KR100609301B1 - 보안 기능이 강화된 식별 태그 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기 응답 소자와 무선 주파수 응답 소자를 포함하는 결합 태그에 관한 것이다. 일 실시예에 있어서, 상기 자기 응답 소자는 또한 상기 무선 주파수 응답 소자를 위한 안테나 기능을 한다.

Description

보안 기능이 강화된 식별 태그{IDENTIFICATION TAG WITH ENHANCED SECURITY}
본 발명은 도서 매체 및 소비자 상품 등의 물체를 식별 및 감시하기 위해서 검출기와 함께 사용되는 형태의 식별 태그에 관한 것이다.
전자 물품 감시(Electronic Article Surveillance:EAS) 시스템은 물품 위에 또는 물품 안에 배치되거나 관심 있는 사람에 의해 소지된 소형의 전자 소자의 존재를 검출하는데, 흔히 소매 또는 도서관 환경에서 사용되어 물품의 절도나 불법 이동을 방지한다. 보통 태그(tag) 또는 마커(marker)로 알려진 이러한 소자는 여태껏 물품의 존재에 관한 정보만을 포함해 왔다. 이 정보는 간헐적으로 또는 연속적으로 태그에 전자적으로 질문(interrogate)함으로써 획득될 수 있었다. 이러한 질문이 실행되는 방법에 기초하여 자기, 자기 역학(magnetomechanical), 무선 주파수 및 마이크로웨이브의 적어도 4개의 다른 타입의 EAS 시스템이 수년에 걸쳐 발전되어 왔다. 이들 4개 중 자기 시스템이 대부분의 어플리케이션에서 가장 높은 수준의 보안을 제공해 왔다. 자기 태그는 물체 안에 또는 물체 위에 용이하게 숨겨짐으로써, (차폐, 휨 및 압력에 영향을 잘 받지 않기 때문에) 무효화되기 어렵고 비활성화 및 재활성화하기 용이하여, 고도의 보안성과 태그가 부착된 물품의 상태에 관한 다소의 정보를 제공한다.
EAS 시스템의 다수의 사용자는 태그가 부착된 물체의 존재 여부 이상의 것을 알기를 희망한다. 또한, 그들은 예컨대, 존재하는 태그가 부착된 물체의 종류를 알기를 원한다. 그 물체의 제조일, 목록 상태 및 소유자 등과 같은 물체의 특성에 관한 상세한 정보는 일반적으로 광학 바코드(bar code)를 통하여 자동 관리 및 제어 시스템에 전달된다. 광학 바코드 시스템은 비용이 적고 효과적인 반면에, 일정한 한계를 가지고 있다. 바코드는 가시적이어야 하기 때문에, 바코드가 배치될 수 있는 위치가 제한되며, 바코드는 우연히 또는 고의로 인해 불명료해질 수 있다. 또한, 검출기가 바코드를 감지할 수 있는 범위가 비교적 작다. 바코드는 또한 검출될 수 있는 곳에 적절히 위치되어야 한다. 또한, 바코드는 검출을 위해 자주 노출되기 때문에 검출될 수 없을 만큼 손상되기 쉽다. 마지막으로, 복수의 물품은 한번에 하나씩 처리되어야 한다. 바코드 시스템의 이러한 문제점들은 도서 매체 마킹과 같은 다소의 어플리케이션에 대해 비효율적이고 바람직하지 않다.
더 최근에, (무선 주파수 식별, 즉 RFID로 알려진) 전자 식별 기술이 광학 바코드의 한계점들을 해결하기 위해서 개발되어 왔다. RFID 시스템은 물체를 식별하고 추적하는 경우에는 성공적이었지만, 대부분의 RFID 시스템이 태그가 쉽게 무효화되는 주파수 범위(~ 1MHz 및 그 이상)에서 동작하기 때문에 물체 보안에 대해서는 결함이 있다. 무선 주파수 태그와 관련된 보안 결함은 예컨대, 손이나 은박(aluminum foil)으로 태그가 덮여지거나 심지어 태그가 서적 안에 배치되어, "차폐"될 수 있기 때문에 발생한다. 심지어 배터리 전력 무선 주파수 태그 또한 그의 범위가 우수하여 더 차단되기 어려움에 불구하고 차단될 수 있다. 이와 같이, RFID 태그가 부착된 물체는 우연히 또는 고의로 검출을 피할 수 있다. 이로 인해서 보안 소자로서의 그의 유효성이 상당히 감소된다. RFID 마커는 또한 "스마트 카드"와 관계가 있다. 접촉 스마트 카드 및 비접촉 스마트 카드 모두 상업적 어플리케이션에 등장하였다. 스마트 카드는 태그가 부착된 물체보다는 오히려 특정 사람과 관련되는 경향이 있다. 스마트 카드(또는 그것을 소지한 사람)의 보안 및 추적에 관련된 문제점은 RFID 마커에 대하여 전술된 것들과 유사하다.
