JP6913590B2 - リング型ウェアラブル端末およびフレキシブル基板 - Google Patents

Description

本発明は、リング型ウェアラブル端末およびフレキシブル基板に関する。

ＩＣカードは、リーダライタに接近すると無線通信して各種データを送受信する。取り扱いが容易であり、入退出管理カードや、社員カード、交通機関の乗車カード、クレジットカードなどとして普及している。

ＩＣカードと同様の機能を備える指輪も知られている。特許文献１には、ＩＣチップを内蔵する外装体に、環状アンテナが連結された指輪型ＲＦＩＤデータキャリアが開示されている。この指輪を装着すれば、鉄道の自動改札機を通るときや、買い物の代金を支払うときに、カバンや衣服からＩＣカードを取り出す必要がなくなるので便利である。

特開２０１５−９３００４号公報

指輪型として身に付けることで、その機能をより簡単に使えるようになるが、サイズが指に合わなければ抜け落ちて紛失する可能性がある。男女問わず広く使用してもらうには、多様なサイズを用意する必要がある。特許文献１に係る指輪では、サイズが異なる環状アンテナが必要となる。しかしその場合、当然のことながら製造コストは増す。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストの増加を抑制して複数のサイズ展開が可能なリング型ウェアラブル端末を提供することにある。

本発明のある態様は、リング型ウェアラブル端末である。このリング型ウェアラブル端末は、リングと、リングに収納される通信部とを備える。通信部は、リング状のフレキシブル基板を備える。フレキシブル基板は、リングのサイズに合わせ、長手方向に異なる複数の位置にて接合可能に構成された接合部を備える。

この態様によれば、接合部の接合位置を調整することで、リング状とするフレキシブル基板のサイズをリングに合わせて変更できる。これにより、サイズが異なるリングにも同じフレキシブル基板を使用できるので、製造コストの増加を抑制して複数のサイズ展開が可能になる。

本発明の別の態様もまた、リング型ウェアラブル端末である。このリング型ウェアラブル端末は、第１リングと、第１リングより内径および外径が小さい第２リングと、第１リングまたは第２リングに収納される通信部とを備える。通信部は、リング状のフレキシブル基板を備える。フレキシブル基板は、リングのサイズに合わせ、長手方向に異なる複数の位置にて接合可能に構成された接合部を備える。

この態様によれば、リング状のフレキシブル基板のサイズを第１リングおよび第２リングのそれぞれに合わせて変更できる。これにより、一つのフレキシブル基板を、サイズが異なる第１リングおよび第２リングのいずれにも使用できるので、複数のサイズを展開する際の製造コストの増加を抑制できる。

本発明によれば、製造コストの増加を抑制して複数のサイズ展開が可能なリング型ウェアラブル端末を提供できる。

第１の実施の形態に係るリング型ウェアラブル端末の斜視図である。 第１の実施の形態に係るリング型ウェアラブル端末の側面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図３の部分拡大図である。 第１の実施の形態に係る通信部の斜視図である。 第１の実施の形態に係るフレキシブル基板をリング状に形成する前の状態を示す平面図である。 第２の実施の形態に係るリング型ウェアラブル端末の断面図である。 図７の部分拡大図である。

以下の実施形態では、同一の構成要素に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面では、説明の便宜のため、構成要素の一部を適宜省略する。

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係るリング型ウェアラブル端末は、側面に凹部が形成された第１リングと、第１リングに接合されて凹部を覆う第２リングと、第１リングの凹部に収納される通信部とを備える。通信部は、ＩＣチップおよびアンテナを含むＩＣタグである。第１リングと第２リングとは、凹部に充填される接着剤により接合される。接着剤を塗布して接着面同士を面接触させる場合にくらべて、接着剤の量を増やして第１リングと第２リングとの接合強度を高めることができる。また、通信部が凹部に強固に固定され、接着剤により保護される。こうした構成により、リング型ウェアラブル端末の強度が向上する。

