,114と結合されて、励磁器802からの静電結合された信号を受信する。この交流(A.C.)信号は、整流・電源回路814により整流されて、直流(D.C.)信号を生成し、この直流信号はついで、集積回路116のための電源電圧V+を提供するように調整される。励磁器802からのA.C.信号は、書込みデコーダ816に渡される。書込みデコーダ816は、励磁器802により信号に変調された情報を復号して、集積回路116が採るべき適切な措置を決定する。書込みデコーダ816は、コントローラ818と結合される。書込みデコーダ816は、励磁器802からの信号を書込みコマンドに復号する。コントローラ818は、メモリ820を制御し、メモリは、励磁器802からの適切な信号または書込みコマンドに応答して書き込まれたり、励磁器802からの適切な信号に応答して読み出される。メモリ820は、デジタル情報を格納する。メモリ820から読み出される情報は、変調器822によって変調され、変調器は、アンテナ素子112,114のうち少なくとも1つを介して静電結合される信号を発生し、読取り機804によって受信される。クロック抽出回路824は、励磁器802から受信したA.C.信号に基づき、集積回路116のためのクロック信号を生成する。
【0037】
図12に示される集積回路116は、読取りと書き込みが可能なRFIDタグで使用されるための回路である。読取りと書き込みが可能な好適なRFID回路は、ニュージャージー州バスキング・リッジのTemic North America,Inc.から入手可能なTemic e5550チップである。読み出し専用の集積回路の場合には、書き込み命令を判定するための書込みデコーダ816を含める必要はない。読み出し専用のRFIDタグで使用するのに好適な集積回路は、Motolora Indala Corporation,3041,Orchard Parkway,San Jose,California 95134から入手可能なIndala 1341回路チップである。
【0038】
図13は、本発明による別のRFIDタグ・システム900を示すブロック図である。RFIDタグ・システム900は、若干変更された集積回路116‘を含む。システム900は、システム800と類似するが、集積回路116’の変調器822が、第2静電アンテナ素子114ではなく、別個の静電アンテナ素子902と結合される点が異なる。この実施例は、データ送信専用に、別個の静電アンテナ素子902を有する点で利点を持つ。
【0039】
図14は、本発明によるRFIDタグ1000に関する別の実施例の裏面図である。タグ1000は、集積回路116‘を組み込み、そのため、基板110の上に形成される第3静電アンテナ素子902を有する。静電アンテナ素子902は、静電アンテナ素子112,114の間に配置されることが望ましい。励磁器の静電アンテナ素子とタグの静電アンテナ素子112,114との間のダイポール結合のために、第3静電アンテナ素子902は、励磁器からの信号が、実質的に互いに相殺しあうようなポイントにおいて、アンテナ112,114間のヌル領域(null region)内に配置されるのが望ましい。
【0040】
本発明によるRFIDタグは、自動ゲート見張り用途,アミューズメント・パーク,スポーツ・イベント、コンサート、クルーズ、スキー・リゾート、行楽地のリゾート、および個人の識別または権利管理を必要とするその他の用途を含む数多くの用途で有用である。さらに、本発明によるRFIDタグは、資産の追跡,在庫管理,郵便ラベル,動物識別,手荷物追跡,小包み追跡を目的とする物品の識別、および物品の識別、または物品に関わる情報の記憶を必要とするその他の用途にとって有用である。
【0041】
先行技術のRFIDタグとは対照的に、本発明による静電RFIDタグは、誘導コイル,共振コンデンサ,プリント回路基板およびリードフレームが排除されることによって、費用が実質的に低減される。また、本発明による静電RFIDタグは、極めて平坦かつ薄型で柔軟性があるため、標準的な印刷方法による印刷に適する。
【0042】
本発明による静電RFIDタグは、個人および物品の識別に従来用いられてきたバーコードおよびバーコード読取り機に比べて一定の利点を有する。特に、RFIDタグ内に格納された情報は、タグ上に印刷された標示ではなく、集積回路内に格納されるので、格納情報は、タグ上の磨耗や引裂きによる破損もしくは破壊を受けない。さらに、本発明によるRFIDタグの中に、読取りおよび書き込みが可能な集積回路を組み込むことにより、個人または物品に関わる情報を容易に更新できることが便利である。バーコードはこの面が制限される。
【0043】