RFID 마커와 관련된 보안 문제는 무선 주파수 및 마이크로웨이브에 기초한 EAS 태그의 당업자에게 정통한 것과 유사하다. 무선 주파수 및 마이크로웨이브에 기초한 EAS 태그의 결함을 치유하기 위한 실직적인 노력이 전개되어 왔다. 그러나, 보안 태그로서의 그의 성능은 실질적으로 개선되지 않았다. 미국 특허 번호 제5,517,195호(Narlow 등) "Dual Frequency EAS Tag with Deactivation Coil"에는 다이오드를 갖는 안테나 회로와, 비활성화(deactivation) 회로를 포함하는 이중 주파수 마이크로웨이브 EAS 태그가 개시되어 있다. 비활성화 회로는 안테나 회로의 다이오드에 전압을 유도하여 다이오드 및 안테나의 기능을 억제하여 상기 태그를 비활성화시킴으로써 저에너지 교류 자기 필드에 응답한다. Narlow 등에 의해 개시된 커패시터에 기초한 태그는 비록 다소의 어플리케이션에는 유용하지만, 시간 외의 전기 전하의 누설로 인해 그 태그가 본의 아니게 활성화될 수 있다.
미국 특허 번호 제4,745,401호(Montean 등)에 개시된 타입의 무선 주파수 EAS 태그는 자기 소자를 포함한다. 자기 소자는 부속 소자(accessory device)에 의해 적절히 자화되었을 때 태그의 조정을 변경함으로써, 태그의 무선 주파수 응답을 차단한다. 이러한 태그는 비록 어느 정도의 유용성을 가지고 있지만, 보안 및 식별 강화에 대한 문제점을 여전히 해결하지 못한다.
무선 주파수 식별 기술은 모토롤라/인달라(Motorola/Indala)(미국 특허 번호 제5,378,880호 및 제5,565,846호에 개시됨), 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)(미국 특허 번호 제5,347,280호 및 제5,541,604호에 개시됨), 마이크론/필립스 반도체(Mikron/Philips Semiconductor), 싱글 칩 시스템(Single Chip Systems)(미국 특허 번호 제4,442,507호, 제4,796,074호, 제5,095,362호, 제5,296,722호 및 제5,407,851호에 개시됨), CSIR(유럽 공개 번호 제0 494 114 A2호, 제0 585 132 A1호, 제0 598 624 A1호 및 제0 615 285 A2호에 개시됨), IBM(미국 특허 번호 제5,528,222호, 제5,550,547호, 제5,521,601호 및 제5,682,143호에 개시됨) 및 센서매틱 일렉트로닉스(Sensormatic Electronics)(미국 특허 번호 제5,625,341호에 개시됨)를 포함하는 다수의 회사에 의해 개발되어 왔다. 이러한 태그 모두 배터리가 필요없는 원격 식별을 제공하려 시도하였다. 상기 태그는 125KHz ~ 2.45GHz 범위의 주파수에서 동작한다. 저주파수 태그(~ 125KHz)는 차폐에 대한 적당한 저항력을 가지고 있지만, 대역폭 제약 조건으로 인해 무선 주파수 기능을 제한한다. 특히, 이러한 마커에 기초한 시스템은 단지 단일 태그가 동시에 질문 영역에 있을 때에만 확실히 동작하는 것이 일반적이다. 상기 태그는 또한 비교적 부피가 크고 제조 비용이 높은 경향이 있다. 고주파수(통상적으로 13.56MHz, 915MHz 및 2.45GHz)의 경우, 이용 가능한 대역폭이 증가함으로 인해서, 짧은 시간 주기 동안에 질문 영역에서 복수의 태그를 확실히 처리할 수 있는 시스템의 개발이 가능하였다. 이는 많은 제품 어플리케이션에 대해 매우 바람직하다. 또한, 다소의 그러한 태그 설계는 비교적 제조 비용이 낮아 소비자에 더 매력적이다. 그러나, 이러한 고주파수 소자는 이전에 논의한 차폐에 대한 감수성을 어느 정도 공유한다. 따라서, 그것들은 도서관와 같이, 어느 일정한 어플리케이션에서 요구하는 고도의 보안을 제공할 수 없다.
그러므로, 물체 식별, 추적 및 보안을 제공하기 위해서 예컨대, 항공 수하물, 1박 소하물 및 도서관 서적 등에 사용될 수 있는 저비용의 안전한 태그를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 자기 응답 소자와 무선 주파수 응답 소자의 결합을 포함하는 태그를 제공함으로써, 전술된 타입의 종래의 태그와 관련된 불리한 점을 최소화하거나 제거한다. 단일 결합 태그에 상기 2개의 소자를 제공함으로써, 각각의 특징이 실현되어 각각의 불리한 점이 제거된다. 일 실시예에 있어서, 자기 응답 소자는 무선 주파수 응답 소자에 물리적으로 연결되거나 물리적이 아닌 전기적으로 연결됨으로써 무선 주파수 응답 소자를 위한 안테나의 역할을 한다.
