WO2011155483A1 - 通信システム、情報記録媒体、中継通信装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a communication system, an information recording medium, and a relay communication apparatus that can use a low-cost information recording medium and can communicate by an electromagnetic induction method.
- Communication methods using contactless information recording media include electromagnetic coupling methods, electrostatic coupling methods, electromagnetic induction methods, and radio wave methods, depending on the communication frequency band.
- electromagnetic induction is used in communication systems using contactless cards.
- the method is used in the mainstream.
- the non-contact IC card using the electromagnetic coupling method and the electrostatic coupling method is standardized by ISO / IEC 10536, and a signal frequency of 4.9 MHz is used.
- two loop-shaped IC cards are used.
- An antenna or capacitor plate is provided.
- the non-contact IC card using the electromagnetic induction method is standardized by ISO / IEC 14443, 15693, 18092, uses a signal frequency of 13.56 MHz, and a loop antenna is provided in the non-contact IC card. It has been.
- the non-contact IC card using the radio wave system is standardized by ISO / IEC 18000, uses a signal frequency of 2.45 MHz, and is provided with a plate-shaped dipole antenna.
- a contactless IC card has an antenna mounted on the card and communicates with an external terminal by connecting the IC chip and the antenna.
- an antenna shape suitable for the communication frequency and the IC chip is used. It is necessary to. For this reason, the antenna has a complicated shape, and the quality of the antenna is ensured by methods such as patterning by etching of a conductive material, printing with conductive ink, and embedding of a covered wire. In these methods, it is necessary to select a metal having a low resistance value in order to improve communication characteristics, and to mount the metal in the shape described above. Therefore, the card cost could not be reduced.
- the transmission side and the reception side Capacitors formed by opposing the flat electrodes arranged on the sides are used as couplers, and the transmitting side directly applied the base hand signal to the transmitting side electrode, and one receiving side was transmitted to the receiving side electrode
- a communication system in which a transmission waveform is binarized and demodulated by a comparator having hysteresis characteristics (see, for example, Patent Document 1).
- the electromagnetic induction method is mainstream, and in order to construct the system by the electrostatic coupling method described in the cited document 1, an IC chip corresponding to the electrostatic coupling method is used. Use and build the system.
- the electrostatic coupling type IC card has a problem that communication is not stable when it is displaced or rotated with respect to the reader. Further, the electrostatic coupling IC card and the electromagnetic induction IC card described above have a problem that the IC chip is easily damaged when bent.
- an object of the present invention is to provide a communication system, an information recording medium, and a relay communication apparatus in which a communication method using an electromagnetic induction method can be used and a low cost information recording medium can be used.
- Another object of the present invention is to provide a communication system, an information recording medium, and a relay communication device that can improve communication stability when the information recording medium is displaced or rotated.
- an object of the present invention is to provide a communication system, an information recording medium, and a relay communication device in which the durability of an IC chip against bending of the information recording medium is high.
- a first invention of the present invention is a communication system that performs non-contact communication between an information recording medium and an electromagnetic induction communication device via a relay medium, the information recording medium comprising: An IC chip capable of communicating by electromagnetic induction and a pair of conductive thin plates connected to the IC chip, the relay medium includes a conductive thin plate and a loop antenna, and one of the conductive thin plates is the loop The other one of the conductive thin plates connected to the start end of the antenna is connected to the end of the loop antenna, and the electromagnetic induction communication device has a loop antenna to communicate with the information recording medium.
- the second invention is characterized in that, in the first invention, the relay medium is incorporated in the electromagnetic induction communication device.
- the third invention is characterized in that, in the first or second invention, the electromagnetic induction communication device and the relay medium are communicated by electromagnetic induction, and the relay medium and the information recording medium are communicated by electrostatic coupling. It is.
- the fourth invention in any one of the first to third inventions, at least a part of the conductive thin plate pair provided on the relay medium and the conductive thin plate pair provided on the information recording medium wraps. It communicates in a state.
- the fifth invention is that in any one of the first to third inventions, the conductive thin plate provided in the relay medium and the conductive thin plate provided in the information recording medium are made of different materials. It is a feature.
- the sixth invention is an information recording medium used in the communication system of any one of the first to fifth inventions.
- the seventh invention is characterized in that the information recording medium of the sixth invention is an IC card.
- the eighth invention is characterized in that the information recording medium of the sixth invention is an IC label.
- -9th invention interposes a relay communication apparatus (30) between an information recording medium (40,240,340,440,540,640,740) and an electromagnetic induction communication apparatus (21),
- the said information recording A communication system that communicates between a medium and the electromagnetic induction communication device, wherein the relay communication device is connected to both ends of the relay loop antenna (31) and the relay loop antenna, and is disposed through a slit, A pair of relay conductive members (32A, 32B) having conductivity, and the electromagnetic induction communication device communicates with the relay loop antenna by an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method.
- the width on the IC chip side has a portion narrower than the width on the opposite side to the IC chip side, and at least one of displacement and rotation with respect to the pair of relay conductive members is allowed.
- the communication system is characterized by that.
- the tenth aspect of the invention is an electromagnetic induction communication comprising a communication device side loop antenna (21a) that communicates by an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method, and a control unit (27) that performs communication processing via the communication device side loop antenna.
- a relay loop antenna (31) communicating with the device (21) and the communication device side loop antenna by an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method, and connected to both ends of the relay loop antenna and disposed through slits to be conductive
- the width of the side has a portion narrower than the width opposite to the IC chip side, and at least one of displacement and rotation with respect to the pair of relay conductive members is allowed. It is a recording medium.
- the eleventh invention is characterized in that, in the information recording medium of the tenth invention, the shape of each conductive plate (42A, 42B) on the IC chip (41) side is a rectangle having a certain width. And an information recording medium.
- the twelfth invention is the information recording medium of the tenth invention, wherein the shape of each of the conductive plates (242A, 242B, 342A, 342B, 442A, 442B, 542A, 542B, 642A, 642B) is The information recording medium is characterized by having a substantially triangular shape in which the width of each conductive plate becomes narrower from the opposite side to the IC chip side.
- the thirteenth invention is the information recording medium of the twelfth invention, wherein the outer shape of each of the conductive plates (242A, 242B, 342A, 342B, 442A, 442B, 642A, 642B) is opposite to the IC chip side.
- the information recording medium is characterized in that the ratio of the width of each conductive plate narrowing from the side to the IC chip side is linear.
- the fourteenth invention is an information recording medium according to the thirteenth invention, characterized in that the angle of the substantially triangular IC chip is 30 ° or less.
- the fifteenth invention is the information recording medium of the twelfth invention, wherein the outer shape of each of the conductive plates (542A, 542B) increases from the side opposite to the IC chip side to the IC chip side.
- the information recording medium is characterized in that it has a curvilinear shape in which the rate at which the width of the plate becomes narrower.
- the sixteenth invention is the information recording medium of any one of the tenth to fifteenth inventions, wherein the pair of conductive plates (42A, 42B, 242A, 242B, 342A, 342B, 442A, 442B, 542A, 542B, 642A and 642B) are information recording media characterized by being arranged point-symmetrically.
- a relay communication device (30) is interposed between the information recording medium (840) and the electromagnetic induction communication device (21), and communication is performed between the information recording medium and the electromagnetic induction communication device.
- the relay communication device includes a relay loop antenna (31) and a pair of relay conductive members (832A, 832A, 811A) connected to both ends of the relay loop antenna and disposed through slits. 832B, 932A, 932B, 1032A, 1032B), and the electromagnetic induction communication device includes a communication device-side loop antenna (21a) that communicates with the relay loop antenna by an electromagnetic induction method, and the relay communication device. And a control unit (27) for performing communication processing with the information recording medium, and the information recording medium can communicate with an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method.
- the communication system is characterized by allowing at least one of displacement and rotation with respect to the pair of conductive plates.
- the eighteenth aspect of the present invention is an electromagnetic induction communication device (21) including a communication device side loop antenna (21a) and a control unit (27) that performs communication processing via the communication device side loop antenna, and the communication device side.
- a relay loop antenna (31) that communicates with the loop antenna by an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method, and a pair of relay conductive members (832A) that are connected to both ends of the relay loop antenna and are disposed through slits and have conductivity.
- 832B, 932A, 932B, 1032A, 1032B) an IC chip (41) capable of communicating by an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method, and an IC chip (41) connected to the IC chip.
- a pair of conductive members disposed via the IC chip and electrostatically coupled to the pair of relay conductive members of the relay conductive member An information recording medium (840) that includes a conductive plate (842A, 842B) and performs communication processing with the control unit of the electromagnetic induction communication device via the relay communication device.
- the pair of relay conductive members have a narrower portion on the slit side than the side opposite to the slit side when the surface is viewed from the normal direction,
- a relay communication device characterized by allowing at least one of displacement and rotation with respect to a pair of conductive plates.
- the nineteenth invention is the relay communication device according to the eighteenth invention, wherein the shape of the relay conductive member (832A, 832B) on the slit side is a rectangle having a certain width.
- the twentieth invention is the relay communication device of the eighteenth invention, wherein the shape of each relay conductive member (932A, 932B, 1032A, 1032B) extends from the side opposite to the slit side to the slit side.
- the relay communication apparatus is characterized in that each relay conductive member has a substantially triangular shape with a narrow width.
- each relay conductive member (932A, 932B) has an outer shape extending from the side opposite to the slit side to the slit side.
- the relay communication apparatus is characterized in that the ratio of the width of the member being narrow is a straight line with a constant ratio.
- the twenty-second invention is the relay communication apparatus according to the twenty-first invention, wherein the angle of the substantially triangular IC chip side is 30 ° or less.
- the twenty-third invention is the relay communication device of the nineteenth invention, wherein the external shape of each relay conductive member (1032A, 1032B) on the slit side extends from the side opposite to the slit side to the slit side.
- the relay communication apparatus is characterized in that the relay conductive member has a curved shape in which the ratio of the width of each relay conductive member is reduced.
- the twenty-fourth invention is the relay communication device according to any one of the seventeenth to twenty-third inventions, wherein the pair of relay conductive members (832A, 832B, 932A, 932B, 1032A, 1032B) are arranged point-symmetrically. It is the relay communication apparatus characterized by the above.
- the twenty-fifth aspect of the present invention is a relay communication medium (30, 130, 230) interposed between an information recording medium (2040, 2140, 2240, 2340) and an electromagnetic induction communication device (21),
- a communication system for communicating with the electromagnetic induction communication device wherein the relay communication medium is connected to a relay loop antenna (31) and at least one end of the relay loop antenna and has at least one conductivity.
- a relay conductive member (32A), and the electromagnetic induction communication device includes a communication device-side loop antenna (21a) that communicates with the relay loop antenna by an electromagnetic induction method, and the relay communication medium.
- a control unit (27) for performing communication processing with the IC chip of the information recording medium, and the information recording medium can be communicated by an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method.
- the shape viewed from the direction is a rectangle or a square, and the slits (2040a, 2140a, 2240a, 2340a) are a first center line which is a center line parallel to the first side which is one side of the information recording medium.
- the twenty-sixth aspect of the invention is an electromagnetic induction communication comprising a communication device side loop antenna (21a) that communicates by an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method, and a control unit (27) that performs communication processing via the communication device side loop antenna.
- a relay loop antenna (31) that communicates between the device (21) and the communication device-side loop antenna by an electromagnetic induction method or an electromagnetic coupling method, and at least one conductivity connected to at least one end of the relay loop antenna
- a relay communication medium (30, 130, 230) including a relay conductive member (32A) having a relay conductive member (32A), and the control unit of the electromagnetic induction communication device via the relay communication medium.
- the viewed shape is rectangular or square, and the slits (2040a, 2140a, 2240a, 2340a) are center lines parallel to the first side, which is one side of the information recording medium, where the IC chip is arranged.
- a first center line (CL1, CL201, or CL2, CL202) and a second side that is a side orthogonal to the first side Line a second center line is the center line (CL2, CL202, or CL1, CL201) and that it is the IC chip to a portion not overlapping arrangement is an information recording medium characterized.
- the twenty-seventh invention is the information recording medium of the twenty-sixth invention, wherein the pair of conductive plates (2042A, 2042B, 2142A, 2142B, 2242A, 2242B, 2342A, 2342B) are normal to the surface of the information recording medium. When viewed from the direction, the information recording medium is characterized by being provided in almost the entire area of the information recording medium.
- the twenty-eighth invention is the information recording medium of the twenty-sixth or twenty-seventh invention, wherein the slit (2040a) is provided on a diagonal line (2040c) when the surface of the information recording medium is viewed from the normal direction. It is an information recording medium characterized by that.
- a twenty-ninth aspect of the invention is the information recording medium of the twenty-sixth or twenty-seventh aspect, wherein the slits (2040a, 2140a, 2240a, 2340a) are formed when the surface of the information recording medium is viewed from the normal direction.
- a first center line upper portion (2240a-1, 2340a-1) which is parallel to one side and provided on the first center line (CL201, CL302) and the IC chip (2041) are arranged, and the first chip
- the information recording medium is characterized by having a portion (2240a-3, 2340a-3) connected stepwise to a portion on the center line and not overlapping the first center line and the second center line.
- a thirtieth aspect of the present invention is the information recording medium according to any one of the twenty-sixth to the twenty-ninth aspects, wherein the pair of conductive plates (2042A, 2042B, 2142A, 2142B, 2242A, 2242B, 2342A, 2342B)
- This is an information recording medium characterized by being point-symmetric with respect to the center (2040b, 2240b) of the information recording medium when the surface of the medium is viewed from the normal direction.
- a thirty-first invention is the information recording medium of any of the twenty-sixth to thirtieth inventions, wherein the IC chip (2041) has a cubic or rectangular parallelepiped shape, and the surface of the information recording medium is in the normal direction.
- the information recording medium is characterized by being inclined with respect to CL1, CL201).
- an information recording medium is not equipped with a so-called antenna, only two conductive thin plates are mounted, so that a conventional complicated antenna formation process is not required, and information recording is performed.
- the medium can be manufactured at low cost.
- the communication device side loop antenna communicates with the relay loop antenna by an electromagnetic induction method
- the pair of relay conductive members of the relay loop antenna is a pair of conductive plates of the information recording medium.
- driving power is supplied to the information recording medium, and an electromagnetic wave signal emitted from the electromagnetic induction communication device is transmitted to the information recording medium, and the control unit of the electromagnetic induction communication device is connected to the IC chip of the information recording medium.
- Communication processing can be performed. Further, it is not necessary to form a loop antenna on the information recording medium, and it is only necessary to provide two conductive plates.
- the system can be constructed by diverting electromagnetic induction type electromagnetic induction communication devices that are widely distributed in the market, so that it can be introduced at low cost. That is, as an IC chip for an information recording medium, an IC chip used for an existing electromagnetic induction type non-contact IC card that is widely distributed in the market can be used, and an existing non-contact IC card is used as an electromagnetic induction communication device.
- a device can be configured by diverting a reader / writer for use.
- a system can be constructed without the need to newly develop a special IC chip and reader / writer of the electrostatic coupling method. Furthermore, since a pair of conductive plates may be provided on the information recording medium, the outer shape of the information recording medium can be reduced as compared with the case where a loop antenna is provided on the information recording medium. Thereby, the information recording medium can be manufactured at a lower cost.
- the width on the IC chip side of each conductive plate has a portion narrower than the width on the side opposite to the IC chip side, and allows displacement or rotation of each conductive plate relative to the relay conductive member.
- each conductive plate on the IC chip side is a substantially triangular shape in which the width of each conductive plate becomes narrower from the side opposite to the IC chip side to the IC chip side.
- the tolerance can be significantly improved.
- the outer shape of each conductive plate on the IC chip side is a straight line, when rotating, as long as the straight line portion does not exceed the slit of the relay conductive member, it is electrostatically coupled to the other relay conductive member The tolerance for rotation can be remarkably improved.
- the angle on the side of the substantially triangular IC chip is 30 ° or less, the tolerance for rotation can be remarkably improved, and the communicable rotational position can be greatly improved.
- each conductive plate on the IC chip side is a curved shape in which the ratio of the width of each conductive plate decreases from the side opposite to the IC chip side to the IC chip side.
- the tolerance of both deviation and rotation can be improved in a balanced manner.
- the pair of conductive plates are arranged symmetrically with respect to the point, the areas of the conductive plates are the same, and stable electrostatic coupling is possible. Since the angle margin (rotation tolerance) until one conductive plate enters the other relay conductive member is the same, it can be avoided that the system is weak against rotation in a fixed direction.
- the width of the pair of relay conductive members on the slit side is narrower than the width on the side opposite to the slit side, and the relay conductive member is displaced or rotated with respect to the conductive plate. Therefore, the same effects as those of the ninth and tenth aspects can be obtained.
- the shape of the relay conductive member on the slit side is a rectangle having a certain width, the same effect as that of the eleventh aspect of the invention can be achieved.
- the shape of each relay conductive member on the slit side is a substantially triangular shape in which the width of each relay conductive member becomes narrower from the side opposite to the slit side to the slit side.
- each relay conductive member on the slit side is linear
- the same effect as in the thirteenth aspect can be achieved.
- the twenty-second aspect of the invention has the same effect as the fourteenth aspect of the invention because the angle on the side of the substantially triangular IC chip is 30 ° or less.
- the outer shape of each relay conductive member on the slit side is a curved shape in which the ratio of the width of each relay conductive member becomes narrower from the side opposite to the slit side to the slit side, The same effects as in the fifteenth aspect can be achieved.
- the pair of relay conductive members are arranged point-symmetrically, the same effects as in the sixteenth aspect can be achieved.
- the communication device side loop antenna communicates with the relay loop antenna by an electromagnetic induction method, and the relay conductive member at one end of the relay loop antenna is connected to one conductive plate of the information recording medium. Electromagnetically coupled, and the other end of the relay loop antenna is electrically connected to the other conductive plate of the information recording medium, whereby electric power is supplied to the information recording medium drive and electromagnetic waves emitted from the electromagnetic induction communication device The signal is transmitted to the information recording medium, and the control unit of the electromagnetic induction communication device can perform communication processing with the IC chip of the information recording medium.