図１は実施の形態に係るリング型ウェアラブル端末１０の斜視図、図２はその側面図である。リング型ウェアラブル端末１０は、第１リング１２と、第１リング１２の外側に接合される第２リング１４とを備える。第１リング１２および第２リング１４は、酸化イットリウムを添加したジルコニアからなる高強度セラミックにより形成される。第１リング１２および第２リング１４の幅Ｗ１は、７．８ｍｍとする。第１リング１２は、内径Ｒ１を２０．２ｍｍ、外径Ｒ２を２３．２ｍｍとする。第２リング１４は、内径Ｒ３を２３．２ｍｍ、外径Ｒ４を２６．０ｍｍとする。第１リング１２および第２リング１４の各径は、リングのサイズに合わせて変更する。

図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図３の部分拡大図である。第１リング１２の外周面には、凹部１６が全周に形成されている。凹部１６は、後述の通信部２６を収納して第２リング１４に覆われる。凹部１６は、幅Ｗ２を６ｍｍ、深さＤを１．２ｍｍとする。凹部１６には、接着剤２４が充填される。凹部１６に充填された接着剤２４は、第１リング１２と第２リング１４とを接合し、通信部２６を凹部１６に固定する。また、リーダライタなどとの接触による衝撃を吸収し、通信部２６を保護する。接着剤２４は、エポキシ樹脂系の接着剤である。

図５は、実施の形態に係る通信部２６の斜視図である。通信部２６は、フレキシブル基板３０と、フレキシブル基板３０に設けられたＩＣチップ３２とを備える。フレキシブル基板３０は、両端部が接続されてリング状に形成される。フレキシブル基板３０の両面には、アンテナ２８が形成されている。ＩＣチップ３２は、ＣＰＵ、メモリ、受信部、および送信部を含み、アンテナ２８に接続されている。ＩＣチップ３２は、既知の技術により、リーダライタからの電波を受けたアンテナ２８が生み出す電力で動作し、リーダライタと各種データを送受信する。

図６は、第１の実施の形態に係るフレキシブル基板３０をリング状に形成する前の状態を示す平面図である。フレキシブル基板３０は、幅Ｗ３を５．９ｍｍ、長さＬ１を７５ｍｍとする。フレキシブル基板３０のＩＣチップ３２がある第１面には、アンテナ２８を構成する複数の線状パターン２８ａ〜２８ｉが形成されている。フレキシブル基板３０の第２面にも、ほぼ同一形状の線状パターンが、平面視で第１面のパターンと重なる位置に形成されている。両面の線状パターンは、フレキシブル基板３０に形成された複数の接続孔２９を通じて接続されている。幅方向において両端の線状パターン２８ａ、２８ｉは、フレキシブル基板３０の端部から中央部まで長手方向に延びて、ＩＣチップ３２に接続されている。この２本の間の線状パターン２８ｂ〜２８ｈは、フレキシブル基板３０の一端から他端まで、中央部分で幅方向に一本分ずれながら平行に延びるように形成されている。

各線状パターンの端部は、他の線状パターンに接合される接合部３８とする。フレキシブル基板３０の長手方向の両端部には、側縁から幅方向の外側に向かって突出する位置決め部３４が形成されている。一端３０ａ側の位置決め部３４は、長さＬ２を７ｍｍとし、長手方向に並ぶ５つの位置決め孔３６を形成する。また、他端３０ｂ側の位置決め部３４は、長さＬ３を２ｍｍとし、１つの位置決め孔３６を形成する。

フレキシブル基板３０の両端を接合する場合、リングの大きさに合った周長となるように両方の位置決め部３４を重ね合わせ、位置決め孔３６にピンを通して固定する。この状態で、両端の接合部３８をはんだ付けし、フレキシブル基板３０をリング状とする。線状パターン２８ａは、他端３０ｂ側が線状パターン２８ｂの一端３０ａ側に接合され、一つのループを形成する。同様に、線状パターン２８ｂ〜２８ｈは、他端３０ｂ側が線状パターン２８ｃ〜２８ｉにそれぞれ接合し、複数のループを形成する。こうした構造により、各線状パターン２８ａ〜２８ｉは、フレキシブル基板３０がリング状にされた状態で、両端がＩＣチップ３２に接続されてコイル状に巻き回された一本のループアンテナを構成する。両端を接合した後に、位置決め孔３６に取り付けたピンを外し、位置決め部３４をフレキシブル基板３０から切り離すと、図５に示す状態となる。

