TWI491103B - Wireless communication improvement sheet body, wireless IC tag, antenna and wireless communication system using the same - Google Patents

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TWI491103B
TWI491103B TW097111798A TW97111798A TWI491103B TW I491103 B TWI491103 B TW I491103B TW 097111798 A TW097111798 A TW 097111798A TW 97111798 A TW97111798 A TW 97111798A TW I491103 B TWI491103 B TW I491103B
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Masahito Matsushita
Haruhide Okamura
Shinichi Sato
Hiroaki Kogure
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Description

無線通信改善薄片體、無線IC標籤、天線及使用其等之無線通信系統
本發明係關於一種藉由於使用無線IC標籤或天線時加以利用，而改善通信距離之無線通信改善薄片體、無線IC標籤、天線以及無線通信系統。
無線通信技術不僅應用於資訊通信領域，亦應用於物流管理、製造現場等領域中。無線通信用之IC標籤(以下簡稱為「IC標籤」或者「標籤」)作為身兼RFID(Radio Frequency Identification，無線射頻識別系統)技術之一面之產品而廣為人知。由於作為物流管理或價廉之資訊記憶媒體而使用用途多樣化，故IC標籤需要置於多種多樣之使用環境中。
IC標籤係包含記憶識別編號等資料之晶片與用來接發電波之天線的無線通信設備，能夠以小型、薄型，輕量實現而成為一大優點。
為充分發揮如此之優點，較好的是，構成為IC標籤之貼附位置不受限制，無論以何種方式貼附於何處，均可進行通信之。
圖30係簡略化表示先前技術之IC標籤1之剖面圖。RFID (Radio Frequency IDentification)系統係固體之用於自動辨識之系統，總體而言具備讀取器與應答器。使用IC標籤來作為該RFID系統應答器。
圖30之通信方式係利用標籤以及讀取器之線圈天線間之 磁通量交鏈(耦合)，來傳遞能量或信號之電磁感應方式者。電磁感應方式之被動式IC標籤，其通信距離最大為1 m左右，故用於近距離通信。該方式中所用之頻率為LF((Low Frequency，低頻)(長波)頻帶或HF(High Frequency，高頻)(短波)頻帶等。IC標籤1具備檢測磁力線之磁場型天線即線圈天線2、及使用該線圈天線2進行無線通信之積體電路(IC(integrate circuit，積體電路)晶片)3。IC標籤1構成為若接收來自讀取器5之請求信號，則發送記憶於IC晶片3內之資訊，換言之，可藉由讀取器而讀取保持於IC標籤1中之資訊。IC標籤1貼附設置於例如商品上，用於防止商品被盜以及掌握庫存狀況等商品管理。
該IC標籤1於貼附於金屬製商品上使用等，IC標籤1附近存在通信干擾部件4(該例中為包含導電性材料之物體)之情形時，由IC標籤1所接發之電磁波信號形成之磁場磁力線會因接近通信干擾部件4，而與電場情形之行為相異，並不進入通信干擾部件4中，而是平行通過通信干擾部件4之表面附近。其結果，會導致通信干擾部件4表面上產生渦電流，使電磁波能量轉換為熱能而被吸收(電阻損耗引起之損耗)。若如此般能量被吸收，則電磁波信號將會衰減，使得IC標籤1無法進行無線通信。又，經感應之渦電流會產生與標籤之通信用磁場反向之磁場(反向磁場)，藉此亦會產生磁場被抵消之現象。該現象亦會使得IC標籤1無法進行無線通信。進而，因通信干擾部件4之影響，亦會出現IC標籤1之共振頻率移位之現象等。因此，電磁感 應方式之IC標籤1無法用於通信干擾部件4附近。
通信干擾部件如上所述，其係具有如下作用之材料之總稱，該材料因存在於天線附近，而導致對自由空間中之環境設計之天線共振頻率產生變動，或者導致天線間電磁波之交換下降。本發明主要針對通信干擾部件為金屬之情形實施解決方案。
圖31係簡略化表示其它先前技術之IC標籤1A之剖面圖。圖31所示之IC標籤1A與圖30之IC標籤1類似，故對相應之部分賦予相同符號，僅對不同構成加以說明。為解決圖30之IC標籤1之課題，圖31之IC標籤1A構成為具備作為被貼附物品之部件4、以配置之方式設於與天線2之間之磁吸收板7。作為具有複合相對導磁率之薄片之磁吸收板7包含鋁矽鐵粉、鐵氧磁體以及羰基鐵等高導磁率材料，亦即複合相對導磁率高之材料。
複合相對導磁率具有實數部與虛數部，若實數部變大則複合相對導磁率變大。換言之，複合相對導磁率高之材料，複合相對導磁率中之實數部大。磁場中若存在複合相對導磁率中之實數部大之材料，則磁力線將集中穿過該部件內。使用對電磁感應方式通信中之磁力線進行檢測之磁場型天線2之IC標籤1A，因設有磁吸收板7，而可防止磁場向通信干擾體4洩漏，故即便用於通信干擾體4之附近，亦可抑制磁場能量之衰減，從而可進行無線通信。如此之IC標籤1A揭示於例如日本專利特開2000-113142號中。於此無線通信係藉由調變磁場而進行者，且係本發明中稱為電 磁感應方式之通信。
該通信改善方法，藉由於第1天線2與通信干擾部件4之間設置具有磁性之磁吸收體7，而使通信用之磁力線進入並穿過磁吸收體7內。磁吸收體7之導磁率起到重要作用。然而，該改善對策有效的是，進行磁耦合通信之電磁感應方式通信之情形，而於電波方式通信之情形中尚未發現具有效果。其原因在於，磁場(磁通迴路)即便為近場，亦可以磁性材料控制前進方向，而用於電波方式通信之高頻率電波，直線傳播性強，故只要未經由天線體等則前進方向不易變更。
IC標籤因所利用之電波頻率不同，通信機制不同。當使用高頻率電波之情形時，標籤之天線與讀取器之天線間進行電磁波交換，稱為傳遞能量．信號之電波方式。例如使用UHF(ultrahigh frequency，超高頻)(極超短波)頻帶、SHF(super-high frequency，極高頻)(厘米波)頻帶，EHF(extremely high frequency，至高頻)(毫米波)頻帶之電波之情形時，標籤藉由使用著所謂偶極天線等電場型天線之電波方式通信進行接發。並非為藉由電磁感應方式之磁通交鏈而進行通信，而是以電波方式於空中發射電磁波實現長距離通信。使用有本發明之無線通信改善薄片體、無線IC標籤、天線以及使用其等之無線通信系統適用於該電波方式之無線通信。電磁感應方式與電波方式之不同之處在於電磁波之波長與天線間之距離的關係。若相對於波長，距離較短，則採用空間發射之前電場/磁場之變化傳 遞至其它天線之電磁感應方式，若相對於波長，距離較長，則採用傳遞空中傳播之電磁波之電波方式。繼而，天線亦為電磁感應方式之線圈天線等磁場型天線，電波方式成為偶極天線、平板天線等電場型天線，因此，通信系統本身亦不相同。
於以電波方式進行通信之IC標籤附近，存在金屬等導電性材料(通信干擾部件)之情形時，亦無法利用與電磁感應方式不同之機制進行通信。若IC標籤進行接收而使共振電流流入天線中，則位於附近之金屬面側中會感應與共振電流反向之電流，藉由該感應電流而使傳遞信號之阻抗大幅下降。因此，將無法達成與針對自由空間中之通信而設計之IC晶片之輸入阻抗之匹配，導致可通信距離縮短。
一般而言，偶極天線、單極天線以及迴路天線等電場型天線進行如下設計，即因接收特定頻率之電波，而使天線中產生共振電流，且於該共振電流流過IC晶片時，與晶片之輸入阻抗相匹配。
圖32表示於標籤本體22(IC標籤)配置於作為通信干擾部件之導電性部件附近之狀態下，標籤本體22(IC標籤)附近所形成之瞬間性電場(電流方向)之剖面圖。
當天線元件211附近存在通信干擾部件212之情形時，將產生自天線元件211另一端部211b朝向一端部211a之共振電流111，並且於通信干擾部件212中產生自其中一部分212a朝向另一部分212b之電流112，藉此，使天線元件211與通信干擾部件212中產生反向電流。即，導致出現對通 信干擾部件212進行相反動作之相同大小之天線。
施加於IC217或者自能量傳遞而啟動之IC217施加之電壓為交替電壓，故而，交替出現產生圖示流向之電流之狀態與產生相反流向之電流之狀態。若頻率變高，則於天線元件211之一端部211a與通信干擾部件212之其中一部分212a之間，以及天線元件211之另一端部211b與通信干擾部件212之另一部分212b之間，成為與類似產生電流IO等效之狀態，而天線元件211之一端部211a與通信干擾部件212之其中一部分212a之間，以及天線元件211之另一端部211b與通信干擾部件212之另一部分212b之間，成為所謂高頻短路之狀態。若如此之高頻短路，則會藉由天線元件211與通信干擾部件212而形成閉路，導致與附近不存在通信干擾部件212之情形相比，電流值增加。即，與天線元件211附近無通信干擾部件212之情形相比，阻抗大幅下降。其結果，無法與晶片之輸入阻抗獲得匹配，終將導致資訊信號無法傳遞。因此，可通信距離縮短。
又，不僅限於金屬，而且紙張、玻璃、樹脂、液體、磁體或其它天線等存在於附近之情形時，亦將成為使IC標籤之通信特性劣化之材質。
該等材質之情形時，藉由該等材質所具有之介電係數或導磁率而使天線之共振頻率產生變化，導致通信對方使用之電波頻率與天線之共振頻率相異，使得可通信距離縮短。
圖33係進而簡略化表示其它先前技術之IC標籤1B之剖面 圖。圖33所示之IC標籤IB與圖30之IC標籤1類似，對相應部分賦予相同符號，而僅對不同構成加以說明。圖33之IC標籤1B於基材8上設置有作為偶極天線之第1天線2與IC3，並於第1天線2之通信方向側，經由第1間隔片9設置有第2天線1C。進而，IC標籤1B於基材8之第1天線2相反側設置有第2間隔片11，並於第1天線2與通信干擾部件4之間，於插入著基材8以及第2間隔片11之狀態下，於通信干擾部件4附近使用。該IC標籤1B構成為相對連接有IC之第1天線2，於通信方向側設置作為輔助天線之第2天線IC，藉此，防止第1天線2之電波強度因通信干擾部件4而受到削弱。該IC標籤1B揭示於例如日本專利特開2005-210676號中。
圖33之IC標籤1B係利用第2天線1C、第1及第2間隔片9、11夾持第1天線2而成為一體化構造，其係經特殊設計之標籤。該形狀並不具有僅貼合市售無線IC標籤便可實現通信性能改善之通用性。又，於解決方案之後，第1天線2與IC3亦將位於通信干擾部件4之附近，將受到通信干擾部件4之不同種類之影響，例如因介電係數不同而導致共振頻率移位。
本發明之目的在於提供一種能夠改善無線通信用之IC標籤可通信距離之無線通信改善薄片體、無線IC標籤、天線以及無線通信系統。
又，本發明之其它目的在於提供一種僅貼合無線IC標籤便可改善無線通信特性之具有通用性之薄片體。
