JP5128676B2 - 非接触icラベルおよび物品 - Google Patents
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Description
本願は、2008年11月14日に、日本に出願された特願2008−292522号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
一例として、導電性金属層を配した金属薄板の所要位置にホログラム加工を施して前記導電性金属層をアンテナパターンとした非接触型データ送受信体が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
本発明の物品によれば、非接触ICラベルによって高い意匠効果が付与され、かつ導電層の形状にかかわらず良好な通信特性を確保することができる。
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1から図8を参照して説明する。
図1は本実施形態のICラベル1を示す平面図であり、図2はICラベル1の底面図である。図1及び図2に示すように、ICラベル1は、ラベル基材2、導電層3、接続層4、ICチップ5を備えている。
ラベル基材2は、ICラベル1の上面に設けられた透明な基材である。
導電層3は、ラベル基材2の下面側に設けられる。なお、下面とは、ICラベル1が被着体に貼り付けられる際に、当該被着体に対向する面をいい、以下、各層において同様の面を「下面」と称する。導電層3は、ダイポールアンテナやループアンテナの放射素子として機能する。
接続層4は、導電層3の下面側に設けられる。導電層3は通常のアンテナに比べて薄いため、接続層4が用いられる。接続層4は、導電性粒子を含む導電性インキを用いた印刷により形成したり、PET又はPEN等のフィルム上に形成された銅、アルミ等の導体により形成したり、銅、アルミ等の導体を箔押ししたり、予めPET又は紙等の基材に形成された銅、アルミ等の導体を接着したりすることにより形成する。
ICチップ5は、接続層4に実装される。ICチップ5と電気的に接続された接続層4単体でもタグとしての機能を有しているが、導電層3を積層することにより、更に通信性能(通信距離)を向上させることができる。
これらの中では、量産性やコストを考慮すると、レリーフ型ホログラム(回折格子)や多層薄膜方式のものが好ましい。
本発明の実施形態のように、ある程度厚みのある導電性の接続層4を用いてこれにICチップ5を接続させ、接続層4と金属性の導電層3を電気的に接続することにより、安定した接続をとることができる。
導電層3の厚さは、10nm以上、1μm未満であることが好ましく、更に好ましくは、20nm以上、200nm以下とすると良い。
接続層4の厚さは、1μm以上、20μm以下であることが好ましく、更に好ましくは2μm以上、10μm以下とすると良い。
このようなICチップとしては、商品名ミューチップ((株)日立製作所製)を好適に採用することができる。ミューチップは、通信周波数として2.45ギガヘルツ以上のマイクロ波帯を使用するものであるため、ICラベル1を小型化するにあたっても好都合である。
必要に応じて、接着層17に剥離紙等のセパレータが取り付けられ、被着体への貼付時まで接着層17が保護されてもよい。
なお、隠蔽層8及び接続層4については、例えば、多色スクリーン印刷機で最初に隠蔽層8を印刷し、続いて接続層4を印刷し、その印刷直後に乾燥工程を入れることで効率的に製造することが可能である。
(実施例1)
ラベル基材2として、厚さ50マイクロメートル(μm)のPET製シートを使用した。ラベル基材2の下面に機能層6を形成したあと、蒸着とマスク層7とを用いて、図1に示すように、縦方向の寸法が約26ミリメートル(mm)の蝶の形(以下、「デザインZ1」と称する。)に形成されたアルミニウムからなる薄膜の導電層3を形成した。機能層6及び導電層3の下面全体を覆うように、印刷によって厚さ4μmの墨印刷からなる隠蔽層8を形成した。
比較例1のICラベルは、上述の実施例1とほぼ同様の手順で作成したが、接続層4にはインピーダンス調節部11を設けなかった。ICチップ5の実装位置は実施例1と同様とした。
実施例2のICラベル1Bは、概ね実施例1のICラベル1と同様の手順で作成したが、導電層3Bの形状は、図6に示すような巻貝をモチーフとした形状(以下、「デザインZ2」と称する。)とした。導電層3Bの図6における縦方向の寸法は約30mmとした。