도 1a 및 1b는 무선 주파수 식별 태그의 개요도.
도 2는 무선 주파수 식별 태그의 제2 실시예의 개요도.
도 3은 본 발명에 따른 결합 태그의 상면 개요도.
도 4는 RFID 태그와 상호 작용하는 RFID 질문 시스템의 블록도.
도 5, 6, 7 및 8은 본 발명에 따른 결합 태그의 실례도.
본 발명의 태그는 물체 식별 기능 및 효과적인 보안 기능 모두를 단일 장치로 통합한다. 태그는 자기 질문 신호에 응답하는 소자와, 무선 주파수 질문 신호에 응답하는 소자를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 자기 응답 소자는 또한 무선 주파수 응답 소자를 위한 안테나를 제공한다. 본 발명의 문맥에 있어서, 용어 "응답(responsive)"은 상기 소자가 적절한 질문 필드에 놓일 때 이해할 수 있는 정보를 제공함을 의미한다. 먼저 개개의 소자가 이하 설명되며, 그 다음에 본 발명의 결합 태그가 설명된다.
I. 자기 응답 소자(Magnetically-Responsive Element)
본 발명의 자기 응답 소자는 "TATTLETAPETM" 브랜드 스트립 명칭하에 미네소타 세인트 폴의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니(3M)가 판매하는 스트립(strip)에 사용된 재료와 같은 저보자력, 고투자율의 강자성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 스트립 또는 마커 어셈블리(marker assembly)는 미국 특허 번호 제5,331,313호(Koning) 및 제3,747,086호(Peterson)를 포함하여 3M에 양도된 몇몇 특허에 개시되어 있다. 전형적인 저보자력, 고투자율의 강자성체는 Metglas 2705M 및 Metglas 2714A의 명칭하에 뉴욕 모리스타운의 얼라이드시그널 캄파니(AlliedSignal Company)로부터 입수할 수 있는 것과 같은 고성능 비정질 금속과, 퍼멀로이(니켈과 철의 합금)를 포함한다.
자기 응답 소자는 그와 결합된 물품의 성질에 따라 단일 상태나 이중 상태일 수 있다. 예컨대, 도서관에 있는 일정한 참고 도서가 그 도서관으로부터 이동되어서는 안될 때, 예를 들면 단일 상태(비활성화 불능) 마커 어셈블리는 항상 그러한 도서가 질문 영역 내를 통과하였는지 여부를 나타낼 것이다. 일반 도서관 자료 또는 상업용 상품 등의 다른 물품은 이중 상태 마커 어셈블리를 요구할 수 있으며, 그 물품이 정확히 처리되었을 때 그 마커 어셈블리는 질문 소스에 의한 검출을 방지하기 위해서 적절히 비활성화될 수 있다. 이중 상태 기능은 상기 Peterson의 특허 및 이하에서 설명되는 바와 같이, 일반적으로 저보자력 자성체 부근에 더 높은 보자력 자성체 부분을 첨가함으로써 제공된다.
어떠한 자기 응답 소자는 저주파수의 교류 자기 필드(예컨대, 50Hz ~ 100KHz)를 통과했을 때 신속히 자기 방향을 전환하고, 검출기의 수신 코일에 의해 검출될 수 있는 소정의 특성 응답을 발생시키는 능력을 갖는다. 마커 어셈블리의 이러한 전환 기능은 고보자력 소자 또는 "키퍼(keeper) 소자"의 자화 상태에 의해 제어된다. 이 키퍼 소자가 자화될 때, 질문 영역의 교류 자기 필드 내에서 전후로 자기적으로 전환하는 마커 어셈블리의 능력이 변경되어, 마커 어셈블리는 통상적으로 검출되지 않는다. 키퍼 소자의 자화 상태가 해제될 때, 마커 어셈블리는 질문 소스가 마커 어셈블리의 존재를 검출할 수 있는 전환 기능을 다시 수행할 수 있다. 키퍼 소자는 기술적으로 알려진 바와 같이, 다른 방법으로 제공될 수 있다.
또한, 마커 어셈블리는 마커 어셈블리를 서적 또는 다른 물품에 접착시킬 수 있는 접착제를 마커 어셈블리의 한쪽 또는 양쪽 측면에 포함할 수 있다. 접착층은 마커 어셈블리가 의도된 표면에 접착되기 전에 의도하지 않은 표면에 접착되는 것을 방지하기 위해서 제거 가능한 라이너(liner)가 덧입혀질 수 있다. 마커 어셈블리의 이러한 또는 다른 특징들이 미국 특허 번호 제3,790,945호(Fearon), 제5,083,112호(Piotrowski) 및 제5,331,313호(Koning)에 개시되어 있다.