本發明係一種無線通信改善薄片體，其特徵在於：其係當於通信干擾部件附近，使用以電波方式進行通信之天線而進行無線通信時，用於無線IC標籤與通信干擾部件之間，且以不接線之方式配置無線IC標籤，藉此改善無線IC標籤之無線通信特性者，且積層有：第1間隔片，其係包括以不接線之方式配置無線IC標籤之配置面；輔助天線，其係包括設於與第1間隔片之上述配置面相反側之面上之第1導體層；及第2間隔片，其係於輔助天線上夾持著第1導體層，設於與第1間隔片相反側上；於上述輔助天線之第1導體層中設有非連續區域。
又，本發明之特徵在於：上述輔助天線之第1導體層具備單數或者複數個導體元件，且導體元件相互為絕緣關係，第1導體層或者導體元件中之至少任一者對於用於上述無線通信之電磁波產生共振。
又，本發明之特徵在於：上述輔助天線之第1導體層具備沿平面方向或者積層方向分割之複數個導體部分，且導體部分相互為絕緣關係，第1導體層或者導體部分中之任一者對於用於上述無線通信之電磁波產生共振。
又，本發明之特徵在於：於上述輔助天線之與上述第2間隔片相反側進而設有第2導體層。
又，本發明之特徵在於：於上述輔助天線之與上述第2間隔片相反側進而設有第2導體層，且該第2導體層大於輔 助天線所包括之第1導體層。
又，本發明之特徵在於：上述非連續區域中之至少1個設置為於配置有上述無線IC標籤時，至少與上述無線IC標籤所包括之IC晶片或者電抗負載部相對向。
又，本發明之特徵在於：上述非連續區域中之至少1個設置為對於用於上述無線通信之電磁波產生共振。
又，本發明之特徵在於：上述第1導體層或者上述非連續區域之至少一部分之外廓形狀為曲線形。
又，本發明之特徵在於：以介電材料被覆外表面之一部分或者全部。
又，本發明之特徵在於：上述第1間隔片、上述第2間隔片以及被覆介電材料中之至少任一者包含非導電性且使電磁波聚集並穿過之低損耗材層。
又，本發明之特徵在於：上述第1間隔片以及上述第2間隔片中之至少任一者包含發泡體。
又，本發明之特徵在於：至少任一者之面藉由具有黏著性或者黏接性，或者使用固結機構可安裝於被黏附體上。
又，本發明係一種無線IC標籤，其特徵在於：於上述無線通信改善薄片體之配置面上以不接線方式配置有無線IC標籤，或者於無線通信改善薄片體或上述輔助天線中組裝有IC晶片。
又，本發明係一種電波方式之天線，其特徵在於：使用上述無線通信改善薄片體。
又，本發明係一種無線通信系統，其特徵在於：至少使 用上述無線IC標籤或者上述天線。
本發明係一種藉由以不接線之方式配置無線IC標籤以改善無線IC標籤之無線通信特性之無線通信改善薄片體(以下只稱為「薄片體」)。
本發明之薄片體積層有：第1間隔片，其係包括以不接線之方式配置無線IC標籤之配置面；輔助天線，其係包括設於第1間隔片之上述配置面之相反側之面上之第1導體層；及第2間隔片，其係於夾持著上述輔助天線而設於與第1間隔片相反側上；於上述輔助天線之第1導體層中設有非連續區域。非連續區域以槽孔、狹縫、槽、孔等構成。
本發明之發明者們，經由以下過程，完成發明如此構成之薄片體。
如先前技術中之提案，使用有無線IC標籤所用之偶極天線、單極天線以及迴路天線等之電波方式無線通信裝置之情形，由於假設於自由空間中使用，因此若天線附近存在干擾通信之部件(金屬等導電性部件、紙張、玻璃、液體等介電性部件、磁性部件、天線、電子設備、電子基板等)，則會受其影響而導致難以進行無線通信，使可通信距離縮短。
相對於此，例如使用包含平板天線之無線IC標籤之情形時，構成中具備以通信頻率產生共振之共振板、及接地電位之導體板(接地板)，故而可藉由存在之該接地板，而減小通信干擾部件之影響，充分確保可通信距離。
然而，此類標籤為如下公知技術，即其係將IC晶片焊接於平板天線，若可調節阻抗，則通信距離亦當然可得以確保。焊接著平板天線之標籤因具有接地板，故即便於自由空間中，或者即便於通信干擾部件之附近，亦能夠使用，但由於與通用之偶極天線結構之無線標籤相比，較為昂貴，故而除了讀取器側天線，尚未用於普通性標籤用途。
本發明之發明者們開發出相對價廉之薄片體以及輔助天線，對通用標籤，無需接線僅進行重疊配置便可改善於通信干擾部件附近之通信。藉此，即便相對至今尚無法使用之通信干擾部件，亦可使用廣泛普及型之通用無線IC標籤，使用途得以顯著擴展。
首先，可考慮藉由將具備偶極天線、單極天線以及迴路天線之電波方式之無線IC標籤，與平板天線構成之輔助天線加以組合，而改善無線IC標籤之通信。
因此，首先製作積層著上述構成中之第1間隔片、平板天線結構之輔助天線之薄片體，於該薄片體中以不接線之方式配置無線IC標籤，並測定其可通信距離後，發現未見改善，通信距離變短。可認為其原因在於，無線IC標籤之偶極天線、單極天線以及迴路天線等與輔助天線之間並未產生電磁耦合，使得輔助天線並未充分發揮功能。詳細而言，偶極天線、單極天線以及迴路天線等與輔助天線之電磁耦合，僅以迴繞平板天線之共振板外圍之方式耦合，而實際上幾乎並未耦合，故無法表現出作為輔助天線之功能。進而，IC晶片以及電抗負載部(標籤天線之迴路部)由 於受到輔助天線之影響，而使可通信距離縮短。即，原因在於，具有輔助天線之第1導體層(共振板)因位於IC晶片以及電抗負載部之附近，故而該導體層表面產生感應電流而使阻抗降低(參照比較例1)。並未指出附近通信干擾部件如此影響電抗負載部。
以該等知識見解為基礎，並反覆進行改良而明白，可藉由於輔助天線之第1導體層上設置非連續區域，而改善無線IC標籤之通信。
無線IC標籤與輔助天線，通過非連續區域而加強耦合，藉此，可藉由輔助天線而改善無線通信，其結果起到對IC標籤之可通信距離進行改善之作用。
進而，藉由於輔助天線之第1導體層之IC晶片以及迴路部(電抗負載部)相對向之位置處設置非連續區域，而減小第1導體層帶來之影響，實現對可通信距離之改善。即，可藉由於輔助天線中設置非連續區域，而顯著提高作為第1導體層之感應電流路徑之區域之電阻值，對因阻抗降低而引起導體層表面產生感應電流加以抑制。
此時於輔助天線中設置非連續區域，則相應於天線(IC標籤)之共振動作，以橫切非連續區域之方式，沿天線(IC標籤)之長軸方向平行地產生電場，進而由此與第2導體層或通信干擾部件之間亦將產生電場。經由該等電場，激發天線(IC標籤)以及晶片與輔助天線之間之電磁耦合。
本發明之輔助天線，於以下之處與平板天線不同。不僅共振層上具有非連續區域之構造上的不同，而且藉由使非 連續區域成為電磁能量之進出口，而使作為電場型天線之平板天線中，於原本電場為0之平板中央附近，電磁能量之進出口或傳播路徑亦於其內部重疊，不僅承擔先前之天線動作，而且承擔傳遞附近之電磁能量之動作機制。
具體而言，平板天線包括共振層與反射層之兩片導體板，而兼具電波之發射及入射部之兩端部分(邊緣部分，平板天線有時僅為2個方向或全部4個方向)之2片導體間之電場變得最強最大，由此發射出之電場於平板天線上部合成後，直接發射至空間中。接收則以與其相反之動作進行。
以上作為電場型天線之平板天線，兩端部分電場最大，而中央附近電場最小(接近0)。電磁場之行為係於電場最大處磁場最小，而於電場最小處磁場最大。雖存在此關係，但平板天線之強磁場區域並未用於其它目的。
於本發明中，利用該磁場成分，與位於近場之無線IC標籤進行電磁耦合。進而發現若非連續區域由槽孔天線等形成，則可使該磁場型天線效果與電磁耦合進行複合，使得輔助天線與無線IC標籤即便不接線，亦能堅固穩定地連結。繼而，本發明之非連續區域亦具備可同時獲得該電磁耦合效果與阻抗調節效果之特徵。
本發明之輔助天線之結構為與無線IC標籤組合時，可整體於無線通信頻率中產生共振，而輔助天線之共振層，若以無線通信頻率之電波波長為λ，則具有以λ/2為中心，且至少一邊為λ/8~3λ/4之範圍的共振尺寸。
該輔助天線與利用如下結構不同，即，例如沿水平方向排列複數片(2片或者4片)之λ/2共振之平板天線，並通過相互接近之該平板天線間之間隙，合成自兩平板天線之端部(即電場較強區域)相互發射之電場。可藉由如此般沿水平方向排列複數片平板天線，而起到合成電場增強發射電波之定向性之效果。然而，由於沿水平方向排列複數片λ/2共振之平板天線，因此存在無論如何尺寸均將變大之缺點。再者，以與發射動作相反之動作進行接收之情況亦如上所述。
本發明不同之處在於，於一片(一片共振層)平板天線構成中設置非連續區域，使之作為輔助天線進行動作。即，因發現經由利用上述磁場之非連續區域之電磁能量耦合效果，以及通過一片平板天線構成發現輔助天線效果，而達成共振層之小型化，以及實現無線通信之改善。
本發明之特徵在於，僅以不接線之方式配置無線IC標籤便可改善無線IC標籤之通信。市售之無線IC標籤因各自使用之IC晶片不同，而使晶片輸入阻抗值相異。該輸入阻抗於靜置與動作時亦均不相同，又，動作條件亦依存接收之能量而變化。通常，標籤之情形時，對IC晶片與天線元件進行電性接線，並根據天線性能確認阻抗調節後形成產品。此為重要工序，該接線之不穩定性直接關係到標籤產品之不穩定性。
本發明之無線通信改善薄片體之特徵在於，於具有因以上不穩定而易於變動之阻抗之無線IC標籤，僅以不進行接 線而是與非連續區域相對向之方式一面控制IC晶片或電抗負載部之位置，一面配置該IC晶片或電抗負載部，便可實現阻抗匹配以及匹配改善。藉由研究構成或配置位置，而發現可對無線IC標籤實現輸入阻抗調節功能而無需進行接線，由此完成本發明。可藉由該簡易之輸入阻抗調節方法，而獲得無線通信改善效果。
又，輔助天線有時具有兩個導體層，由於第2導體層具備抑制無線IC標籤受被黏附物品種類之影響的效果，因此即便於無線IC標籤附近存在金屬、紙張、玻璃、樹脂、液體等或電子設備、天線、電子基板等電子雜訊源，亦可藉由使用本發明之無線通信改善薄片體，而獲得良好穩定之無線通信特性。
以下參考圖式，詳細說明本發明之較佳實施形態。
圖1係示意性表示具備本發明一實施形態之薄片體20之標籤21的剖面圖。圖2係表示標籤21之立體圖，圖3係表示標籤21之剖面圖。
標籤21係RFID系統應答器，可與讀取器進行無線通信，例如安裝於物品後，用於物品之管理，亦可用於除此以外之用途。作為通信裝置之標籤21係作為通信構成體之標籤本體22與薄片體20或者輔助天線35加以積層而構成者。該標籤21包含天線裝置，而該天線裝置包括標籤本體22之天線元件23與薄片體20或者輔助天線35。標籤本體22係包含基材30、天線元件23以及IC31之通用IC標籤產品。天線元件23與IC31為標籤本體22之必須構成要素。標籤本 體22可被覆，或者於標籤本體22與薄片體20或者輔助天線35之間夾持基材、被覆材、黏著材等介電質等。薄片體20係用以於通信干擾部件25附近利用標籤本體22等進行較佳無線通信之薄片體，其構成中包含輔助天線35，且設於天線元件23或者標籤本體22與通信干擾部件25之間。圖1之輔助天線35中設置著第2導體層28。以下，將用於天線元件23、標籤本體22或者標籤21所進行之無線通信之電磁波頻率稱為通信頻率。
本發明中所謂之通信干擾部件係藉由存在於天線元件23或者標籤本體22附近，而使天線元件23或者標籤本體22之通信特性較之自由空間之情形更劣化之物體。於通信干擾部件中，具有包括例如金屬等導電性材料、抗靜電材、玻璃、紙張、液體等介電質材料、磁性材料、電子設備、天線、標籤、IC卡、電子基板等電子雜訊源等之部分的物體屬於通信干擾部件。
若天線元件23或者標籤本體22附近存在金屬等導電性材料，則天線元件23或者標籤本體22之阻抗會明顯降低，難以進行無線通信。又，紙板、樹脂、玻璃、液體等介電質材料因其所具有之介電係數，而使天線元件23或者標籤本體22之共振頻率產生變化，使無線通信受到干擾。進而，磁性材料亦因導磁率，依然會使天線元件23或者標籤本體22之共振頻率產生變化，故使無線通信受到干擾。電子雜訊源，會藉由雜訊影響而使天線靈敏度之SN比(signal to noise ratio，信號雜訊比)降低。干擾該等天線元件23或者 標籤本體22之無線通信之物體，均為通信干擾部件。