- the system can be constructed by diverting electromagnetic induction type electromagnetic induction communication devices that are widely distributed in the market, so that it can be introduced at low cost.
- an IC chip for an information recording medium an IC chip used for an existing electromagnetic induction type non-contact IC card that is widely distributed in the market can be used, and an existing non-contact IC card is used as an electromagnetic induction communication device.
- a device can be configured by diverting a reader / writer for use.
- a system can be constructed without the need to newly develop a special IC chip and reader / writer of the electrostatic coupling method.
- a pair of conductive plates may be provided on the information recording medium, the outer shape of the information recording medium can be reduced as compared with the case where a loop antenna is provided on the information recording medium. Thereby, the information recording medium can be manufactured at a lower cost.
- the slit has a portion that does not overlap the first center line and the second center line, and the IC chip is disposed in the portion that does not overlap.
- a card-like form such as an information recording medium is most likely to be stressed and bent easily on the first center line and the second center line when bent.
- the present invention by providing the IC chip in a region different from the first center line and the second center line, damage to the IC chip can be suppressed and the durability of the IC chip against bending of the information recording medium can be improved.
- the installation area can be increased and stable communication processing can be performed.
- the slit is provided on the diagonal line of the information recording medium, when the pair of conductive plates is formed, it is only necessary to scan the blade along the diagonal line, and thus the manufacturing is easy. Cost can be further reduced.
- the slit has a portion on the first center line and an IC chip arranged in a step-like manner on the first center line and a portion that does not overlap the first center line and the second center line. Therefore, the degree of freedom of arrangement of the IC chip can be improved, and since the slit is stepped, bending at the slit portion hardly occurs, and the durability of the IC chip arranged on the slit can be improved.
- the pair of conductive plates are point-symmetric with respect to the center of the information recording medium, the pair of conductive plates can be arranged with good balance, and the area of the pair of conductive plates can be made the same.
- the IC chip is a cube or a rectangular parallelepiped and the direction of the center axis is inclined with respect to the first center line and the second center line where stress is easily applied, the information recording medium is curved.
- the stress applied to the IC chip is applied in the direction in which the rigidity of the IC chip is strong, damage to the IC chip can be further prevented.
- FIG. 7 is another example of a cross section taken along line AA of FIG. It is a conceptual diagram for demonstrating an example of the form with which the information recording medium of 1st Embodiment is read through a relay medium. It is a figure for demonstrating the electroconductive thin plate used for an information recording medium. It is a figure explaining the communication method of the communication system 1 of 2nd Embodiment. It is a top view at the time of use of IC card 40 and relay communication apparatus 30 of an embodiment. It is a top view in the state where IC card 40 of a 2nd embodiment rotated counterclockwise with respect to relay communication device 30. It is a top view of IC card 240 of a 3rd embodiment. FIG.
- FIG. 5A is a plan view of the state in which the IC card 240 of the third embodiment rotates counterclockwise with respect to the relay communication device 30, and the IC card 240 has moved to the left side X ⁇ b> 1 with respect to the relay communication device 30.
- FIG. 5 is a plan view (FIG. 5B). It is a top view of IC card 340 of a 4th embodiment, and a top view in the state where IC card 340 rotated to relay communication apparatus 30. It is a top view of IC card 440 of a 5th embodiment. It is a top view of IC card 540 and relay communication device 30 of a 6th embodiment, and a top view in the state where IC card 540 shifted and rotated to relay communication device 30.
- FIG. 12A is a plan view of the state in which the IC card 840 of the tenth embodiment is rotated counterclockwise with respect to the relay communication device 930, and the IC card 840 is moved to the left side X1 with respect to the relay communication device 930. It is a top view (Drawing 12 (b)).
- FIG. 12A is a plan view of the state in which the IC card 840 of the tenth embodiment is rotated counterclockwise with respect to the relay communication device 930, and the IC card 840 is moved to the left side X1 with respect to the relay communication device 930. It is a top view (Drawing 12 (b)).
- FIG. 11 is a plan view of an IC card 840 and a relay communication device 1030 according to an eleventh embodiment, and a plan view showing a state where the IC card 840 is displaced and rotated with respect to the relay communication device 1030.
- FIG. 3 is a plan view of IC cards 1140-0 to 1140-2 in a confirmation test.
- FIG. 11 is a plan view of relay conductive members 1132-0 and 1132-1 in a confirmation test. It is a top view explaining the test method of a confirmation test. It is a table
- FIG. 20 is a plan view of IC cards 2140 to 2340 according to a thirteenth embodiment.
- FIG. 1 is a diagram illustrating a concept of a communication system that performs non-contact communication between an information recording medium and a read / write device (electromagnetic induction communication device) according to a first embodiment with a relay medium interposed therebetween.
- the information recording medium 3-1 has an IC chip 32-1 and a pair of conductive thin plates 31-1 connected to the IC chip 32-1, and the relay medium 2-1 is connected to the information recording medium 3-1.
- the conductive thin plate 21-1 and the loop antenna 22-1 which are opposed to the formed conductive thin plate 31-1 are mounted.
- the read / write device 1-1 has a loop antenna 12-1 close to the loop antenna 22-1 provided in the relay medium 2-1.
- the read / write device 1-1 and the relay medium 2-1 transmit the signal by electromagnetic induction by bringing the loop antenna 12-1 and the loop antenna 22-1 close to each other, and the relay medium 2-1 and the information recording medium 3-1
- the reading / writing device 1-1 and the information recording medium 3-1 can communicate with each other.
- the relay medium 2-1 can be used by being incorporated in the reading / writing device 1-1.
- FIG. 2 shows a state in which the relay medium 2-1 of the first embodiment is externally attached to the reading / writing device 1-1, and the information recording medium 3-1 is placed on the upper surface and read.
- the example shown in FIG. 2 is an example in which a conductive thin plate and a loop antenna are formed on the same surface of the substrate of the relay medium 2-1, and the conductive thin plate is disposed on the left plane of the relay medium 2-1, and the right plane. Is formed with a loop antenna.
- the conductive thin plate of the relay medium 2-1 is opposed to the conductive thin plate mounted on the information recording medium 3-1, and the loop antenna 12-1 of the reading / writing device 1-1 as shown in FIG.
- the loop antennas of the relay medium 2-1 are opposed to each other.
- the relay medium 2-1 may be fixed to the reading / writing device 1-1 with an adhesive or the like, or may be fixed with a string or the like.
- the relay medium 2-1 may be incorporated in the housing of the reading / writing device 1-1.
- the relay medium base 20 is folded to substantially the same size as the information recording medium 3-1, at the position of the dotted line at the center of the long side of the relay medium 2-1, shown in FIG. It is incorporated in one housing.
- the conductive thin plate of the relay medium 2-1 is opposed to the conductive thin plate mounted on the information recording medium 3-1, and the loop antenna of the relay medium 2-1 is connected to the loop antenna of the reading / writing device 1-1. It comes to oppose.
- the information recording medium 3-1 is placed at a predetermined position of the reading / writing device 1-1 to read the recorded information.
- 1 may be a tunnel structure integrated with the reading / writing device 1-1, the information recording medium 3-1 may be dropped by its own weight and stopped at a predetermined position, and the recorded information may be read to write new information.
- the information recording medium 3-1 is a non-contact IC card, a card transport mechanism is provided for the reading / writing device 1-1 incorporating the relay medium 2-1 as shown in FIG. It is also possible to move to a position so that the recorded information can be read or written and discharged automatically.
- the read / write device 1-1 shown in FIG. 4 is an example in which the loop antenna 12-1 and the transmission / reception unit 11-1 are arranged apart from each other.
- the pair of conductive thin plates and the pair of conductive thin plates provided on the information recording medium do not necessarily have to be read in a state of being completely overlapped. If there is a part where the conductive thin plate pair provided on the relay medium and the conductive thin plate pair provided on the information recording medium overlap in a predetermined area, it is possible to communicate between the relay medium and the information recording medium. It is.
- the conductive thin plate provided on the aforementioned relay medium and the conductive thin plate provided on the information recording medium are the same material, for example, the same metal such as aluminum, copper, brass, tin, zinc, silver, gold, etc. However, it may be made of a different material. In particular, in an information recording medium, it is preferable to use aluminum as a material for the conductive thin plate. This is because aluminum is cheaper than other metals and can be provided as a lower cost information recording medium.
- FIG. 6A is a perspective view of the information recording medium 3-1 viewed from the plane of the information recording medium 3-1 of the first embodiment.
- a pair of conductive thin plates 31-1 with an IC chip 32-1 is fixed to one surface in the thickness direction central portion of the information recording medium substrate 30-1.
- a conductive thin plate 312-1 such as metal is attached to the conductive thin plate support film 311-1 made of an insulating material with an adhesive or the like.
- the antenna connection terminal portion (not shown) in which the IC chip 32-1 is formed on the chip straddling the central boundary portion (line-shaped portion where the conductive thin plate is not formed) of the pair of conductive thin plates 31-1.
- the conductive thin plate 311-1 is connected.
- the antenna connection terminal of the IC chip 32-1 and the conductive thin plate 311-1 are fixed with a conductive protrusion, an anisotropic conductive film, a conductive bonding agent such as a conductive paste, or the like.
- FIG. 6B is an IC card used in the communication system of the first embodiment.
- the IC card incorporates the above-mentioned IC chip and a pair of conductive thin plates (also referred to as a module in the case of an IC card) inside a plastic support made of an insulating material.
- a magnetic stripe for magnetic recording is formed on the surface of the IC card.
- beautiful printing is given on the front and back.
- the IC chip 32-1 formed at the boundary portion of the conductive thin plate pair 31-1 is covered with the sealing resin 33 and reinforced as shown in FIG.
- FIG. 8 is a diagram showing an example of a cross section when the information recording medium 3-1 of the first embodiment is an IC label.
- an adhesive layer made of an adhesive 35-1 is formed on the surface on which the IC chip 32-1 of the conductive thin plate pair 31-1 is mounted, and the release paper 36- is used to protect the adhesive layer. 1 is formed. Further, printing is performed on the exposed surface of the conductive thin plate supporting film 311-1 of the conductive thin plate pair 31-1, and the printing ink 4-1 is exposed.
- an opaque base material is used for the material of the conductive thin plate support film 311-1 so that the IC chip 32-1 and the like are not seen through when the IC label is attached to the object. .
- the sealing resin 33-1 for reinforcement may not be formed.
- the IC label 3-1 is used by being peeled off the release paper 36-1 to expose the pressure-sensitive adhesive surface and affixed to an object. In the case of an IC label, the recorded information is read by bringing the reading / writing device closer to the IC label attached to the object.
- the multi-sided conductive thin plate 300-1 is obtained by bonding a thin plate of copper or aluminum to a conductive thin plate support film (base film of insulating plastic).
- a film having a thickness of 20 to 400 ⁇ m such as heat-resistant polyvinyl chloride, polyester, polyimide, polycarbonate, or the like is used.
- the conductive thin plate non-formation line 314-1 at the center of the conductive thin plate pair is formed by etching with an acid or alkaline solution or cutting with a cutting blade.
- the width of the conductive thin plate non-formation line 314-1 is about 0.5 mm, although it depends on the distance between the antenna connection terminal portions of the IC chip. Since the IC chip and the conductive thin plate need to be joined with high precision, etching that is less likely to cause unevenness is preferably used.
- the conductive thin plate pair in which the conductive thin plate non-forming line 314-1 is formed is punched into a predetermined size (the shape indicated by the broken line in FIG. 9), and the conductive thin plate pair (with the conductive thin plate supporting film is accompanied). State) is sent to the IC chip mounting process. It is also possible to mount the IC chip in a state where the conductive thin plate pairs are continuous in a strip shape.
- the conductive thin plate pair mounted on the electronic information recording medium as described above is conductively mounted on the relay medium in order to suitably perform communication between the reading / writing device, the relay medium, and the information recording medium.
- the conductive thin plate pair mounted on the information recording medium and the relay medium is desirably 100 mm 2 or more in order to improve the capacitive coupling.
- it is preferable that the conductive thin plate pair mounted on the information recording medium and the relay medium is larger.
- the size of the conductive thin plate pair on the reading / writing device and the relay medium side for example, information
- the size of the pair of conductive thin plates mounted on the recording medium side can be reduced, and when the information recording medium is a card, a space for embossing the card can be provided.
- the conductive thin plate pair mounted on the information recording medium and the conductive thin plate pair mounted on the relay medium have a shape other than a rectangle, an ellipse, a regular square, and other shapes, and each conductive thin plate
- a capacitor capacitor element 23 shown in FIG. 5 is connected in series or in parallel to a loop antenna mounted on the relay medium to form a series resonance circuit or a parallel resonance circuit. It is possible to efficiently receive a transmission signal.
- the resonance frequency of the series resonance circuit or the parallel resonance circuit of the relay medium is preferably the same frequency as the AC signal transmitted from the reading / writing device (the signal transmitted from the reading / writing device).
- the resonance frequency of the relay medium is preferably 12 to 20 MHz).
- Example The information recording medium will be described.
- a polyester film was used as an insulating film, and a copper foil having a thickness of 25 ⁇ m was bonded as a metal material.
- the conductive thin plate non-formation line at the center of the conductive thin plate pair was formed by etching with a width of 0.5 mm.
- the terminal part for antenna connection of the ISO / IEC14443 Type A system conforming (mifare type) IC chip was connected across the pair of conductive thin plates on which the conductive thin plate non-forming line was formed. In order to reinforce the joint portion, the IC chip was sealed with a sealing resin.
- a base material made of polyester resin was used, and an IC chip mounting conductive thin plate was mounted in a card base material to obtain an information recording medium.
- an information recording medium in the form of a card is used, but it is not limited to the above form.
- a conductive thin plate in which a plurality of conductive foils are bonded with a certain interval may be used, and an information recording medium such as a label, a key holder, or various electronic devices is used instead of a card. May be.
- a 30 ⁇ m thick copper foil was attached to the entire surface of an insulating material such as 180 ⁇ m thick glass epoxy, polyimide, and polyester, and a pair of conductive thin plates and a loop antenna were produced by etching.
- the loop antenna had 3 turns (size: 40 mm ⁇ 40 mm), and the size of the conductive thin plate connected to both ends of the antenna was 40 mm ⁇ 50 mm.
- Capacitors were connected in parallel to both ends of the loop antenna, and the capacitor capacity was adjusted so that the resonance frequency was 14 MHz.
- the loop antenna and the conductive thin plate pair were adjacent to each other at an interval of 1 mm, and the start end and the end of the loop antenna were connected to the conductive thin plate, respectively.
- the relay medium was fixed to the read / write device so that the distance between the loop antenna mounted on the read / write device and the loop antenna of the relay medium was 5 mm. Further, a spacer having a thickness of 1 or 2 mm was interposed between the relay medium and the information recording medium.
- the information recording medium was placed at a predetermined position of the reading / writing device, and information could be written to and read from the information recording medium by the reading / writing device.
- the allowable displacement of the information recording medium and the relay medium is Frequency: 14 MHz (the carrier frequency transmitted from a practical reader / writer is 13.56 MHz close to 14 MHz)
- the size of the conductive thin plate mounted on the relay medium and the information recording medium 40 mm ⁇ 50 mm
- the conductive thin plate The material was the largest at the time of copper.
- the larger the size of the conductive thin plate mounted in the information recording medium the larger the allowable displacement, but the size of the conductive thin plate mounted in the information recording medium is 10 to 10 mm. It can be seen that even if it is about 25 mm, the allowable deviation is small, but reading is possible. As described above, since the size of the conductive thin plate mounted in the information recording medium can be reduced, the range of use of the information recording medium can be expanded.
- a reader / writer equipped with an electromagnetic induction antenna that is widely used in various fields, and a Myfair type IC chip that conforms to the ISO / IEC 14443 Type A system used in a non-contact IC card are used as they are. It has been found that it can be used as an inexpensive communication medium and an inexpensive communication system by interposing a relay medium as described above.
- FIG. 11 is a diagram illustrating a communication method of the communication system 1 according to the second embodiment.
- FIG. 11A is a conceptual diagram illustrating a communication method of the communication system 1.
- FIG. 11B is a perspective view illustrating a communication method of the reader / writer 21, the relay communication device 30, and the IC card 40.
- the communication system 1 includes a reader / writer 21, a relay communication device 30, and an IC card 40 (information recording medium).
- the reader / writer 21 is originally a device that can transmit and receive information to and from an electromagnetic induction IC card. In this embodiment, the reader / writer 21 uses an electromagnetic coupling method via a relay communication device 30 (relay communication medium). Information can be transmitted to and received from the IC card 40.
- the reader / writer 21 includes a control unit 27, and functions as an electromagnetic induction communication device that reads and updates information in the IC card 40 by being controlled by the control unit 27. Note that the reader / writer 21 may be connected to another electromagnetic induction communication device by an electric cable or the like and controlled by its control unit.
- the control unit 27 is a control unit for controlling the reader / writer 21 in an integrated manner, and includes, for example, a CPU.
- the control unit 27 implements various functions according to the present invention by appropriately reading and executing various programs stored in a storage unit (not shown).
- the reader / writer 21 includes an R / W (reader / writer) loop antenna 21a (an electromagnetic induction communication device side loop antenna).
- the R / W loop antenna 21a is, for example, a loop antenna of about 3 turns and has a size of about 40 mm ⁇ 40 mm.
- the R / W loop antenna 21a is formed by wiring a copper pattern on a printed wiring board by, for example, a technique such as etching. Terminals at both ends of the R / W loop antenna 21 a are connected to the control unit 27.
- the relay communication device 30 is a device that enables communication between the reader / writer 21 and the IC card 40.
- the relay communication device 30 includes a relay loop antenna 31 and relay conductive members 32A and 32B.