本発明によるRFIDタグを用いる代表的な用途では、タグをプログラミングして印刷する必要がある。一部の用途では、タグは完全に予めプログラム済みである。他の用途では、タグは、当該タグに関わる個人または物品に一意の、または関連する一定の情報を取り込むために、使用する直前にプログラミングされる。そのため、複雑な製造方法に頼らずに、タグを印刷してプログラミングすることが望ましい。本発明による平坦かつ印刷可能なタグは、特定の用途に対するプログラミングと印刷が容易に行える。
【0044】
例えば、本発明によるタグは、スキー・リゾート,アミューズメント・パーク,スポーツ・イベント,コンサートまたはその他のイベントのための入場券または入場許可証として有用である。このような用途では、例えば、当該イベントの識別、また恐らくは当該タグに関わる識別番号といった、なんらかの情報をタグに予めプログラミングしておくことが望ましい。このタグは、印刷された標示、または他の視認できる標示により明示される予めプログラミングされた同一の情報を、表面に有することが望ましい。タグは、個人によって使用される前に、当該個人に関連する情報によってプログラミングされる。例えば、タグは、個人の氏名,住所,社会保障番号,クレジットカード番号,または当該個人に関わるその他の情報によってプログラミングされる。プログラミング後、タグは、読み取られて、目的のプログラミング情報が適切に格納されたことを確認することが望ましい。タグが適切にプログラミングされた場合には、タグには、印刷またはその他の方法により、タグ上に配置される標示を有する。タグ上に配置される標示は、タグ上に格納された情報と一致することが望ましい。
【0045】
物品の識別のためにタグを用いる用途も同様に、識別対象の物品に関わる一定の情報によってプログラミングされ、印刷される。例えば、在庫追跡用途では、タグは、物品の種類,型式番号、および製造ロットや製造場所など、製造に関わる情報によってプログラミングされる。またタグは、同一の情報を明示する標示を入れて印刷されることが望ましい。
【0046】
また、特にタグの読み出しと書き込みが可能な場合には、タグは、現金の額,クレジット金額または権利表示を格納し、これは、タグが使用されるたびに、増分または減分される。或いは、使用頻度に基づくロイヤルティ・ポイントが、タグ上に格納される。
【0047】
本発明を特定の実施例について説明してきたが、当業者には、種々の変更および変形が示唆されることを理解されたい。また、本発明は、添付請求の範囲に属する前記の変更および変形を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の好適な実施例によるRFIDタグの裏面図である。
【図2】 図1のタグの前面図である。
【図3】 線3-3に沿って切断した図1のタグの断面図である。
【図4】 本発明の別の好適な実施例によるRFIDタグの断面図である。
【図5】 タグが、射出成形により形成される本発明の別の好適な実施例によるRFIDタグの断面図である。
【図6】 タグが、接着剤付きの印刷用粘着シートを用いて形成される本発明の別の好適な実施例によるRFIDタグの断面図である。
【図7】 タグが、極めて平坦なタグを形成するために充填層を含む本発明の別の好適な実施例によるRFIDタグの断面図である。
【図8】 タグが、集積回路を受け入れるための凹部を含む本発明の別の好適な実施例によるRFIDタグの断面図である。
【図9】 集積回路をタグに結合するためにインタポーザが用いられる本発明の別の好適な実施例によるRFIDタグの断面図である。
【図10】 図9に示されるインタポーザおよび集積回路の平面図である。
【図11】 アンテナ素子の配置を変えた別の好適な実施例によるRFIDタグの裏面図である。
【図12】 本発明の好適な実施例によるRFIDタグ・システムを示すブロック図である。
【図13】 本発明の別の好適な実施例によるもう1つのRFIDタグ・システムのブロック図である。
【図14】 図13のシステムで使用するためのRFIDタグである。
Claims (15)
- 静電無線周波数識別(RFID)タグであって:
内面と外面とを有する基板部材;
前記基板の前記内面の上に配置される第1アンテナ素子;
前記基板部材の前記内面の上に配置され、前記第1アンテナ素子から電気的に分離される第2アンテナ素子;
前記第1アンテナ素子および前記第2アンテナ素子と電気的に結合される集積回路;
を備え、
前記集積回路は、前記第1と第2アンテナ素子との間の静電電圧差から電源電圧を発生する電源回路を含み、
前記集積回路は、インタポーザにより前記第1および第2アンテナ素子と結合され、
前記インタポーザは、
インタポーザ基板;