圖1中，表示安裝著標籤21之物品25為通信干擾部件之情形。該標籤21以天線元件23或者標籤本體22與作為通信干擾部件之物品25之間，插入薄片體20或者輔助天線35之方式，安裝於物品25中加以使用。因此，薄片體20或者輔助天線35設於標籤本體22與物品25之間。天線元件23或者標籤本體22與薄片體20或者輔助天線35為電絕緣。為了控制間隔，如圖2所示，於天線元件23或者標籤本體22與輔助天線35之間設置非導電性第1間隔片層32。薄片體20或者輔助天線35，相對於天線元件23或者標籤本體22，設於通信方向A之相反側。
薄片體20或者輔助天線35具備分別由導電性材料形成之兩個導體層27、28。各導體層27、28與天線元件23或者標籤本體22電絕緣，並且相互電絕緣。兩個導體層中至少其中任一個導體層，例如本實施形態中靠近天線元件23或者標籤本體22配置之第1導體層27，為具有與天線元件23或者標籤本體22之無線通信所使用之電磁波產生共振之結構的共振層。而且，起到共振層作用之第1導體層27中，設有非連續區域40。圖1之非連續區域40為槽狀(槽孔狀)，並使之為實施形態A。該非連續區域40之功能隨後敍述。以下，將靠近天線元件23或者標籤本體22而配置之第1導體層27稱為共振層27，另一個第2導體層28因起到反射層作用，而稱為反射層28。該反射層28與通信干擾部件25之間，並非必須電絕緣。
與共振層27一併，第1間隔片層32或者第2間隔片層33中亦設有非連續區域。間隔片層亦可為空間，且因係由抑制電磁波損耗之材料構成，故而包括設置如此之非連續區域在內，若可保持較低之電磁能量損耗，則可實施任何加工。
反射層28可形成為等同於或者小於共振層27之形狀以及尺寸，但本實施形態中則形成為等同於共振層27，或者大於共振層27。若將共振層27投影於反射層28之表面上，則共振層27之區域收納於反射層28之表面內。藉由使反射層28大於共振層27，而可更加不會受到物品25種類之影響，且提高電波向通信方向A之定向性，延長通信距離。又，反射層28中亦可設置非連續區域。
自積層方向觀察薄片體20或者輔助天線35時之平面形狀，雖亦取決於所配置之無線IC標籤之形狀，但大多為矩形。又，薄片體20或者輔助天線35之總厚度為約0.1~20mm。
標籤21之標籤本體22，於基材30之厚度方向之其中一方或兩方之表面上，形成有天線元件23，並且搭載有作為資訊存儲部之IC31。未圖示之基材30由例如作為合成樹脂之介電質構成，具有電絕緣性。作為基材30之材料，可使用例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、環氧樹脂等樹脂或紙張等所有絕緣材料。天線元件23由形成於基材30表面上之導體圖案實現。天線元件23由導電性材料例如金屬形成。作為天線元件23之材料，可使用例如金、鉑、銀、鎳、鉻、 鋁、銅、鋅、鉛、鎢、鐵、其它金屬或者合金材料、金屬氧化物、碳等碳系材料等導電性高之材料。天線元件23，藉由例如配線，蒸鍍，蝕刻處理或者網版印刷等塗佈法而形成於基材30上。IC31與天線元件23電連接，並經由天線元件23進行通信。
薄片體20或者輔助天線35積層於如此之標籤本體22之基材30上。天線元件23以及IC31相對於基材30之方向並無限制。薄片體20或者輔助天線35係使第2間隔片層33插入於共振層27與反射層28之間經積層而成之積層體。該薄片體20自標籤本體22側，依序積層有第1間隔片層32、共振層27、第2間隔片層33、反射層28。第1間隔片層32、第2間隔片層33具備非導電性。於標籤本體22與共振層27之間，插入有亦能起到第1間隔片層32之功能之基材30，於共振層27與反射層28之間，插入有第2間隔片層33。於天線元件23或者標籤本體22與共振層27之間，通常設有非導電性之第1間隔片層32。第1間隔片層32或者第2間隔片層33只要為非導電性，亦可兼具黏接層或黏著層。又，第1間隔片層32及第2間隔片層33可為單層亦可為複層，且亦可由不同材料構成。又，亦無需一定由損耗成分低之材料構成。因此，共振層27以及反射層28，相對天線元件23或者標籤本體22電絕緣，並且相互為電絕緣。
該薄片體20或者輔助天線35，於第2間隔片層33之厚度方向之其中一方之表面上形成共振層27，而於第2間隔片層33之厚度方向之另一方之表面上形成反射層28。薄片體 20之構成中第1間隔片層32與輔助天線35為一體化。共振層27以及反射層28為由導電性材料形成之層，且可使用例如與天線元件23相同之材料，以相同之方法形成。天線元件23、共振層27、反射層28可由相同材料形成，亦可由不同材料形成。又，天線元件23、共振層27、反射層28可以相同方法形成，亦可以不同方法形成。
第1間隔片層32或者第2間隔片層33或被覆材料之介電質材料只要為至少具有非導電性之構成即可，其材料不受限制。例如既可為如橡膠鐵氧磁體般具有磁性者，亦可直接層狀形成磁體(金屬氧化物、陶瓷、微粒薄膜、鐵氧磁體鍍膜等)用作間隔片層。又，第1間隔片層32或者第2間隔片層33可為介電質材料。例如，本實施例形態般可為發泡樹脂，亦可為其它發泡體。若為藉由熱、壓力、紫外線、固化劑等因素而於加工時形成薄片狀者，則可選擇任意材料。該等材料以外還可使用帆布、布、織布、不織布、陶瓷、紙張、黏土、水泥、土系材料等有機物質、無機物質之所有材料。亦可為黏著材或黏接劑
如上所述，第1間隔片層32或者第2間隔片層33或被覆材料之介電質材料等構成IC標籤21、薄片體20或者輔助天線35之材料，除了由金屬等導電性材料構成之部分以外，可選擇低損耗性之能量損耗小之材料。於不得不局部性使用能量損耗多之材料時，應儘量抑制其使用量，整體上確保較低之能量損耗。
即，為引起波長縮短效果之小型化或電場，較好的是具 有介電係數，而重要的是選擇損耗低之材料。具體而言，通信頻率域中相對介電係數之實數部ε'以及/或者相對導磁率之實數部μ'之值，略微大於真空時之相對介電係數1以及/或者相對導磁率1，相同頻帶之相對介電係數之虛數部ε"以及/或者相對導磁率之虛數部μ"則儘可能低。本發明中將如此材料，作為使電磁波聚集並穿過之材料。通信頻帶中介電正切tanδ(ε"/ε')或者磁性正切tanδ(μ"/μ')較低，故電磁能量之損耗降低。
作為具體性材料，亦可為例如空間，但通常使用下述例示之有機材料。作為有機材料，可列舉例如橡膠、熱可塑性彈性體、各種塑料、木材、紙材等有機材料等或該等之多孔體。作為上述橡膠，除天然橡膠之外，可列舉異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯橡膠(EPDM橡膠)、乙烯-乙酸乙烯酯系橡膠、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、氯丁二烯橡膠、腈橡膠、丙烯酸橡膠、丙烯酸乙烯酯系橡膠、表氯醇橡膠、氟橡膠、胺基甲酸酯橡膠、聚矽氧橡膠、氯化聚乙烯橡膠、氫化丁腈橡膠(HNBR)、液態橡膠等合成橡膠單體、其等之衍生物、或者對其等進行各種改性處理而改質成者等。該等橡膠除單獨使用之外，亦可摻合使用複數個。
作為熱可塑性彈性體，可列舉例如氯化聚乙烯之類之氯系、乙烯系共聚物、丙烯酸系、丙烯酸乙烯酯共聚物系、胺基甲酸酯系、酯系、聚矽氧系、苯乙烯系、醯胺系、烯 烴系等各種熱可塑性彈性體以及其等之衍生物。較好的是，氫化SBS(Styrene-butadiene-styrene，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(SEBS，Styrene-ethylene-butylene-styrene，苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)或聚酯彈性體等。
進而，作為各種塑料，可列舉例如聚乙烯、聚丙烯、AS(acrylonitrile-styrene，丙烯腈-苯乙烯)樹脂、ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，丙烯睛-丁二烯-苯乙烯)樹脂、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等氯系樹脂；聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氟樹脂、聚矽氧樹脂、丙烯酸系樹脂、尼龍、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、PPE樹脂、酸醇樹脂、不飽和聚酯、聚碸、胺基甲酸酯系樹脂、酚樹脂、尿素樹脂、環氧樹脂等所有種類之熱可塑性樹脂或者熱固化樹脂以及其等之衍生物。
以上材料可直接、或複合化、改性化、組合使用。較好的是進行發泡。代表性之低密度介電質材料為發泡苯乙烯樹脂等發泡樹脂。
構成第1間隔片層32以及第2間隔片層33之介電質材料，較好的是例如密度不足1.0 g/cm3 。
如此之低密度介電質材料可使用選自多孔質有機材料、多孔質無機材料中之一種或者複數種材料。既可使用未經發泡之材料，亦可組合使用未經發泡之材料與發泡材料。除上述以外，亦可使用紙板等紙材、木材、玻璃、石膏、土系材料、布、織布、不織布、複合材料等。
作為發泡方法可為任意者，但可分類為添加發泡劑，或者添加熱膨脹性微粒等。發泡劑為有機系發泡劑與無機系發泡劑。亦可利用玻璃珠等發泡物之添加或者水分或氣體之發泡化，又，亦可利用超臨界二氧化碳或超臨界氮等超臨界流體。
作為有機系發泡劑，可添加例如二亞硝基五亞甲基四胺(DPT)、偶氮二甲醯胺(ADCA)、p,p'-氧基雙苯磺醯肼(OBSH)、醯肼二甲醯胺(HDCA)等，但並不限於此。
作為無機系發泡劑，添加有碳酸氫鈉等，但並不限於此，可根據材料適當選擇添加。
又，作為熱膨脹性微粒，添加有經微膠囊化處理之熱膨脹性微珠等。
發泡倍率亦無特別限定，但必須為吸收體之厚度變化小，可保持強度，且可輕量化之形態。由此較好的是，發泡倍率為1~50倍左右。
發泡構造方面亦無特別限定，而較好的是壓縮方向上耐壓縮之結構，例如厚度方向上進行扁平發泡之發泡形態。
木材為膠合板、柳安木材、粒塑板、MDF(Medium density fiber board，中密度纖維板)等木質材料，該材料不受本質限制，可組合使用複數種材料。
作為多孔質無機材料，可列舉各種陶瓷材料、石膏板、混凝土、發泡玻璃、浮石、瀝青、土材等，但並非限於此等。
第1間隔片層32以及第2間隔片層33或被覆材料之介電質 材料，由於必須將接收到之電波能量儘可能無損耗地轉換為發送能量，故而必須儘可能地選擇材料造成之能量損耗少之材料。因此，較好的是，無線IC標籤用於無線通信之電磁波頻率中，介電正切tanδ(ε"/ε')為0.5以下，更好的是0.2以下。發泡體因具有該能量損耗低，以及柔軟性、輕量性，價廉之效果，故可較佳地用作本發明之材料。
作為間隔片材，兼具低密度與低介電正切tanδ(ε"/ε')即可，但更重要的是呈現出通信頻帶(UHF頻帶等)內之低介電正切tanδ。
進而，若複合相對介電係數之實部ε'高，則可藉由其之波長縮短效果，而使薄片尺寸薄型化、小型化，因此，較好的是該ε'為1~10。其中，薄片可由各種參數構成而不僅限於上述數值。