이러한 형태의 저주파수 자기 소자는 검출로부터 차폐되기가 어렵기 때문에, 보안이 중요할 때 폭넓게 다양한 물품상에 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 그 저주파수 자기 소자는 다른 EAS 기술을 사용하는 마커 어셈블리보다 더 편리하고 완전하게 반복해서 비활성화 및 재활성화될 수 있으므로, 이러한 특성이 매우 바람직한 어떠한 어플리케이션(도서관 등)에 사용하는데 더욱 적합하다.
II. 무선 주파수 응답 소자(Radio Frequency-Responsive Element)
RFID 태그는 능동이나 수동일 수 있다. 능동 태그는 배터리와 같은 부가 에너지원을 태그 구조에 통합한다. 이러한 에너지원은 능동 RFID 태그로 하여금 심지어 질문 무선 주파수 필드가 약한 영역에서도 강한 응답 신호를 생성하여 송신하도록 함으로써, 능동 RFID 태그가 보다 넓은 범위에서 검출될 수 있다. 그러나, 배터리의 상대적으로 짧은 수명은 능동 RFID 태그의 유효한 수명을 제한한다. 또한, 배터리는 능동 RFID 태그의 크기 및 비용을 증가시킨다. 수동 태그는 수동 태그를 동작시키는데 필요한 에너지를 질문 무선 주파수 필드로부터 얻고, 그 에너지를 사용하여 안테나가 질문 무선 주파수 필드에 제공하는 임피던스를 변조하여 응답 코드를 송신함으로써, 판독기 안테나에 반사되는 신호를 변조한다. 따라서, 그것의 범위는 더욱 제한된다. 수동 태그는 많은 어플리케이션에 대해 바람직하기 때문에, 남은 논의를 이러한 종류의 태그에만 국한할 것이다. 그러나, 당업자는 이들 2가지 형태의 태그가 많은 특징들을 공유하고 있으며, 양쪽 모두 본 발명과 함께 사용될 수 있음을 인지할 것이다.
도 1A에 도시된 바와 같이, 수동 무선 주파수 응답 소자(10)는 통상적으로 2개의 구성 요소, 즉 집적 회로(12) 및 안테나 14를 포함한다. 집적 회로(12)는 주요 식별 기능을 제공한다. 집적 회로(12)는 태그 식별 및 다른 바람직한 정보를 영구히 기억하고, 질문 하드웨어로부터 수신된 명령을 해석 및 처리하고, 질문기의 정보 요구에 응답하며, 복수의 태그가 동시적으로 질문에 응답할 때 발생하는 충돌을 해결함에 있어 질문 하드웨어를 원조하는 소프트웨어 및 회로를 포함한다. 선택적으로, 집적 회로는 단지 정보를 판독하는 것(판독 전용)에 대립하는 것으로서 그의 메모리에 기억된 정보를 갱신(판독/기록)할 수 있다. RFID 마커에 사용하기에 적합한 집적 회로는 텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments)(그의 TIRIS 생산 라인), 필립스(Philips)(그의 Mifare 및 Hitag 생산 라인), 모토롤라/인달라 (Motorola/Indala), 싱글 칩 시스템(Single Chip Systems) 등으로부터 입수할 수 있는 것들이다.
안테나의 기하학적 구조 및 특성은 태그의 RFID 부분의 희망 동작 주파수에 의존한다. 예컨대, 2.45GHz(또는 이와 유사한 주파수) RFID 태그는 통상적으로 도 1a에 도시된 선형 다이폴 안테나와 같은 다이폴 안테나나, 도 1b에 도시된 무선 주파수 응답 소자(10a)에 부착된 접힌 다이폴 안테나 14a를 포함한다. 13.56MHz(또는 이와 유사한 주파수) RFID 태그는 도 2에 도시된 무선 주파수 응답 소자(10b)에 부착된 나선형 또는 코일형 안테나 14b를 사용할 수 있다. 어떠한 경우이든, 안테나14)는 질문 소스에서 방사된 무선 주파수 에너지를 인터셉트한다. 이러한 신호 에너지는 전력 및 명령을 태그로 전한다. 안테나는 무선 주파수 응답 소자로 하여금 IC 칩을 동작시키기에 충분한 에너지를 흡수하여 검출될 응답을 제공할 수 있도록 해준다. 그러므로 안테나의 특성은 그것이 통합될 시스템에 정합되어야만 한다. 높은 MHz ~ GHz 범위에서 동작하는 태그의 경우에 있어서, 가장 중요한 특성은 안테나의 길이이다. 