JP4793157B2

JP4793157B2 - Ｒｆｉｄ情報記録媒体

Info

Publication number: JP4793157B2
Application number: JP2006210712A
Authority: JP
Inventors: 国雄大村; 雄児酒井
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2026-08-02
Also published as: JP2008042304A

Description

本発明は、電波による通信を行うＲＦＩＤ情報記録媒体に関する。

近年、通信の様々な場面において、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タイプの情報記憶媒体が利用されている。ＲＦＩＤとは、無線通信を利用し非接触による書き込みと読み込みを行う自動認識技術を利用した技術、またはそれを使った製品、システムをいう。これによって、例えば数ミリから数センチほどのＲＦＩＤタグにデータを記録して、そのデータを入出力装置（リーダ／ライタ装置）からの電波（無線通信信号）で読み込んだり、書き込んだりすることができる。今日では、交通カードや、電子マネーなどのＩＣカードに使われていたり、例えば、倉庫や店頭の商品などのモノに付けて、トレーサビリティシステムや物品管理などにも使われはじめている。ＲＦＩＤタグで用いるアンテナの例としては、半波長ダイポールアンテナ、ループアンテナ（一般に２．４５ＧＨｚ用で採用）がある。

従来のＩＣインレットに半波長ダイポールアンテナを使ったＲＦＩＤ情報記録媒体は、その指向特性は公知であるドーナッツ形状の特性であり、アンテナの長辺方向にほとんど感度が無いことが知られている。このため、ＲＦＩＤタグとのデータの読み書きは、タグの正面をリーダーライタ装置のアンテナに向けて行っている。
そこで、ＲＦＩＤ情報記録媒体として、使い勝手の良さを向上させる目的で、さらに広範囲な指向性を得るには、ＩＣインレットのアンテナを半波長ダイポール以外のデザインに変更するしかないのが現状である。

以下に公知の文献を記す。
特開２００５−１３５３５４号公報

しかしながら、広範囲な指向性を持ったアンテナはサイズが大型化してしまう傾向が有り、アンテナの大型化はＩＣインレットのコスト増大となる。具体例としては、米国シンボルテクノロジー社のＤｕａｌＤｉｐｏｌｅタグなどがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、広範囲な指向性を容易に得ることができるＲＦＩＤ情報記録媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。

本発明によれば、ＲＦＩＤタグ付きの情報伝達媒体であって、ＲＦＩＤタグには一個又は複数個の非励振素子が備えられ、ＩＣインレットの片側に一個又は複数個の非励振素子が配置され、更に、そのＩＣインレットのアンテナ長辺の対角側に一個又は複数個の非励振素子が配置され、非励振素子がＩＣインレットと同一平面上またはＩＣインレットの平面に対して前後方向の非接触でかつ２６ｍｍ以内に配置されており、非励振素子の一つがＩＣインレットのアンテナ長辺側に非接触でかつ２０ｍｍ以内の間隔を置いて並列に配置されていることを特徴とするＲＦＩＤ情報記録媒体が提供される。

本発明によれば、非励振素子はＩＣインレットに対向する辺の長さが搬送波長λの０．１６λ以上であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ情報記録媒体が提供される。本発明によれば、非励振素子はＩＣインレットに対して垂直の辺の長さが搬送波長λの０．２５λ以上１．１６λ以下であることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ情報記録媒体が提供される。
本発明によれば、ＩＣインレットに備わったアンテナが半波長ダイポールアンテナであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載のＲＦＩＤ情報記録媒体が提供される。

本発明のＲＦＩＤ情報記録媒体は、半波長ダイポールアンテナを代表例として述べれば、非励振素子を所定の位置に配するだけで、半波長ダイポールアンテナの長辺方向に指向性持たせることができるため、既存のＲＦＩＤ情報記録媒体を使用しつつ、広範囲な指向性を容易に得ることが可能となるＲＦＩＤ情報記録媒体とすることができる。

新たに設ける非励振素子に金属蒸着フィルム、アルミニウム金属泊等の比較的に安価な部材が使用できるため、コストを掛けずに広範囲な指向性を得ることが出来る。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明のＲＦＩＤ情報記録媒体について説明する。
図１は、本発明のＲＦＩＤ情報記録媒体の一例の外観を示す説明図である。図では、ダイポールアンテナを例示している。ＲＦＩＤ情報記録媒体１は、図に示すように表面には文字、絵等の記載情報２があり、さらにＩＣインレット３および非励振素子４が配置されている情報伝達媒体である。