比較例2のICラベルは、インピーダンス調節部11を設けない点を除いて実施例2と同様の手順で作成した。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態が、第1実施形態と同様の部分については、説明を省略する。第2実施形態の非接触ICラベルは、第1実施形態の非接触ICラベル1(図1)と同様の構成を有する。
剥離層は、支持体から剥がれる層であり、用いられる材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線あるいは電子線硬化性樹脂等の有機高分子樹脂であって、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂や、反応性水酸基を有するアクリルポリオールやポリエステルポリオール等にポリイソシアネートを架橋剤として添加、架橋したウレタン樹脂や、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂等の熱硬化樹脂、エポキシ(メタ)アクリル、ウレタン(メタ)アクリレート等の電離放射線(紫外線あるいは電子線)硬化樹脂を、単独もしくはこれらを複合して使用できる。また、上記以外のものであっても、ラベル基材から剥離する透明な樹脂であれば適宜使用できる。これらの樹脂はグラビアコーティング、ホットメルトコーティング等の公知の各種コーティング法によって1〜20μm程度形成される。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図10Aは、本発明の第3実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図10Aでは、接続層4aの中央部に、矩形状の切り欠き13aが形成されている。また、切り欠き13aの上辺の中央部から、接続層4aの上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12aが形成されている。切り欠き12aをまたぐように、領域100aにICチップ5が配置される。図10Aの切り欠き11a(切り欠き12a及び切り欠き13a)における矢印101aで示すループのインピーダンスと、ICチップ5のインピーダンスとに基づいて、切り欠き11aの形状が決定される。例えば、切り欠き11aにおける矢印101aで示す第2のループのインピーダンスが、ICチップ5のインピーダンスと等しくなるように、切り欠き11aの形状が決定される。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。図10Bは、本発明の第4実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図10Bでは、接続層4bの中央部に、矩形状の切り欠き13bが形成されている。また、切り欠き13bの上辺の左端から、接続層4bの上辺に達するスリット状の切り欠き12bが形成されている。切り欠き12bをまたぐように、領域100bにICチップ5が配置される。図10Bの切り欠き11b(切り欠き12b及び切り欠き13b)における矢印101bで示すループのインピーダンスと、ICチップ5のインピーダンスとに基づいて、切り欠き11bの形状が決定される。例えば、切り欠き11bにおける矢印101bで示すループのインピーダンスが、ICチップ5のインピーダンスと等しくなるように、切り欠き11bの形状が決定される。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。図10Cは、本発明の第5実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図10Cでは、接続層4cの中央部に、スリット状の切り欠き13cが形成されている。切り欠き13cをまたぐように、領域100cにICチップ5が配置される。図10Cの切り欠き13cにおける矢印101c−1及び101c−2で示す第1及び第2のループで合成されるインピーダンスの値と、ICチップ5のインピーダンスとに基づいて、切り欠き13cの形状が決定される。例えば、切り欠き13cにおける矢印101c−1及び101c−2で示す第1及び第2のループで合成されるインピーダンスの値が、ICチップ5のインピーダンスと等しくなるように、切り欠き13cの形状が決定される。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。