JP5061820B2 - 非接触ｉｃラベル - Google Patents

Description

本発明は、外部のデータ読み書き装置との間で、非接触でデータの送受信をすることができる非接触ＩＣラベルに関する。

従来、小売店やレンタル店等における商品管理に、ＩＣチップとアンテナとを備えた非接触ＩＣラベルが使用されている。これは、非接触ＩＣラベルを、管理する商品を被接着体として取り付け、専用のデータ読み書き装置でＩＣチップに格納されたデータを読み書きし、商品の出入庫管理、在庫管理、貸し出し管理等を行うものである。

通常、上述のアンテナは、ＩＣチップとほぼ同一の幅の線状に形成されている。この形状では、アンテナに一定以上の長さが要求されるため、小型の商品等に貼りつけることが困難である。

この問題を解決するために、アルミ蒸着層等の導電性材料で略四角形に形成したアンテナを備えた非接触ＩＣラベルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このアンテナは、ＩＣチップが実装された幅方向中央部が一定の長さにわたって細く形成されている。この細く形成された部分で電流値が最大となり、幅方向外側の領域に向かって電流が分散することでＩＣチップの周囲に効率的に電磁エネルギーが集中してアンテナ効率が向上するので、アンテナをより小さく形成することができる。
特開２００６−２５３９０号公報

一般に非接触ＩＣラベルにおいては、データ読み書き装置との通信距離を長くするために、アンテナとＩＣチップのインピーダンスを整合させる必要がある。特許文献１に記載の非接触ＩＣラベルを非金属の被接着体に貼りつけると、アンテナが被接着体の誘電率に影響されてアンテナのインピーダンスが変化するため、対象となる被接着体の誘電率に応じてアンテナのインピーダンスを調整する必要が生じる。
一般に特許文献１に記載の非接触ＩＣラベルでは、アンテナにスリットを形成し、そのスリットの長さを変化させることによってアンテナのインピーダンスを調整する方法が知られている。

しかしながら、特許文献１に記載の非接触ＩＣラベルのアンテナは、多くの場合、基材上に形成されたアルミニウム、銅などの金属薄膜をエッチングして形成されているため、上述のスリットの長さを変化させるにはエッチング版自体を変更する必要がある。導電性ペーストを印刷してアンテナが形成されている場合も、印刷版の変更が必要となる。これらはいずれも簡単に変更できるものではない。

さらに、通常上述のインピーダンスの調整には、試作した非接触ＩＣラベルを被接着体に貼り付けてインピーダンスを測定し、測定結果に基づいて微調整を加えるといった複数回の試行錯誤が必要となる。従って、特許文献１に記載の非接触ＩＣラベルにおいては、被接着体が変わるごとに、複数のエッチング版または印刷版の作成が必要となり、インピーダンスの調整が困難であるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アンテナのインピーダンスを容易に調整することができる非接触ＩＣラベルを提供することを目的とする。

本発明の非接触ＩＣラベルは、外部の読取装置と非接触でデータ通信が可能なＩＣチップと、前記ＩＣチップと接続されて前記データ通信を補助する第１アンテナと、導電性材料からなる膜状の第１領域及び第２領域が、導電性材料からなる接続部で接続されるように形成され、前記第１アンテナの第１端部及び第２端部が、それぞれ前記第１領域及び前記第２領域と電気的に接続された第２アンテナとを備え、前記第１アンテナは、導電性ペーストを用いて前記第２アンテナに印刷されて形成されており、前記ＩＣチップは、前記接続部と離間した状態で前記第１領域と前記第２領域との間に配置されていることを特徴とする。

本発明の非接触ＩＣラベルによれば、第２アンテナの接続部とＩＣチップとの離間距離を調節することによって、アンテナのインピーダンスの調整を第２アンテナの形状を変更することなく行うことができる。
また、第１アンテナの印刷位置を変更することによって、ＩＣチップと接続部との距離を容易に調整することができる。