すなわち、本例のＲＦＩＤ情報記録媒体１には、ＲＦＩＤ情報記録媒体１を平面で見た場合、ＩＣインレット３の長手方向の片側に隣接してＩＣインレット３の中心から上方にかけて四角形状の非励振素子４が配置され、ＩＣインレット３の長手方向の他の片側に隣接してＩＣインレット３の中心から下方にかけて四角形状の非励振素子４（導電体で出来ている）が配置されている。

ＲＦＩＤ情報記録媒体１の主要部材は、紙、ＰＥＴ、塩化ビニール、ポリカーボネート、アクリルなどの非金属の物質（絶縁体）で作られている。

ＲＦＩＤ情報記録媒体１の構成は、前記物質の板状のものを単体または重ね合わせて作られる。

ＲＦＩＤ情報記録媒体１に備えられた非励振素子４は、金属蒸着フィルム、アルミニウム等の金属泊等の導電体であり、それらは構成基材に挟み込まれているか、接着剤または粘着剤付きの両面テープ等で貼り付けられている。

ＲＦＩＤタグを側面から見た場合のＩＣインレット３と非励振素子４は、図２〜図４に示すように配置されている。図２は、タグ基材５の表面は情報記載面７で、その背面にＩ
Ｃインレット３と非励振素子４が配置されている構成である。図３は、タグ基材５とタグ基材６を重ね合わせた例で、タグ基材５の表面は情報記載面７で、ＩＣインレット３と非励振素子４がタグ基材５とタグ基材６に挟まれている構成である。
図４は、タグ基材５とタグ基材６を重ね合わせた例で、タグ基材５の表面は情報記載面７で、ＩＣインレット３がタグ基材５とタグ基材６に挟まれていて、非励振素子４が基材６の裏面に配置されている構成である。図５は、タグ基材５とタグ基材６を重ね合わせた例で、タグ基材５の表面は情報記載面７で、非励振素子４がタグ基材５とタグ基材６に挟まれていて、ＩＣインレット３が基材６の裏面に配置されている構成である。これらの例では、本願発明のＲＦＩＤ情報記録媒体は、非励振素子がＩＣインレットと同一平面上またはＩＣインレットの平面に対して前後方向に非接触で配置されている。

図６及び図７は、アルミ部材で作られたアンテナとＩＣチップとが電気的に接続された状態のＩＣインレット３に、導電性を持つ２つの非励振素子４ａ、４ｂ（材質アルミサイズ６０ｍｍ×６０ｍｍ）が図に示す様に、ＩＣインレット３のアンテナ長の１／２の部分に非励振素子４の一辺の角付近に近づけて平行配置された実施例の図である。

ＩＣインレット３を中心に対角線上に非励振素子４ａ、４ｂと二つ配置されているが、図６の例では、ＩＣインレット３の中心部を原点として、＋Ｙ方向の指向性に作用するのが非励振素子４ａであり、−Ｙ方向の指向性に作用するのが非励振素子４ｂである。
図７の例では、＋Ｙ方向の指向性に作用するのが非励振素子４ａであり、−Ｙ方向の指向性に作用するのが非励振素子４ｂである。

本ＲＦＩＤタグが対象としている通信周波数帯及び通信方式は、マイクロ波帯およびＵＨＦ波帯の電波通信方式である。

ＲＦＩＤタグ（ＩＣインレット）に非励振素子が装荷された場合と非励振素子が無い場合、非励振素子のサイズ、またＩＣインレットと非励振素子の間隔でどの様に通信距離が変化するかの実験を行った。

図８は非励振素子４（アルミテープ）とマイクロ波帯（２．４５ＧＨｚ）の半波長ダイポールアンテナで構成されたＩＣインレット３を、図に示す様に、ＩＣインレット３のアンテナ長の１／２の部分に非励振素子４の一辺の角付近を近づけて平行配置し、それらを１２５μｍのＰＥＴ基材上に貼り付けたものである。なお、図ではＰＥＴ基材のイメージは省略されている。