- the relay loop antenna 31 is an antenna that communicates (couples) with the R / W loop antenna 21a by an electromagnetic induction method.
- the relay loop antenna 31 is, for example, a loop antenna having about three turns and has a size of about 40 mm ⁇ 40 mm.
- the relay loop antenna 31 is formed by wiring a copper pattern on a printed wiring board by, for example, a technique such as etching.
- the relay conductive members 32A and 32B are members in which a conductive material such as copper is formed in a plate shape. Each relay conductive member 32A, 32B is electrically connected to both ends of the relay loop antenna 31. The relay conductive members 32A and 32B are arranged in parallel via the slit 30a. The relay conductive members 32A and 32B are substantially in close contact with a pair of conductive plates 42A and 42B (described later) of the IC card 40 (for example, the distance between the upper surfaces of the relay conductive members 32A and 32B and the lower surfaces of the conductive plates 42A and 42B). Is approximately 2 mm), and is disposed opposite to the conductive plates 42A and 42B, thereby being electrostatically coupled to the conductive plates 42A and 42B.
- the IC card 40 is a card capable of contactless IC communication that does not include a loop antenna.
- the IC card 40 includes an IC chip 41, a pair of conductive plates 42A and 42B, a lower layer 43, and an upper layer 44.
- the IC chip 41 is an integrated circuit capable of communication by an electromagnetic induction method, and is the same type as that incorporated in a conventional electromagnetic induction type IC card.
- the IC chip 41 centrally controls the IC card 40 by appropriately reading and executing a storage unit that stores programs, information, and the like necessary for the operation of the IC card 40 and various programs stored in the storage unit. A control unit is provided.
- the IC chip 41 has a thickness of about 150 ⁇ m, for example.
- the IC chip 41 is disposed so as to straddle the conductive plates 42A and 42B.
- the input / output unit (lead frame or the like) of the IC chip 41 is electrically connected to the conductive plates 42A and 42B by a connecting member 46 such as an anisotropic conductive paste, an anisotropic conductive film, or a conductive adhesive. Connected mechanically and mechanically. Since the IC chip 41 is of an electromagnetic induction type, this input / output unit is originally connected to a loop antenna.
- the conductive plates 42A and 42B are each an aluminum foil having a thickness of 10 ⁇ m and a short side ⁇ long side of 20 mm ⁇ 25 mm.
- the conductive plates 42 ⁇ / b> A and 42 ⁇ / b> B are attached to the lower layer 43. Details of the conductive plates 42A and 42B will be described later.
- the lower layer 43 is a base material of the IC card 40.
- the lower layer 43 is an insulating film substrate such as PET, PET-G, PVC, or polyimide having a thickness of 180 ⁇ m and a short side ⁇ long side of 25.0 mm ⁇ 57.5 mm.
- the upper layer 44 is, for example, paper, resin, etc. having a thickness of 200 ⁇ m.
- the upper layer 44 is attached to the lower layer 43 with an adhesive 45 or the like so as to cover the IC chip 41 and the conductive plates 42A and 42B.
- the R / W loop antenna 21a and the relay loop antenna 31 are connected in a non-contact manner by an electromagnetic induction method, and can transmit and receive information.
- the communication system of the IC card 40 using the electromagnetic induction system is standardized by ISO / IEC 14443, 15693, 18092, and a signal frequency of 13.56 MHz is used.
- the number of turns of the R / W loop antenna 21a and the relay loop antenna 31 has been described as being about 3 turns, it is not limited thereto. What is necessary is just the number of turns by which both are connected non-contactingly by an electromagnetic induction system, and the number of turns should just be 1 or more turns, for example.
- the relay conductive members 32A and 32B and the conductive plates 42A and 42B function as a capacitor plate by disposing them opposite to each other, and the two are connected in a non-contact manner by an electrostatic coupling method to transmit information. it can.
- an electromotive force is generated when the relay loop antenna 31 approaches the R / W loop antenna 21a, and the relay conductive members 32A and 32B and the conductive plates 42A and 42B are electrostatically coupled to be driven to the IC chip 41. Electric power is transmitted. Also, transmission data from the reader / writer 21 can be transmitted to the IC chip 41, while return data from the IC chip 41 can be transmitted to the reader / writer 21 via the relay communication device 30. Thereby, the communication system 1 can perform communication processing between the control unit 27 of the reader / writer 21 and the IC chip 41 of the IC card 40.
- FIG. 12 is a plan view when the IC card 40 and the relay communication device 30 according to the second embodiment are used.
- FIG. 12A shows a state in which the IC card 40 is arranged at the reference position with respect to the relay communication device 30.
- FIG. 12B shows a state where the IC card 40 is shifted to the left side X1 with respect to the relay communication device 30.
- the outline of the IC card 40 is appropriately indicated by a two-dot chain line.
- the IC card 40 has a pair of conductive plates 42A and 42B arranged side by side in the left-right direction X.
- the conductive plates 42A and 42B are line symmetric with respect to the center line CL parallel to the left-right direction X, and are point symmetric with respect to the center 40a of the IC card 40 card.
- the conductive plate 42A has a small portion 42a and a large portion 42b.
- the small portion 42a is a rectangular portion arranged on the inner side (IC chip 41 side).
- the width of the small portion 42a (the length in the vertical direction Y) is smaller than the width of the large portion 42b.
- the small portion 42a is a rectangle that is elongated in the left-right direction X and has a certain width in the vertical direction Y.
- the large part 42b is a rectangular part arranged in an area outside the IC plane (on the opposite side to the IC chip 41 side).
- the conductive plate 42B has a small portion 42a and a large portion 42b.
- the IC chip 41 is disposed at the tip of the two small parts 42a so as to straddle the gap between the two small parts 42a.
- the state shown in FIG. 12A is a state in which the IC card 40 is disposed at the reference position with respect to the relay communication device 30, that is, the center of the IC card 40 is located on the slit 30a between the relay conductive members 32A and 32B.
- the long side direction of the IC card 40 is the left-right direction X.
- the conductive plate 42A is electrostatically coupled only to the relay conductive member 32A
- the conductive plate 42B is electrostatically coupled only to the relay conductive member 32B. For this reason, in the state of the reference position, the IC card 40 has the highest communication stability.
- the conductive plate 42B is misaligned so that most of the small portion 42a overlaps the relay conductive member 32A. For this reason, the small portion 42a of the conductive plate 42B is electrostatically coupled to the relay conductive member 32A, but the large portion 42b of the conductive plate 42B is electrostatically coupled to the relay conductive member 32A. Absent. In other words, the IC card 40 has a state in which the large part 42b of the conductive plate 42B is electrostatically coupled only to the relay conductive member 32B if the small portion 42a of the conductive plate 42B overlaps the relay conductive member 32A. Can be maintained. Further, as long as the small portion 42a of the conductive plate 42B is electrostatically coupled to the relay conductive member 32A, the voltage applied to the IC chip 41 maintains the potential difference necessary for communication, so that the communication stability during use is stable. Can be improved.
- FIG. 13 is a plan view showing a state where the IC card 40 of the second embodiment is rotated counterclockwise with respect to the relay communication device 30. Since the IC card 40 has the small portion 42a, when the center 40a is rotated with the center 40a on the slit 30a, a certain amount of rotation is allowed until the large portion 42b of the conductive plate 42B overlaps the relay conductive member 32A. (In this example about 30 °). The same applies to the large part 42b of the conductive plate 42A and the relay conductive member 32B. For this reason, the potential difference necessary for communication is maintained to some extent even if the IC card 40 is not only displaced from the relay communication device 30 but also rotated from the reference position. Therefore, communication stability during use can be improved.
- the IC card 40 of the present embodiment is arranged such that when the user uses the IC card 40 over the relay conductive members 32A and 32B, the arrangement of the IC card 40 with respect to the relay conductive members 32A and 32B is as follows. Even if the position is deviated or rotated from the reference position, it is possible to communicate between the pair of conductive plates 42A and 42B and the pair of relay conductive members 32A and 32B while allowing the deviation and rotation. For this reason, the tolerance of position shift or rotation with respect to the relay conductive members 32A and 32B of the IC card 40 can be improved, and convenience can be improved.
- FIG. 14 is a plan view of an IC card 240 according to the third embodiment.
- the conductive plates 242A and 242B are isosceles triangles in which the side parallel to the short side 240b of the IC card 240 is a base 242c and the installation portion of the IC chip 41 is connected by a side (straight line).
- the width (length in the vertical direction) of the conductive plates 242A and 242B becomes narrower from the outside (the side opposite to the IC chip 41 side) to the inside (the IC chip 41 side).
- the conductive plates 242A and 242B are point symmetric with respect to the center 240a of the IC card 240 card.
- the IC chip 41 is disposed at the center 240 a of the IC card 240.
- the side 242d of the conductive plate 242A and the side 242g of the conductive plate 242B substantially coincide with the diagonal line 240c of the IC card 240, while the side 242e of the conductive plate 242A and the side 242f of the conductive plate 242B are It almost coincides with the diagonal line 240d of the IC card 240.
- FIG. 15 is a plan view (FIG. 15A) in a state where the IC card 240 of the third embodiment rotates counterclockwise with respect to the relay communication device 30, and the IC card 240 is on the left side X1 with respect to the relay communication device 30. It is a top view (Drawing 15 (b)) of the state moved to.
- FIG. 15A in the IC card 240, since the shape of the conductive plate 242B is an isosceles triangle, the conductive plate 242B and the relay conductive member 32A are rotated when the center 240a is rotated on the slit 30a. It can be rotated to some extent until it overlaps. The same applies to the conductive plate 242A.
- the IC card 240 can rotate until the sides 242d to 242g substantially coincide with the slit 30a (this example Then, it is about 60 degrees counterclockwise).
- the conductive plates 242A and 242B are point symmetric with respect to the center 240a of the IC card 240 card. For this reason, the rotation tolerance until any of the sides 242d to 242g of the conductive plates 242A and 242B exceeds the slit 30a is the same regardless of whether it is rotated counterclockwise from the reference position. Yes, it can be avoided that the system is vulnerable to rotation in a specific direction.
- the conductive plates 242A and 242B have a triangular shape, the inner side (IC chip 41 side) has a smaller area than the outer side (opposite side to the IC chip 41 side). Therefore, as shown in FIG. 15B, even if the IC card 240 moves to the left X1 to some extent with respect to the relay communication device 30, the conductive plate 242B has a small area 242a overlapping the relay conductive member 32A. Degree.
- the voltage applied to the IC chip 41 maintains the potential difference necessary for communication. Can be improved.
- the conductive plates 242A and 242B are triangular, and the sides 242d to 242g are linear. Communication stability can be improved.
- FIG. 16 is a plan view of the IC card 340 according to the fourth embodiment, and is a plan view showing a state in which the IC card 340 is rotated with respect to the relay communication device 30.
- the angle of the corners on the card inner side (IC chip 41 side) of the conductive plates 342A and 342B is about 30 °. It was smaller than the angle inside the card.
- the IC card 340 made the length of the vertical direction Y smaller than 3rd Embodiment.
- the IC card 340 can further improve communication stability during rotation. Further, since the IC card 340 can be elongated in the left-right direction X, it can be used for, for example, a railway ticket, and the degree of freedom of the card shape can be improved.
- FIG. 17 is a plan view of an IC card 440 according to the fifth embodiment.
- the IC card 440 of the fifth embodiment is different from the third embodiment in that a rectangular portion 442b is provided outside the triangular portion 442a of the conductive plates 442A and 442B (on the side opposite to the IC chip).
- the IC card 440 can increase the area of the conductive plates 442A and 442B, the communication stability can be improved.
- FIG. 18 is a plan view of the IC card 540 and the relay communication device 30 according to the sixth embodiment, and is a plan view showing a state in which the IC card 540 is displaced and rotated with respect to the relay communication device 30.
- the shape of the conductive plates 542A and 542B is substantially triangular like the third embodiment, but on the side on the IC chip 41 side. The point that the corresponding part is formed by the curves 542d to 542g is different from the third embodiment.
- each conductive plate 542A, 542B becomes narrower from the outside (the side opposite to the IC chip 41 side) to the inside (the IC chip 41 side).
- the IC card 540 has an overlapping portion 542a between the conductive plate 542B and the relay conductive member 32A even if the shift in the left-right direction X and the counterclockwise rotation occur simultaneously.
- the area can be reduced. Thereby, the IC card 540 can improve the communication stability against both the shift and rotation in the left-right direction X.
- the IC card 540 has an overlapping area as shown in FIG. 18B, the potential difference necessary for the operation of the IC chip 41 is maintained, so that communication stability during use can be improved. As described above, the IC card 540 can improve the stability of communication by improving both tolerance of deviation and rotation in a balanced manner.
- FIG. 19 is a plan view of the IC card 640 of the seventh embodiment, a plan view of the IC card 640 rotated with respect to the relay communication device 30, and a plan view of the IC card 640B.
- the conductive plates 642A and 642B of the seventh embodiment include a base 642c, sides 642e and 642f, and sides 642d and 642g.
- the bottom side 642c is parallel to the short side 640b of the IC card 640.
- the sides 642d and 642g are arranged on the diagonal line of the IC card 640.
- the sides 642e and 642f are arranged on the center line CL parallel to the long side 640c.
- the conductive plates 642A and 642B are point-symmetric with respect to the center 640a of the IC card 640.
- the fourth embodiment is that the angle formed by the sides 642d and 642e and the angle formed by the sides 642f and 642g, that is, the angle inside the card (on the IC chip 41 side) is about 15 °. Different.
- the conductive plate 642A is electrostatically coupled only to the relay conductive member 32A, and the conductive plate 642B is The state of being electrostatically coupled only to the relay conductive member 32B can be maintained. For this reason, the IC card 640 can improve communication stability during rotation. Further, since the IC card 640 can be elongated in the left-right direction X, the degree of freedom in shape can be improved, and can be used for, for example, a railway ticket. Further, the IC card 640 can also improve the deviation tolerance for the same reason as in the third embodiment. Furthermore, if the conductive plates 642A and 642B are symmetric as in the IC card 640B as shown in FIG.
- the IC card 640 can improve the tolerance of rotation and can be formed in an elongated shape, so that the degree of freedom in shape can be improved.
- FIG. 20 is a plan view of an IC card 740 according to the eighth embodiment.
- the IC card 740 of the eighth embodiment is provided with a rectangular region 742c that is long in the vertical direction Y inside the small portion 42a of the conductive plates 42A and 42B of the second embodiment.
- the IC card 740 of the present embodiment can provide a mounting area in accordance with the size of the IC chip 41 and can reduce the area of the small portion 42a.
- FIG. 21 is a plan view of the ninth embodiment when the IC card 840 and the relay communication device 830 are used.
- FIG. 21A shows a state where the IC card 840 is disposed at the reference position with respect to the relay communication device 830.
- FIG. 21B shows a state where the IC card 840 is shifted to the left side X1 with respect to the relay communication device 830.
- the shapes of the conductive plates 42A and 42B of the IC card 40 of the second embodiment and the relay conductive members 32A and 32B of the relay communication device 30 are interchanged. As shown in FIG.
- the conductive plates 842A and 842B of the IC card 840 are rectangular and are arranged symmetrically with respect to the center line CL2 parallel to the short side 840b of the IC card 840.
- a pair of relay conductive members 832A and 832B are arranged via a slit 830a.
- the relay conductive members 832A and 832B have a small portion 832a and a large portion 832b.
- the major part 832b is a rectangular part arranged in the outer (on the side opposite to the IC chip 41) region.
- the small portion 832a is a rectangular portion arranged on the inner side (slit 830a side).
- the width of the small portion 832a (the length in the vertical direction Y) is smaller than the width of the large portion 832b.
- the small portion 832a is a rectangle that is elongated in the left-right direction X and has a certain width in the vertical direction Y.
- FIG. 22 is a plan view of the state in which the IC card 840 of the tenth embodiment is rotated counterclockwise with respect to the relay communication device 930 (FIG. 22A), and the IC card 840 is on the left side X1 with respect to the relay communication device 930. It is a top view (Drawing 22 (b)) of the state moved to.
- the shapes of the conductive plates 242A and 242B of the IC card 240 of the third embodiment and the relay conductive members 32A and 32B of the relay communication device 30 are replaced.
- the shape of the IC card 840 is the same as that of the ninth embodiment.
- the relay conductive members 932A and 932B are isosceles triangles. That is, in the third embodiment, the conductive plates 242A and 242B of the IC card 840 are isosceles triangles, whereas in the tenth embodiment, the relay conductive members 932A and 932B are set to be isosceles triangles. Yes.
- the conductive plate 842A is electrostatically coupled only to the relay conductive member 932A until the state shown in FIG. 22B, and the conductive plate 842B. Can be electrostatically coupled only to the relay conductive member 932B. For this reason, the communication stability of the IC card 840 is the highest, and the communication stability during use can be significantly improved.
- the communication stability at the time of use can be improved as long as the position is shifted to a certain extent as in the third embodiment (explained) (Omitted).
- FIG. 23 is a plan view of the IC card 840 and the relay communication device 1030 according to the eleventh embodiment, and is a plan view showing a state in which the IC card 840 is displaced and rotated relative to the relay communication device 1030.
- the shapes of the conductive plates 542A and 542B of the IC card 540 of the sixth embodiment and the relay conductive members 32A and 32B of the relay communication device 30 are replaced.
- the shape of the IC card 840 is the same as that of the ninth embodiment.
- the shapes of the relay conductive members 1032A and 1032B are substantially triangular like the tenth embodiment, but the portion corresponding to the side on the slit 1030a side is formed by the curves 1032d to 1032g. This is different from the tenth embodiment. That is, in the sixth embodiment, the conductive plates 542A and 542B of the IC card 540 are substantially isosceles triangles, whereas in the eleventh embodiment, the relay conductive members 1042A and 1042B are set to be approximately isosceles triangles. is doing.