フレキシブル基板３０の一端３０ａ側の位置決め部３４には、位置決め孔３６が中心間の距離１．２ｍｍで長手方向に並んで形成されている。これにより、接合する際に重ね合わせる位置決め孔３６を変更して、リングの大きさに合わせてフレキシブル基板３０の周長を１．２ｍｍ間隔で調整できる。一つのフレキシブル基板３０で複数のサイズのリングに対応できるので、サイズが異なる複数のリング型ウェアラブル端末１０の製造において、サイズごとにアンテナ２８のパターンや全体の長さなどが異なるフレキシブル基板３０を製造する場合と比較して、リングの製造コストを抑制できる。フレキシブル基板３０の長さＬ１や、位置決め部３４の長さＬ２、Ｌ３、位置決め孔３６の数などを変えれば、対応可能なサイズを変更できる。

リング型ウェアラブル端末１０の製造方法を説明する。まず、一端から他端に向かって外径が徐々に大きくなる棒状の治具を用意する。この治具を第１リング１２に挿入し、径が一致する位置で第１リング１２を治具に固定する。次に、リングのサイズに合わせて接合部３８が接合されたリング状のフレキシブル基板３０を含む通信部２６を、第１リング１２の凹部１６に取り付ける。この状態で、第１リング１２の外側全体に接着剤２４を盛るように塗布し、凹部１６に接着剤２４を充填する。続いて、第２リング１４を第１リング１２の外側に取り付ける。接着剤２４が硬化すると、第１リング１２と第２リング１４とが接合され、通信部２６が凹部１６に固定される。凹部１６の接着剤２４は通信部２６の全体を覆い、リーダライタなどとの接触により受ける衝撃を吸収して通信部２６を保護する。

接着剤２４が硬化した後に、治具から第１リング１２および第２リング１４を取り外し、外周面を研磨する。このとき、第１リング１２と第２リング１４との間から漏れ出た接着剤２４を除去し、第１リング１２および第２リング１４の外周面が滑らかに連続するように研磨する。こうした工程により、第１リング１２と第２リングとが強固に接合され、表面に凹凸がなく滑らかに仕上げられたリング型ウェアラブル端末１０を製造できる。

以上の構成による実際の使用方法と効果は以下の通りである。使用者は、リング型ウェアラブル端末１０を指に装着する。リング型ウェアラブル端末１０を指に装着した手をリーダライタに近づけるだけで、自動改札機の読み取りや、買い物代金の支払いなどを簡単に実行できる。また、リング型ウェアラブル端末１０の製造者は、一つのフレキシブル基板３０で複数のリングサイズに対応可能であり、複数のサイズを展開する場合の製造コストを抑制できる。

以下、第１の実施の形態の変形例を挙げる。
第１リング１２に凹部１６を形成したが、第２リング１４に凹部を形成してもよい。また、第１リング１２および第２リング１４の両方に凹部を形成してもよい。いずれの場合にも、実施の形態と同様に、第１リング１２と第２リング１４とが強固に接合される。
第１リング１２と第２リング１４の色は当然何でもよいが、ファッション性の観点から、両者を同色にしたり、逆に補色関係のように大きく異なる色の組合せとしてもよい。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係るリング型ウェアラブル端末は、第１リング１２および第２リング１４の少なくとも一方に、接着剤２４が充填される切り欠きが形成される点で、第１の実施の形態と相違する。