第1間隔片層32以及第2間隔片層33或被覆材料之介電質材料，可由分別不同之介電質材料構成，亦可由相同之介電質材料構成。
圖4係示意性表示設於自由空間中之天線元件23或者標籤本體22(IC標籤)之正視圖。包括圖4中例示之偶極天線等電波方式者在內，天線元件23或者標籤本體22係假設設於自由空間中之狀態而設計。於此，因依賴於交流，偶極天線間產生之電場方向為交替變動。圖4表示某一時刻中電場之方向。晶片31之輸入阻抗亦於設於自由空間中之條件下與天線元件23相匹配。因此，天線元件23或者標籤本體22於設於自由空間中之狀態下，如箭頭B所示，於天線元 件23或者標籤本體22之周圍(相對360∘)，可擴展電磁場，將通信比率提高且增長通信距離。
如圖32所示，於具有以電波方式進行通信之偶極天線等之標籤本體22附近存在金屬等導電性材料之情形時，亦如上所述，無法以與電磁感應方式不同之機制進行通信。若藉由標籤本體22接收信號而使電流112流入天線元件211，則位於附近之金屬面側中會感應反向電流112，藉由感應電流產生迴路狀電流路徑，從而會導致阻抗大幅下降。藉此，將失去與針對自由空間中進行通信而設計之IC晶片217之輸入阻抗之匹配，使能量以及信號之傳遞無法進行，導致可通信距離縮短。
圖5係對圖32所示之通信干擾部件位於附近之狀態下之部分現象加以說明之正視圖。於電波方式之天線元件23或者標籤本體22設於作為通信干擾部件之物品25附近之狀態下，如箭頭C所示，電磁場會集中形成於天線元件23或者標籤本體22與作為通信干擾部件之物品25之間。如此之狀態下，即便自IC31向天線元件23傳遞，亦會因電磁場集中於天線元件23或者標籤本體22與作為通信干擾部件之物品25之間，產生供給至天線元件23中之功率無法發射至空間，而是返回IC31中之現象，使得天線元件23與IC31之匹配惡化。若如此般匹配惡化，則將導致通信無法進行。即便如此般作為共振器進行動作，若電磁波亦僅能被存儲而無法發射，則無法用作無線通信改善用途。
圖6係示意性表示作為通信干擾部件之物品25附近所設 置之天線元件23或者標籤本體22之微電波到達以及反射之正視圖。來自遠方之電磁波，藉由位於天線元件23或者標籤本體22附近之作為通信干擾部件之物品25進行反射之情形時，電場會成為反相而進行反射。因此，於天線元件23或者標籤本體22，設置於作為通信干擾部件之物品25附近之狀態下，藉由箭頭D所示之來自讀取器之直射波與箭頭E所示之作為通信干擾部件之物品25所反射之反射波之干涉，而使天線元件23或者標籤本體22附近位置之合成電場強度值接近零。如此般因干涉而消耗能量，將導致通信無法進行。
本案發明之薄片體以及輔助天線對無線IC標籤之通信改善機制取決於以下3個理由。第1係藉由使薄片體以及輔助天線共存來對通信干擾部件附近之無線IC標籤之共振進行改善，第2係藉由對薄片體、輔助天線以及非連續區域之結構、形狀之設計以及配置位置進行研究而改善阻抗匹配，第3係如上所述將構成材料，用作使電波聚集並穿過之能量損耗小之低損耗材料，以實現能量低損耗結構。以下對該等加以說明。
本發明如圖1～圖3所示，於天線元件23或者標籤本體22與通信干擾部件25之間，設置具有共振層27之薄片體20。共振層27與反射層28一併，構成作為輔助天線之微帶天線35。微帶天線亦稱為平板天線，因此薄片體20係具有平板天線構成之輔助天線。電波之接收以及發射中進行平板天線形之動作。平板天線因係藉由共振頻率中之波長而確定 尺寸之天線，因此係通常以極超短波(UHF頻帶)或者其以上之頻率使用之天線。具體而言，該天線於導體之長度為1/2波長時，因駐波載入而成為共振狀態。平板天線為如下天線，即該天線之構成包含作為接地板之導體層，且可藉由將接地板配置於通信干擾部件側加以使用，而抑制通信干擾部件之影響。於薄片體20或者輔助天線35中，作為構成平板天線之兩個導體層之共振層27、反射層28中的反射層28發揮接地板之功能，因而，可藉由將反射層28配置於物品25側使用，而使輔助天線自身不受物品25之影響，作為穩定之天線進行動作。以上，藉由使無線IC標籤中複合薄片體或者輔助天線之效果，而即便於通信干擾部件25之附近亦可確保穩定之天線共振狀態。當將該輔助天線35積層於作為金屬等導電性物質之物品中之情形時，該物品可代替反射層28之功能，因此反射層28並非必需，故不設置反射層28亦可獲得相同效果。
進而，可藉由於上述狀態之薄片體20或者輔助天線35之共振層27中，設置狹縫或者槽孔等非連續區域40，而使得可利用平板天線內部之即便電場較低，但磁場較強之區域，而經由該部分增強電磁耦合，使天線元件23或者標籤本體22之無線通信得以改善。而且，可藉由將具有如此非連續區域40之薄片體20或者輔助天線35，插入至天線元件23或者標籤本體22與物品25之間，而緩解物品25對天線元件23或者標籤本體22之影響。其結果，於物品25附近，天線元件23或者標籤本體22與薄片體20或者輔助天線35之間 之電磁耦合得以增強，故可實現共振，以及無需接線而僅改變配置位置便可實現簡易之阻抗匹配。
薄片體20或者輔助天線35之共振層27為與通信頻率之電磁波產生共振之構成，因此，薄片體20之輔助天線35會與通信頻率之電磁波產生共振。藉由設置該輔助天線35，而將輔助天線35所接收到之電磁波能量供給至天線元件23或者標籤本體22中。如此般，天線元件23或者標籤本體22亦可自輔助天線35獲得能量。無需接線而將天線元件23或者標籤本體22配置於輔助天線35中，便可利用輔助天線35之發射而進行能量釋放，故亦可以較大發射功率將來自IC31之信號釋放至空間中。平板天線構成之輔助天線35係共振動作時兩個導體層中尤其共振層27之中間部分附近之區域之電場為零之天線。由於電場為零，故成為與電性短路相同之狀態。因此，可藉由於該部分設置通孔等，而使得即便產生電性短路，動作亦不會受到影響。
於此，薄片體20並非將輔助天線35之導體層27、28，尤其作為第1導體層之共振層27，用作所謂之反射器(Reflector)。為獲得反射器之反射效果，反射器必須離開天線元件23或者標籤本體22以電長度計為1/4λ(λ=通信頻率之電磁波波長)之距離，而薄片體20則並未隔開此距離。天線元件23或者標籤本體22與共振層27之間隔，不足通信頻率之電磁波波長λ之四分之一，使得標籤21之厚度尺寸較小。輔助天線35，並非藉由反射效果，而是藉由與天線元件23或者標籤本體22之電磁耦合而使較大電流流入至天 線元件23或者標籤本體22中，藉此提高通信比率，使通信距離變大。
進而，薄片體20之輔助天線35，可藉由改變其形狀以及尺寸，而易於改變輔助天線35之共振頻率。因此，可結合標籤本體22之構成，使輔助天線35具有與通信頻率一致之共振頻率，並應用於具有各種電場型天線元件23之標籤本體22而構成標籤21。進而，若為如此之無線通信用天線，則可不必限定於無線IC標籤，使用本發明之作用同樣可改善無線通信。
圖7A～圖7J係表示共振層27之形狀例之平面圖。將與共振層27之1條邊平行之方向(例如圖7之左右方向)設為第1方向x，將與垂直於第1方向x之其它邊平行之方向(例如圖7之上下方向)設為第2方向y。共振層27之構成如圖7A～圖7J所示，欠缺長方形之一部分形成非連續區域40。共振層27或者非連續區域40可取長方形、正方形、多邊形、橢圓形、圓形、不規則形等任意之外廓形狀。不僅形狀無限制，個數亦無限制。
非連續區域40可如圖7A所示，形成為於第1及第2方向x、y之中央部，沿第2方向y延伸之狹長之長方形，亦可如圖7B所示，形成為於第1及第2方向x、y之中央部，連結著沿第1方向x延伸之長方形部分之H狀，亦可如圖7C所示，形成為於第1方向x之中央部，自共振層27之端部形成缺口之形狀。又，亦可如圖7D所示，形成為於第1及第2方向x、y之中央部，長邊與第2方向y平行之長方形，亦可如圖 7E所示，形成為於第1及第2方向x、y之中央部，連結著沿第1方向x延伸之長度較短之長方形部分之H狀。亦可如圖7F所示，形成為於自第1及第2方向x、y之中央部偏向第2方向y之其中一方之位置上，連結著長度不同之平行之長方形部分之「工」狀。又，非連續區域40可如圖7G所示，除了圖7F之構成以外，形成為於第2方向y之兩端部具有長方形缺口之構成，亦可如圖7H所示，除了圖7A之構成以外，於第1方向x兩側，平行具有略短之狹長長方形，而形成為「小」狀。圖7I以及圖7J為圖7A以及圖7B之非連續區域40部分進一步變形後之例。使非連續區域40之中央附近之寬度寬於其它部分，從而進一步減小對IC晶片31或者標籤本體22之影響。可不受以上限制而具有任意形狀。
共振層27可如圖7A、圖7B、圖7D~F、圖7I、J所示，僅形成有1個非連續區域40，亦可如圖7G、圖7H所示，形成有複數個非連續區域40。又，共振層27可如圖7A、圖7B、圖7D、圖7E、圖7H、圖7I、圖7J所示，相對於穿過共振層27中心之中心軸線L27，對稱地形成非連續區域40，亦可如圖7C、圖7F、圖7G所示，相對於穿過共振層27中心之中心軸線L27，非對稱地形成非連續區域40。又，共振層27可如圖7A、圖7B、圖7D、圖7E、圖7F、圖7G、圖7I、圖7J所示，構成為僅形成有整個周圍由共振層27包圍之孔狀非連續區域40，亦可如圖7G所示，形成孔狀非連續區域40，以及局部開放而與共振層27之外部相連之缺口狀非連續區域40，亦可如圖7C所示，構成為僅形成缺 口狀非連續區域40。若存在非連續區域40，則其形狀以及結構並不受特別限制。其可為複數個，亦可為經組合者。又，既可為完全分割共振層27之缺口。又，亦可為多邊形、線形、棒狀、圓形、圓弧形、曲線形、不規則形等任意形狀。該等亦有時分布於上下方向上。
又，亦可將共振單位作為元件(導體元件)，形成將其單個或多個排列配置之共振層27。於該情形時，導體元件間為絕緣，由其間隔形成之電容器會對共振頻率產生影響。該間隔之絕緣部分亦為本發明之非連續區域40。
於共振層27或非連續區域40或者導體元件之外廓形狀之至少一部分製成曲線形之情形時，無論共振層27或非連續區域40或者導體元件等天線部分相對於沿電波入射方向觀察到之極化方向的角度位置關係如何，天線特性均穩定。即，當接收到圓極化波之電波之情形時，天線部分相對電波極化面之接收特性之角度依存性小，可實現穩定之共振。
當共振層27如圖7A～圖7J所示構成為形成有非連續區域40之情形時，可使非連續區域40發揮天線之功能。藉此，除了具備上述輔助天線35以外，亦可具備非連續區域40作為天線。若以與通信頻率之電磁波產生共振之方式形成該非連續區域40，則可將該非連續區域40中所接收之電磁波能量提供至天線元件23或者標籤本體22。進而，藉由非連續區域40之共振，而沿其周圍，共振層27之表背面中均流入共振電流，故可實現更強之電磁耦合(實現阻抗匹配)， 或者可改善無線IC標籤21之發射效率。此時，共振層27可僅由非連續區域40產生共振。
於非連續區域40用作天線之情形時，會因該非連續區域周圍之形狀以及尺寸不同，頻率特性亦不相同。非連續區域40，結合所需頻率特性而確定形狀以及尺寸。例如槽孔天線，於其槽孔之周長等於電磁波波長時會產生共振。一般而言，其係超短波頻帶(30 MHz~300 MHz)以上之頻率中使用之天線。