- the IC card 840 can improve communication stability in a well-balanced manner with respect to the shift and rotation in the left-right direction X with respect to the relay communication device 1030, as shown in FIG. 23 (b). .
- the confirmation test of the above-described embodiment was performed as follows.
- An IC card for confirmation test was prepared as follows. Etching with an aluminum foil of 10 ⁇ m thickness applied to an insulating film substrate of PET, PET-G, PVC, polyimide, etc. with a credit card size of 188 ⁇ m and 85.5 mm ⁇ 54 mm as the base material Patterning was performed by processing to form a pair of conductive plates having a predetermined shape. Then, an IC chip with a thickness of 150 ⁇ m is connected with an anisotropic conductive paste, an anisotropic conductive film, a conductive adhesive, etc.
- the conductive plate and the IC chip were attached via an adhesive or an adhesive so as to cover the conductive plate and the IC chip.
- the thickness, shape, and material of the substrate are not limited to these.
- the conductive plate is not limited to this, and the conductive plate may be formed by punching a conductive material into a predetermined shape and pasting it with an adhesive, an adhesive, or the like. A conductive plate may be formed.
- the IC chip may be connected to the lead frame with a gold wire and then subjected to resin molding, and the lead frame processed product may be connected to the conductive plate by soldering, conductive adhesive, welding, or the like.
- FIG. 24 is a plan view of IC cards 1140-0 to 1140-2 in the confirmation test.
- IC card 1140-0 (conventional shape) shown in FIG. 24A:
- the planar shape of the conductive plates 1142A-0 and 1142B-0 is a rectangle of 30 mm length ⁇ 42.8 width.
- IC card 1140-1 shown in FIG. 24B (corresponding to the third embodiment):
- the planar shape of the conductive plates 1142A-1 and 1142B-1 is an isosceles triangle having a central angle of about 30 °.
- IC card 1140-2 shown in FIG. 24C (corresponding to the seventh embodiment):
- the planar shape of the conductive plates 1142A-2 and 1142B-2 is a right triangle having a central angle of about 15 °.
- a relay conductive member for confirmation test was prepared as follows.
- the relay conductive member is formed by attaching a 35 ⁇ m thick copper foil to an insulating material such as 200 ⁇ m thick glass epoxy, polyimide, PET, etc., and then etching the loop antenna (size: 40 mm ⁇ 40 mm). Capacitors were connected in parallel at both ends of the antenna, and the capacitor capacity was adjusted so that the resonance frequency was 14 MHz. Two conductive plates made of copper foil having a thickness of 35 ⁇ m were connected to both ends of the antenna with an interval of 1 mm.
- the frequency of the conductive member and the number of conductive plates connected to the loop antenna are not limited to this.
- FIG. 25 is a plan view of the relay conductive members 1132-0 and 1132-1 in the confirmation test.
- Relay conductor member 1132-0 (conventional shape) shown in FIG. 25 (a): Relay conductor members 1132-A-0 and 1132B-0, and the planar shape is a square of 50 mm length ⁇ 50 mm width.
- -Relay conductive member 1132-1 shown in Fig. 25 (b) (corresponding to the tenth embodiment): the planar shape is a regular triangle.
- FIG. 26 is a plan view for explaining a confirmation test method.
- FIG. 26 illustrates a test method for a combination of the conventional IC card 1140-0 and the conventional relay conductive member 1132-0, but other combinations are the same.
- the communicable range was measured as follows. As shown in FIG. 26 (a), this confirmation test is performed by aligning the center point of the IC card with the center point of the relay conductive member, and aligning the longitudinal direction of the IC card with the longitudinal direction of the relay conductive member. This state was taken as the normal position. Then, as shown in FIG.
- the communicable range is represented by a rotation angle ⁇ (deg) formed by the center line in the longitudinal direction of the IC card and the center line in the longitudinal direction of the relay conductive member. That is, the confirmation test is performed when the IC card is used in the normal position shown in FIG. 26A, for example, when the user places the IC card on the reader / writer. This is to confirm to what extent the rotational deviation of the writer can be tolerated.
- FIG. 27 is a table (Table 11) showing the results of the confirmation test.
- the confirmation test was performed for a part of the first to eleventh embodiments, but the communicable range of the other embodiments is also based on the confirmation test, based on the combination of (a). Can also be expected to increase.
- the communicable range related to rotation has been described.
- the tolerance of displacement in the horizontal direction X (longitudinal direction) of the center position of the relay conductive member and the IC card 1 is also the information recording medium or relay of the embodiment. It has been confirmed that it increases by using a communication device.
- FIG. 28 is a diagram illustrating a communication method of the communication system 2001 according to the twelfth embodiment.
- FIG. 28A is a conceptual diagram illustrating a communication method of the communication system 2001.
- FIG. 28B is a perspective view illustrating a communication method of the reader / writer 21, the relay communication device 30, and the IC card 2040.
- the communication system 2001 of the present embodiment differs from the first to eleventh embodiments in the form of the conductive plates 2042A and 2042B as follows.
- the conductive plates 2042A and 2042B are triangular aluminum foils each having a thickness of 10 ⁇ m and a base ⁇ height of 20 mm ⁇ 40 mm.
- the conductive plates 2042A and 2042B are attached to the lower layer 2043. Details of the conductive plates 2042A and 2042B will be described later.
- the communication between the reader / writer 21 and the IC card 2040 via the relay communication device 30 is the same as that in the first to eleventh embodiments (see FIGS. 1 and 11).
- FIGS. 29 and 30 are diagrams for explaining communication systems 2101 and 2201 using other communication methods of the twelfth embodiment. Note that in the description and drawings of the communication systems 2101 and 2201, the same reference numerals or the same reference numerals are given to the portions that perform the same functions as those of the communication system 2001 described above, and overlapping descriptions will be omitted as appropriate.
- the relay communication device 130 of the communication system 2101 includes a relay loop antenna 31, a relay conductive member 32A, and a casing 133 (relay casing).
- One end 31a of the relay loop antenna 31 is electrically connected to the relay conductive member 32A by an electric cable.
- the other end 31b is electrically connected to the housing 133 by an electric cable.
- the connection means of the electrical cable and the connection part 31c of the housing 133 is, for example, screwing.
- the communication system 2101 is not provided with the relay conductive member 32B (see FIG. 28), and is provided with only one of the relay conductive members 32A.
- the relay conductive member 32 ⁇ / b> A is in an electrically floating state with respect to the housing 133, that is, electrically insulated from the housing 133.
- the housing 133 is a case member of the relay communication device 130. Since the housing 133 is exposed to the outside, the user can touch it with the hand 5b.
- the communication system 2101 performs communication by connecting the reader / writer 21 and the IC card 2040 via the relay communication device 130 as described below. (Connection between reader / writer 21 and relay communication device 130)
- the R / W loop antenna 21a and the relay loop antenna 31 are connected similarly to the communication system 2001 (see FIG. 28).
- the usage method of the user's IC card 2040 is as follows. (1) A region corresponding to the conductive plate 2042B of the IC card 2040 is held by one hand 5a (or the other hand 5b). (2) An area corresponding to the conductive plate 2042A is brought close to the relay conductive member 32A (the distance between the relay conductive member 32A and the conductive plate 2042A is about 2 mm). (3) Touch the casing 133 with the other hand 5b (or one hand 5a).
- the relay communication device 130 and the IC card 2040 are connected as described below.
- the relay conductive member 32A and the conductive plate 2042A connected to the end 31a of the relay loop antenna 31 function as a capacitor plate and are connected in a non-contact manner by an electrostatic coupling method.
- the housing 133 connected to the end 31 b of the relay loop antenna 31 and the user's human body 5 are electrically connected when the user's hand 5 b touches the housing 133.
- the human body 5 and the conductive plate 2042B are electrostatically coupled by the user holding the region corresponding to the conductive plate 2042B of the IC card 2040 with the hand 5a.
- the end 31b of the relay loop antenna 31 and the conductive plate 2042B are electrically connected via the human body 5. Accordingly, the relay communication device 130 and the IC card 2040 are connected by an electrostatic coupling method (capacitive coupling method), and information can be transmitted and received.
- an electrostatic coupling method capactive coupling method
- an electromotive force is generated in the relay loop antenna 31 by electromagnetic induction (electromagnetic coupling) with the R / W loop antenna 21a, the relay conductive member 32A and the conductive plate 2042A are electrostatically coupled, and the IC chip 2041 is driven with driving power. Is transmitted. Also, transmission data from the reader / writer 21 can be transmitted to the IC chip 2041, while reply data from the IC chip 2041 can be transmitted to the reader / writer 21 via the relay communication device 130.
- the IC card 2040 has the conductive plate 2042A electrostatically coupled to the relay conductive member 32A and the conductive plate 2042B electrostatically coupled to the human body 5, but conversely, the conductive plate 2042A may be electrostatically coupled to the human body 5, and the conductive plate 2042B may be electrostatically coupled to the relay conductive member 32A. In this case, the same function is performed and the same communication process is performed.
- the communication system 2201 is different from the communication system 2201 in that the end 31 b of the relay loop antenna 31 of the relay communication device 230 is electrically connected to the ground GND.
- the ground GND is a surface that becomes a reference potential, and is an installation surface of the reader / writer 21 and the relay communication device 230.
- the connection between the end 31b of the relay loop antenna 31 and the ground GND may be any configuration.
- the following method can be used by connecting the end portion 31b and the housing 233 with the connection portion 31c.
- the housing 233 is directly installed on the ground GND and is electrically connected to the ground GND.
- the housing 233 is electrically connected to the ground GND through the housing of the reader / writer 21. -The housing 233 and the ground GND are connected by an electric cable.
- the casing 233 may be the same as the casing 133 of the communication system 2101 as long as it can be connected to the ground GND.
- the communication system 2201 is different from the communication system 2101 in the connection method between the conductive plate 2042B of the IC card 2040 and the end 31b of the relay loop antenna 31.
- the usage method of the user's IC card 2040 is as follows. (1) A user is located at the ground GND (for example, the user stands on a floor surface or the like where the ground is GND). (2) The area corresponding to the conductive plate 2042B of the IC card 2040 is held with one hand 5b. (3) An area corresponding to the conductive plate 2042A is brought close to the relay conductive member 32A (the distance between the relay conductive member 32A and the conductive plate 2042A is about 2 mm). That is, unlike the communication system 2101, the communication system 2201 does not require the user to touch the housing 233 with the hand 5 b.
- the relay communication device 230 and the IC card 2040 are connected as described below.
- the conductive member 232 and the conductive plate 2042A are electrostatically coupled similarly to the communication system 2101.
- the housing 233 connected to the end 31b of the relay loop antenna 31 is connected to the ground GND.
- the human body 5 and the conductive plate 2042B are electrostatically coupled when the user grips an area corresponding to the conductive plate 2042B of the IC card 2040. Since the user is located at the ground GND, the conductive plate 2042B is connected to the ground GND via the human body 5.
- the conductive plate 2042B and the end 31b of the relay loop antenna 31 are connected via the human body 5, the ground GND, and the housing 233.
- 2041 ⁇ conductive plate 2042B ⁇ human body 5 ⁇ ground GND ⁇ casing 233 ⁇ relay loop antenna 31 ” is formed.
- the communication system 2201 can communicate between the IC card 2040 and the relay communication device 230 in the same manner as the communication systems 2001 and 2101.
- a conductive member for example, a metal plate, a conductive rubber, a conductive carpet, or the like
- the installation surface such as the floor surface that is the ground GND. This is because the stability of the ground GND can be improved, so that the conduction performance between the conductive plate 2 and the end portion 31b of the relay loop antenna 31 is improved, and more stable communication processing can be performed.
- FIG. 31 is a plan view of the IC card 2040 according to the twelfth embodiment and a perspective view when the IC card 2040 is bent.
- the conductive plates 2042A and 2042B are provided in almost the entire area of the IC card 2040. For this reason, the conductive plates 2042A and 2042B can increase the installation area, and can stably perform communication processing.
- the planar shape of the IC card 2040 is a rectangle that is long in the left-right direction X.
- the conductive plates 2042A and 2042B are arranged via slits 2040a provided on the diagonal line 2040c of the IC card 2040. Therefore, the conductive plates 2042A and 2042B are point-symmetric with respect to the center 2040b of the IC card 2040, are arranged in a well-balanced manner, and have the same area.
- the IC card 2040 is arranged in the reader / writer 21, it is possible to suppress variations in the sensitivity of electrostatic coupling due to differences in the horizontal direction X, the vertical direction Y, and the front and back directions.
- the conductive plates 2042A and 2042B can be formed by scanning the blade along the diagonal line 2040c. Therefore, the conductive plates 2042A and 2042B can be formed without requiring an expensive method such as etching, and the manufacturing is easy, and the cost can be further reduced.
- the slit 2040a is provided on the diagonal line 2040c of the IC card 2040, the horizontal center line CL1 (first center line or second center line) parallel to the long sides 2040d and 2040e of the IC card 2040, and the long It has a portion that does not overlap with the vertical center line CL2 (second center line or first center line) parallel to the short sides 2040f and 2040g orthogonal to the sides 2040d and 2040e.
- the IC chip 2041 is disposed in the lower right portion of FIG. 31A, which is a region that does not overlap the horizontal center line CL1 and the vertical center line CL2 in the region of the slit 2040a.
- a card-like form such as the IC card 2040 is most likely to be stressed and bent easily when the horizontal center line CL1 and the vertical center line CL2 are bent.
- the IC card 2040 is bent so that the vicinity of the vertical center line CL2 is most curved when the force Fx is applied from the left-right direction X to the short sides 2040f, 2040g.
- the largest stress is applied near the vertical center line CL2.
- the IC card 2040 is normally configured so that the vicinity of the horizontal center line CL1 is most curved as shown in FIG.
- the IC chip 2041 is arranged in a region different from the horizontal center line CL1 and the vertical center line CL2, thereby avoiding a portion near the horizontal center line CL1 and the vertical center line CL2 to which the greatest stress is applied.
- the chip 2041 can be disposed, and damage to the IC chip 2041 can be suppressed.
- FIG. 32 is an enlarged perspective view of the vicinity of the IC chip 2041 of the twelfth embodiment.
- the shape of the IC chip 2041 is a rectangular parallelepiped.
- the IC chip 2041 is arranged such that the short axis center axis 2041a of the IC chip 2041 is orthogonal to the diagonal line 2040c of the IC card (see FIG. 31A). Therefore, in the IC chip 2041, the central axis 2041a is inclined with respect to the horizontal center line CL1 parallel to the left-right direction X and the vertical center line CL2 parallel to the vertical direction Y (see FIG. 31A).
- the cross-sectional area of the cross section 2041c orthogonal to the left-right direction X can be made larger than the cross-sectional area of the cross section 2041d orthogonal to the central axis 2041a of the IC chip 2041.
- the largest tensile force F2041x acts in the left-right direction X on the IC chip 2041.
- the IC chip 2041 can have the cross section 2041c larger than the cross sectional area of the cross section 2041d, the maximum stress can be reduced. That is, the IC chip 2041 is disposed with the center axis 2041a inclined with respect to the horizontal center line CL1 and the vertical center line CL2, so that the IC chip 2041 is disposed in parallel with the horizontal center line CL1. The internal stress of the chip 2041 can be reduced. Thereby, the IC chip 2041 can suppress damage such as cracks.
- the IC card 2040 has the IC chip 2041 disposed so as to avoid the portion where the greatest stress is applied, and the central axis 2041a is inclined with respect to the horizontal center line CL1 and the vertical center line CL2. Further, damage to the IC chip 2041 can be further prevented.
- the IC card 2040 is arranged in a portion where the IC chip 2041 does not overlap the horizontal center line CL1 and the vertical center line CL2, and the direction of the center axis 2041a is set.
- the IC chip 2041 can be prevented from being damaged by being inclined with respect to the horizontal center line CL1 and the vertical center line CL2.
- FIG. 33 is a plan view of IC cards 2140 to 2340 according to the thirteenth embodiment.
- the slit 2140a of the IC card 2140 is arranged on a straight line inclined clockwise from the diagonal 2140c, and the major axis of the IC chip 2041 is the center line CL1, of the IC card 2140.
- the IC card 2140 can improve the degree of freedom of arrangement of the IC chip 2041 compared to the twelfth embodiment by adjusting the inclination angle of the slit 2140a.
- the slit 2240a of the IC card 2240 has a horizontal centerline upper portion 2240a-1 (first centerline upper portion) and vertical portions 2240a-2 and 2240a-3.
- the horizontal centerline upper portion 2240a-1 is a portion that is parallel to the long sides 2240d and 2240e and is provided on the horizontal centerline CL201 (first centerline).
- the vertical portions 2240a-2 and 2240a-3 are connected in steps to the horizontal center line upper portion 2240a-1 and are parallel to the short sides 2240f and 2240g.
- the vertical portions 2240a-2 and 2240a-3 are arranged point-symmetrically at the center 2240b.
- An IC chip 2041 is disposed in the vertical portion 2240a-3.
- the IC card 2240 adjusts the length of the horizontal center line upper portion 2240a-1 in the left-right direction X and the position of the vertical portions 2240a-2 and 2240a-3 in the left-right direction X, thereby arranging the IC chip 2041.
- the slit vertical portion 2240a-3 in which the IC chip 2041 is disposed has an area where no slit is formed on the extension line, so that the slit
- the IC card is difficult to bend along the IC chip 2041, and the stress applied to the IC chip 2041 can be reduced.
- the IC card 2240 can be arranged in a balanced manner as in the twelfth embodiment by arranging the conductive plates 2242A and 2242B in a point-symmetric manner with respect to the center 2240b.
- the IC chip 2041 is arranged in the vertical portion 2240a-3, it is arranged in a region different from the horizontal center line CL201 and the vertical center line CL202. Furthermore, the long axis center axis 2041a of the IC chip 2041 is inclined with respect to the horizontal center line CL201, the vertical center line CL202, and the slit 2240a-3. Thereby, the IC card 2240 can prevent the IC chip 2041 from being damaged as in the twelfth embodiment.