통상적으로, 효과적인 다이폴 안테나의 길이는 질문 신호의 반 파장 또는 1/4 파장에 가깝게 선택된다. 반 파장 안테나가 크기 제한으로 인해 비실용적인 중간 MHz 영역(예컨대, 13.56MHz)에 비하여 낮은 범위에서 동작하는 태그의 경우에 있어서, 중요한 특성은 안테나 인덕턴스 및 안테나 코일의 회전수이다. 상기 모든 경우의 안테나 형태는 양호한 전기 도전율을 요구한다. 통상적으로, 구리 또는 알루미늄 등의 금속이 사용될 수 있지만, 퍼멀로이와 같은 자기 금속을 포함하는 다른 도전체 또한 용인되며, 사실상 본 발명의 목적에 보다 바람직하다. 또한, 최대 에너지 전송을 위해서, 선택된 IC 칩의 입력 임피던스와 안테나의 임피던스간의 정합도 중요하다. 안테나에 관한 부가 정보는 예컨대, J.D. Kraus의 Antennas (2d ed. 1988, McGraw-Hill, Inc., New York) 등의 참고 문헌으로부터 당업자에게 잘 알려져 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 커패시터(16)는 흔히 마커의 성능을 향상시키기 위해 포함된다. 커패시터(16)는 존재하는 경우, 태그의 동작 주파수를 특정값에 동조시킨다. 이는 최대 동작 범위를 획득하고 규정 요건에의 순응을 보장하기에 바람직하다. 커패시터는 분리 소자이거나 이하 설명되는 바와 같이 안테나에 통합될 수 있다. 몇몇 태그 설계에 있어서, 특히 2.45GHz와 같은 매우 높은 주파수에서 동작하도록 설계된 태그는 동조 커패시터가 요구되지 않는다. 커패시터가 선택되어 안테나에 의해 제공되는 인턱턴스에 결합될 때, 다음의 수학식:
Figure 112000025879779-pct00001
여기서
C=커패시턴스(F)
L=인덕턴스(H)
으로 주어진 그 결합 구조의 공진 주파수는 RFID 시스템의 희망 동작 주파수에 거의 일치한다. 또한, 커패시터는 3M에 양도된 미국 특허 번호 제4,598,276호(Tait 등) 및 제4,578,654호(Tait 등)에 개시된 분포 커패시터일 수 있다. 분포 커패시턴스는 태그의 크기, 특히 두께를 줄이고, 수조립을 최소화하기에 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같은 동작에 있어서, 통상적으로 무선 주파수 응답 태그(110)를 모니터해야 하는 지점 가까이에 위치하는 EAS 보안 시스템(100)은 무선 주파수 응답 태그(110)에 질문한다. 서로 일정한 간격을 유지하는 검출 패널들을, 태그가 부착된 물품이 위치하는 장소의 출구를 따라 배치하거나, 모니터할 물품을 운반하는 컨베이어 근처에 배치하거나, 또는 기타 여러 방법으로 배치함으로써, 질문 영역이 설정된다. 또한, 휴대형 검출 장치를 이용할 수 있다. 질문 소스(102)(통상적으로 구동 발진기 및 증폭기를 포함)는 안테나 104(때때로 필드 코일로서 설명됨)에 연결되어 질문 영역에서 교류 무선 주파수 필드, 즉 질문 신호를 송신한다. 또한, EAS 보안 시스템(100)은 질문 영역에서 신호를 수신하는 안테나 104로서 도시되며, 때때로 수신 코일로서 설명됨)와, 태그에서 생성된 신호를 처리하는 검출기(106)를 포함한다.
질문 소스(102)는 질문 신호(200)를 송신하는데, 그 질문 신호는 다른 어플리케이션을 간섭하지 않으며 정부 규정에 따라 적용할 수 있는 어떤 잘 알려진 주파수 대역에서 선택된다. 무선 주파수 응답 소자는 질문 신호를 수신하면, 그의 고유 응답 코드 신호(202)를 송신하고, 그 응답 코드 신호를 안테나 104가 수신하여 검출기(106)로 송신한다. 검출기는 그 응답 코드 신호를 디코딩하여, [통상적으로 컴퓨터 또는 다른 메모리 장치(108)에 기억된 정보에 기초하여] 태그를 식별하고, 그 검출된 응답 코드 신호에 기초하여 조치를 취한다. 상기 예시적인 시스템의 다양한 변형예, 예컨대 예시된 단일 안테나 104 대신에 질문 소스(102) 및 검출기(106) 각각의 분리된 안테나를 사용하는 것 등을 포함하는 변형예는 당업자에게 잘 알려져 있다.