図９のグラフは、図８で、非励振素子４のＩＣインレット３とが平行になる辺を６０ｍｍとし、ＩＣインレット３と垂直になる辺（ＸＬ）の長さを変えて、ＩＣインレット３の長手方向、すなわち図に示す＋Ｙ方向からの通信距離を、ＩＣインレット３の中心部を原点として測定した結果のグラフである。

このグラフから判るように、非励振素子４の辺（ＸＬ）の長さが６０〜７０ｍｍで通信距離が７００ｍｍ以上のピークを持ち、３０〜１４０ｍｍの範囲で１００ｍｍ以上の通信距離が確認された。ピークである６０〜７０ｍｍという長さは、他の辺を６０ｍｍとしていることで正四角形という形になる。また、これらの長さは搬送周波数の波長λの半波長と一致しており、非励振素子４のこのサイズでは、＋Ｙ方向に強く指向性を持つアンテナとしてＩＣインレット３に作用していることが推測される。本発明では通信距離が確認された非励振素子４の辺（ＸＬ）の長さ（０．２５λ〜１．１６λ）を採用した。
なお、事前の実験でこの非励振素子４が無い状態では＋Ｙ方向に指向性は無いことが確認されている。

図１０は非励振素子４（アルミテープ）とマイクロ波帯（２．４５ＧＨｚ）の半波長ダイポールアンテナで構成されたＩＣインレット３を、図に示す様に、ＩＣインレット３のアンテナ長の１／２の部分に非励振素子４の一辺の角付近を近づけて平行配置し、それらを１２５μｍのＰＥＴ基材上に貼り付けたものである。なお、図ではＰＥＴ基材のイメージは省略されている。

図１１のグラフは、図１０で、非励振素子４のＩＣインレット３と垂直になる辺を６０ｍｍとし、ＩＣインレット３とが平行になる辺（ＹＬ）の長さを変えて、ＩＣインレット３の長手方向、すなわち図に示す＋Ｙ方向からの通信距離を測定した結果のグラフである。

このグラフから判るように、非励振素子４の辺（ＹＬ）の長さが６０ｍｍ以上で通信距離が最大値となり、長さが２０ｍｍ以上で１００ｍｍ以上の通信距離が確認された。最大値である６０ｍｍという長さは、他の辺を６０ｍｍとしていることで図８の実験と同様の正四角形という形になる。また、本実験では辺の長さを１５０ｍｍまでとしたが、２．４５ＧＨｚの半波長の値である６０ｍｍ以上の長さであっても通信距離の最大値が得られていることが判った。本発明では通信距離が確認された非励振素子４の辺（ＹＬ）の長さ（０．１６λ以上）を採用した。

図１２は非励振素子４（６０ｍｍ×６０ｍｍのアルミテープ）とマイクロ波帯（２．４５ＧＨｚ）の半波長ダイポールアンテナで構成されたＩＣインレット３を、図に示す様に、ＩＣインレット３のアンテナ長の１／２の部分に非励振素子４の一辺の角付近を近づけて平行配置し、それらを１２５μｍのＰＥＴ基材上に貼り付けたものである。なお、図ではＰＥＴ基材のイメージは省略されている。
図１３のグラフは、図１２で、ＩＣインレット３を非励振素子４からＸ方向に平行を保ちつつ離していき、ＩＣインレット３の長手方向、すなわち図に示す＋Ｙ方向からの通信距離を測定した結果のグラフである。

このグラフから判るように、ＩＣインレット３の位置（Ｐ）が０〜１０ｍｍの範囲では通信距離が最大値となり、０〜２０ｍｍの範囲で１００ｍｍ以上の通信距離が確認された。この実験結果より、ＩＣインレット３と非励振素子４は電気的に非接触結合されており、その結合がＸ方向に０〜２０ｍｍの範囲でしか作用しないことが判った。本発明では通信距離が確認されたＩＣインレット３の位置（Ｐ）の値を採用した。