- the slit 2340a may be composed of the vertical center line upper portion 2340a-1 and the horizontal portions 2340a-2 and 2340a-3. In addition, the degree of freedom of arrangement of the IC chip 2041 can be improved.
- planar shape of the IC card is a rectangle
- the present invention is not limited to this.
- the planar shape of the IC card may be a square, a circle, or an ellipse.
- the shape of the IC chip is a rectangular parallelepiped has been shown, but is not limited thereto.
- the shape of the IC chip may be a cube.
- Reading / writing device (reader / writer) 2-1 Relay media 3-1 Information recording media (IC card, IC label) 4-1 Printing Ink 11-1 Transmitter / Receiver 12-1, 22-1 Loop Antenna 20-1 Relay Medium Base 21-1, 31-1 Conductive Thin Plate Pair 23-1 Capacitor 30-1 Information Recording Medium Base 32 -1 IC chip 33-1 Sealing resin 34-1 Conductive bonding agent 35-1 Adhesive 36-1 Release paper 300-1 Multi-sided conductive thin plate 311-1 Conductive thin plate support film 312-1 Conductive thin plate 314-1 Conductive thin plate non-formation line 1 Communication system 21 Reader / writer 21a R / W loop antenna 27 Controller 30, 830, 930, 1030 Relay communication device 30a Slit 31 Relay loop antenna 32A, 32B, 832A, 832B, 932A, 932B, 1032A, 1032B Relay conductive member 40, 240, 340, 440, 5 40, 640, 740, 840 IC card 41 IC chip 42A,
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Abstract
Description
非接触情報記録媒体を用いた通信方式には、通信周波数帯域に応じて、電磁結合方式、静電結合方式、電磁誘導方式、電波方式があり、非接触カードを利用した通信システムでは、電磁誘導方式が主流で使用されている。
電磁結合方式、静電結合方式を用いた非接触ICカードでは、ISO/IEC10536にて規格化されており、4.9MHzの信号周波数が用いられ、非接触ICカード内には2つのループ状のアンテナもしくはコンデンサプレートが設けられている。
電磁誘導方式を用いた非接触ICカードでは、ISO/IEC14443,15693,18092にて規格化されており、13.56MHzの信号周波数が用いられ、非接触ICカード内にはループ状のアンテナが設けられている。
電波方式を用いた非接触ICカードでは、ISO/IEC18000にて規格化されており、2.45MHzの信号周波数が用いられ、プレート状のダイポールアンテナが設けられている。
そのために、アンテナは複雑な形状となってしまい、導電性の材料のエッチングによるパターン化、導電性のインキによる印刷、被覆されたワイヤの埋め込み等の方法によってアンテナの品質を確保している。これらの方法では、通信特性を向上させるために抵抗値が低い金属を選定し、前述の形状にしてカードに実装する必要があった。そのためにカードコストが低減できなかった。
一方、安価で且つ簡易に構成され、低速のデータから高速のデータにわたる連続した広い許容範囲において静電結合方式の非接触通信を行うシステムとして、密着型の非接触通信システムにおいて、送信側と受信側にそれぞれ配置した平板電極を対向させて形成される静電容量をカップラとして用い、送信側は直接ベースハンド信号を送信側の電極に加え、一方の受信側では受信側の電極に伝達された送信波形をヒステリシス特性を有するコンパレータで2値化復調するようにする通信システムが提供されている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、非接触情報記録媒体を使用する通信システムでは電磁誘導方式が主流で、引用文献1に記載されている静電結合方式でシステムを構築するためには静電結合方式に対応したICチップを使用し、システムを構築しなければならない。
また、静電結合方式ICカードは、読取装置に対して位置ずれをしたり、回転したりする場合には、通信が安定しないという問題があった。
さらに、静電結合方式ICカード及び前述した電磁誘導方式のICカードは、屈曲した場合に、ICチップが損傷しやすいという問題があった。
また、本発明は、情報記録媒体が位置ずれをしたり、回転した場合の通信安定性を向上できる通信システム、情報記録媒体、中継通信装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、情報記録媒体の屈曲に対するICチップの耐用性が高い通信システム、情報記録媒体、中継通信装置を提供することを目的とする。
・第2の発明は、第1の発明において、中継媒体は、電磁誘導通信装置に組み込まれたことを特徴とするものである。
・第3の発明は、第1又は第2の発明において、電磁誘導通信装置と中継媒体は電磁誘導によって交信され、中継媒体と情報記録媒体は静電結合によって交信されることを特徴とするものである。
・第5の発明は、第1から第3までの何れかの発明において、中継媒体に設けられた導電性薄板と情報記録媒体に設けられた導電性薄板とは異なる材質で構成されたことを特徴とするものである。
・第6の発明は、第1から第5までの何れかの発明の通信システムに使用される情報記録媒体であることを特徴とするものである。
・第7の発明は、第6の発明の情報記録媒体が、ICカードであることを特徴とするものである。
・第8の発明は、第6の発明の情報記録媒体が、ICラベルであることを特徴とするものである。
・第11の発明は、第10の発明の情報記録媒体において、前記各導電プレート(42A,42B)の前記ICチップ(41)側の形状が、一定の幅を有する長方形であること、を特徴とする情報記録媒体である。
・第12の発明は、第10の発明の情報記録媒体において、前記各導電プレート(242A,242B,342A,342B,442A,442B,542A,542B,642A,642B)の形状が、前記ICチップ側とは反対側から前記ICチップ側に至るに従って、前記各導電プレートの幅が狭くなる略三角形状であること、を特徴とする情報記録媒体である。
・第13の発明は、第12の発明の情報記録媒体において、前記各導電プレート(242A,242B,342A,342B,442A,442B,642A,642B)の外形は、前記ICチップ側とは反対側から前記ICチップ側に至るに従って、前記各導電プレートの幅が狭くなる割合が一定となる直線状であること、を特徴とする情報記録媒体である。
・第14の発明は、第13の発明の情報記録媒体において、前記略三角形状の前記ICチップ側の角度が30°以下であること、を特徴とする情報記録媒体である。
・第15の発明は、第12の発明の情報記録媒体において、前記各導電プレート(542A,542B)の外形は、前記ICチップ側とは反対側から前記ICチップ側に至るに従って、前記各導電プレートの幅が狭くなる割合が小さくなる曲線状であること、を特徴とする情報記録媒体である。
・第16の発明は、第10から第15までのいずれかの発明の情報記録媒体において、前記一対の導電プレート(42A,42B,242A,242B,342A,342B,442A,442B,542A,542B,642A,642B)は、点対称に配置されていること、を特徴とする情報記録媒体である。
・第17の発明は、情報記録媒体(840)と電磁誘導通信装置(21)との間に中継通信装置(30)を介在させ、前記情報記録媒体と前記電磁誘導通信装置との間で通信する通信システムであって、前記中継通信装置は、中継ループアンテナ(31)と、前記中継ループアンテナの両端に接続され、スリットを介して配置され、導電性を有する一対の中継導電部材(832A,832B,932A,932B,1032A,1032B)とを備え、前記電磁誘導通信装置は、前記中継ループアンテナとの間で電磁誘導方式により通信する通信装置側ループアンテナ(21a)と、前記中継通信装置を介して、前記情報記録媒体との間で通信処理する制御部(27)とを備え、前記情報記録媒体は、電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信可能なICチップ(41)と、前記ICチップに接続され、導電性を有し、前記ICチップを介して配置され、前記中継導電部材の前記一対の中継導電部材に静電結合する一対の導電プレート(842A,842B)とを備え、前記一対の中継導電部材は、表面を法線方向から見たときに、前記スリット側に、前記スリット側とは反対側よりも幅の狭い部分を有し、前記一対の導電プレートに対する位置ずれ及び回転の少なくとも1つを許容すること、を特徴とする通信システムである。
・第19の発明は、第18の発明の中継通信装置において、前記中継導電部材(832A,832B)の前記スリット側の形状が、一定の幅を有する長方形であること、を特徴とする中継通信装置である。
・第20の発明は、第18の発明の中継通信装置において、前記各中継導電部材(932A,932B,1032A,1032B)の形状が、前記スリット側とは反対側から前記スリット側に至るに従って、前記各中継導電部材の幅が狭くなる略三角形状であること、を特徴とする中継通信装置である。
・第21の発明は、第20の発明の中継通信装置において、前記各中継導電部材(932A,932B)の外形は、前記スリット側とは反対側から前記スリット側に至るに従って、前記各中継導電部材の幅が狭くなる割合が一定となる直線状であること、を特徴とする中継通信装置である。
・第22の発明は、第21の発明の中継通信装置において、前記略三角形状の前記ICチップ側の角度が30°以下であること、を特徴とする中継通信装置である。
・第23の発明は、第19の発明の中継通信装置において、前記各中継導電部材(1032A,1032B)の前記スリット側の外形は、前記スリット側とは反対側から前記スリット側に至るに従って、前記各中継導電部材の幅が狭くなる割合が小さくなる曲線状であること、を特徴とする中継通信装置である。
・第24の発明は、第17から第23までのいずれかの発明の中継通信装置において、前記一対の中継導電部材(832A,832B,932A,932B,1032A,1032B)は、点対称に配置されていること、を特徴とする中継通信装置である。
・第26の発明は、電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信する通信装置側ループアンテナ(21a)と、前記通信装置側ループアンテナを介して通信処理する制御部(27)とを備える電磁誘導通信装置(21)と、前記通信装置側ループアンテナとの間で電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信する中継ループアンテナ(31)と、前記中継ループアンテナの少なくとも一端に接続された少なくとも1つの導電性を有する中継導電部材(32A)とを備える中継通信媒体(30,130,230)と、を備える通信システムに用いられ、前記中継通信媒体を介して、前記電磁誘導通信装置の前記制御部との間で通信処理する情報記録媒体(2040,2140,2240,2340)であって、電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信可能なICチップ(2041)と、前記ICチップに接続され、導電性を有し、スリットを介して配置され、一方が前記中継ループアンテナの一端に接続された前記中継導電部材に静電結合し、他方が前記中継ループアンテナの他端に電気的に接続される一対の導電プレート(2042A,2042B,2142A,2142B,2242A,2242B,2342A,2342B)とを備え、この情報記録媒体の表面を法線方向から見た形状は、長方形又は正方形であり、前記スリット(2040a,2140a,2240a,2340a)は、前記ICチップが配置され、この情報記録媒体の1つの辺である第1辺に平行な中心線である第1中心線(CL1,CL201、又はCL2,CL202)、及び前記第1辺に直交する辺である第2辺に平行な中心線である第2中心線(CL2,CL202、又はCL1,CL201)とは重ならない部分に前記ICチップが配置されていること、を特徴とする情報記録媒体である。
・第27の発明は、第26の発明の情報記録媒体において、前記一対の導電プレート(2042A,2042B,2142A,2142B,2242A,2242B,2342A,2342B)は、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、この情報記録媒体のほぼ全領域に設けられていること、を特徴とする情報記録媒体である。
・第28の発明は、第26又は第27の発明の情報記録媒体において、前記スリット(2040a)は、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、対角線(2040c)上に設けられていること、を特徴とする情報記録媒体である。
第29の発明は、第26又は第27の発明の情報記録媒体において、前記スリット(2040a,2140a,2240a,2340a)は、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、前記第1辺に平行であり、前記第1中心線上(CL201,CL302)に設けられた第1中心線上部分(2240a-1,2340a-1)と、前記ICチップ(2041)が配置され、前記第1中心線上部分に段状に接続され、前記第1中心線及び前記第2中心線とは重ならない部分(2240a-3,2340a-3)を有すること、特徴とする情報記録媒体である。
第30の発明は、第26から第29までのいずれかの発明の情報記録媒体において、前記一対の導電プレート(2042A,2042B,2142A,2142B,2242A,2242B,2342A,2342B)は、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、この情報記録媒体の中心(2040b,2240b)に対して、点対称であること、を特徴とする情報記録媒体である。
第31の発明は、第26から第30までのいずれかの発明の情報記録媒体において、前記ICチップ(2041)は、その形状が立方体又は直方体であり、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、前記立方体又は前記直方体の中心軸(2041a,2041b)の方向が、前記第1中心線(CL1,CL201、又はCL2,CL202)及び前記第2中心線(CL2,CL202、又はCL1,CL201)に対して傾いていること、を特徴とする情報記録媒体である。
・第9、第10の発明は、通信装置側ループアンテナが、中継ループアンテナとの間で電磁誘導方式により通信し、中継ループアンテナの一対の中継導電部材が、情報記録媒体の一対の導電プレートに静電結合し、情報記録媒体に駆動電力が供給されるとともに、電磁誘導通信装置から発せられる電磁波信号が情報記録媒体に伝達され、電磁誘導通信装置の制御部が情報記録媒体のICチップとの間で通信処理できる。
また、情報記録媒体にループアンテナを形成する必要がなく、2つの導電プレートを設ければよいので、複雑なアンテナ形成工程が不要となり、低コストで情報記録媒体を製造できる。このため、情報記録媒体の発行量が多くなる程、従来のシステムと比較してコスト面で有利になり、低コストでシステムを構築できる。
さらに、市場で多く流通している電磁誘導方式の電磁誘導通信装置を流用してシステムを構築できるので、低コストで導入できる。すなわち、情報記録媒体のICチップとして、市場に多く流通している既存の電磁誘導方式の非接触ICカードに用いられるICチップを流用でき、かつ、電磁誘導通信装置として、既存の非接触ICカード用のリーダライタを流用して装置を構成できる。これにより、静電結合方式の特殊なICチップと、リーダライタとを新たに開発する必要なく、システムを構築できる。
さらにまた、情報記録媒体に一対の導電プレートを設ければよいので、情報記録媒体にループアンテナを設ける場合と比較すると、情報記録媒体の外形を小さくできる。これにより、情報記録媒体をさらに低コストで製造できる。
加えて、各導電プレートのICチップ側の幅が、ICチップ側とは反対側の幅よりも狭い部分を有しており、各導電プレートの中継導電部材に対する位置ずれ又は回転を許容するので、利用者が情報記録媒体を中継導電部材にかざして利用する場合に、情報記録媒体の中継導電部材に対する配置が、基準位置からずれたり、回転しても、一対の導電プレート及び一対の中継導電部材間で通信できる。このため、情報記録媒体利用時における中継導電部材に対する位置ずれ又は回転の許容度を向上でき、利便性を向上できる。
・第11の発明は、各導電プレートのICチップ側の形状が、一定の幅を有する長方形であるので、位置ずれに対する許容度を顕著に向上できる。
・第12の発明は、各導電プレートのICチップ側の形状が、ICチップ側とは反対側からICチップ側に至るに従って、各導電プレートの幅が狭くなる略三角形状であるので、回転に対する許容度を顕著に向上できる。
・第13の発明は、各導電プレートのICチップ側の外形が直線状であるので、回転時に、直線部分が中継導電部材のスリットを超えない限り、他方の中継導電部材に静電結合することがなく、回転に対する許容度を顕著に向上できる。
・第14の発明は、略三角形状のICチップ側の角度が30°以下であるので、回転に対する許容度を顕著に向上し、また、通信可能な回転位置を大幅に向上できる。
・第15の発明は、各導電プレートのICチップ側の外形は、ICチップ側とは反対側からICチップ側に至るに従って、各導電プレートの幅が狭くなる割合が小さくなる曲線状であるので、ずれ及び回転の両方の許容度をバランスよく向上できる。
・第16の発明は、一対の導電プレートが、点対称に配置されているので、導電プレートの面積が同一となり安定した静電結合が可能になるとともに、回転した場合にはその方向によらず、一方の導電性プレートが他方の中継導電部材に侵入するまでの角度マージン(回転許容度)が同じになるので、定の方向の回転に弱いシステムとなることを回避できる。
また、導電性プレートが他方の中継導電部材に侵入した場合であっても、一方の導電性プレートが他方の中継導電部材に侵入する面積と、他方の導電性プレートが一方の中継導電部材に進入する面積とが同じになるので、一方の導電性プレート及び一方の中継導電部材が静電結合する度合と、他方の導電性プレート及び他方の中継導電部材が静電結合する度合とのバランスがよく、良好な通信を維持できる特定の方向の回転に弱いシステムとなることを回避できる。
第19の発明は、中継導電部材のスリット側の形状が、一定の幅を有する長方形であるので、上記第11の発明と同様な効果を奏することができる。
・第20の発明は、各中継導電部材のスリット側の形状が、スリット側とは反対側からスリット側に至るに従って、各中継導電部材の幅が狭くなる略三角形状であるので、上記第12の発明と同様な効果を奏することができる。
・第21の発明は、各中継導電部材のスリット側の外形が、直線状であるので、上記第13の発明と同様な効果を奏することができる。
・第22の発明は、略三角形状のICチップ側の角度が30°以下であるので、上記第14の発明と同様な効果を奏することができる。