如此般來自非連續區域40之發射亦成為輔助天線35之發射之一部分。當形成狹長長方形等沿狹長線形延伸之非連續區域40之情形時，非連續區域40與標籤本體22之位置關係成為直交，故而受到以連結標籤本體22之長度方向之方式產生之電場(電力線)誘導，使得以穿越槽孔狀非連續區域40之方式產生之電場增強，導致產生於槽孔周圍之電流變大。進而，若形成加大其線寬，使長度方向尺寸與寬度尺寸之差小的非連續區域40，則槽孔狀非連續區域40中產生之電場變小，使得產生於槽孔周圍之電流亦變小。進而，若形成組合著長度尺寸不同之長方形等非對稱形狀之非連續區域40，則可產生複雜之電場或電流，獲得較大接收強度之頻率範圍大，或者可具有複數個共振頻率之寬頻帶內可進行接收的頻率特性。又，若實現如此之寬頻帶之情形時，則可藉由使非連續區域40形成於偏離共振層27中心之位置上等，而使天線構造中導入非對稱性，由此可導入複數個能夠產生共振之部位，實現更大之寬頻帶。
再者，非連續區域40並非必須產生共振。即便不產生共振，亦可實現輔助天線35之第1導體層27中產生之感應電流之電流路徑之高電阻化，由此可抑制天線元件23或者標籤本體22之阻抗下降。
可設計為藉由改變非連續區域40之形狀，並進行複數個組合等，便可增強輔助天線35與天線元件23或者標籤本體22之電磁耦合，或者使之寬頻帶化，或者增加共振，又，可藉由共振效果而支援輔助天線效果。
圖8係本發明實施形態之薄片體20之平面圖，圖9係薄片體1之放大剖面圖。使用圖8所示形狀之薄片體20之情形為實施形態A。
非連續區域40如圖9之剖面圖所示，其構成為沿積層方向貫穿第1間隔片32與輔助天線35，其結果為，第2間隔片33形成槽底。因此非連續區域40之深度D等於第1間隔片32之厚度與輔助天線35之厚度之和，為例如0.1~20 mm。
非連續區域40之長度L形成為薄片體20之短邊方向長度Lo之1~1,000%，總長度，若存在彎曲部分，則包含此在內為例如1~500 mm。
非連續區域40之寬度W取決於IC晶片或其焊接部分以及電抗負載部之大小等，例如為0.1~50 mm。藉由設置如此之非連續區域40，而使無需接線來配置之無線IC標籤之偶極天線與輔助天線35，經由該非連續區域40進行電磁耦合，從而使輔助天線35起到共振天線之作用。進而，由於無線IC標籤之正下方設置有非連續區域40，因此作為輔助 天線35對IC晶片之導電體的共振層，可減小通信干擾部件(附近金屬)作動產生之影響。
非連續區域40可以普通之形成方法形成。於第1間隔片32中，利用沖孔、切削等機械加工，或者利用蝕刻等化學加工，自包含介電質材料之板狀部件中去除作為非連續區域40之特定部分即可。又，根據利用之介電質材料，亦可於成型時成型為預先設有非連續區域40之形狀。
於輔助天線35中，亦與第1間隔片32相同，利用機械、化學加工去除作為非連續區域40之特定部分即可。又，亦可以形成為預先設有狹縫、槽孔等之形狀之方式，對間隔片直接實施印刷、蒸鍍、塗佈處理。
既可採用上述方法，於第1間隔片32與輔助天線35中分別形成非連續區域40，亦可於第1間隔片32中預先積層輔助天線35，使兩者同時形成非連續區域40。
本發明之非連續區域40於輔助天線35中為必須條件，而於反射層28中則可無該非連續區域40。同樣地，於第1間隔片32以及第2間隔片33中，非連續區域40亦可有可無。於最近處之導體層中設置非連續區域40為本發明之必要條件。
圖10係表示設置著未形成非連續區域40之共振層27之作為比較例的標籤21之立體圖。於圖10中省略表示基材30。於使用無非連續區域40之共振層27之情形時，就天線元件23以及IC31之設置而言，IC31重疊於共振層27之中心位置，天線元件23與共振層27之一邊平行或者大致平行地延 伸。
圖11係表示設有圖7B所示之形成著H狀槽孔非連續區域40之共振層27的標籤21之立體圖。此為實施形態B。於圖11中，省略表示基材30。當使用共振層27之中央部中形成以第1方向x為上下關係進行觀察時成為「H」之非連續區域40的共振層27之情形時，就天線元件23以及IC31之設置而言，IC31重疊於共振層27之大致中心位置，天線元件23或者標籤本體22沿第1方向x延伸。於該狀態下，IC31或者電抗負載部之位置與非連續區域40重疊。
圖12係實施形態B之薄片體20之平面圖。
作為非連續區域40，於輔助天線35之長邊方向中央部，設有與短邊方向平行之直線形孔S1、以及於短邊方向隔開特定間隔，平行於長邊方向之兩條直線形孔S2，孔S1與孔S2設置為於中央部交叉，且直線形孔S1，較之孔S2而不突出至外側。
孔S1以及孔S2之剖面結構，與實施形態A中圖9所示之剖面圖相同，沿積層方向貫穿第1間隔片32與輔助天線35，其結果為第2間隔片33形成槽底。又，孔S1與孔S2之深度以及寬度均相同。
孔S2之深度D等於第1間隔片32之厚度與輔助天線35之厚度之和，例如為0.1~20 mm。孔S1以及孔S2之寬度W取決於IC晶片或其焊接部分以及電抗負載部之大小等，其為例如1~30 mm。
孔S1之長度L101為例如5~100 mm，孔S2之長度L102為 例如30~500 mm。
藉由設置如此之孔S1以及孔S2，而經安裝之無線IC標籤之偶極天線與輔助天線35可經由該孔S1以及孔S2而電磁耦合，使輔助天線35起到共振天線之作用。進而，於無線IC標籤之正下方設有孔S1，於偶極天線之電抗負載部之附近設有孔S2，因此，可減小輔助天線35作為附近導電體(作為通信干擾部件)對IC晶片以及電抗負載部之影響。
圖13係設有圖7C所示之形成有狹縫狀非連續區域40之共振層27的標籤21之立體圖。此為實施形態C。於圖13中，省略表示基材30。當使用共振層27之中央部形成有自共振層27端部沿第2方向y延伸之長方形非連續區域40之共振層27之情形時，就天線元件23以及IC31之設置而言，IC31重疊於共振層27之大致中心位置，天線元件23或者標籤本體22沿第1方向x延伸。於該狀態下，IC31或者電抗負載部之位置，與非連續區域40重疊。
如圖11～圖13所示，於使用形成有非連續區域40之共振層27之情形時，較好的是，以重疊方式設置非連續區域40與IC31或者電抗負載部。若如此般以重疊方式配置非連續區域40與IC31或者電抗負載部，則可將共振層27對天線元件23或者標籤本體22之阻抗之影響抑制至較小。又，可藉由所配置之位置，而使阻抗匹配最佳化。藉此，可易於自IC31對天線元件23或者標籤本體22進行供電，提高通信比率。
圖14係用以說明通信距離之推算方法之圖表，於圖14 中，橫軸表示距讀取器之距離，縱軸表示接收功率以及功率密度。標籤21可進行通信之最大距離(以下稱為「通信距離」)，為標籤21之位置，與使標籤21以遠離讀取器之方式相對地移位時，自可通信狀態變為無法通信狀態之位置之間的距離。於標籤21中，規定著標籤21動作所需之功率(以下稱為「動作功率」)Wd。標籤21進行接收之功率(以下稱為「接收功率」)Wr為動作功率Wd以上(Wr≧Wd)之情形時，標籤21可進行通信，而當接收功率Wr小於動作功率Wd(Wr<Wd)之情形時，標籤21無法進行通信。通信距離為接收功率Wr等於動作功率Wd之情形時讀取器至標籤21為止之距離。
標籤21之接收功率，與標籤21之動作增益成比例，並且與來自讀取器之電磁波功率密度成比例。到達標籤之功率密度，與相距讀取器之距離之平方成反比。因此，若知悉標籤21之動作增益與標籤本體22位於自由空間之情形時之動作增益之比，則可推算標籤21之通信距離與標籤本體22位於自由空間之情形時之通信距離之比。如圖14所示，通信距離之比=動作增益之比R(圖14所示)。如此般便可推算標籤21之通信距離。
圖15係表示用於標籤21之性能評估之共振層27之平面圖。圖15所示之比較例之共振層27為長方形，且並未形成有非連續區域40。設與共振層27之一邊平行之第1方向x之尺寸為第1尺寸(邊長)W1，設垂直於第1方向x，且與共振層27之其它邊平行之第2方向y之尺寸為第2尺寸(寬 度)W2。
圖16係用以說明標籤21增益之圖。標籤21構成為於天線元件23或者標籤本體22中，相互轉換電信號與電磁波信號，電信號所具有之電功率與電磁波信號所具有之電磁波功率之間之轉換效率愈高，則性能愈佳。標籤21之發送性能與接收性能一致，發送性能高，則接收性能亦高。於此，以由天線元件23進行發送之情形為例，說明天線元件23或者標籤本體22之增益。
自作為供電機構之IC31向天線元件23供給功率，並自天線元件23發射功率作為電磁波。於此，由IC31供給至天線元件23之功率為供給功率P0，而供給功率P0中，僅一部分輸入至天線元件23中。實際上輸入至天線元件23中之功率為天線功率Pin，供給功率P0中何種程度之功率經輸入，則由反射特性值S11表示。天線功率Pin中作為電磁波而發射之功率為發射功率Prad，該發射功率Prad為除去天線元件23或者其附近物體所帶來之損耗後之功率。進而，發射功率Prad中，除去發射至作為發射目的方向之通信方向A以外之功率，朝向通信方向A作為電磁波而發射之功率為定向發射功率Pt。
於增益中，存在動作增益Gw、絕對增益Ga、定向性增益Gd。動作增益Gw表示相對供電功率P0而言可獲得何種程度之定向發射功率Pt。絕對增益Ga表示相對天線功率Pin而言可獲得何種程度之定向發射功率Pt。定向性增益Gd表示相對發射功率Prad而言可獲得何種程度之定向發射 功率Pt。如此般增益成為表示功率轉換效率之指標。
反射特性值S11為供電匹配之評估值，其可評估共振頻率，以式(1)表示，較好的是數值小者。供電部中之能量傳遞效率(Pin/P0)以式(2)表示。又，設天線元件23之阻抗為Z11，IC31之阻抗為Zport，與IC31之阻抗共軛之複合數為Z*port，則式(3)之關係成立。
進而發射效率η以式(4)表示。
S11(dB)=10×log((P0-Pin)/P0)………(1)
Pin/P0=1-10(s11/10) ………(2)
∣S11∣(絕對值)=∣(Z11-Z*port)/(Z11+Zport)∣………(3)
η=Prad/Pin=10((Ga-Gd)/10) ………(4)
該增益愈大，通信距離愈大，以此實現較佳構成。因此，若可增大功率轉換效率，提高增益，則可獲得較佳構成。若不使用薄片體20或者輔助天線35，而於作為通信干擾體之物品25附近使用天線元件23或者標籤本體22，則物品25中之損耗會變大，導致自天線功率Pin向發射功率Prad之轉換效率變差。又，若於天線元件23或者標籤本體22附近存在作為通信干擾體之物體，則天線元件23或者標籤本體22之阻抗Z11會發生變化，使得與IC31之阻抗Zport之差變大，使反射特性值S11變大，導致供電匹配變差。
可藉由使用薄片體20或者輔助天線35，而防止物品25之惡劣影響，以此防止自天線功率Pin向發射功率Prad之轉換效率之惡化，並且防止物品25導致天線元件23或者標籤本體22之阻抗Z11發生變化，使反射特性值S11變小，以使供 電匹配良好。可藉由如此般使用薄片體20或者輔助天線35，而防止物品25之惡劣影響，實現獲得高增益之通信環境。
圖17係表示用於本發明之標籤21之標籤本體22之平面圖。作為標籤本體22，可使用包含直線延伸之偶極天線，或者如圖17所示之彎曲型偶極天線的標籤本體22。該標籤本體22亦又為偶極天線，其構成為連接於IC31之基端部23a與浮端部23b之間之中間部23c呈S狀蜿蜒前進，浮端部23b形成為寬度寬於中間部23c而呈平面狀，進而，IC31之兩側部分構成為藉由迴路部23d，而繞過IC31成為電連接。圖17所示之天線元件23，形成有迴路部23d，作為電抗負載部。局部具有該迴路部之構造為多見於電波方式IC標籤之構造。圖17之標籤本體22中，長度方向為94 mm，寬度方向為16 mm，迴路部分之長徑為12 mm。