前記第２アンテナは、一方の面に絶縁性材料からなる絶縁層を有し、前記第１アンテナの前記第１端部及び前記第２端部は、前記絶縁層を挟んでそれぞれ前記第１領域及び前記第２領域と電気的に接続されてもよい。この場合、第１アンテナの形成を容易に行うことができる。

前記第２アンテナは、前記接続部の幅が、前記第１領域及び前記第２領域の前記接続部と接続された端部の幅より小さく設定されており、全体としてＨ字状に形成されてもよい。また、前記第２アンテナは、前記第１領域及び前記第２領域が半円形に形成されており、前記第１領域と前記第２領域とが、円弧を外側にして対向するように配置されてもよい。これらの場合、第２アンテナの意匠性を高めることができる。

本発明の非接触ＩＣラベルは、前記第２アンテナ上に形成された光学変化デバイスをさらに備えてもよい。この場合、非接触ＩＣラベルのセキュリティ性や意匠性をさらに向上させることができる。また、第２アンテナを光学変化デバイスの反射層として利用することも可能である。

本発明の非接触ＩＣラベルによれば、アンテナのインピーダンスを容易に調整することができる非接触ＩＣラベルを提供することができる。

以下、本発明の第１実施形態の非接触ＩＣラベル（以下、単に「ＩＣラベル」と称する。）について、図を参照して説明する。
図１は本実施形態のＩＣラベル１を示す平面図である。ＩＣラベル１は、外部の読み取り機器とデータ通信を行うＩＣチップ２と、ＩＣチップ２に接続された第１アンテナ３と、第１アンテナ３と接続された第２アンテナ４と、第２アンテナ４の上面に設けられた光学変化デバイス５とを備えて構成されている。

図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。ＩＣチップ２は、シリコンの単結晶等からなり、異方導電性接着剤等を用いて加熱加圧接着されることによって第１アンテナ３に実装されており、外部の読み取り装置と非接触でデータ通信が可能となっている。

ＩＣラベル１の上面に設けられた第２アンテナ４は、導電性を有するアルミ蒸着膜等の金属薄膜をエッチング等の公知の方法で後述する形状に成形することによって形成することができる。そして、エッチングの際に使用したポリアミドイミド等からなるマスク層を、第２アンテナ４上に残存させて絶縁層６が形成されている。
なお、これに代えて、ＩＣラベルは若干厚くなるが、絶縁性を有するシート状の基材上に第２アンテナを形成し、当該基材を絶縁層６とすることも可能である。

図１に示すように、第２アンテナ４は、左右に配置された略四角形の第１領域４Ａ及び第２領域４Ｂが、帯状の接続部４Ｃによって接続されて構成されている。接続部４Ｃの幅ｗ１は、接続部４Ｃが接続された第１領域４Ａ及び第２領域４Ｂの幅Ｗ１、Ｗ２より小さく設定されており、平面視において第１領域４Ａと第２領域４Ｂとの間にギャップＧ１及びＧ２を有する略Ｈ字状に形成されている。

接続部４Ｃは、平面視においてＩＣチップ２と重畳しないように、第１領域４Ａと第２領域４Ｂとの間に配置されたＩＣチップ２と所定の距離だけ離間して設けられている。後述するように、ＩＣチップ２と接続部４Ｃとの距離によってＩＣラベル１のアンテナのインピーダンスが決定される。

ＩＣチップ２のデータ通信を補助する第１アンテナ３は、銀ペーストインキ等の導電性ペーストを用いて絶縁層６の下方、すなわち第２アンテナ４が形成された面と反対側の面に公知の方法で印刷されることによって、例えば図１に示す帯状に形成されている。印刷された第１アンテナ３の厚みは５μｍであり、後述するラベル基材の厚み１００μｍに比較すると充分に薄いため、ＩＣラベル３の平坦性にはほとんど影響しない。