・第23の発明は、各中継導電部材のスリット側の外形が、スリット側とは反対側からスリット側に至るに従って、各中継導電部材の幅が狭くなる割合が小さくなる曲線状であるので、上記第15の発明と同様な効果を奏することができる。
・第24の発明は、一対の中継導電部材が点対称に配置されているので、上記第16の発明と同様な効果を奏することができる。
・第25,26の発明は、通信装置側ループアンテナが、中継ループアンテナとの間で電磁誘導方式により通信し、中継ループアンテナの一端の中継導電部材が、情報記録媒体の一方の導電プレートに静電結合し、中継ループアンテナの他端が、情報記録媒体の他方の導電プレートに電気的に接続することにより、情報記録媒体駆動に電力が供給されるとともに、電磁誘導通信装置から発せられる電磁波信号が情報記録媒体に伝達され、電磁誘導通信装置の制御部が情報記録媒体のICチップとの間で通信処理できる。
また、情報記録媒体にループアンテナを形成する必要がなく、2つの導電プレートを設ければよいので、複雑なアンテナ形成工程が不要となり、低コストで情報記録媒体を製造できる。このため、情報記録媒体の発行量が多くなる程、従来のシステムと比較してコスト面で有利になり、低コストでシステムを構築できる。
さらに、市場で多く流通している電磁誘導方式の電磁誘導通信装置を流用してシステムを構築できるので、低コストで導入できる。すなわち、情報記録媒体のICチップとして、市場に多く流通している既存の電磁誘導方式の非接触ICカードに用いられるICチップを流用でき、かつ、電磁誘導通信装置として、既存の非接触ICカード用のリーダライタを流用して装置を構成できる。これにより、静電結合方式の特殊なICチップと、リーダライタとを新たに開発する必要なく、システムを構築できる。
さらにまた、情報記録媒体に一対の導電プレートを設ければよいので、情報記録媒体にループアンテナを設ける場合と比較すると、情報記録媒体の外形を小さくできる。これにより、情報記録媒体をさらに低コストで製造できる。
加えて、スリットが、第1中心線及び第2中心線とは重ならない部分を有し、この重ならない部分に前記ICチップが配置されている。ここで、情報記録媒体のようなカード状の形態は、折り曲がる場合には、第1中心線上及び第2中心線上に最も応力がかかりやすく、湾曲しやすい。本発明は、ICチップを、これら第1中心線及び第2中心線とは異なる領域に設けることにより、ICチップの損傷を抑制し、情報記録媒体の屈曲に対するICチップの耐用性を向上できる。
第28の発明は、スリットが、情報記録媒体の対角線上に設けられているので、一対の導電プレートを形成する場合に、刃物を対角線に沿って走査すればよいため、製造が容易であり、コストを一層低減できる。
・第30の発明は、一対の導電プレートが、情報記録媒体の中心に対して、点対称であるので、一対の導電プレートをバランスよく配置でき、また一対の導電プレートの面積を同一にできるため、情報記録媒体の向きの相違にともなう静電結合の感度のバラツキを抑制できる。
・第31の発明は、ICチップが立方体又は直方体であり、その中心軸の方向が、応力がかかりやすい第1中心線及び第2中心線に対して傾いているので、情報記録媒体が湾曲した場合のICチップに加わる応力が、ICチップの剛性の強い方向に加わるため、ICチップの損傷をより一層防止できる。
図1は、第1実施形態の情報記録媒体と読取書込み装置(電磁誘導通信装置)とを中継媒体を介在させて非接触で通信する通信システムの概念を示した図である。
情報記録媒体3-1は、ICチップ32-1と、ICチップ32-1に接続された一対の導電性薄板31-1とを有し、中継媒体2-1は情報記録媒体3-1に形成された導電性薄板31-1と対向する導電性薄板21-1とループアンテナ22-1を搭載している。
導電性薄板21-1の一方はループアンテナ22-1の始端に接続され、導電性薄板21-1の他の一方はループアンテナ22-1の終端に接続されている。
読取書込み装置1-1は、中継媒体2-1に設けられたループアンテナ22-1に近接するループアンテナ12-1を有している。
読取書込み装置1-1と中継媒体2-1は、ループアンテナ12-1とループアンテナ22-1とを近接させ電磁誘導によって信号伝達し、中継媒体2-1と情報記録媒体3-1は、導電性薄板21-1と31-1とを対向させ静電結合によって信号伝達することにより、読取書込み装置1-1と情報記録媒体3-1とは通信を行うことが可能となる。
図2は、第1実施形態の中継媒体2-1が読取書込み装置1-1に外付けされてその上面に情報記録媒体3-1が載置されて読み取られる状態を示している。図2に示す例は、中継媒体2-1の基板の同一面に導電性薄板とループアンテナが形成された場合の例で、中継媒体2-1の左側平面には導電性薄板が、右側平面にはループアンテナが形成されている。情報記録媒体3-1に搭載された導電性薄板に中継媒体2-1の導電性薄板が対向するように、そして、図4に示すように読取書込み装置1-1のループアンテナ12-1に中継媒体2-1のループアンテナが対向するようになっている。
中継媒体2-1は読取書込み装置1-1に接着剤などで固定されてもよいし、紐などで固定されてもよい。
図3に示す例では、図5に示す中継媒体2-1の長辺の中央部の点線位置で中継媒体基体20が情報記録媒体3-1とほぼ同一サイズに折り畳まれて読取書込み装置1-1の筐体の中に組み込まれている。
情報記録媒体3-1に搭載された導電性薄板に中継媒体2-1の導電性薄板が対向するように、また、読取書込み装置1-1のループアンテナに中継媒体2-1のループアンテナが対向するようになっている。
情報記録媒体3-1が非接触ICカードである場合は、図3に示すような中継媒体2-1を組み込んだ読取書込み装置1-1に対して、カード搬送機構を設けてカードを所定の位置まで移動させて記録された情報を読み取らせ、又は書込み自動的に排出させることも可能である。
接触型ICカード(端子付きICカードともいう)や接触、非接触両用型ICカードに対応させる場合には、読取書込み装置側には高精度な位置決めが必要となるが、本実施形態のような情報記録媒体3-1とすることによって、図9に示すように多少ずれても読み取ることが可能となる。その結果、読取書込み装置を安価に製造、提供することが可能となる。
中継媒体に設けられた導電性薄板対と情報記録媒体に設けられた導電性薄板対が所定の面積で重なっている部分があれば、中継媒体と情報記録媒との間で通信することが可能である。
特に情報記録媒体においては、導電性薄板の材質としてアルミニウムを使用することが好ましい。アルミニウムは他の金属と比較して安価であるため、よりローコストな情報記録媒体として提供することが可能となるからである。
図6のa図は、第1実施形態の情報記録媒体3-1の平面から視た情報記録媒体3-1の透視図である。
情報記録媒体基材30-1の厚さ方向中央部片面にICチップ32-1を伴った導電性薄板対31-1が固定されている。
導電性薄板対31-1は、金属などの導電性薄板312-1が絶縁性材料による導電性薄板支持フィルム311-1上に接着剤などで貼付されている。
導電性薄板対31-1の中央境界部(導電性薄板が形成されていないライン状部分)を跨いでICチップ32-1がチップに形成されたアンテナ接続用端子部(図示せず)でそれぞれの導電性薄板311-1に接続されている。ICチップ32-1のアンテナ接続用端子と導電性薄板311-1とは、導電性突起物や、異方性導電フィルム、導電ペーストなどの導電性接合剤などで固定されている。
ICカードは、絶縁性材料によるプラスチックの支持体内部に前述のICチップ及びICチップで接合された導電性薄板対(ICカードの場合は、モジュールともいう)を内蔵している。
ICカードの表面には磁気記録のための磁気ストライプが形成されている場合もある。
また、表裏には美麗な印刷が施されている。本実施形態では、a図に示すように導電性薄板対31-1の境界部分に形成されたICチップ32-1が封止樹脂33で被覆され補強されている。
図8に示す例では、導電性薄板対31-1のICチップ32-1が搭載されている面に粘着剤35-1による接着層が形成され、接着層を保護するために剥離紙36-1が形成されている。
また、導電性薄板対31-1の導電性薄板支持フィルム311-1の表出面には印刷が施され、印刷インキ4-1が露出している。
本実施形態の場合は、ICラベルが対象物に貼付されたときにICチップ32-1などが透視されないように、導電性薄板支持フィルム311-1の材質に不透明な基材が使用されている。補強のための封止樹脂33-1は、形成されない場合もある。
ICラベル3-1は、剥離紙36-1が剥がされて粘着剤面を露出させ、対象物に貼付されて使用される。ICラベルの場合、対象物に貼付されたICラベルに読取書込み装置を近づけて記録されている情報を読み取る。
多面状態の導電性薄板300-1は、導電性薄板支持フィルム(絶縁性プラスチックのベースフィルム)に銅や、アルミニウムの薄板を接着したものである。
プラスチックのベースフィルムには耐熱性のポリ塩化ビニル、ポリエステルや、ポリイミド、ポリカーボネイトなどの厚さ20~400μmのフィルムが使用される。
導電性薄板対の中央部の導電性薄板非形成ライン314-1は酸またはアルカリ液によるエッチングや切削刃による切削によって形成する。導電性薄板非形成ライン314-1の幅はICチップのアンテナ接続用端子部の間隔にもよるが、0.5mm幅程度とする。
ICチップと導電性薄板の接合は精度を必要とするために凹凸が発生し難いエッチングが好適に使用される。
導電性薄板非形成ライン314-1が形成された導電性薄板対は、所定の大きさ(図9の破線で表示した形状)に打ち抜かれ、導電性薄板対(導電性薄板支持フィルムを伴った状態)としてICチップ搭載工程にまわされる。導電性薄板対が帯状に連なった状態でICチップ搭載を行うこともできる。
このように、情報記録媒体および中継媒体に搭載された導電性薄板対はいずれも大きいほうが好ましいのであるが、読取書込み装置、中継媒体側の導電性薄板対のサイズを大きくすることによって例えば、情報記録媒体側に搭載された導電性薄板対のサイズを小さくすることができ、情報記録媒体がカードの場合等は、カードにエンボスを施すスペースを設けることも可能となる。
さらに好適には、中継媒体に搭載されるループアンテナに、コンデンサ(図5に示すコンデンサ素子23)を直列もしくは並列接続し、直列共振回路もしくは並列共振回路を形成する事により、読取書込み装置からの送信信号を効率的に受信する事が可能となる。
さらに好適には、前記中継媒体の直列共振回路もしくは並列共振回路の共振周波数は、読取書込み装置から送信される交流信号と同程度の周波数であることが望ましい(読取書込み装置から送信される信号の搬送波が13.56MHzの場合、中継媒体の共振周波数は、12~20MHzであることが望ましい)。
情報記録媒体について説明する。
まず、導電性薄板対を作製するために、絶縁フィルムとしてポリエステルフィルムを使用し、金属材料として、厚さ25μmの銅箔を貼り合わせた。導電性薄板対の中央部の導電性薄板非形成ラインは0.5mm幅でエッチングによって形成した。
導電性薄板非形成ラインが形成された導電性薄板対を跨いでISO/IEC14443TypeA方式準拠(マイフェア型)ICチップのアンテナ接続用端子部を接続した。接合部分を補強するために封止樹脂でICチップを封止した。
ポリエステル系樹脂による基材を使用し、ICチップ搭載導電性薄板をカード基材内に実装し情報記録媒体とした。
なお、上記実施例ではカード形態の情報記録媒体を使用したが、上記の形態に拘るものではない。例えば、導電性薄板として複数枚の導体箔を一定の間隔をあけて貼り合わせたものを使用してもよく、また、カードの代わりにラベルやキーホルダ、各種電子機器などの情報記録媒体を使用してもよい。
ループアンテナは3ターン(サイズ:40mm×40mm)とし、アンテナの両端に接続された導電性薄板のサイズを40mm×50mmとした。
ループアンテナの両端には、コンデンサを並列に接続し、共振周波数が14MHzになるようにコンデンサ容量調整を行った。
ループアンテナと導電性薄板対とは1mmの間隔で隣接させ、ループアンテナの始端、終端をそれぞれ導電性薄板に接続した。
また、情報記録媒体内に搭載された導電性薄板対のサイズや材質、中継媒体の共振周波数を表1に示すように変化させた結果、情報記録媒体と中継媒体の位置ずれ許容値は、共振周波数:14MHz(実用されているリーダライタから送信される搬送キャリア周波数は14MHzに近い13.56MHz)、中継媒体及び情報記録媒体に搭載された導電性薄板のサイズ:40mm×50mm、導電性薄板の材質:銅、の時に最も大であった。
表1で判るように、情報記録媒体内に搭載される導電性薄板は、サイズが大きいほど位置ずれ許容値が大きいのであるが、情報記録媒体内に搭載される導電性薄板のサイズが10~25mm程度でも位置ずれ許容値は小となるが読取は可能であることが判る。
前述のように、情報記録媒体内に搭載される導電性薄板のサイズを小さくすることができることによって、情報記録媒体の利用範囲を広げることが可能になる。
以下、図面等を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。
図11は、第2実施形態の通信システム1の通信方法を説明する図である。
図11(a)は、通信システム1の通信方法を説明する概念図である。
図11(b)は、リーダライタ21、中継通信装置30、ICカード40の通信方法を説明する斜視図である。
リーダライタ21は、本来、電磁誘導方式のICカードとの間で、情報を送受信可能な装置であるが、本実施形態では、中継通信装置30(中継通信媒体)を介して、電磁結合方式のICカード40との間で情報を送受信できる。
リーダライタ21は、制御部27を備え、制御部27によって制御されることにより、ICカード40の情報の読み出し及び更新をする電磁誘導通信装置として機能する。なお、リーダライタ21は、他の電磁誘導通信装置に対して電気ケーブル等によって接続され、その制御部によって制御されてもよい。
制御部27は、リーダライタ21を統括的に制御するための制御部であり、例えばCPU等から構成される。制御部27は、記憶部(図示せず)に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、本発明に係る各種機能を実現している。
R/Wループアンテナ21aは、例えば、3回巻き程度のループアンテナであり、大きさが40mm×40mm程度である。R/Wループアンテナ21aは、例えば、エッチング等の手法により、プリント配線基板上に銅パターンを配線して形成される。R/Wループアンテナ21aの両端の端子は、制御部27に接続される。
中継ループアンテナ31は、R/Wループアンテナ21aとの間で電磁誘導方式により通信(結合)するアンテナである。中継ループアンテナ31は、例えば、3回巻き程度のループアンテナであり、大きさが40mm×40mm程度である。中継ループアンテナ31は、例えば、エッチング等の手法により、プリント配線基板上に銅パターンを配線して形成される。
中継導電部材32A,32Bは、ICカード40の一対の導電プレート42A,42B(後述する)にほぼ密着し(例えば、中継導電部材32A,32Bの上面と、導電プレート42A,42Bの下面との距離が2mm程度)、かつ、この導電プレート42A,42Bにそれぞれ対向配置されることにより、導電プレート42A,42Bと静電結合する。
ICチップ41は、電磁誘導方式で通信可能な集積回路であり、従来の電磁誘導方式のICカードに内蔵されているものと、同種のものである。ICチップ41は、ICカード40の動作に必要なプログラム、情報等を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することによりICカード40を統括的に制御する制御部を備える。
ICチップ41の入出力部(リードフレーム等)は、導電プレート42A,42Bに対して、異方性導電性ペースト、異方性導電性フィルム、導電性接着剤等の接続部材46によって、それぞれ電気的及び機械的に接続されている。なお、ICチップ41が電磁誘導方式のものであるため、この入出力部は、本来、ループアンテナに接続されるものである。
下層43は、ICカード40の基材である。下層43は、例えば、厚さ180μm、短辺×長辺が25.0mm×57.5mmのPET、PET-G、PVC、ポリイミド等の絶縁性フィルム基材である。
上層44は、例えば、厚さ200μmの紙、樹脂等である。上層44は、ICチップ41、導電プレート42A,42Bを覆うように、粘着剤45等によって下層43に貼り付けられている。
(リーダライタ21及び中継通信装置30間の接続)
R/Wループアンテナ21a及び中継ループアンテナ31の間は、電磁誘導方式により非接触で接続され、情報の送受信をすることができる。電磁誘導方式を用いたICカード40の通信方式は、ISO/IEC14443,15693,18092にて規格化されており、13.56MHzの信号周波数が用いられる。
なお、R/Wループアンテナ21a及び中継ループアンテナ31の巻数は、3巻程度である例を説明したが、これに限定されない。両者の間が電磁誘導方式により非接触で接続される巻数であればよく、巻数は、例えば1巻以上であればよい。
中継導電部材32A,32B及び導電プレート42A,42Bは、両者を対向配置することによりコンデンサプレートとして機能して、両者の間が静電結合方式により非接触で接続され、情報の伝達をすることができる。
これにより、通信システム1は、リーダライタ21の制御部27と、ICカード40のICチップ41との間で、通信処理を行うことができる。
図12は、第2実施形態のICカード40及び中継通信装置30の使用時の平面図である。
図12(a)は、ICカード40が中継通信装置30に対して基準位置に配置された状態である。
図12(b)は、ICカード40が中継通信装置30に対して左側X1にずれた状態である。
なお、平面図では、ICカード40の外形線を、適宜二点鎖線で示す。
図12(a)に示すように、ICカード40は、一対の導電プレート42A,42Bが、左右方向Xに並べて配置されている。
導電プレート42A,42Bは、左右方向Xに平行な中心線CLを対称軸として線対称であり、また、ICカード40カードの中心40aを対称点として点対称である。
小部42aは、内側(ICチップ41側)に配置された長方形の部分である。小部42aの幅(縦方向Yの長さ)は、大部42bの幅よりも小さい。小部42aは、左右方向Xに細長く、縦方向Yに一定の幅を有する長方形である。
大部42bは、カード平面内の外側(ICチップ41側とは反対側)の領域に配置された長方形の部分である。
導電プレート42Bも、導電プレート42Aと同様に、小部42a、大部42bを有する。
ICチップ41は、2つの小部42aの先端に、2つの小部42a間の隙間を跨ぐように配置されている。
このため、導電プレート42Bの小部42aは、中継導電部材32Aに対して静電結合することになるが、導電プレート42Bの大部42bは、中継導電部材32Aに対して静電結合することはない。つまり、ICカード40は、導電プレート42Bの小部42aが中継導電部材32Aに重なる程度の位置ずれであれば、導電プレート42Bの大部42bは、中継導電部材32Bにのみ静電結合する状態を維持できる。また、導電プレート42Bの小部42aが中継導電部材32Aに静電結合する程度であれば、ICチップ41にかかる電圧は、通信するために必要な電位差が維持されるため、使用時の通信安定性を向上できる。
ICカード40は、小部42aを有することにより、中心40aがスリット30a上にある状態で回転した場合、導電プレート42Bの大部42bが中継導電部材32Aに重なるまでには、ある程度の回転が許容される(この例では、約30°)。導電プレート42Aの大部42b及び中継導電部材32Bについても、同様である。このため、ICカード40は、中継通信装置30に対して、位置ずれした場合だけでなく、基準位置から回転した場合であっても、ある程度までは、通信するために必要な電位差が維持されるため、使用時の通信安定性を向上できる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第2実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図14は、第3実施形態のICカード240の平面図である。
導電プレート242A,242Bは、ICカード240の短辺240bに平行な辺を底辺242cとして、ICチップ41の設置部分を辺(直線)で結んだ二等辺三角形である。このため、導電プレート242A,242Bは、外側(ICチップ41側とは反対側)から内側(ICチップ41側)に至るに従って、幅(縦方向の長さ)が狭くなる。導電プレート242A,242Bは、ICカード240カードの中心240aを対称点として点対称である。