圖18係表示用於標籤21之性能評估之進而其它共振層27之平面圖。圖18所示之共振層27為長方形，且形成著H狀非連續區域40，第1尺寸W1為95 mm，第2尺寸W2為43 mm。非連續區域40為H狀，其具有沿第1方向x延伸且相互平行之兩個狹長長方形部分40a、40b，以及連接該等之連接部40c。第2方向y之其中一側之一個長方形部分40a中，寬度(第2方向y之尺寸)D1為2 mm，長度方向尺寸(第1方向x之尺寸)L5為75 mm，且該長方形部分40a插入至與共振層27之第1方向x兩端相距之距離各為L7=10 mm內側之位置間，並沿與共振層27之第2方向y之其中之一端相距之距離 L6=8 mm內側之位置延伸。第2方向y另一側之另一長方形部分40b中，寬度(第2方向y之尺寸)D2為2 mm，長度方向尺寸(第1方向x之尺寸)L8為75 mm，該長方形部分40b插入至與共振層27之第1方向x兩端相距之距離各為L10=10 mm內側之位置間並沿與共振層27之第2方向y其它端相距之距離L9=15 mm內側之位置延伸。該等兩個長方形部分40a、40b於第2方向y隔開間隔D3=16 mm。連接部40c於共振層27之第1方向x之中央位置沿第2方向y延伸。寬度(第1方向x之尺寸)D5為2 mm。
圖19係表示反射特性值S11來作為使用圖17所示之標籤本體22，且具備圖8所示之薄片體20之標籤21之評價結果之圖表。圖20係表示反射特性值S11來作為使用圖17所示之標籤本體22，且具備圖18所示之共振層27之標籤21之評價結果之圖表。圖21係表示反射特性值S11來作為使用圖17所示之標籤本體22，且具備實施例7以及實施例8之共振層27之標籤21之評價結果之圖表。圖19～圖21表示結果之標籤21中，使第1間隔片層32之厚度尺寸為1 mm，並使第2間隔片層33之厚度尺寸為2 mm。第1間隔片層32以及第2間隔片層33假設為樹脂發泡體，且就相對介電係數之實部而言第1間隔片層32為1.1，第2間隔片層33為1.2，介電係數損耗項tanδ(=ε"/ε')均為0.01。再者不具磁性。又，相對介電係數取UHF頻帶中不依存於頻率之相對穩定之值，因此UHF之整個頻帶內可應用該數值。材料常數藉由同軸管法，並使用網際網路分析器(安捷倫科技公司製造，商品 名HP8720ES)進行測定。
用於圖19中表示結果之標籤21之共振層27中，第1尺寸W1為110 mm，第2尺寸W2為46 mm，非連續區域40之寬度L1為1 mm，長度尺寸L2為42 mm，距離L3為2 mm。用於圖20中表示結果之標籤21之共振層27具有圖18所示之尺寸。用於圖21表示中表示結果之標籤21之共振層27中，第1尺寸W1為107 mm，第2尺寸W2為67 mm。
於圖19以及圖20中，對比表示自由空間之情形與標籤21之情形。圖19中表示結果之標籤21設置為，標籤本體22沿第1方向x延伸，IC31與非連續區域40重疊，迴路部23c穿過非連續區域40。圖20中表示結果之標籤21設置為，標籤本體22沿第1方向x延伸，IC31與非連續區域40之連接部40c重疊，迴路部23c與其它長方形部分40b重疊。圖21中表示結果之標籤21設置為標籤本體22沿第1方向x延伸。
於圖19～圖21中，橫軸表示頻率，縱軸表示供電匹配S11。又，於圖19～圖21中，以一點鏈線表示自由空間之結果，而以線與圓圈之組合表示無非連續區域之平板構造之共振層之結果，以實線表示標籤21之結果。如圖21所示，當使用具有迴路部23d之標籤本體22之情形時，無非連續區域40之共振層27無法獲得充分效果，如表2及表3以及圖19及圖20所示，可藉由使用形成著非連續區域40之共振層27，而提高供電匹配。當非連續區域40為狹長狹縫之情形時，頻帶會變小，但可獲得通信頻率(953 MHz)中極佳之供電匹配。若以上述推算方法推算通信距離，則如表3之 實施例4所示，可獲得能夠取得自由空間之情形時之約76%之通信距離之結果。又，當非連續區域40為H狀槽孔之情形時，與非連續區域40為長方形槽孔之情形相比，供電匹配出現若干劣化，而若以上述推算方法推算通信距離，則可獲得能夠獲取自由空間之情形時之略低於60%之通信距離之結果。當如此般使用具有迴路部23d等電抗負載部之標籤本體22之情形時，可藉由使用形成有非連續區域40之共振層27，而實現通信距離長之標籤21。
圖22係表示本發明其它實施形態之共振層27之平面圖。例如圖22所示，共振層27可構成為具有相互電絕緣之複數個導體元件70。於如此構成中，藉由各導體元件70而分別形成平板天線或碎形天線等，由此達成相同效果。又，共振層27如圖22所示，可構成為至少1個角部，圖22之例中則所有角部具有曲線形之近似多邊形之外廓形狀。如此之角部經倒圓角之構成，可獲得不依存於所傳遞之電波之極化方向而能夠進行穩定接收之極化特性優異之標籤21。設於導體元件70之間或者導體元件70之非連續區域40之絕緣部分中，可藉由配置IC31或電抗負載部而獲取相同之效果。
[實施例]
製作上述輔助天線之各實施形態所相應之薄片體，並貼附無線IC標籤，對通信距離進行測定。
實施例1~3以及比較例1~3之尺寸、材料等示於表1中。於表1中，尺寸a表示薄片體之長邊長度，尺寸b表示薄片 體之短邊長度。非連續區域之寬度於實施例1、2(實施形態A)中表示I型槽孔之寬度。實施例3(實施形態B)中則表示H型槽孔之寬度，於此，槽孔S1與槽孔S2寬度相同。又，H型槽孔之槽孔長度於長度方向上為L1，於寬度方向上為L2。槽孔S1與槽孔S2之寬度相同。所有槽孔之長度或寬度可不相同，但於此使長槽孔彼此之長度相等，且所有槽孔之寬度均相等。
輔助天線由包含導體層之共振層與第2間隔片構成，而下層中有時含有導電層(反射層)，有時不含有導電層(反射層)。用於實施例之第1間隔片以及第2間隔片為發泡樹脂，950 MHz頻帶中之相對介電係數之實部ε'為1~2，以及介電正切tanδ為0.5以下。
比較例1除了未形成非連續區域形成以外，與實施例1相同。比較例2以及比較例3為發泡苯乙烯單層形成之間隔片，不具備輔助天線等。
圖23係表示通信距離之測定方法之概略圖。
於SUS板(Steel-special Usage-Stainless，冷軋不鏽鋼卷板)(210 mm×300 mm×0.5 mm厚)上，設置貼附於薄片體上之狀態之無線IC標籤，並自藉由設於特定高度之讀取器天線而能夠通信之距離，緩慢地連同SUS板拉開距離，將可讀取之最大距離作為通信距離。
無線IC標籤中，使用歐姆龍股份公司製造之Wave Tag，於讀取器天線中，使用歐姆龍股份公司製造之V750-HS01CA(圓偏振平板天線)，讀取器，使用歐姆龍股份公司製造之V750-BA50C04-JP(發送最高輸出28.5 dBm，使用通道：1CH)。當將無線IC標籤配置於薄片體中時，使無線IC標籤之IC晶片或電抗負載部之一部分位於與非連續區域部分相對向之位置上。
基於經測定之通信距離，來算出通信比率並加以評估。通信比率係藉由經測定之通信距離/自由空間之標籤讀取通信距離(4.5 m)×100(%)而計算出。結果示於表1中。讀取器之輸出為高輸出(28.5 dBm)。
比較例1~3中，通信距離均較短，通信比率為4~13%。
實施例1~3之通信比率均遠遠超過比較例，呈現出通信改善效果。
使實施例3之無線通信改善薄片體與無線IC標籤以貼附 狀態，沿曲面安裝於φ140 mm之金屬製罐上。該狀態下通信距離亦為3.5 m，通信比率顯示出較高之值，即為79%。由於構成中並未設置反射層，使薄片體之可撓性提高，其結果，亦可對應金屬製物品之曲面形狀，使圓筒狀金屬產品亦可進行RFID無線通信管理。
表2及表3表示對無線IC標籤使用本發明之無線通信改善薄片體20時之形狀效果之模擬結果。表2表示形狀以及材料條件，表3表示供電匹配S11(S參數)與953 MHz下之通信特性、以及由該等規定之通信改善率。表2及表3中，表示無非連續區域之情形(平板天線狀結構)以及自由空間中使用無線IC標籤120之情形之相對性比較。
首先，用於計算之無線IC標籤於大致長度方向(長度94 mm，寬度16 mm)上，IC晶片之阻抗與950 MHz頻帶中作為於自由空間中匹配之阻抗值之UHF頻帶相對應。於此，發泡樹脂A中950 MHz頻帶之相對介電係數實部ε'為1.1，介電正切tanδ為0.01，發泡樹脂B中，該頻帶之相對介電係數實部ε'為1.2，介電正切tanδ為0.01，發泡樹脂C中，該頻帶之相對介電係數實部ε'為1.3，介電正切tanδ為0.01，PET中，該頻帶之相對介電係數實部ε'為3，介電正切tanδ為0.01。
於表3中，表示各自條件下之供電匹配S11之峰值頻率(GHz)、表現953 MHz下電磁波反射特性之供電匹配S11(dB)、表現相對於同一頻率下定義為無定向．無損耗之基準天線之增益之絕對增益Ga(dB)、式(1)所示之匹配損耗與絕對增益Ga均加以考慮而得之動作增益Gw、表示無線IC標籤120之通信距離相對式(2)所示之自由空間之通信距離產生何種變化之通信改善率。又，供電匹配S11之結果示於圖21、圖24、圖25中。於圖21中，對實施例7以及實施例8之結果與自由空間之情形加以比較。於圖24中，對實施例4(實施形態A之輔助天線)之結果與無非連續區域之平板構造以及自由空間之情形加以比較。進而於圖25中，對實施例5(實施形態B之輔助天線)之結果與無非連續區域之平板構造以及自由空間之情形加以比較。再者，絕對增益Ga係表示供給相同功率時天線所發射之功率密度存在何種程度之不同之尺度。
Gwfree：表示自由空間(比較例6)中之Gw值
為提高通信改善率，必須藉由實現阻抗匹配，而儘量縮小供電匹配S11，增加絕對增益Ga。作為薄型以及小型之薄片體20，僅貼附該薄片體20，便可獲得與無線IC標籤之阻抗匹配，且達成增大天線發射特性(絕對增益Ga)。自供電匹配S11來看頻帶雖然狹窄，但可實現不弱於自由空間之通信改善率。又，自圖21、圖24、圖25所示之結果可知，亦可確認到設於共振層中之非連續區域之通信改善效果較大。可藉由進一步對材料或構成進行研究，而提供一種覆蓋通信許可頻帶，且具有高通信改善率之薄片體101。
實施例13~18、比較例7~12之尺寸及材料等示於表4中。表4記載之非連續區域40之形狀為H狀槽孔，記為實施形態B。非連續區域40之長度與寬度，表示H狀槽孔之長度與寬度。
無線IC標籤、讀取器天線以及讀取器與實施例1相同，此時，位於與無線IC標籤之IC晶片或電抗負載部相對向之位置上。進而保持該態樣不變，使無線IC標籤之位置對薄片體產生相對性位置變動，並確認該配置位置之影響。表4中之標籤設置位置，表示有將無線IC標籤設於薄片體上，並平行配置其等之長軸方向之情形時之薄片體之一邊作為上端，自該位置至無線IC標籤之天線元件部分之下端部為止之距離(mm)。此時，無線IC標籤之IC晶片配置為位於薄片體或輔助天線之非連續區域中。
具有H狀槽孔之非連續區域之實施形態B中，存在即便薄型化通信距離亦能延長之傾向。可認為其原因在於，槽孔部分不僅與IC標籤進行電磁能量傳遞，而且亦可能有利於接發電波。如此般非連續區域不僅成為加強IC晶片與薄片體(輔助天線)之電磁耦合之耦合區域，而且其自身可具備接收或發射電波之天線功能。又，可藉由對該槽孔部分之形狀加以調節，而使共振層小型化。