第１アンテナ３の第１端部３Ａ及び第２端部３Ｂは、絶縁性を有する絶縁層６を誘電体として、それぞれ第２アンテナ４の第１領域４Ａ及び第２領域４Ｂと静電容量結合されて電気的に接続されており、第２アンテナ４によって第１アンテナ３の通信力が補強される。第１アンテナ３と第２アンテナ４との電気的な結合容量は、ＩＣチップ２と外部の読み取り装置との通信周波数が２．４５ギガヘルツ（ＧＨｚ）の場合、最低でも１ピコファラド（ＰＦ）前後確保できれば高周波的導通を得ることが可能である。

第１アンテナ３は、第２アンテナ４無しではＩＣチップ２が正常に通信できないように大きさや形状等が設定されるのが好ましい。このようにすると、後述するようにＩＣラベル１が分解されたような場合のセキュリティ性を向上させることができる。
一方、ＩＣラベルの仕様上そのようなセキュリティ対策が不要な場合には、第２アンテナ４無しでもＩＣチップ２が正常に通信できる程度の大きさと形状に第１アンテナ３を形成しても良い。

光学変化デバイス５は、立体画像が表現されたり、見る角度によって色が変化するカラーシフトを生じたりする層状の構造であり、レリーフ型や体積型のホログラム、複数種類の回折格子が画素として配置されたグレーティングイメージやピクセルグラム等の回折格子画像、カラーシフトを生じるセラミクスや金属材料の薄膜積層体等が、適宜選択されて公知の方法により形成されている。
光学変化デバイス５は、ＩＣラベル１の最上面を覆うラベル基材７上に形成され、ラベル基材７は光学変化デバイス５が形成された面を第２アンテナ４に対向させてＩＣラベル１の最上面に固定されている。
ラベル基材７としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ）等の樹脂等からなる透明なシート状の材料を使用することができる。

光学変化デバイス５を設ける場合には、ラベル基材７上に光学変化デバイス５を設け、その上に第２アンテナ４を適当なパターンに形成する。後述するように第２アンテナを光学変化デバイス５の反射層として兼用する場合には、光学変化デバイスを形成する際に第２アンテナ４も形成することが製造する上で一般に好ましい。

尚、第２アンテナ４をエッチングによってパターンに形成する場合には、金属等が蒸着された蒸着膜に適当なパターンのマスク層を設けてエッチングを行うことが好ましい。
上述のように第２アンテナと第１アンテナとの間を静電容量結合によって接続する場合には、このマスク層を除去することなく残しておけば、当該マスク層を絶縁層６として利用できるので便利でもある。

一般に、光学変化デバイスには、レリーフホログラムや回折格子のように、光学効果を持たせるために反射層（アルミニウム等からなる蒸着層等）を備えたものと、セキュリティインキやパールインキによる印刷表示または多層干渉薄膜のように、当該反射層を必ずしも必要としないものとが存在するが、本実施形態の光学変化デバイス５としては、いずれのタイプを採用しても構わない。
レリーフホログラムや回折格子のような光学変化デバイスの場合は、回折効果を高める為に反射性のある層（反射層）を備える場合が多い。この場合は、第２アンテナ４を光学変化デバイスの反射層として兼用することもできる。
光学変化デバイス５がレリーフホログラムや回折格子のような場合は、美麗なデザインを得られると共に偽造防止にも効果がある。更に、第２アンテナ４をレリーフホログラムや回折格子の反射層として兼用する場合には、もしＩＣチップ２のすり替え等の不正を企てられ分解されると、レリーフホログラムや回折格子の外観が損なわれたり、第２アンテナが損傷し正常な通信が困難になったりする為に、セキュリティ対策への効果も期待できる。

ＩＣチップ２及び第１アンテナ３を含む絶縁層６の下方全体には、接着層８が設けられており、その接着力によって、ＩＣラベル１をクレジットカード等の各種被接着体に接着する。