図10Dは、本発明の第6実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図10Dでは、接続層4dの上部及び下部に、矩形状の切り欠き13d−1及び13d−2が形成されている。また、切り欠き13d−1の下辺の中央部から、切り欠き13d−2の上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12dが形成されている。切り欠き12dをまたぐように、領域100dにICチップ5が配置される。図10Dの切り欠き11d(切り欠き12d、及び、切り欠き13d−1及び13d−2)における矢印100d−1及び100d−2で示す第1及び第2のループで合成されるインピーダンスの値と、ICチップ5のインピーダンスとに基づいて、切り欠き11dの形状が決定される。例えば、切り欠き11dにおける矢印100d−1及び100d−2で示す第1及び第2のループで合成されるインピーダンスの値が、ICチップ5のインピーダンスと等しくなるように、切り欠き11dの形状が決定される。
次に、本発明の第7実施形態について説明する。図11Aは、本発明の第7実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図11Aでは、接続層4eの左右方向にスリット状の切り欠き13eが形成されている。また、欠き13eの上辺の中央部から、接続層4eの上辺の中央部に達するスリット状の欠き12eが形成されている。また、接続層4e上には、隠蔽層(図示省略)や絶縁層(図示省略)を介して、U字状の導電層3eが形成されている。接続層4eの両端と、導電層3eの両端は、平面視上それぞれ重なっており、静電結合する。欠き12eをまたぐように、領域100eにICチップ5が配置される。図11Aの欠き11e(欠き12e及び欠き13e)における矢印101e−1で示すループのインピーダンスと、導電層3eにおける矢印101e−2で示すループのインピーダンスとを合成した値と、ICチップ5のインピーダンスとに基づいて、欠き11eの形状が決定される。例えば、欠き11eにおける矢印101e−1で示すループのインピーダンスと、導電層3eにおける矢印101e−2のインピーダンスとを合成した値が、ICチップ5のインピーダンスと等しくなるように、欠き11eの形状が決定される。
次に、本発明の第8実施形態について説明する。図11Bは、本発明の第8実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図11Bでは、接続層4fの下辺の中央部から、接続層4fの上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12fが形成されている。また、接続層4f上には、隠蔽層(図示省略)や絶縁層(図示省略)を介して、U字状の導電層3fが形成されている。接続層4fの両端と、導電層3fの両端は、平面視上それぞれ重なっており、静電結合する。切り欠き12fをまたぐように、領域100fにICチップ5が配置される。図11Bの切り欠き12fにおける矢印101fで示すループのインピーダンスと、ICチップ5のインピーダンスとに基づいて、切り欠き11fの形状が決定される。例えば、切り欠き11fにおける矢印101fで示すループのインピーダンスが、ICチップ5のインピーダンスと等しくなるように、切り欠き11fの形状が決定される。なお、切り欠き11fは、導電層3と接続層4とで囲われた領域に、切り欠き12fを加えたものである。
次に、本発明の第9実施形態について説明する。図12Aは、本発明の第9実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図12Aでは、接続層4gの中央部に矩形状の切り欠き13gが形成されている。また、切り欠き13gの上辺の中央部から、接続層4gの上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12gが形成されている。また、接続層4gの左側の領域上には、隠蔽層(図示省略)や絶縁層(図示省略)を介して、I字状の導電層3gが形成されている。接続層4gの2点と、導電層3gの両端は、平面視上それぞれ重なっており、静電結合する。切り欠き12gをまたぐように、領域100gにICチップ5が配置される。
本実施形態では、接続層4gにおいてループ状に電流が流れる経路よりも、平面視において接続層4gと導電層3gとを重ねた場合に電流が流れる経路の方が短い。
第9実施形態では、導電層3を重ねることにより、ループ電流の経路が短くなり、インピーダンスアンマッチングが生じ易くなるが、後述する第15実施形態と組み合わせることにより、通信特性を向上させることができる。