又，於以被覆材料對配置有IC標籤之薄片體20實施被覆處理後，被覆材料之介電係數有時會對天線共振頻率產生影響，故可判明被覆材料之種類或厚等構成具有調節無線通信距離之效果。
根據通信距離或通信比率，可明確知悉配置IC標籤之位置，會使通信改善結果受到影響，最佳配置位置會相應薄片體之總厚度而變化，其明確傾向尚無法把握。其中，發現可藉由控制標籤配置位置，而亦使阻抗匹配達到最佳化，由此可與通信改善相聯繫。如此般可確認即便不接線 而進行配置，僅此亦可使無線IC標籤充分地傳遞信號，即便附近存在通信干擾部件亦可改善通信。
實施例17與其它例不同，其使用UPM公司製造之Rafsec UHF Web標籤(尺寸：30 mm×50 mm)。薄片體之尺寸亦控制為70 mm×40 mm，可用作卡片尺寸。該標籤於自由空間中之通信距離為2.6 m。
對直接使用薄片體之情形與使用由EVA(etbylene-vinyl Acetate，乙烯-乙酸乙烯酯)樹脂被覆之薄片體之情形之通信距離與通信比率加以表示。其結果可知，被覆材會對通信距離產生影響。因此，使用相同之無線IC標籤以及薄片體20，僅將薄片體20之被覆材改為聚酯彈性體(0.4 mm厚)後，通信距離下降至1.2 m。EVA樹脂之材料常數，於953 MHz下複合相對介電係數之實數部(ε')為2.4，且其虛數部(ε")為0.02，介電正切tanδ(=ε/"ε')為0.01，均為較低值，與此相對，聚酯彈性體，於953 MHz下複合相對介電係數之實數部(ε')為3.1，且虛數部(ε")為0.22，介電正切tanδ為0.07。介電係數之實數部亦略高，但其虛數部高，可認為該虛數部高使能量損耗效果增大，從而導致通信距離降低。較好的是，選擇通信頻率中之介電正切tanδ為0.05以下之材料。該材料不僅可應用於被覆材，而且亦可應用於間隔片層之材料。
實施例19~27、比較例13~15之尺寸及材料等示於表5中。表5記載之非連續區域之形狀為I狀狹縫，並記為實施形態C。非連續區域之長度與寬度表示I狀狹縫之長度與寬度。
無線IC標籤、讀取器天線以及讀取器與實施例1相同，此時，位於與無線IC標籤之IC晶片或電抗負載部相對向之位置上。進而保持該態樣不變，使無線IC標籤之位置對薄片體產生相對性位置變動，並確認到該配置位置之影響。因該位置變動有時會使通信距離不同，從而判明可調節阻抗匹配。
實施例28~31、比較例16、17之尺寸及材料等示於表6中。表6記載之非連續區域40之形狀為I型槽孔，並記為實施形態A。非連續區域40之長度與寬度表示I型槽孔之長度與寬度。
無線IC標籤、讀取器天線以及讀取器，與實施例1相同，此時，位於與無線IC標籤之IC晶片或電抗負載部相對向之位置上。標籤之配置位置與上述例示相同。
其結果可確認出如下，無論是否使用被覆材，無需與薄片體接線來配置無線IC標籤，僅此便可使無線IC標籤充分地傳遞信號，即便附近存在通信干擾部件，亦可進行通信改善。
實施例32~34之尺寸、材料等示於表7中。表7記載之非連續區域之形狀為圖22所示之圖案形狀，並記為實施形態K。非連續區域之寬度表示圖案元件之間隔。又，非連續區域之長度於本實施例中對應薄片體之寬度。
具有圖案元件之間隔等之非連續區域之實施形態K中，作為小型化天線之圖案元件70分別與IC標籤進行電磁能量傳遞，實現通信干擾部件附近之通信改善。又，可藉由使小型之複數個圖案元件70成為圓形，或者對角部實施倒角R，而降低電波之極化依存性，提高例如IC標籤以及薄片體即便彎曲，亦可對任何極化電波進行通信之能力。
該實施形態中使用磁體層。磁體層係藉由對PVC(polyvinyl chloride，聚氯乙稀)中混煉50 vol%羰基鐵粒子而製成，就950 MHz中之材料常數而言，複合相對介電係數之實數部(ε')為19.0，且其虛數部(ε")為0.9，複合相對導磁率之實數部(μ')為5.3，且其虛數部(μ")為1.4。導磁率正切tanδ為0.27，而介電正切tanδ抑制為較低之0.05。可藉由圖案元件與磁體層之組合，而獲得通信改善效果。
本發明只要不脫離其精神或者主要特徵，便可以其它各種形態實施。因此，上述實施形態於各個方面而言僅為例示，本發明範圍係申請專利範圍所示者，不受說明書本文之任何限制。進而，申請專利範圍內之變形或變更全部屬於本發明範圍內。
上述各實施形態僅為本發明之例示，其構成可進行變更。例如薄片體20或者輔助天線35亦可不具備反射層28。於該情形時，於間隔片層33安裝於物品25上。如此之結構，亦由共振層27、物品25之表面構成輔助天線，並可獲得相同之效果。又，表示有通信頻率設計為953 MHz之情形，但並非僅限於此，亦可調節為任何頻率。又，不必使 通信頻率與共振頻率完全一致，例如，頻率調節為UHF頻帶頻率之US頻帶(911~926 MHz)之情形時，EU頻帶(868~870 MHz)或JP頻帶(952~956 MHz)亦可進行通信。再者，本次使用之讀取器，採用依據日本電波法之高輸出型讀取器。該基準中，天線功率為1 W以下，天線增益為6 dBi以下。若增加該讀取器之輸出，則通信距離會延長，但讀取器之輸出會因國家之不同而基準不同。例如本說明書中，即便採用日本國內基準之讀取器而成為比較例之結構，於可使用大輸出之讀取器之情形時，存在通信距離增加而成為可進行通信之實施例之情形。
本發明規定了無線通信改善薄片體以及輔助天線之通信改善機制，根據其主旨，使讀取器輸出超過日本國內基準之情形時之更薄型且高性能之無線通信改善薄片體，即便於本說明書中記載於比較例中，亦當然包含於本發明中。
圖26係本發明其它實施形態之薄片體101之放大剖面圖。於上述實施形態中，就第1間隔片以及輔助天線中，設有以第2間隔片為底之非連續區域40之結構進行了說明，但第1間隔片102中亦可不設置孔，而僅於輔助天線103中設置孔。
作為本實施形態之製造方法，可於設有孔之輔助天線103上，貼附未設置孔之第1間隔片102，亦可臨時於第1間隔片102以及輔助天線103中設置孔，隨後填充第1間隔片102之孔。
上述實施形態中，就輔助天線103中設置槽狀孔之實施 形態進行了說明，但亦可設置缺口。圖27係表示輔助天線之其它例示之平面圖。圖27A表示形成有直線形缺口S之輔助天線103a。圖27B表示如下輔助天線103b，其設置為平行於短邊方向之直線形缺口與平行於長邊方向之槽狀孔於中央部分交叉，並且直線形缺口未自孔突出至外側。
圖28係表示本發明之進而其它實施形態之無線通信用IC標籤130之平面圖。本實施形態之無線通信用IC標籤130之特徵在於，薄片體101之配置面中安裝有無線IC標籤120。圖28A表示具有I狀槽孔之薄片體101之配置面上安裝有無線IC標籤120之構成，圖28B表示具有H狀槽孔之薄片體101之配置面上安裝有無線IC120標籤之實施形態。
又，薄片體20可構成為至少其中一側之表面部具備黏著性或者黏接性。既可利用該黏著性或者黏接性，將薄片體20或者輔助天線35黏貼於標籤本體22上。又，亦可利用該黏著性或者黏接性，將標籤21安裝於物品25上。固結方法不僅限於該等，可使用所有方法。採用螺母等固定夾具之方法或使用磁鐵之方法，嵌入方法或以膠帶狀物壓緊之方法或使用面扣結件之方法等安裝方法均可使用。以硬殼等夾入標籤21之情形時，標籤本體22、薄片體20或者輔助天線35等亦有時無需單獨黏著或黏接。
又，薄片體20或者輔助天線35，可使間隔片層32、33等中添加例如阻燃劑或者阻燃助劑，使之具備阻燃性、不完全燃燒性或者不燃性。又，亦可藉由具有阻燃性或者不燃性之材料而被覆薄片體20或者輔助天線35之至少外周一部 分。例如移動電話等電子設備亦對內裝之聚合物材料要求阻燃性。
無線通信用IC標籤21，較好的是，外表面之局部或者全部由介電材料被覆。作為用以進行被覆之介電材料，考慮有例如硬殼之情形與提供可撓性之軟殼情形。作為硬殼，可考慮上述各種塑膠以及無機材料、木材等。亦可於樹脂中添加無機材料等。作為軟殼，可使用上述熱可塑性彈性體以及各種合成橡膠。使用可賦予剛性之材料形成硬殼，而使用可賦予可撓性之材料形成軟殼。作為材料，可使用作為介電質材料所例示之材料或其它無機材料、紙系、木材系、土系、玻璃系、陶瓷系材料。對該等材料可任意添加填充材，或者實施交聯。又，亦可具有黏著性或黏接性。亦可使用發泡材料。
又，薄片體20或者輔助天線35亦可具有耐熱性。具體而言，於橡膠或者樹脂材料中添加交聯劑之情形時薄片體10之耐熱溫度為150℃，薄片體20或者輔助天線35，至少於達到超過150℃之溫度前，特性不會產生變化。就耐熱性而言，可藉由利用陶瓷或者耐熱性樹脂(例如聚苯硫醚樹脂中添加有SiO2 填料者等)被覆標籤54、薄片體20、天線元件23以及IC晶片31之至少一部分，而使該等於150℃以上亦具有耐受性。以陶瓷被覆之情形時，完全燒結、部分燒結以及未燒結均可。
作為本發明之進而其它實施形態，可列舉無線通信系統。作為無線通信系統，可列舉RFID無線通信系統140， 其如圖29所示，例如對複數個金屬製容器131分別貼附無線IC標籤130，使該等一併通過設有讀取器142之天線閘極部141，進行資訊之讀取或寫入。又，亦可構成如下RFID無線通信系統，其於大量金屬製物品上貼附無線IC標籤130，並使該等依序(隔開固定間隔)於傳送機上傳輸，由設於任意處之天線閘極部對該等進行物流管理(進出庫管理)或跟蹤管理等。
使用本發明之薄片體20或者輔助天線35可實現IC標籤，但此外之無線通信裝置亦可應用該通信改善機構或通信改善方法。作為無線通信裝置之例，存有天線尤其於金屬板等通信干擾部件附近進行電波方式無線通信之情形時之天線、或者讀取器、讀取器/寫入器等。
[產業上之可利用性]
根據本發明，由於天線或者標籤本體與通信干擾部件之間插入有薄片體或者輔助天線，因此，可排除或減小通信干擾部件對天線或者標籤本體之影響。而且即便通信干擾體之構成產生變化，其影響亦不會表現於天線或者標籤本體中。進而，輔助天線之共振層，作為獨立之天線發揮作用，當用於通信之電磁波入射時，會產生共振現象。進而，共振層中設有包含狹縫或者槽孔等之非連續區域，因此，於該輔助天線附近設置天線或者標籤本體之情形時，可利用以大致λ/2產生共振之平板天線之強磁場區域，使輔助天線與天線或者標籤本體產生電磁耦合，激發輔助天線與天線或者標籤本體間進行電磁能量轉移。又，無需接 線而僅使天線或者標籤本體之配置位置最佳化，便可使阻抗匹配。藉此，不僅可排除通信干擾體之影響，而且與未設置輔助天線之情形相比，可增加天線或者標籤本體之接收(發送)功率。因此，即便於通信干擾體之附近亦可較佳地進行無線通信，又，可確保充分之通信距離。如此般使具備導體層之薄片體(輔助天線)具有天線功能以及無需接線之阻抗匹配調節功能，藉此可排除通信干擾部件之影響，獲得較大之通信改善效果。本發明之薄片體積層為如下構造，即於輔助天線上並設有間隔片，且共振層與通信干擾體電絕緣，故薄片體自身不受通信干擾體之影響，進而，可利用天線完善用於通信之電磁能量。
根據本發明，無線通信改善薄片體可藉由以不接線之方式配置無線IC標籤而改善無線IC標籤之無線通信特性。
本發明之無線通信改善薄片體係只需與市售無線IC標籤重疊，便可達成通信改善而不必依存於被黏附物品之種類之輔助天線。該無線通信改善薄片體於輔助天線與無線IC標籤之IC晶片間之電波信號之交換中無需導線配線、接線、焊接等工序，而僅經由空間中之電磁場分布，於該條件下可實現阻抗匹配或共振頻率調節。
第1間隔片具有以不接線方式配置無線IC標籤之配置面，且於第1間隔片之上述配置面相反側之面上設有輔助天線。第2間隔片夾持著第1導體層而設於第1間隔片之相反側。