上記のように構成されたＩＣラベル１においては、上述の静電容量結合によって発生する電流が、図３に矢印Ａ１で示すように、第１アンテナ３の一方の端部から第２アンテナ４の接続部４Ｃを通って、第１アンテナ３の他方の端部に戻るループを形成するため、接続部４Ｃにおいて電流値が最大となる。そして、電流は当該ループの各部位から矢印Ａ２で示すように第１領域４Ａ及び第２領域４Ｂに放射状に分散するので、第１アンテナ３の通信効率が第２アンテナ４によって向上される。
なお、ＩＣラベル１に流れる電流は、高周波の交流電流であるので、矢印Ａ１のループを逆方向にも流れるが、その際も当該電流は矢印Ａ２で示すように第１領域４Ａ及び第２領域４Ｂに放射状に分散する。

第１アンテナ３及び第２アンテナ４からなるＩＣラベル１全体としてのアンテナのインピーダンスは、図３に示す接続部４ＣとＩＣチップ２との距離Ｌによって決定される。従って、印刷装置にセットする位置を調節する等の方法で第２アンテナ４の絶縁層６上における第１アンテナ３の印刷位置を変更して、接続部４ＣとＩＣチップ２との距離Ｌを変化させることによって、完成したＩＣラベルのアンテナのインピーダンスを容易に調整することができる。

本実施形態のＩＣラベル１によれば、第１アンテナ３の印刷位置を変更して第２アンテナ４の接続部４ＣとＩＣチップ２との距離Ｌを変化させることで、スリットを設ける等による第２アンテナ４の形状変化を伴わずに、アンテナのインピーダンスを調整することができる。従って、アンテナのインピーダンス調整のために、第２アンテナのエッチング版の変更等の煩雑な工程を行う必要がなく、被接着体の誘電率に応じて容易にアンテナのインピーダンスを調整してＩＣチップ２のインピーダンスと整合させることができる。

また、第２アンテナ４上に光学変化デバイス５が設けられているので、ＩＣラベル１の装飾効果を高めたり、セキュリティ性を向上させたりすることができる。また、光学変化デバイス５が反射層を必要とする場合、金属薄膜からなる第２アンテナ４を光学変化デバイス５の反射層として利用することができるので、部品点数や工数の増加を抑えつつ、ＩＣラベル１の性能を向上させることができる。

さらに、第２アンテナ４と第１アンテナ３との間に絶縁層６が介在しているので、第１アンテナの印刷が行いやすく、製造の容易なＩＣラベルを構成することができる。

続いて本発明の第２実施形態のＩＣラベルについて、図４を参照して説明する。本実施形態のＩＣラベル１１と上述のＩＣラベル１との異なるところは、第２アンテナの形状である。なお、上述の第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図４はＩＣラベル１１の平面図である。第２アンテナ１４は、第１領域１２Ａ及び第２領域１２Ｂが接続部１３によって一体に接続されて構成されている。接続部１３は、幅方向の寸法が第１実施形態の接続部４Ｃより長くなっており、幅方向の一方の端部１３Ａが第１領域１２Ａ及び第２領域１２Ｂの端部と連続するように形成されている。このため、第１領域１２Ａと第２領域１２Ｂとの間の空間は、ギャップＧ１のみとなっており、ギャップＧ２を有さない構成となっている。

本実施形態のＩＣラベル１１においても、図４に矢印Ａ３で示すように、第１実施形態とほぼ同様の電流のループが形成され、当該ループの各部位から矢印Ａ４で示すように第１領域１２Ａ及び第２領域１２Ｂに放射状に分散するので、第１実施形態のＩＣラベル１と同様に、第１アンテナ３の通信効率が第２アンテナ１４によって向上される。

また、第１領域１２Ａと第２領域１２Ｂとの間の空間がギャップＧ１の１箇所のみとなるように接続部１３が形成されているため、接続部１３とＩＣチップ２との間の距離を調節してインピーダンスを容易に調整できる機能を保持しつつ、第２アンテナの面積を増大させることができる。従って、光学変化デバイスの設置可能面積が広がって光学変化デバイスを設置する際のデザインの自由度が向上し、光学変化デバイスの装飾効果をより一層高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上述の各実施形態においては、第２アンテナの第１領域及び第２領域が四角形である例を説明したが、第１領域及び第２領域の形状はこれには限定されない。例えば、図５に示す変形例のＩＣラベル２１のように、第１領域２２Ａ及び第２領域２２Ｂが半円形に形成され、互いに円弧を外側に向けて対向する状態で接続部２２Ｃに接続されて、第２アンテナ２２が略円形に形成されてもよい。
この他にも、本発明の第２アンテナは、ＩＣチップの左右に第１領域及び第２領域が存在し、ダイポールアンテナとしての基本形状が保持できていればよいので、例えば上面に形成する光学変化デバイスの形状に合わせて自由に第１領域及び第２領域の形状を変化させて構わない。