ICチップ41は、ICカード240の中心240aに配置されている。このため、導電プレート242Aの辺242dと、導電プレート242Bの辺242gとは、ICカード240の対角線240cとほぼ一致し、一方、導電プレート242Aの辺242eと、導電プレート242Bの辺242fとは、ICカード240の対角線240dとほぼ一致する。
図15(a)に示すように、ICカード240は、導電プレート242Bの形状が二等辺三角形であるので、中心240aがスリット30a上にある状態で回転した場合、導電プレート242B及び中継導電部材32Aに重なるまでには、ある程度回転できる。導電プレート242Aについても、同様である。
なお、導電プレート242A,242Bの各辺242d~242gがICカード240の対角線とほぼ一致しているので、ICカード240は、各辺242d~242gがスリット30aとほぼ一致するまで回転できる(この例では、左回りに約60°)。
このため、図15(b)に示すように、ICカード240が中継通信装置30に対して左側X1にある程度移動しても、導電プレート242Bは、面積が小さい部分242aが中継導電部材32Aに重なる程度である。これにより、ICカード240は、第2実施形態と同様に、ある程度の位置ずれであれば、ICチップ41にかかる電圧は、通信するために必要な電位差が維持されるため、使用時の通信安定性を向上できる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
図16は、第4実施形態のICカード340の平面図、ICカード340が中継通信装置30に対して回転した状態の平面図である。
図16(a)に示すように、第4実施形態のICカード340は、導電プレート342A,342Bのカード内側(ICチップ41側)の角の角度が約30°であり、第3実施形態のカード内側の角度よりも小さくした。そして、ICカード340は、縦方向Yの長さを、第3実施形態よりも小さくした。
また、ICカード340は、左右方向Xに細長い形状にできるため、例えば鉄道の切符等に利用でき、カード形状の自由度を向上できる。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
図17は、第5実施形態のICカード440の平面図である。
第5実施形態のICカード440は、導電プレート442A,442Bの三角形部442aの外側(ICチップとは反対側)に、長方形部442bを設けた点が第3実施形態とは異なる。
次に、本発明の第6実施形態について説明する。
図18は、第6実施形態のICカード540及び中継通信装置30の平面図、ICカード540が中継通信装置30に対して位置ずれ及び回転した状態の平面図である。
図18(a)に示すように、第6実施形態のICカード540は、導電プレート542A,542Bの形状が、第3実施形態と同様にほぼ三角形状であるが、ICチップ41側の辺に相当する部分が、曲線542d~542gによって形成されている点が、第3実施形態とは異なる。
曲線542d~542gは、外側(ICチップ41側とは反対側)から内側(ICチップ41側)に至るに従って、各導電プレート542A,542Bの幅(縦方向Yの長さ)が狭くなる。
以上説明したように、ICカード540は、ずれ及び回転の両方の許容度をバランスよく向上して、通信安定性を向上できる。
次に、本発明の第7実施形態について説明する。
図19は、第7実施形態のICカード640の平面図、ICカード640が中継通信装置30に対して回転した状態の平面図、ICカード640Bの平面図である。
第7実施形態の導電プレート642A,642Bは、底辺642cと、辺642e,642fと、辺642d,642gとを備える。
底辺642cは、ICカード640の短辺640bに平行である。辺642d,642gは、ICカード640の対角線上に配置されている。辺642e,642fは、長辺640cに平行な中心線CL上に配置されている。導電プレート642A,642Bは、ICカード640の中心640aを対称点として、点対称である。
そして、辺642d,642eのなす角と、辺642f,642gのなす角とが、つまり、カード内側(ICチップ41側)の角の角度が約15°である点が、第4実施形態とは異なる。
また、ICカード640は、左右方向Xに細長い形状にできるので、形状の自由度を向上でき、例えば鉄道の切符等に利用できる。
また、ICカード640は、第3実施形態と同様の理由により、ずれ許容度も向上できる。
更に、図19(c)のようにICカード640Bのように、導電プレート642A,642Bを左右対称にすれば、更に細長い形状にすることができる。
次に、本発明の第8実施形態について説明する。
図20は、第8実施形態のICカード740の平面図である。
第8実施形態のICカード740は、第2実施形態の導電プレート42A,42Bの小部42aの内側に、縦方向Yに長い長方形の領域742cを設けたものである。
これにより、本実施形態のICカード740は、ICチップ41の大きさに合わせて、実装領域を設けることができるとともに、小部42aの面積を小さくすることができる。
次に、本発明の第9実施形態について説明する。
図21は、第9実施形態のICカード840及び中継通信装置830の使用時の平面図である。
図21(a)は、ICカード840が中継通信装置830に対して基準位置に配置された状態である。
図21(b)は、ICカード840が中継通信装置830に対して左側X1にずれた状態である。
第9実施形態は、第2実施形態のICカード40の導電プレート42A,42B及び中継通信装置30の中継導電部材32A,32Bの各形状を入れ替えた形態である。
図21(a)に示すように、ICカード840の導電プレート842A,842Bは、長方形であり、ICカード840の短辺840bに平行な中心線CL2に対して、対称に配置されている。
中継通信装置830は、一対の中継導電部材832A,832Bが、スリット830aを介して配置されている。
中継導電部材832A,832Bは、小部832a、大部832bを有する。
大部832bは、外側(ICチップ41側とは反対側)の領域に配置された長方形の部分である。
小部832aは、内側(スリット830a側)に配置された長方形の部分である。小部832aの幅(縦方向Yの長さ)は、大部832bの幅よりも小さい。小部832aは、左右方向Xに細長く、縦方向Yに一定の幅を有する長方形である。
これにより、図21(b)に示すように、第2実施形態と同様に、ICカード840の中継導電部材832A,832Bに対する配置が、基準位置から位置がずれたり、回転しても、これらのずれ及び回転を許容できる。
次に、本発明の第10実施形態について説明する。
図22は、第10実施形態のICカード840が中継通信装置930に対して左回りに回転した状態の平面図(図22(a))、ICカード840が中継通信装置930に対して左側X1に移動した状態の平面図(図22(b))である。
第10実施形態は、第3実施形態のICカード240の導電プレート242A,242B及び中継通信装置30の中継導電部材32A,32Bの各形状を入れ替えた形態である。
ICカード840の形状は、第9実施形態と同様である。
中継通信装置930は、中継導電部材932A,932Bが、二等辺三角形である。つまり、第3実施形態では、ICカード840の導電プレート242A,242Bが二等辺三角形であったのに対して、第10実施形態では、中継導電部材932A,932B側を二等辺三角形に設定している。
次に、本発明の第11実施形態について説明する。
図23は、第11実施形態のICカード840及び中継通信装置1030の平面図、ICカード840が中継通信装置1030に対して位置ずれ及び回転した状態の平面図である。
第11実施形態は、第6実施形態のICカード540の導電プレート542A,542B及び中継通信装置30の中継導電部材32A,32Bの各形状を入れ替えた形態である。
ICカード840の形状は、第9実施形態と同様である。
中継通信装置1030は、中継導電部材1032A,1032Bの形状が、第10実施形態と同様にほぼ三角形状であるが、スリット1030a側の辺に相当する部分が、曲線1032d~1032gによって形成されている点が、第10実施形態と異なる。
つまり、第6実施形態では、ICカード540の導電プレート542A,542Bがほぼ二等辺三角形であったのに対して、第11実施形態では、中継導電部材1042A,1042B側をほぼ二等辺三角形に設定している。
前述した実施形態の確認試験を以下の通り行った。
■確認試験用のICカードを以下の通り作製した。
基材として厚さ188μm、85.5mm×54mmのクレジットカードサイズのPET、PET-G、PVC、ポリイミド等の絶縁性フィルム基材に対して、厚さ10μmのアルミ箔を貼り付けた上、エッチング加工によりパターニングを行い、所定形状の1対の導電プレートを形成した。そして、厚さ150μmのICチップを、1対の導電プレートを跨ぐように異方性導電性ペースト、異方性導電性フィルム、導電性接着剤等で接続し、さらに、厚さ200μmの紙を、導電プレート、ICチップを覆うように粘着剤若しくは接着剤を介して貼り付けた。
なお、基材の厚み、形状及び材料は、これに限定されるものではない。また、導電プレートは、これに限定されるものではなく、導電性材料を所定形状に打ち抜いた上、接着剤、粘着剤等で貼り付けて導電プレートを形成してもよく、印刷方式等を用いて導電プレートを形成してもよい。さらに、ICチップは、リードフレームに金ワイヤ接続した上、樹脂モールド加工を行い、リードフレーム加工品を導電プレートに、半田、導電性接着剤、溶接加工等で接続してもよい。
確認試験では、導電プレートの形状が異なる3種のICカードを作製した。
・図24(a)に示すICカード1140-0(従来形状):導電プレート1142A-0,1142B-0の平面形状が、縦30mm×横42.8の長方形である。
・図24(b)に示すICカード1140-1(第3実施形態対応):導電プレート1142A-1,1142B-1の平面形状が、中心角約30°の二等辺三角形である。
・図24(c)に示すICカード1140-2(第7実施形態対応):導電プレート1142A-2,1142B-2の平面形状が、中心角約15°の直角三角形である。
中継導電部材は、厚さ200μmのガラスエポキシ、ポリイミド、PET等の絶縁性材料に厚さ35μm銅箔を全面に貼り付けた後、エッチング加工にて、3回巻きのループアンテナ(サイズ:40mm×40mm)を形成した。アンテナの両端には、コンデンサを並列接続し、共振周波数が14MHzになるようにコンデンサ容量調整を行った。アンテナの両端には、厚さ35μmの銅箔で形成された2枚の導電プレートを1mmの間隔をおいて接続した。
なお、中継導電部材の材料、厚み、寸法、ループアンテナの加工方式、材料、厚み、寸法、ターン数、周波数調整用のコンデンサの有無、コンデンサの容量、コンデンサの接続状態(並列/直列)、中継導電部材の周波数、ループアンテナに接続する導電プレートの数は、これに限定されるものではない。
確認試験では、形状が異なる2種の中継導電部材を作製した。
・図25(a)に示す中継導電部材1132-0(従来形状):中継導電部材1132-A-0,1132B-0,平面形状が、縦50mm×横50mmの正方形である。
・図25(b)に示す中継導電部材1132-1(第10実施形態対応):平面形状が、正三角形である。
図26は、確認試験の試験方法を説明する平面図である。
なお、図26は、従来のICカード1140-0と、従来の中継導電部材1132-0との組み合わせの試験方法を図示するが、他の組み合わせも同様である。
以下のように通信可能範囲を測定した。
図26(a)に示すように、この確認試験は、ICカードの中心点と、中継導電部材の中心点とを合わせ、かつ、ICカードの長手方向と、中継導電部材の長手方向とを合わせた状態を正位置とした。そして、図26(b)に示すように、ICカードの中心点と、中継導電部材の中心点を合わせた状態を維持して、ICカードを中継導電部材に対して右回りに1周回転し、通信可能範囲を記録した。通信可能範囲は、ICカードの長手方向の中心線と、中継導電部材の長手方向の中心線との成す回転角度θ(deg)で表した。
つまり、確認試験は、ICカードの使用態様が、図26(a)に示す正位置の状態である場合に、例えば、利用者がICカードをリーダライタに載置するときに、ICカード及びリーダライタの回転ずれがどの程度まで許容できるかを確認するものである。
図27は、確認試験の結果を示す表(表11)である。
(a)欄11aに示すように、従来のICカード1140-0と、従来の中継導電部材1132-0との組み合わせの場合、通信可能範囲は、合計40°であった。
また、回転角度θ=0°~10°の場合に通信可能であることは、正位置(θ=0°)の状態から10°以上回転した場合には、通信できないことを示している。例えば、利用者によるICカードの実際の使用シーンでは、ICカード及びリーダライタのずれがθ=10°以上になることは、十分想定される。このため、この組み合わせは、実際の使用態様では、通信できない場合があり、利便性が悪いことが考えられる。
また、回転角度θ=0°~75°の場合に通信可能であることから、正位置(θ=0°)の状態からθ=75°までは、通信可能であることを示している。例えば、利用者によるICカードの実際の使用シーンでは、ICカード及びリーダライタのずれがθ=75°までであれば、実用上の問題が生じないと考えられる。
このことから、従来の形態のリーダライタに対してICカード1140-1(第3実施形態)を利用すれば、利便性を向上できることを確認できた。
このことから、従来の形態のリーダライタに対してICカード1140-2(第7実施形態)を利用すれば、利便性を一層向上できることを確認できた。
このことから、中継導電部材1132-1(第10実施形態)に対して、従来のICカード1140-0を利用しても、上記(b)の組み合わせと同様に、利便性を一層向上できることを確認できた。
また、ここでは、回転に関する通信可能範囲について説明したが、中継導電部材及びICカード1の中心位置の左右方向X(長手方向)への位置ずれの許容度も、実施形態の情報記録媒体若しくは中継通信装置を用いることにより、増大することを確認済みである。
以下、図面等を参照して、本発明の第12実施形態について説明する。
図28は、第12実施形態の通信システム2001の通信方法を説明する図である。
図28(a)は、通信システム2001の通信方法を説明する概念図である。
図28(b)は、リーダライタ21、中継通信装置30、ICカード2040の通信方法を説明する斜視図である。
導電プレート2042A,2042Bは、それぞれ厚さ10μm、底辺×高さが20mm×40mmの三角形のアルミ箔等である。導電プレート2042A,2042Bは、下層2043に貼り付けられている。導電プレート2042A,2042Bの詳細は、後述する。
なお、通信システム2101,2201の説明及び図面において、前述した通信システム2001と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図29に示すように、通信システム2101の中継通信装置130は、中継ループアンテナ31、中継導電部材32A、筐体133(中継筐体)を備える。
中継ループアンテナ31の一方の端部31aは、電気ケーブルによって、中継導電部材32Aに対して電気的に接続されている。また、他方の端部31bは、電気ケーブルによって、筐体133に対して電気的に接続されている。電気ケーブル及び筐体133の接続部31cの接続手段は、例えばねじ止めである。
筐体133は、中継通信装置130のケース部材である。筐体133は、外部に露出しているので、利用者が手5bで触れることができる。
(リーダライタ21及び中継通信装置130間の接続)
R/Wループアンテナ21a及び中継ループアンテナ31の間は、通信システム2001と同様に接続される(図28参照)。
(1)一方の手5a(若しくは他方の手5b)でICカード2040の導電プレート2042Bに対応した領域を把持する。
(2)導電プレート2042Aに対応した領域を中継導電部材32Aに近付ける(中継導電部材32A及び導電プレート2042Aの距離が2mm程度)。
(3)他方の手5b(若しくは一方の手5a)で筐体133に触れる。
(中継通信装置130及びICカード2040間の接続)
・中継ループアンテナ31の端部31aに接続された中継導電部材32A及び導電プレート2042Aは、コンデンサプレートとして機能して、両者の間が静電結合方式により非接触で接続される。
・中継ループアンテナ31の端部31bに接続された筐体133及び利用者の人体5は、利用者の手5bが筐体133に触れることにより、電気的に接続される。また、人体5及び導電プレート2042Bは、利用者が手5aでICカード2040の導電プレート2042Bに対応した領域を把持することにより、静電結合する。つまり、中継ループアンテナ31の端部31b及び導電プレート2042Bは、人体5を介して電気的に接続される。
これにより、中継通信装置130及びICカード2040間は、静電結合方式(静電容量結合方式)により接続され、情報の送受信をすることができる。
グランドGNDは、基準電位となる面であり、リーダライタ21、中継通信装置230の設置面等である。
中継ループアンテナ31の端部31bとグランドGNDとの接続は、いずれの構成でもよい。例えば、端部31bと筐体233とを接続部31cで接続して、以下の方法を用いることができる。
・筐体233をグランドGNDに直接設置して、グランドGNDに電気的に接続する。
・筐体233をリーダライタ21の筐体を介して、グランドGNDに電気的に接続する。
・筐体233及びグランドGNDを、電気ケーブルによって接続する。
また、筐体233は、グランドGNDに接続できる形態であれば、通信システム2101の筐体133と同一のものでもよい。
(1)利用者がグランドGNDに位置する(例えば、利用者がグランドGNDである床面等に立つ)。
(2)一方の手5bでICカード2040の導電プレート2042Bに対応した領域を把持する。
(3)導電プレート2042Aに対応した領域を中継導電部材32Aに近付ける(中継導電部材32A及び導電プレート2042Aの距離が2mm程度)。
すなわち、通信システム2201は、通信システム2101とは異なり、利用者が筐体233を手5bで触れる必要がない。
(中継通信装置230及びICカード2040間の接続)
・導電部材232及び導電プレート2042Aは、通信システム2101と同様に、静電結合する。
・中継ループアンテナ31の端部31bに接続された筐体233は、グランドGNDに接続されている。
人体5及び導電プレート2042Bは、利用者がICカード2040の導電プレート2042Bに対応した領域を把持することにより、静電結合する。利用者は、グランドGNDに位置しているので、導電プレート2042Bは、人体5を介してグランドGNDに接続される。このため、導電プレート2042Bと中継ループアンテナ31の端部31bとは、人体5、グランドGND、筐体233を介して接続され、「中継ループアンテナ31→中継導電部材32A→導電プレート2042A→ICチップ2041→導電プレート2042B→人体5→グランドGND→筐体233→中継ループアンテナ31」のループが形成される。
なお、グランドGNDである床面等の設置面は、導電性を有する部材(例えば、金属板、導電性ゴム、導電性絨毯等)が好適である。グランドGNDの安定性を向上できるので、導電プレート2と中継ループアンテナ31の端部31bとの導通性能が向上し、より安定した通信処理ができるからである。
図31は、第12実施形態のICカード2040の平面図、及び折り曲がった場合の斜視図である。
図31(a)に示すように、導電プレート2042A,2042Bは、ICカード2040のほぼ全領域に設けられている。このため、導電プレート2042A,2042Bは、設置領域を多くすることができ、安定して通信処理をすることができる。
導電プレート2042A,2042Bは、ICカード2040の対角線2040c上に設けられたスリット2040aを介して配置されている。このため、導電プレート2042A,2042Bは、ICカード2040の中心2040bに対して点対称であり、バランスよく配置され、面積が同一である。これにより、ICカード2040は、リーダライタ21に配置される場合に、左右方向X、縦方向Y、表裏の向きの相違にともなう静電結合の感度のバラツキを抑制できる。