前記インタポーザ基板の上に配置される第1接続パッド;および
前記インタポーザ基板の上に配置されて、前記第1接続パッドから電気的に分離される第2接続パッド;
を含み、
前記集積回路は、前記第1および第2接続パッドと結合され、前記第1および第2接続パッドは、それぞれ前記第1および第2アンテナ素子と結合されるように配置される、RFIDタグ。 - 前記基板は、
紙;
アセテート;
ポリ塩化ビニル;
ポリエステル;
ポリエチレン;
ポリプロピレン;
炭酸カルシウム;
プラスチック;および
非導電材料
からなるグループから選択された材料であることを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。 - 前記集積回路はさらに:
情報を格納するためのメモリ装置,
コマンドに基づき、前記メモリ装置から情報を読取り、前記メモリ装置に情報を書き込むために前記メモリ装置と結合されるコントローラ;
前記コントローラと結合され、前記第1および第2アンテナ素子から受信された信号に応答して、前記信号を、前記コントローラにより使用されるコマンドに復号するためのデコーダ,および
前記メモリ装置と結合されて、前記メモリ装置から受信された情報に基づき、被変調信号を生成するための変調器であって、前記被変調信号は、前記第1および第2素子の少なくとも1つにより、受信機と静電結合される変調器,
を含むことを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。 - 前記基板部材の前記外面上には、印刷された標示が形成され、前記印刷された標示は:
フレキソ印刷;および
ダイ昇華型印刷;
からなるグループから選択された方法により形成されることを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。 - 前記基板部材は、
ロール状の基板材料;および
扇状に折り畳まれた基板材料;
のうち少なくとも1つから形成されることを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。 - 前記第1および第2アンテナ素子と、前記第1および第2接続パッドは:
導電インク;
銀インク;
カーボン・インク;
グラファイト;
金属化ポリエステル;および
アルミニウム;
のうち少なくとも1つによって構成されることを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。 - 前記第1および第2アンテナ素子と、前記第1および第2接続パッドは、前記基板部材の上に印刷されることを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。
- 前記第1および第2アンテナと、前記第1および第2接続パッドは、前記基板の上に貼り合わされることを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。
- 前記第1および第2アンテナ素子と、前記第1および第2接続パッドは、導電金属材料によって構成されることを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。
- 前記第1および第2アンテナ素子は、蝶ネクタイ形パターンを形成することを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。
- 前記第1および第2アンテナ素子は、チェッカー盤パターンを形成することを特徴とする請求項1記載のRFIDタグ。
- 前記基板部材の前記外面上には、印刷された標示が形成され、
前記格納された情報は、前記印刷された標示の少なくとも一部に対応することを特徴とする請求項3又は請求項4記載のRFIDタグ。 - 前記格納された情報は、氏名,住所,通貨の評価(currency valuation),信用状況;および個人の識別のうち少なくとも1つによって構成されることを特徴とする請求項12記載のRFIDタグ。
- 請求項1記載のRFIDタグは、さらに:
前記基板部材の前記内面,前記第1および第2アンテナ素子および前記集積回路を被覆する材料層;
を備え、
前記集積回路は、前記第1および第2アンテナ素子の間の静電電圧差から、電源電圧を発生する電源回路を含むことを特徴とするタグ。 - 前記材料層は、
非導電材料;
紙;
ポリエチレン;
ポリプロピレン;
プラスチック;
ポリ塩化ビニル;および
炭酸カルシウム;
によって構成されるグループから選択されることを特徴とする請求項14記載のRFIDタグ。
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