また、上述の各実施形態においては、第１アンテナが絶縁層に直接印刷される例を説明したが、これに代えて、シート状の絶縁性材料からなるアンテナ基材の一面にスパッタリングや蒸着により金属薄膜を成膜し、あるいは導電性ペースト等を用いて印刷等の方法により導電層を形成し、所望の形状に裁断することによって第１アンテナが形成されてもよい。
このようにすると、第２アンテナに対する第１アンテナの接着固定位置を変えることによって、接続部とＩＣチップとの距離を容易に変化させることができるので、本発明の利点を保持しつつ、第１アンテナを効率よく大量に製造することが可能となり、ＩＣラベルの製造効率を向上させることができる。

また、本発明のＩＣラベルにおいては、絶縁層は必須ではない。したがって、第１アンテナが第２アンテナ上に直接印刷等の方法で設けられ、第１アンテナと第２アンテナとが直接接続されるようにＩＣラベルが構成されてもよい。

さらに、本発明のＩＣラベルにおいては、光学変化デバイスも必須ではない。従って、仕様上光学変化デバイスの搭載を必要としない場合は、第２アンテナのみが上面に形成され、ラベル基材で被覆されたＩＣラベルとして構成されても構わない。

本発明の第１実施形態の非接触ＩＣラベルを示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 同非接触ＩＣラベルにおける電流の流れを示す図である。 本発明の第２実施形態の非接触ＩＣラベル及び電流の流れを示す平面図である。 本発明の非接触ＩＣラベルの変形例を示す平面図である。

符号の説明

１、１１、２１ 非接触ＩＣラベル
２ ＩＣチップ
３ 第１アンテナ
３Ａ 第１端部
３Ｂ 第２端部
４、１４、２２ 第２アンテナ
４Ａ、１２Ａ、２２Ａ 第１領域
４Ｂ、１２Ｂ、２２Ｂ 第２領域
４Ｃ、１３、２２Ｃ 接続部
５ 光学変化デバイス
６ 絶縁層

Claims (5)

1. 外部の読取装置と非接触でデータ通信が可能なＩＣチップと、
   前記ＩＣチップと接続されて前記データ通信を補助する第１アンテナと、
   導電性材料からなる膜状の第１領域及び第２領域が、導電性材料からなる接続部で接続されるように形成され、前記第１アンテナの第１端部及び第２端部がそれぞれ前記第１領域及び前記第２領域と電気的に接続された第２アンテナと、
   を備え、
   前記第１アンテナは、導電性ペーストを用いて前記第２アンテナに印刷されて形成されており、
   前記ＩＣチップは、前記接続部と離間した状態で前記第１領域と前記第２領域との間に配置されていることを特徴とする非接触ＩＣラベル。
2. 前記第２アンテナは、一方の面に絶縁性材料からなる絶縁層を有し、前記第１アンテナの前記第１端部及び前記第２端部は、前記絶縁層を挟んでそれぞれ前記第１領域及び前記第２領域と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣラベル。
3. 前記第２アンテナは、前記接続部の幅が、前記第１領域及び前記第２領域の前記接続部と接続された端部の幅より小さく設定されており、全体としてＨ字状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触ＩＣラベル。
4. 前記第２アンテナは、前記第１領域及び前記第２領域が半円形に形成されており、前記第１領域と前記第２領域とが、円弧を外側にして対向するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触ＩＣラベル。
5. 前記第２アンテナ上に形成された光学変化デバイスをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の非接触ＩＣラベル。

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