III. 결합 태그(Combination Tag)
도 3 및 5 내지 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 결합 태그(20)는 자기 응답 소자를 무선 주파수(RF) 응답 소자와 결합하여 양자의 이점을 제공한다. 이와 같이, 상기 2개의 소자가 동시에 관심 물품에 적용될 수 있으므로 비용이 감소된다. 결합 태그에는 제거 가능한 라이너가 덧입혀진 누르기만 해도 잘 접착되는 접착제를 가지고 있으며, 라이너를 제거함으로써 결합 태그를 물품 표면에 접착할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 결합 태그는 자기 응답 소자를 무선 주파수 응답 소자를 위한 안테나로서 사용한다. 자기 응답 소자는 안테나로서 사용되는 경우, 무선 주파수 응답 소자에 전기적으로 연결되며, 또한 무선 주파수 응답 소자에 물리적으로 연결되거나 연결되지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 결합 태그는 2가지 방법으로 질문될 수 있다. 첫째로, RFID 질문 소스(RFID interrogation source)는 무선 주파수를 사용하여 집적 회로로부터 코드를 요청하고 수신할 수 있다. 이 정보는 예컨대, 태그가 결합된 물품의 식별과 그 물품이 정확히 처리되었는 지의 여부를 나타낸다. 둘째로, 자기 질문 필드(magnetic interrogation field)는 마커 어셈블리의 자기 부분이 활성화되었는 지의 여부를 판정하기 위해 태그에 질문할 수 있다. 마커 어셈블리가 활성화되었다면, 질문 소스는 마커 어셈블리가 부착된 물품이 정확히 처리되지 않았다는 통지와 같은 응답을 생성할 것이다. 자기 질문이 무선 주파수 질문보다 차폐에 대한 저항력이 좋기 때문에, 결합 태그의 자기 부분은 강화된 보안을 제공한다. 이와 같이, 자기 및 RFID 태그 양자의 특징들은 단일 결합 태그로 결합된다.
바람직한 실시예에 있어서, 결합 태그는 또한 무선 주파수 응답 소자의 회로에서 안테나로서 기능하는 자기 응답 소자를 포함한다. 양쪽 기능을 만족시키기 위해서, 안테나 재료는 (효과적인 보안 소자로서의 역할을 위해) 낮은 자기 보자력 및 매우 높은 자기 투자율과, (효과적인 안테나로서의 기능을 위해) 적당히 높은 전기 도전율을 가져야 한다. 또한, 안테나의 기하학적 구조는 양쪽 기능과 양립할 수 있어야 한다. 이 실시예에 있어서, 안테나는 예컨대, 퍼멀로이(니켈과 철의 합금)로 제조될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 3M의 "Tattle-TapeTM" 브랜드 보안 스트립 또는 다른 동등한 자기 소자가 2.45GHz 또는 유사한 고주파수에서 동작하는 선형 다이폴 안테나로서 사용될 수 있다. 상기 스트립의 길이, 폭 및 두께는 사용된 RFID 칩의 특정 동작 주파수 및 다른 특성에 정합되도록 선택된다. 통상적으로, 상기 스트립은 ["HyMu80"의 상표명하에 카펜터 스페셜티 앨로이즈 리딩 피에이(Carpenter Specialty Alloys, Reading, PA)를 포함하는 다수의 공급처로부터 입수할 수 있는] 퍼멀로이나, 2705M의 명칭하에 뉴욕 모리스타운의 얼라이드시그널 캄파니 (AlliedSignal Company)로부터 입수할 수 있는 것과 같은 비정질 합금로 이루어지며, 상기 스트립의 길이는 6.35 ~ 16.5cm(2.5 ~ 6.5인치) 사이이다. 집적 회로의 단자는 상기 보안 스트립의 종단에 물리적으로 접속된다. 임피던스 및 전력 이득을 전기적으로 측정해 보면, 그러한 자기 스트립은 그러한 칩과 함께 정상적으로 사용된 구리 또는 알루미늄 다이폴 안테나와 같은 기본적인 전기적 특성을 제공함을 입증함으로써, 양쪽 기능의 만족스러운 수행이 예상된다.
자기 응답 소자가 적어도 무선 주파수 응답 소자를 위한 안테나의 일부로서 사용될 때, 상기 2개의 소자는 서로 전기적으로 연결된다. 그러한 전기적인 연결은 복수의 소자간의 물리적인 접속(도 5에 도시됨)이나, 물리적인 접속이 없는 경우에 비접촉 전자기 결합(도 6에 도시됨)일 수 있다. 비접촉 전자기 결합은 기생 결합, 용량 결합 또는 유도 결합을 포함할 수 있으며, 기생 안테나 소자, 리플렉터 및 디 렉터 안테나, 야기-우다 안테나 또는 다른 적합한 안테나 구성과 같은 안테나 구성 요소를 이용한다.
도 3에 도시된 결합 태그는 자성체로 이루어진 코일 회전부를 포함한다. 결합 태그는 예컨대, 결합 태그의 자기 기능을 향상시키기 위해서 모서리에 제공된 자속 수집기(flux collector)(14c)와 같은 안테나 구조를 갖는 13.56MHz 태그일 수 있다. 다른 형태의 자속 수집기가 제공될 수 있다.
도 5에 도시된 결합 태그 20는 자기 응답 재료로 이루어진 안테나 22와 집적 회로 12 간의 물리적인 접속을 포함한다. 하나 이상의 키퍼 소자 또는 전술된 타입이 자기 응답 재료에 적용되어 이중 상태 태그를 제공하기 위해 선택적으로 활성화 및 비활성화될 수 있다. 그러나, 도 6에 도시된 안테나 22a는 집적 회로(12) 또는 다이폴 안테나 23에 물리적으로 접속되지는 않으나, 결합 태그 20a를 제공하는 기생 다이폴 결합에 의해 다이폴 안테나에 전기적으로 연결된다. 다이폴 안테나 23는 자기 응답 재료나 비자기 응답 재료로 이루어질 수 있다.