次に、本発明の第10実施形態について説明する。図12Bは、本発明の第10実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図12Bでは、接続層4hの中央部に矩形状の切り欠き13hが形成されている。また、切り欠き13hの上辺の中央部から、接続層4hの上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12hが形成されている。また、接続層4hの領域内には、隠蔽層(図示省略)や絶縁層(図示省略)を介して、U字状の導電層3hが形成されている。接続層4hの2点と、導電層3hの両端は、平面視上それぞれ重なっており、静電結合する。切り欠き12hをまたぐように、領域100hにICチップ5が配置される。
本実施形態では、接続層4hにおいてループ状に電流が流れる経路よりも、平面視において接続層4hと導電層3hとを重ねた場合に電流が流れる経路の方が短い。
第10実施形態では、導電層3を重ねることにより、ループ電流の経路が短くなり、インピーダンスアンマッチングが生じ易くなるが、後述する第15実施形態と組み合わせることにより、通信特性を向上させることができる。
次に、本発明の第11実施形態について説明する。図12Cは、本発明の第11実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図12Cでは、接続層4iの中央部に矩形状の切り欠き13iが形成されている。また、切り欠き13iの上辺の中央部から、接続層4iの上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12iが形成されている。また、接続層4iの左上の領域には、隠蔽層(図示省略)や絶縁層(図示省略)を介して、矩形状の導電層3iが形成されている。接続層4iと、導電層3iとが平面視上、重なっている領域は、静電結合する。切り欠き12iをまたぐように、領域100iにICチップ5が配置される。
本実施形態では、接続層4iにおいてループ状に電流が流れる経路よりも、平面視において接続層4iと導電層3iとを重ねた場合に電流が流れる経路の方が短い。
第11実施形態では、導電層3を重ねることにより、ループ電流の経路が短くなり、インピーダンスアンマッチングが生じ易くなるが、後述する第15実施形態と組み合わせることにより、通信特性を向上させることができる。
次に、本発明の第12実施形態について説明する。図12Dは、本発明の第12実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図12Dでは、接続層4jの中央部に矩形状の切り欠き13jが形成されている。また、切り欠き13jの上辺の中央部から、接続層4jの上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12jが形成されている。また、接続層4jの両側には、隠蔽層(図示省略)や絶縁層(図示省略)を介して、U字状の導電層3jが形成されている。接続層4jと、導電層3jとが平面視上、重なっている領域は、静電結合する。切り欠き12jをまたぐように、領域100jにICチップ5が配置される。
本実施形態では接続層4jにおいてループ状に流れる経路よりも、導電層3jを介して流れる経路が長く、かつ導電層は非常に薄く抵抗が高いため、接続層4jにおけるループ状に流れる経路が支配的となるため、導電層を重ねてもインピーダンスアンマッチが生じにくい。
次に、本発明の第13実施形態について説明する。図12Eは、本発明の第13実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図12Eでは、接続層4kの中央部に矩形状の切り欠き13kが形成されている。また、切り欠き13kの上辺の中央部から、接続層4kの上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12kが形成されている。また、接続層4k内の左側の領域には、隠蔽層(図示省略)や絶縁層(図示省略)を介して、点状の導電層3kが形成されている。切り欠き12kをまたぐように、領域100kにICチップ5が配置される。
本実施形態では、接続層4kにおいてループ状に電流が流れる経路は、平面視において接続層4kと導電層3kとを重ねた場合に電流が流れる経路と同じであり、通信特性が良い。