上述輔助天線之特徵在於第1導體層中設有非連續區 域。
藉此，無線IC標籤之偶極天線與輔助天線可經由非連續區域產生電磁耦合，發揮輔助天線之通信改善效果。
又，根據本發明，上述輔助天線之第1導體層之特徵在於具備單數或者複數個導體元件，導體元件相互為絕緣關係，第1導體層或導體元件之至少任一個與用於上述無線通信之電磁波產生共振。
輔助天線藉由與無線通信所使用之電磁波產生共振，而可進行無線通信，達到通信改善之效果。
又，根據本發明，上述輔助天線之第1導體層具備沿平面方向或者積層方向分割之複數個導體部分，導體部分相互為絕緣關係，第1導體層或者導體部分中之任一者與用於上述無線通信之電磁波產生共振。
與無線通信所使用之電磁波產生共振之共振層中設有任意之非連續區域，或者於共振層以外具有導體層，並可藉由排列複數個導體層，而追加阻抗調節功能，或者擴展無線通信頻帶，發揮通信改善效果。
又，根據本發明，於上述輔助天線之第2間隔片之相反側進而設有第2導體層。藉此，可減小無線通信改善薄片體之設置位置(亦包括材料種類)之影響。
又，根據本發明，於上述輔助天線之第2間隔片之相反側設有第2導體層，並使該第2導體層，大於輔助天線所具備之導體層。藉此，可確實地減小無線通信改善薄片體之設置位置(亦包括材料種類)之影響，且可控制無線電波之 定向性。
又，根據本發明，上述非連續區域中之至少1個，於配置有上述無線IC標籤時，設置為與至少上述無線IC標籤所具備之IC晶片或者電抗負載部相對向。
藉此，可減小輔助天線作為導體材料所帶來之影響，且增加阻抗調節功能，故可進而提昇通信改善效果。
又，根據本發明，上述非連續區域設為上述輔助天線與用於上述無線通信之電磁波產生共振。
藉此，可進而提昇輔助天線之通信改善效果。
又，根據本發明，上述第1導體層或者上述非連續區域中之至少一部分之外廓形狀為曲線形。
藉此，無論導體層或非連續區域等天線部分相對於沿電波入射方向所觀察之極化方向之角度位置關係如何，天線特性均為穩定。
又，根據本發明，外表面之局部或者全部由介電材料被覆。
藉此，可減小來自外部之多餘電磁波之影響、或周邊環境(水分、溫度、壓力等)之影響，進而提昇通信改善效果。
又，根據本發明，上述第1間隔片、上述第2間隔片以及被覆介電材料中之至少任一者包含非導電性且使電磁波聚集並穿過之低損耗材層。
藉由使用低損耗性材料，而使薄片體、輔助天線、無線IC標籤中之能量損耗減少，故可進而提昇通信改善效果。
又，根據本發明，上述第1間隔片以及上述第2間隔片中之至少任一者包含發泡體。
可藉由使用發泡體，而提供輕量化、薄型化之能量損耗少之無線通信改善薄片體。
又，根據本發明，上述配置面以及上述配置面之相反側之面中之至少任一面，可藉由具有黏著性或者黏接性，或者固結機構而安裝於被黏附體中。
藉此，可易於實施無線IC標籤之安裝、或向對象產品之貼附、固定。
又，根據本發明，無線通信用IC標籤係於上述無線通信改善薄片體之配置面配置無線IC標籤，或者於無線通信改善薄片體或輔助天線中組裝IC晶片。
由於無線IC標籤與無線通信改善薄片體一體化，因此可不受設置位置、貼附位置之影響，進行無線通信。
又，根據本發明，可藉由使用上述無線通信改善薄片體，而實現通信干擾部件附近之無線通信得以改善之電波方式天線。
又，根據本發明，可藉由至少使用上述無線IC標籤或者上述天線，而實現不產生讀取錯誤、讀取不良之無線通信系統。
1A‧‧‧先前技術之IC標籤
1B、21‧‧‧標籤
1C‧‧‧第2天線
2‧‧‧線圈天線
3‧‧‧IC晶片
4、25、212‧‧‧通信干擾部件
5、142‧‧‧讀取器
8、30‧‧‧基材
9、32、102‧‧‧第1間隔片
11、33‧‧‧第2間隔片
20、101‧‧‧薄片體
22‧‧‧標籤本體
23、211‧‧‧天線元件
23a‧‧‧基端部
23b‧‧‧浮端部
23c‧‧‧中間部
23d‧‧‧迴路部
27‧‧‧第1導體層
28‧‧‧第2導體層
31‧‧‧資訊存儲部IC
35、103、103a、103b‧‧‧輔助天線
40‧‧‧非連續區域
40a、40b‧‧‧非連續區域40之狹長長方形部分
40c‧‧‧非連續區域40之連接部
70‧‧‧導體元件
102a‧‧‧無線IC標籤之配置面
120‧‧‧無線IC標籤
130‧‧‧無線通信用IC標籤
131‧‧‧金屬製容器
140‧‧‧RFID無線通信系統
141‧‧‧天線閘極部
211a‧‧‧天線元件之一端部
211b‧‧‧天線元件之其它端部
212a‧‧‧通信干擾部件之一部分
212b‧‧‧通信干擾部件之另一部分
217‧‧‧IC
217a‧‧‧天線元件211之一端部
A‧‧‧通信方向
B、E、D‧‧‧箭頭
D1‧‧‧非連續區域之狹長長方形之寬度
D2‧‧‧非連續區域之另一狹長長方形之寬度
D3‧‧‧間隔
D5‧‧‧非連續區域之第1方向x之寬度
I0‧‧‧電流
I11‧‧‧共振電流
I12‧‧‧反向電流
L27‧‧‧中心軸線
L1、L101‧‧‧孔S1之長度
L2‧‧‧孔S2之長度
L5、L8‧‧‧長度方向尺寸(第1方向x之尺寸)
L6‧‧‧與共振層27之第2方向y之其中之一端相距之距離
L7、L10‧‧‧與共振層27之第1方向x兩端相距之距離
L9‧‧‧與共振層27之第2方向y其它端相距之距離
S1、S2‧‧‧直線形孔
W‧‧‧非連續區域之寬度
W1‧‧‧共振層27之第1尺寸
W2‧‧‧共振層27之第2尺寸
本發明之目的、特徵以及優點可根據下述詳細說明與圖式而更加明確。
圖1係示意性表示具備本發明之一實施形態之薄片體20 之標籤21之剖面圖。
圖2係表示標籤21之立體圖。
圖3係表示標籤21之剖面圖。
圖4係示意性表示設於自由空間中之天線元件23或者標籤本體22(IC標籤)之正視圖。
圖5係說明通信干擾部件位於附近之狀態下之局部性現象之正視圖。
圖6係示意性表示作為通信干擾部件之物品25附近所設置之天線元件23或者標籤本體22之微電波到達以及反射之正視圖。
圖7A～圖7J係表示共振層27之形狀例之平面圖。
圖8係本發明之實施形態之薄片體20之平面圖。
圖9係薄片體1之放大剖面圖。
圖10係表示設置有未形成非連續區域40之共振層27且作為比較例之標籤21之立體圖。
圖11係表示設有圖7B所示之形成有H狀槽孔非連續區域40之共振層27的標籤21之立體圖。
圖12係實施形態B之薄片體20之平面圖。
圖13係設有圖7C所示之形成有狹縫狀非連續區域40之共振層27的標籤21之立體圖。
圖14係用以說明通信距離之推算方法之圖表。
圖15係表示用於標籤21之性能評估之共振層27之平面圖。
圖16係用以說明標籤21之增益之圖。
圖17係表示可用於本發明之標籤21之標籤本體22之平面圖。
圖18係表示用於標籤21之性能評估之進而其它之共振層27之平面圖。
圖19係表示反射特性值S11，作為使用圖17所示之標籤本體22且具備圖8所示之薄片體20之標籤21之評估結果的圖表。
圖20係表示反射特性值S11，作為使用圖17所示之標籤本體22且具備圖18所示之共振層27之標籤21之評估結果的圖表。
圖21係表示反射特性值S11，作為使用圖17所示之標籤本體22且具備圖15所示之共振層27之標籤21之評估結果的圖表。
圖23係表示通信距離之測定方法之概略圖。
圖24係表示反射特性值S11作為實施例之評估結果的圖表。
圖25係表示反射特性值S11作為實施例之評估結果的圖表。
圖26係本發明之其它實施形態之薄片體101之放大剖面圖。
圖27A以及圖27B係表示輔助天線之其它例之平面圖。
圖28A以及圖28B係表示本發明之進而其它實施形態之無線通信用IC標籤130之平面圖。
圖29係表示本發明之進而其它實施形態之無線通信用系 統40之平面圖。
圖30係簡略化表示先前技術之IC標籤1之剖面圖。
圖31係簡略化表示其它先前技術之IC標籤1A之剖面圖。
圖32係表示於標籤本體22(IC標籤)配置於導電性部件附近之狀態下，形成於標籤本體22附近之電場的剖面圖。
圖33係進而簡略化表示其它先前技術之IC標籤1B之剖面圖。
20‧‧‧薄片體
21‧‧‧標籤
22‧‧‧標籤本體
23‧‧‧天線元件
25‧‧‧通信干擾部件
27‧‧‧第1導體層
28‧‧‧第2導體層
31‧‧‧資訊存儲部IC
35‧‧‧輔助天線
40‧‧‧非連續區域
A‧‧‧通信方向

Claims (15)

  1. 一種無線通信改善薄片體，其特徵在於：其係於通信干擾部件附近，使用以電波方式進行通信之天線來進行無線通信時，用於無線IC標籤與通信干擾部件之間，且以不接線之方式配置無線IC標籤，藉此改善無線IC標籤之無線通信特性者，且其積層有：第1間隔片，其係包括以不接線之方式配置無線IC標籤之配置面；輔助天線，其係包括設於與第1間隔片之上述配置面相反側之面上之第1導體層；及第2間隔片，其係於輔助天線上夾持著第1導體層，設於與第1間隔片相反側上；且於上述輔助天線之第1導體層中設有非連續區域，其係為了利用電場低且磁場強的區域來與上述IC標籤電磁耦合者。
  2. 如請求項1之無線通信改善薄片體，其中上述輔助天線之第1導體層包括單數或者複數個導體元件，且導體元件相互為絕緣關係，第1導體層或者導體元件中之至少任一者對於用於上述無線通信之電磁波產生共振。
  3. 如請求項1之無線通信改善薄片體，其中上述輔助天線之第1導體層包括沿平面方向或者積層方向分割之複數個導體部分，且導體部分相互為絕緣關係，第1導體層或者導體部分中之任一者對於用於上述無線通信之電磁波產生共振。
  4. 如請求項1至3中任一項之無線通信改善薄片體，其中於上述輔助天線之與上述第2間隔片相反側進而設有第2導體層。
  5. 如請求項1至3中任一項之無線通信改善薄片體，其中於上述輔助天線之與上述第2間隔片相反側進而設有第2導體層，且該第2導體層大於輔助天線所包括之第1導體層。
  6. 如請求項1至5中任一項之無線通信改善薄片體，其中上述非連續區域中之至少1個設置為於配置有上述無線IC標籤時，至少與上述無線IC標籤所包括之IC晶片或者電抗負載部相對向。
  7. 如請求項1至6中任一項之無線通信改善薄片體，其中上述非連續區域中之至少1個設置為對於用於上述無線通信之電磁波產生共振。
  8. 如請求項1至7中任一項之無線通信改善薄片體，其中上述第1導體層或者上述非連續區域之至少一部分之外廓形狀為曲線形。
  9. 如請求項1至8中任一項之無線通信改善薄片體，其中以介電材料被覆外表面之一部分或者全部。
  10. 如請求項9之無線通信改善薄片體，其中上述第1間隔片、上述第2間隔片以及被覆介電材料中之至少任一者包含非導電性且使電磁波聚集並穿過之低損耗材層。
  11. 如請求項1至10中任一項之無線通信改善薄片體，其中上述第1間隔片以及上述第2間隔片中之至少任一者包含 發泡體。
  12. 如請求項1至11中任一項之無線通信改善薄片體，其中至少任一者之面藉由具有黏著性或者黏接性，或者使用固結機構而可安裝於被黏附體上。
  13. 一種無線IC標籤，其特徵在於：於如請求項1至12中任一項之無線通信改善薄片體之配置面上以不接線方式配置有無線IC標籤，或者於無線通信改善薄片體中組裝有IC晶片。
  14. 一種電波方式之天線，其特徵在於：其使用如請求項1至12中任一項之無線通信改善薄片體。
  15. 一種無線通信系統，其特徵在於：至少使用如請求項13之無線IC標籤或者如請求項14之天線。
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