図７は第２の実施の形態に係るリング型ウェアラブル端末４０の断面図であり、図８は図７の部分拡大図である。第１リング１２の両方の側端部には、内側切り欠き１８が全周に形成されている。内側切り欠き１８は、側端に向かって第１リング１２の外径が小さくなるように形成された傾斜面を含む。第２リング１４の両方の側端部には、外側切り欠き２０が全周に形成されている。外側切り欠き２０は、側端に向かって第２リング１４の内径が大きくなるように形成された傾斜面を含む。内側切り欠き１８および外側切り欠き２０は、第１リング１２と第２リング１４とが接合された状態で、断面が三角形状の切り欠き部２２を形成する。第１リング１２と第２リング１４とは、凹部１６および切り欠き部２２に充填される接着剤２４により接合される。凹部１６に加えて、切り欠き部２２にも接着剤２４が充填されるので、第１リング１２と第２リング１４とをより強固に接合できる。また、リング型ウェアラブル端末４０の製造において、第１リング１２と第２リング１４とを接合した後に、切り欠き部２２に充填された接着剤２４の表面が第１リング１２および第２リング１４の外周面と滑らかに連続するように研磨する。

以下、第２の実施の形態の変形例を挙げる。
接着剤２４として、透明な接着剤を用いてもよいが、切り欠き部２２を隠すように第１リング１２および第２リング１４と同じ色に着色した接着剤を用いてもよい。また、ファッション性の観点から、第１リング１２および第２リング１４とは異なる色に着色した接着剤を用いてもよい。
第１リング１２に内側切り欠き１８、第２リング１４に外側切り欠き２０を形成したが、内側切り欠き１８および外側切り欠き２０のいずれか一方だけであってもよい。また、内側切り欠き１８および外側切り欠き２０は、リングの全周に形成されなくてもよく、各リングの少なくとも一部に形成されればよい。いずれの場合にも、第１リング１２と第２リング１４との間に接着剤２４を充填する切り欠き部を形成し、第１リング１２と第２リング１４とをより強固に接合できる。

以上、本発明について、実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば、指輪として使用するリング型ウェアラブル端末について説明したが、これに限らない。リングおよび内径補正部材の径を大きくしてブレスレットとしてもよい。

１０、４０ リング型ウェアラブル端末、 １２ 第１リング、 １４ 第２リング、 １６ 凹部、 １８ 内側切り欠き、 ２０ 外側切り欠き、 ２２ 切り欠き部、 ２４ 接着剤、 ２６ 通信部、３０ フレキシブル基板、 ３８ 接合部。

Claims (6)

1. リングと、
   前記リングに収納される通信部と、
   を備え、
   前記通信部は、リング状のフレキシブル基板を備え、
   前記フレキシブル基板は、前記リングのサイズに合わせ、長手方向に異なる複数の位置にて接合可能に構成された接合部を備えることを特徴とするリング型ウェアラブル端末。
2. 前記フレキシブル基板は、長手方向に延びる複数の線状パターンを備え、
   前記接合部は、前記複数の線状パターンの両端部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリング型ウェアラブル端末。
3. 前記複数の線状パターンは、前記接合部が接合された状態で一本のループアンテナを構成することを特徴とする請求項２に記載のリング型ウェアラブル端末。
4. 前記複数の線状パターンは、前記フレキシブル基板の両面に形成されており、
   前記フレキシブル基板は、両面の線状パターンが接続される複数の接続孔を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のリング型ウェアラブル端末。
5. 第１リングと、
   前記第１リングより内径および外径が小さい第２リングと、
   前記第１リングまたは前記第２リングに収納される通信部と、
   を備え、
   前記通信部は、リング状のフレキシブル基板を備え、
   前記フレキシブル基板は、前記リングのサイズに合わせ、長手方向に異なる複数の位置にて接合可能に構成された接合部を備えることを特徴とするリング型ウェアラブル端末。
6. 長手方向の両端部に形成された接合部と、
   長手方向の両端それぞれの側縁から外側に向かって突出する位置決め部と、
   を備え、
   前記位置決め部は、長手方向に異なる複数の位置にて重ね合わせ可能に構成されており、
   前記接合部は、前記位置決め部が重ね合わされた位置で接合可能に構成されていることを特徴とするフレキシブル基板。

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