次に、本発明の第14実施形態について説明する。図12Fは、本発明の第14実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図12Fでは、接続層4lの中央部に矩形状の切り欠き13lが形成されている。また、切り欠き13lの上辺の中央部から、接続層4lの上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12lが形成されている。また、接続層4lの下辺と交差するように、隠蔽層(図示省略)や絶縁層(図示省略)を介して、I字状の導電層3lが形成されている。接続層4lと、導電層3lとが平面視上、重なっている領域は、静電結合する。切り欠き12lをまたぐように、領域100lにICチップ5が配置される。
本実施形態では、接続層4lにおいてループ状に電流が流れる経路は、平面視において接続層4lと導電層3lとを重ねた場合に電流が流れる経路と同じであり、通信特性が良い。
次に、本発明の第15実施形態について説明する。図13は、本発明の第15実施形態によるICラベルの説明図である。
図13では、接続層4mの中央部に矩形状の切り欠き13mが形成されている。また、切り欠き13mの上辺の中央部から、接続層4mの上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12mが形成されている。切り欠き12mをまたぐように、ICチップ5が配置される。
本実施形態では、切り欠き12m及び切り欠き13mの形状を決定する際に、ネットワークアナライザ102の高周波プローブ102a、102bを、それぞれ、接続層4mの両端に当てて、接続層4mのリアクタンスXを計測する。ICチップ5の虚部入力インピーダンスを−X’としたときに、0.9X’<Xの関係を満たすように、切り欠き12m及び切り欠き13mの形状を決定する。また、第9〜第11実施形態において、導電層を重ねた状態で同様の測定を実施したときに得られたループのリアクタンスX対して、先に述べた条件0.9X’<Xの関係を満足すれば、更に適した通信特性が得られる。
次に、本発明の第16実施形態について説明する。図14Aは、本発明の第16実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。図14Aにおいて、接続層4nのループ回路は、導電層3nによって形成されるループ状の放射素子の外側に配置されている。
図14Aでは、接続層4nの中央部に矩形状の切り欠き13nが形成されている。また、切り欠き13nの下辺の中央部から、接続層4nの下辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12nが形成されている。また、接続層4n上には、隠蔽層(図示省略)や絶縁層(図示省略)を介して、O字状の導電層3nが形成されている。接続層4nの上辺と、導電層3nの下辺とは、平面視上重なっており、静電結合する。
本実施形態では、接続層4nに反時計回りの電流が流れると、導電層3nには、時計回りの電流が流れる。接続層4nと導電層3nの電流経路は互いに包含される関係にないことから、両者で形成される磁界は互いに打ち消しあうことなく、広く広がるようになり、通信特性が良好となる。
次に、本発明の第17実施形態について説明する。図14Bは、本発明の第17実施形態によるICラベルの構成の概略を示す平面図である。
図14Bでは、接続層4oの中央部に矩形状の切り欠き13oが形成されている。また、切り欠き13oの上辺の中央部から、接続層4oの上辺の中央部に達するスリット状の切り欠き12oが形成されている。また、接続層4o上には、隠蔽層(図示省略)や絶縁層(図示省略)を介して、O字状の導電層3oが形成されている。接続層4oの上辺と、導電層3oの下辺とは、平面視上重なっており、静電結合する。
本実施形態では、接続層4oに反時計回りの電流が流れると、導電層3oには、時計回りの電流が流れる。導電層3oの電流経路は接続層4oの経路を完全に包含しており、両者で形成される磁界は互いに打ち消し合い、通信特性は低下する。
これにより、表面からはOVD機能層6のみが視認されるため、意匠性を上げることができ、かつ導電層3のデザインの自由度も上がるため通信特性の向上も期待できる。隠蔽層8の材料としては、着色しているものであればよく、一般的なインキが用いられるが、耐熱性・耐光性が高い顔料、カーボンブラックなどで着色したインキを印刷することが好ましい。