도 7 및 8은 각각 하나 이상의 안테나 22b, 22c가 안테나 23b 및 23c와 전기적으로 연결된 실시예를 도시한다. 도 7에 도시된 결합 태그 20b 에 있어서, 집적 회로(12)는 안테나 22b에 기생적으로 연결되는 다이폴 안테나 23b 를 포함한다. 안테나 22b는 자기 응답 재료로 이루어지며, 안테나 23b는 자기 응답 재료로 이루어질 수 있다. 도 8에 도시된 결합 태그 20c에 있어서, 도 2에 도시된 타입의 무선 주파수 응답 소자가 안테나 22c에 기생적으로 전기적으로 연결된다. 안테나 22c는 자기 응답 재료로 이루어지며, 안테나 23c는 자기 응답 재료로 이루어질 수 있다. 다른 다양한 실시예가 용이하게 설계될 수 있다.
결합 태그의 전체 두께는 결합 태그가 물품 안에 또는 물품 위에 눈에 띄지 않게 배치될 수 있도록 가능한 한 작아야 한다. 예컨대, 결합 태그는 서적의 페이지 사이에 접착제를 이용하여 부착될 수 있으며, 바람직하게는 서적의 말단을 관찰할 경우 용이하게 검출되는 것을 방지할 수 있을 만큼 얇아야 한다. 종래의 IC는 대략 0.5mm(0.02인치)의 두께이며, 결합 태그의 전체 두께는 0.635mm(0.025인치) 이하가 바람직하다.
본 발명의 결합 태그는 개개의 결합 태그를 물품에 자동 연속 부착 가능한 두루마리 형태(roll form)로 제공될 수 있다. 이러한 범용 시스템은 예컨대, PCT 출원 번호 제WO97/36270호(DeVale 등)에 개시되어 있다. 접착제(누르기만 해도 잘 접착되는 접착제)가 덧입혀질 수 있는 하나 이상의 표면을 갖는 개개의 결합 태그는 두루마리로부터 제거되어 서적 가까이 이동되어 서적의 2개의 페이지 사이에 부착될 수 있다. 결합 태그의 용이한 삽입을 위해서 페이지 스프레더(speader)가 제공될 수 있으며, 또한 상기 시스템에서 여러 구성 요소들의 위치를 검출하는 센서와 같은 다른 옵션들이 제공될 수 있다.
본 발명의 결합 태그는 전용이 아닌 특정한 용도, 예컨대 도서관 자료를 처리하는데 이용될 수 있다. 이러한 타입의 RFID 태그를 갖는 도서관 자료는 아마 사람의 원조없이도, 더욱더 용이하게 체크인 및 체크아웃될 수 있다. 즉, 도서관 자료는 특정 도서관 이용자(patron)(자체적으로 그의 도서관 대출 카드와 결합된 RFID 태그를 가질 수 있음)가 적합한 검출 영역을 통하여 통과할 때 그 이용자에게 자동적으로 체크아웃되며, 그 이용자가 그 도서관 자료를 가지고 도서관으로 재진입할 때 다시 체크인된다. 또한, 본 발명의 결합 태그는 도서관 관리자가 즉시 계속해서 자료의 정보를 얻을 수 있도록 함으로써 목록 관리 및 분석을 도울 수 있다. 본 발명의 이러한 특징들 및 다른 특징들을 상점, 도매점 등에서 다루어지는 물건과 같이, 다른 어플리케이션에 관련시킬 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명의 결합 태그는 자기 응답(결합 태그의 자기 특징부가 활성화되었는 지 또는 비활성화되었는 지를 나타냄)과, 무선 주파수 응답(적절한 소프트웨어를 이용하여 RFID 칩 자체상의 메모리 또는 데이터베이스가 물품이 적절히 처리되었다는 것을 나타내었는지의 여부를 나타냄)을 통하여 이중 상태 마커 정보를 제공할 수 있다.
다음의 실례를 참조하여 본 발명에 대해 더 설명할 것이다.