例えば、図31(b)に示すように、ICカード2040は、短辺2040f,2040gに左右方向Xから力Fxが加わった場合に、縦中心線CL2付近が最も湾曲するように折り曲がる。この場合には、縦中心線CL2付近に最も大きな応力がかかる。
また、ICカード2040は、裏面(又は表面)から厚さ方向Zから力Fzが加わる場合にも、通常は、図31(b)に示すように、横中心線CL1付近が最も湾曲するように折り曲がりやすく、縦中心線CL2付近に最も大きな応力がかかる。
さらに、図31(c)に示すように、ICカード2040は、長辺2040d,2040eに縦方向Yから力Fyが加わると、横中心線CL1付近が最も湾曲するように折り曲がる。
ICチップ2041の形状は、直方体である。ICチップ2041は、平面図において、ICチップ2041における短軸の中心軸2041aが、ICカードの対角線2040cに直交するように配置されている(図31(a)参照)。
このため、ICチップ2041は、中心軸2041aが、左右方向Xに平行な横中心線CL1及び、縦方向Yに平行な縦中心線CL2に対して傾いている(図31(a)参照)。このため、左右方向Xに直交する断面2041cの断面積は、ICチップ2041の中心軸2041aに直交する断面2041dの断面積よりも大きくできる。
これにより、ICチップ2041は、亀裂等の損傷を抑制できる。ICカード2040が縦方向Yに折り曲げられ場合も同様である。
なお、ICチップ2041は、接続端子の位置に応じて、短軸の中心軸2041bが対角線2040cに直交するように配置しても、同様に応力を低減でき、損傷を抑制できる。
次に、本発明の第13実施形態について説明する。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第12実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図33は、第13実施形態のICカード2140~2340の平面図である。
図33(a)に示すように、ICカード2140のスリット2140aは、対角線2140cから右回りに傾いた直線上に配置されており、ICチップ2041の長軸は、ICカード2140の中心線CL1,CL2及びスリット2140aに対して傾けて配置されている。ICカード2140は、スリット2140aの傾斜角度を調整することにより、ICチップ2041の配置の自由度を、第12実施形態よりも向上できる。
横中心線上部分2240a-1は、長辺2240d,2240eに平行であり、横中心線CL201(第1中心線)上に設けられた部分である。
縦部分2240a-2,2240a-3は、横中心線上部分2240a-1に段状に接続され、短辺2240f,2240gに平行な部分である。縦部分2240a-2,2240a-3は、中心2240bに点対称に配置される。縦部分2240a-3には、ICチップ2041が配置されている。
これにより、ICカード2240は、横中心線上部分2240a-1の左右方向Xの長さと、縦部分2240a-2,2240a-3の左右方向Xの位置とを調整することにより、ICチップ2041の配置の自由度を、第12実施形態よりも向上できるとともに、ICチップ2041が配置されているスリット縦部分2240a-3の延長線上には、スリットが形成されていない領域を有しているため、スリットに沿ってICカードが折り曲がりづらくなり、ICチップ2041に加わる応力を低減することが可能となる。また、ICカード2240は、導電プレート2242A,2242Bを中心2240bに点対称に配置し、第12実施形態と同様にバランスよく配置できる。
なお、図33(c)に示すICカード2340Bのように、スリット2340aを、縦中心線上部分2340a-1と、横部分2340a-2,2340a-3とにより構成しても、ICカード2240と同様に、ICチップ2041の配置の自由度を向上できる。
(1)実施形態において、R/Wループアンテナ及び中継ループアンテナ間は、電磁誘導方式により通信する例を示したが、これに限定されない。例えば、R/Wループアンテナ及び中継ループアンテナ間は、電磁結合方式で通信可能でもよい。
2-1 中継媒体
3-1 情報記録媒体(ICカード、ICラベル)
4-1 印刷インキ
11-1 送受信部
12-1,22-1 ループアンテナ
20-1 中継媒体基材
21-1,31-1 導電性薄板対
23-1 コンデンサ
30-1 情報記録媒体基材
32-1 ICチップ
33-1 封止樹脂
34-1 導電性接合剤
35-1 粘着剤
36-1 剥離紙
300-1 多面状態の導電性薄板
311-1 導電性薄板支持フィルム
312-1 導電性薄板
314-1 導電性薄板非形成ライン
1 通信システム
21 リーダライタ
21a R/Wループアンテナ
27 制御部
30,830,930,1030 中継通信装置
30a スリット
31 中継ループアンテナ
32A,32B,832A,832B,932A,932B,1032A,1032B 中継導電部材
40,240,340,440,540,640,740,840 ICカード
41 ICチップ
42A,42B,242A,242B,342A,342B,442A,442B,542A,542B,642A,642B,842A,842B 導電プレート
2001,2101,2201 通信システム
240,2140,2240,2340 ICカード
2040a,2140a,2240a,2340a スリット
2040b,2240b 中心
2040c,2140c 対角線
2041 ICチップ
2042A,2042B,2142A,2142B,2242A,2242B,2342A,2342B 導電プレート
2240a-1 横中心線上部分
2240a-2,2240a-3 縦部分
2340a-1 縦中心線上部分
2340a-2,2340a-3 横部分
CL1,CL201 横中心線
CL2,CL202縦中心線
Claims (31)
- 情報記録媒体と電磁誘導通信装置とを中継媒体を介在させて非接触で通信する通信システムであって、
前記情報記録媒体は電磁誘導方式で通信可能なICチップと前記ICチップに接続された一対の導電性薄板とを有し、
前記中継媒体は導電性薄板とループアンテナとを有し前記導電性薄板の一方は前記ループアンテナの始端に接続され、前記導電性薄板の他の一方は前記ループアンテナの終端に接続され、
前記電磁誘導通信装置はループアンテナを有することで前記情報記録媒体と通信を行うことを特徴とする通信システム。 - 請求項1に記載の通信システムにおいて、
中継媒体は、電磁誘導通信装置に組み込まれたことを特徴とする通信システム。 - 請求項1又は2に記載の通信システムにおいて、
電磁誘導通信装置と中継媒体は電磁誘導によって交信され、中継媒体と情報記録媒体は静電結合によって交信されることを特徴とする通信システム。 - 請求項1~3何れかに記載の通信システムにおいて、
中継媒体に設けられた導電性薄板対と情報記録媒体に設けられた導電性薄板対とは少なくとも一部がラップする状態で通信されることを特徴とする通信システム。 - 請求項1~3何れかに記載の通信システムにおいて、
中継媒体に設けられた導電性薄板と情報記録媒体に設けられた導電性薄板とは異なる材質で構成されたことを特徴とする通信システム。 - 請求項1~5何れかに記載の通信システムに使用される情報記録媒体。
- 請求項6に記載の情報記録媒体は、ICカードであることを特徴とする通信システムに使用される情報記録媒体。
- 請求項6に記載の情報記録媒体は、ICラベルであることを特徴とする通信システムに使用される情報記録媒体。
- 情報記録媒体と電磁誘導通信装置との間に中継通信装置を介在させ、前記情報記録媒体と前記電磁誘導通信装置との間で通信する通信システムであって、
前記中継通信装置は、
中継ループアンテナと、
前記中継ループアンテナの両端に接続され、スリットを介して配置され、導電性を有する一対の中継導電部材とを備え、
前記電磁誘導通信装置は、
前記中継ループアンテナとの間で電磁誘導方式又は電磁結合方式により通信する通信装置側ループアンテナと、
前記中継通信装置を介して、前記情報記録媒体との間で通信処理する制御部とを備え、
前記情報記録媒体は、
電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信可能なICチップと、
前記ICチップに接続され、導電性を有し、前記ICチップを介して配置され、前記中継導電部材の前記一対の中継導電部材に静電結合する一対の導電プレートとを備え、
前記各導電プレートは、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、前記ICチップ側の幅に、前記ICチップ側とは反対側の幅よりも狭い部分を有しており、前記一対の中継導電部材に対する位置ずれ及び回転の少なくとも1つを許容すること、
を特徴とする通信システム。 - 電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信する通信装置側ループアンテナと、前記通信装置側ループアンテナを介して通信処理する制御部とを備える電磁誘導通信装置と、
前記通信装置側ループアンテナとの間で電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信する中継ループアンテナと、前記中継ループアンテナの両端に接続されスリットを介して配置され導電性を有する一対の中継導電部材とを備える中継通信装置と、
を備える通信システムに用いられ、
前記中継通信装置を介して、前記電磁誘導通信装置の前記制御部との間で通信処理する情報記録媒体であって、
電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信可能なICチップと、
前記ICチップに接続され、導電性を有し、前記ICチップを介して配置され、前記中継導電部材の前記一対の中継導電部材に静電結合する一対の導電プレートとを備え、
前記各導電プレートは、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、前記ICチップ側の幅に、前記ICチップ側とは反対側の幅よりも狭い部分を有しており、前記一対の中継導電部材に対する位置ずれ及び回転の少なくとも1つを許容すること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項10に記載の情報記録媒体において、
前記各導電プレートの前記ICチップ側の形状が、一定の幅を有する長方形であること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項10に記載の情報記録媒体において、
前記各導電プレートの形状が、前記ICチップ側とは反対側から前記ICチップ側に至るに従って、前記各導電プレートの幅が狭くなる略三角形状であること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項12に記載の情報記録媒体において、
前記各導電プレートの前記ICチップ側の外形は、前記ICチップ側とは反対側から前記ICチップ側に至るに従って、前記各導電プレートの幅が狭くなる割合が一定となる直線状であること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項13に記載の情報記録媒体において、
前記略三角形状の前記ICチップ側の角度が30°以下であること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項12に記載の情報記録媒体において、
前記各導電プレートの外形は、前記ICチップ側とは反対側から前記ICチップ側に至るに従って、前記各導電プレートの幅が狭くなる割合が狭くなる曲線状であること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項10から請求項15までのいずれか1項に記載の情報記録媒体において、
前記一対の導電プレートは、点対称に配置されていること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 情報記録媒体と電磁誘導通信装置との間に中継通信装置を介在させ、前記情報記録媒体と前記電磁誘導通信装置との間で通信する通信システムであって、
前記中継通信装置は、
中継ループアンテナと、
前記中継ループアンテナの両端に接続され、スリットを介して配置され、導電性を有する一対の中継導電部材とを備え、
前記電磁誘導通信装置は、
前記中継ループアンテナとの間で電磁誘導方式又は電磁結合方式により通信する通信装置側ループアンテナと、
前記中継通信装置を介して、前記情報記録媒体との間で通信処理する制御部とを備え、
前記情報記録媒体は、
電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信可能なICチップと、
前記ICチップに接続され、導電性を有し、前記ICチップを介して配置され、前記中継導電部材の前記一対の中継導電部材に静電結合する一対の導電プレートとを備え、
前記一対の中継導電部材は、表面を法線方向から見たときに、前記スリット側に、前記スリット側とは反対側よりも幅の狭い部分を有し、前記一対の導電プレートに対する位置ずれ及び回転の少なくとも1つを許容すること、
を特徴とする通信システム。 - 通信装置側ループアンテナと、前記通信装置側ループアンテナを介して通信処理する制御部とを備える電磁誘導通信装置と、
前記通信装置側ループアンテナとの間で電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信する中継ループアンテナと、前記中継ループアンテナの両端に接続されスリットを介して配置され導電性を有する一対の中継導電部材とを備える中継通信装置と、
電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信可能なICチップと、前記ICチップに接続され、導電性を有し、前記ICチップを介して配置され、前記中継導電部材の前記一対の中継導電部材に静電結合する一対の導電プレートとを備え、前記中継通信装置を介して、前記電磁誘導通信装置の前記制御部との間で通信処理する情報記録媒体と、
を備える通信システムに用いられる前記中継通信装置であって、
前記一対の中継導電部材は、表面を法線方向から見たときに、前記スリット側に、前記スリット側とは反対側よりも幅の狭い部分を有し、前記一対の導電プレートに対する位置ずれ及び回転の少なくとも1つを許容すること、
を特徴とする中継通信装置。 - 請求項18に記載の中継通信装置において、
前記中継導電部材の前記スリット側の形状が、一定の幅を有する長方形であること、
を特徴とする中継通信装置。 - 請求項18に記載の中継通信装置において、
前記各中継導電部材の形状が、前記スリット側とは反対側から前記スリット側に至るに従って、前記各中継導電部材の幅が狭くなる略三角形状であること、
を特徴とする中継通信装置。 - 請求項20に記載の中継通信装置において、
前記各中継導電部材の外形は、前記スリット側とは反対側から前記スリット側に至るに従って、前記各中継導電部材の幅が狭くなる割合が一定となる直線状であること、
を特徴とする中継通信装置。 - 請求項21に記載の中継通信装置において、
前記略三角形状の前記ICチップ側の角度が30°以下であること、
を特徴とする中継通信装置。 - 請求項19に記載の中継通信装置において、
前記各中継導電部材の外形は、前記スリット側とは反対側から前記スリット側に至るに従って、前記各中継導電部材の幅が狭くなる割合が狭くなる曲線状であること、
を特徴とする中継通信装置。 - 請求項17から請求項13までのいずれか1項に記載の中継通信装置において、
前記一対の中継導電部材は、点対称に配置されていること、
を特徴とする中継通信装置。 - 情報記録媒体と電磁誘導通信装置との間に中継通信媒体を介在させ、前記情報記録媒体と前記電磁誘導通信装置との間で通信する通信システムであって、
前記中継通信媒体は、
中継ループアンテナと、
前記中継ループアンテナの少なくとも一端に接続され、少なくとも1つの導電性を有する中継導電部材とを備え、
前記電磁誘導通信装置は、
前記中継ループアンテナとの間で電磁誘導方式により通信する通信装置側ループアンテナと、
前記中継通信媒体を介して、前記情報記録媒体との間で通信処理する制御部とを備え、
前記情報記録媒体は、
電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信可能なICチップと、
前記ICチップに接続され、導電性を有し、スリットを介して配置され、一方が前記中継ループアンテナの一端に接続された前記中継導電部材に静電結合し、他方が前記中継ループアンテナの他端に電気的に接続される一対の導電プレートとを備え、
この情報記録媒体の表面を法線方向から見た形状は、長方形又は正方形であり、
前記スリットは、この情報記録媒体の1つの辺である第1辺に平行な中心線である第1中心線、及び前記第1辺に直交する辺である第2辺に平行な中心線である第2中心線とは重ならない部分に前記ICチップが配置されていること、
を特徴とする通信システム。 - 電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信する通信装置側ループアンテナと、前記通信装置側ループアンテナを介して通信処理する制御部とを備える電磁誘導通信装置と、
前記通信装置側ループアンテナとの間で電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信する中継ループアンテナと、前記中継ループアンテナの少なくも一端に接続され少なくとも1つの導電性を有する中継導電部材とを備える中継通信媒体と、
を備える通信システムに用いられ、
前記中継通信媒体を介して、前記電磁誘導通信装置の前記制御部との間で通信処理する情報記録媒体であって、
電磁誘導方式又は電磁結合方式で通信可能なICチップと、
前記ICチップに接続され、導電性を有し、スリットを介して配置され、一方が前記中継ループアンテナの一端に接続された前記中継導電部材に静電結合し、他方が前記中継ループアンテナの他端に電気的に接続される一対の導電プレートとを備え、
この情報記録媒体の表面を法線方向から見た形状は、長方形又は正方形であり、
前記スリットは、前記ICチップが配置され、この情報記録媒体の1つの辺である第1辺に平行な中心線である第1中心線、及び前記第1辺に直交する辺である第2辺に平行な中心線である第2中心線とは重ならない部分に前記ICチップが配置されていること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項26に記載の情報記録媒体において、
前記一対の導電プレートは、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、この情報記録媒体のほぼ全領域に設けられていること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項26又は請求項27に記載の情報記録媒体において、
前記スリットは、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、対角線上に設けられていること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項26又は請求項27に記載の情報記録媒体において、
前記スリットは、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、
前記第1辺に平行であり、前記第1中心線上に設けられた第1中心線上部分と、
前記ICチップが配置され、前記第1中心線上部分に段状に接続され、前記第1中心線及び前記第2中心線とは重ならない部分を有すること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項26から請求項29までのいずれか1項に記載の情報記録媒体において、
前記一対の導電プレートは、この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、この情報記録媒体の中心に対して、点対称であること、
を特徴とする情報記録媒体。 - 請求項26から請求項30までのいずれか1項に記載の情報記録媒体において、
前記ICチップは、
その形状が立方体又は直方体であり、
この情報記録媒体の表面を法線方向から見たときに、前記立方体又は前記直方体の中心軸の方向が、前記第1中心線及び前記第2中心線に対して傾いていること、
を特徴とする情報記録媒体。
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