図１４は非励振素子４（６０ｍｍ×６０ｍｍのアルミテープ）とマイクロ波帯（２．４５ＧＨｚ）の半波長ダイポールアンテナで構成されたＩＣインレット３を、図に示す様に、ＩＣインレット３のアンテナ長の１／２の部分に非励振素子４の一辺の角付近を近づけて平行配置し、それらを１２５μｍのＰＥＴ基材上に貼り付けたものである。なお、図ではＰＥＴ基材のイメージは省略されている。
図１５のグラフは、図１４で、ＩＣインレット３を非励振素子４からＺ方向に平行を保ちつつ離していき、ＩＣインレット３の長手方向、すなわち図に示す＋Ｙ方向からの通信距離を測定した結果のグラフである。

このグラフから判るように、通信距離はＩＣインレット３の高さ（Ｈ）が４ｍｍをピークに実験範囲の２６ｍｍまでほぼリニアに落ちていくことが確認された。
この実験結果より、ＩＣインレット３と非励振素子４は電気的に非接触結合されており、その結合がＺ方向に０〜２６ｍｍの範囲でしか作用しないことが判った。
本発明では通信距離が確認されたＩＣインレット３の高さ（Ｈ）の値を採用した。

本発明のＲＦＩＤ情報記録媒体は、媒体に新たに上述したような非励振素子を設け、Ｒ
ＦＩＤタグ内部のＩＣインレットと非励振素子を特定の位置関係になるような構成にして、広範囲な指向性を実現させた。

なお本実験では、非励振素子の形状として四角形としたが、本願の情報記録媒体のもたらす作用効果は、これに限られるものではなく、情報記録媒体の使用状態に応じ、非励振素子の形状は適宜、設計できる。

その他の例として、アンテナがループ状の場合は、非励振素子としてループ（同様に導電体で形成される）を採用することが出来る。

本発明の実施の一形態であるＲＦＩＤ情報記録媒体を正面で見た説明図である。本発明の実施の一形態であるＲＦＩＤ情報記録媒体の側面図である。本発明の実施の一形態であるＲＦＩＤ情報記録媒体の側面図である。本発明の実施の一形態であるＲＦＩＤ情報記録媒体の側面図である。本発明の実施の一形態であるＲＦＩＤ情報記録媒体の側面図である。ＩＣインレットと非励振素子が３次元空間上に置かれた斜視図である。ＩＣインレットと非励振素子が３次元空間上に置かれた斜視図である。本発明の例に係るＩＣインレットと非励振素子の実験の形態を示す斜視図である。図８の実験結果を示すグラフである。本発明の例に係るＩＣインレットと非励振素子の実験の形態を示す斜視図である。図１０の実験結果を示すグラフである。本発明の例に係るＩＣインレットと非励振素子の実験の形態を示す斜視図である。図１２の実験結果を示すグラフである。本発明の例に係るＩＣインレットと非励振素子の実験の形態を示す斜視図である。図１４の実験結果を示すグラフである。

符号の説明

１・・・・ＲＦＩＤ情報記録媒体
２・・・・記載情報
３・・・・ＩＣインレット
４・・・・非励振素子
４ａ・・・非励振素子
４ｂ・・・非励振素子
５・・・・タグ基材
６・・・・タグ基材
７・・・・情報記載面

Claims

ＲＦＩＤタグ付きの情報伝達媒体であって、ＲＦＩＤタグには一個又は複数個の非励振素子が備えられ、ＩＣインレットの片側に一個又は複数個の非励振素子が配置され、更に、そのＩＣインレットのアンテナ長辺の対角側に一個又は複数個の非励振素子が配置され、非励振素子がＩＣインレットと同一平面上またはＩＣインレットの平面に対して前後方向の非接触でかつ２６ｍｍ以内に配置されており、非励振素子の一つがＩＣインレットのアンテナ長辺側に非接触でかつ２０ｍｍ以内の間隔を置いて並列に配置されていることを特徴とするＲＦＩＤ情報記録媒体。
非励振素子はＩＣインレットに対向する辺の長さが搬送波長λの０．１６λ以上であることを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤ情報記録媒体。
非励振素子はＩＣインレットに対して垂直の辺の長さが搬送波長λの０．２５λ以上１．１６λ以下であることを特徴とする請求項２に記載のＲＦＩＤ情報記録媒体。
ＩＣインレットに備わったアンテナが半波長ダイポールアンテナであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載のＲＦＩＤ情報記録媒体。