特にACP接合の場合、接続層4にICチップを実装する場合は、実装時の加工で180℃以上の熱、および75gf程度の圧力が、ICチップ5よりも大きい金属ヘッド120において、数十秒かかる(図15参照)。そのため、隠蔽層8の耐熱性が重要となってくる。耐熱性がない場合には、隠蔽層8が溶融してしまうため、隠蔽層8内で凝集破壊が生じ、ICチップ5の密着性が低下してしまう。一方、耐熱性が高い(Tg180℃以上)の樹脂を用いた場合は、隠蔽層8が溶融せず隠蔽層8内で凝集破壊は生じないため、隠蔽層8内での凝集破壊は抑えられる。したがって、ICチップ5の接合強度が向上する。
特にACP接合の場合、接続層4にICチップ5を実装する場合は、実装時の加工で180℃以上の熱、および75gf程度の圧力が、ICチップ5よりも大きい金属ヘッド120において、数十秒かかる(図15参照)。そのために、この隠蔽層8に耐熱性を付与することが好ましい。耐熱性がない場合は、実装加工時の熱でOVD機能層が変形(溶融)してしまうため、OVD画像が白く濁ってしまう。またラベル基材2の熱収縮も大きく、ラベル自体もゆがんでしまう。一方、耐熱性が高い(Tg180℃以上)の樹脂を用いた場合は、隠蔽層8で熱伝導が抑えられるため、OVD機能層6の変形も抑えられ、かつ基材収縮も抑えられるため、OVD機能層6の視覚効果を最大限に生かすことができる。
(1)マスク層7のみ、
(2)隠蔽層8のみ、
(3)マスク層7+隠蔽層8
なお、この(2)の場合、水溶性樹脂(水溶性樹脂部分を洗い流す方法)、レザーディメタ(レザーを用いて部分的に導電性薄膜を破壊する方法)等により、マスク層なしでのディメタライズ処理が可能である。なお、絶縁層を、マスク層と隠蔽層とにより形成してもよい。
ただし、絶縁層はインピーダンス調整部に積層される部分のみが非道電性を示せばよく、その他の部分は導電性を示しても良い。
ただし、接続層を印刷によって直接導電層の下面に形成すると、ICラベルから接続層及びICチップのみをインレットとして取り出すことが困難となるので、ICラベルの偽造等がより困難となりセキュリティ性を高めることができるため好ましい。
2 ラベル基材
3、3B 導電層
4 接続層
5 ICチップ
6 機能層(光学変化デバイス)
7 マスク層(絶縁層)
8 隠蔽層
11 インピーダンス調節部
12 第1スリット
13 第2スリット
Claims (10)
- ICチップを有し、外部の読取装置と非接触でデータ通信可能な非接触ICラベルであって、
透明なラベル基材と、
前記ラベル基材の下面に設けられた光学変化デバイスと、
前記光学変化デバイスの下面の一部に接合されて設けられた導電層と、
前記導電層の下面側に、前記導電層にその一部が前記ラベル基材の厚さ方向に重なるように設けられ、前記ICチップを搭載する導電性の接続層と、
前記導電層の下面に接合されるとともに前記導電層と前記接続層との間に設けられ、前記導電層と前記接続層とを電気的に結合させ、前記接続層と前記光学変化デバイスとの間に設けられた絶縁層と、
前記接続層に設けられた切り欠けによって第1のループ回路を形成し、インピーダンスを調整する第1のインピーダンス調整部と、
を備え、
前記厚さ方向において、前記ICチップ及び前記第1のインピーダンス調整部は前記導電層と重ならず前記光学変化デバイスに重なることを特徴とする非接触ICラベル。 - 前記光学変化デバイスは、レリーフホログラムまたは回折格子を有する請求項1に記載の非接触ICラベル。
- 前記インピーダンス調節部は、前記接続層と、前記導電層と、前記接続層と前記導電層とを電気的に接続する容量結合部とによって形成された第2のループ回路を有する請求項1に記載の非接触ICラベル。
- 前記第2のループ回路の長さは、前記第1のループの長さ以上である請求項3に記載の非接触ICラベル。
- 前記導電層と前記接続層との間に設けられ、前記ラベル基材側から見た場合に前記接続層を可視光下で視認することを不能にする絶縁性の隠蔽層をさらに備える請求項1に記載の非接触ICラベル。
- 前記ICチップには、書き換え不能の識別コードが記録されている請求項1に記載の非接触ICラベル。
- 前記ラベル基材と前記光学変化デバイスとの間に設けられる剥離層を更に有する請求項1に記載の非接触ICラベル。
- 前記隠蔽層として、耐熱温度が、180度以上の材料を用いる請求項5に記載の非接触ICラベル。
- 前記導電層の厚さは、10nm以上、1μm未満であり、
前記接続層の厚さは、1μm以上、20μm以下である請求項1に記載の非接触ICラベル。 - 請求項1に記載の非接触ICラベルが接着されたことを特徴とする物品。
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