실례
실례 1
본 발명에 따라 결합 태그가 제조되었다. "HyMu80"의 상표명하에 펜실베이니아의 카펜터 테크놀로지 코포레이션 오브 리딩(Carpenter Techonology Corporation of Reading)으로부터 입수할 수 있는 합금으로부터 생산된 퍼멀로이 스트립은 캘리포니아 샌 디에고의 싱글 칩 시스템(Single Chip Systems:SCS)에서 제조된 테스트 픽스쳐(test fixture)에 부착되었다. 상기 퍼멀로이 스트립은 대략 1.6mm(0.625인치)의 폭, 0.0254mm(0.001인치)의 두께, 10.16Cm(4인치)의 길이로 측정된다. 상기 테스트 픽스쳐는 LED 다이오드에 접속된 표준 SCS 2.45GHz 안테나로 이루어졌다. 상기 소자는 통상의 SCS RFID 태그에 전력을 공급하기에 충분히 강한 2.45GHz 필드에 노출되면 상기 LED 다이오드가 발광하여, 상기 소자의 전력 수신부의 정확한 동작을 즉시 가시적으로 확인할 수 있도록 설계되었다. 상기 표준 SCS 안테나를 원형(prototype) 퍼멀로이 안테나로 대체하면, 상기 LED 다이오드는 대략 동일한 필드 세기로 발광하여, 그 원형 퍼멀로이 안테나의 성공적인 동작을 확인할 수 있다.
실례 2
도 3은 13.56MHz RFID 설계에 이용될 수 있는 안테나의 다른 실시예를 도시한다. 상기 주파수에서는 코일형 안테나 기하학적 구조가 바람직하다. 코일로 이루어진 나선형 회전부는 에칭(물리적 또는 화학적), 다이 컷팅(die cutting) 또는 마스크를 통한 데포지션(deposition) 등의 방법을 이용하여 퍼멀로이와 같은 자기 합금으로부터 형성된다. 코일의 곧은 "암(arm)" 부분은 또한 상기 설계에서 자기 응답 소자의 역할을 한다. 그러나, 상기 기하학적 구조에서 이러한 금속 요소의 감소된 길이는 상기 소자의 자기 보안 부분의 유효성을 제한한다. 도 3에 도시된 실시예에 있어서, 이러한 제한을 극복하기 위해 모서리에 제공된 자속 수집 소자가 안테나 코일에 부가된다. 도3에 도시된 구조는 규정된 질문 주파수로 안테나의 동작 주파수를 조정하기 위한 전술된 바와 같은 커패시터를 포함하는 것이 바람직하다.
이 실례에서 설명된 안테나의 특성을 알려진 무선 주파수 집적 회로용 안테나의 특성과 비교해 보면, 이들 특성이 유사하기 때문에, 이 실례의 안테나는 그러한 어플리케이션에서 충분한 기능을 할 것이다.
본 발명은 그의 몇몇 실시예에 관하여 설명되었지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 전술된 실시예가 변형될 수 있음을 본 발명의 당업자는 인식할 것이다.

Claims (13)

  1. (a) 안테나로서 기능하기에 충분한 전기 도전율을 가지는 자기 응답 소자와,
    (b) 집적 회로를 포함하는 무선 주파수 응답 소자를 포함하며,
    상기 무선 주파수 응답 소자는 상기 자기 응답 소자에 전기적으로 연결되어 상기 자기 응답 소자를 안테나의 일부로서 사용하는 것을 특징으로 하는 결합 태그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자기 응답 소자는 저보자력, 고투자율의 강자성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합 태그.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무선 주파수 응답 소자는 상기 자기 응답 소자에 물리적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 결합 태그.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자기 응답 소자는 이중 상태 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 결합 태그.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무선 주파수 응답 소자는 이중 상태 정보를 데이터베이스에 제공하기 위해 검출기와 통신하는 것을 특징으로 하는 결합 태그.
  6. 제1항에 있어서, 이중 상태 정보를 제공하는 프로그램 가능 메모리 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합 태그.
  7. 청구항 제1항의 결합 태그를 포함하는 시스템에 있어서,
    상기 자기 응답 소자에 질문하는 질문 소스(interrogation source)와, 상기 무선 주파수 응답 소자에 질문하는 질문 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 결합 태그에 관한 정보를 갖는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 도서관 자료(library material)와 연관되는 것을 특징으로 하는 결합 태그.
  10. 제1항에 있어서, 상기 안테나는 전기 다이폴 또는 코일인 것을 특징으로 하는 결합 태그.
  11. 50Hz ~ 100KHz 범위에서 인가된 질문 신호에 응답하는 안테나로서 기능하기에 충분한 전기 도전율을 가지는 자기 응답 소자와,
    125KHz ~ 6GHz 범위에서 인가된 질문 신호에 응답하는 무선 주파수 응답 소자를 포함하며,
    상기 두 소자는 서로 전기적으로 연결되어 상기 무선 주파수 응답 소자가 상기 자기 응답 소자를 안테나의 일부로서 이용하는 것을 특징으로 하는 결합 태그.
  12. 제1항 내지 제6항, 제9항, 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집적 회로는 그의 메모리에 기억된 정보를 갱신하도록 구성되고, 상기 무선 주파수 응답 소자는 질문 시스템이 상기 무선 주파수 응답 소자로부터 정보를 획득할 수 있도록 하는 정보 저장 및 전송 능력을 갖는 것을 특징으로 하는 결합 태그.
  13. 제11항에 있어서, 상기 무선 주파수 응답 소자는 그의 메모리에 기억된 정보를 갱신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 결합 태그.
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