WO2020262126A1 - Ｒｆｉｄタグ - Google Patents

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WO2020262126A1
WO2020262126A1 PCT/JP2020/023684 JP2020023684W WO2020262126A1 WO 2020262126 A1 WO2020262126 A1 WO 2020262126A1 JP 2020023684 W JP2020023684 W JP 2020023684W WO 2020262126 A1 WO2020262126 A1 WO 2020262126A1
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WO
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rfid tag
antenna conductor
frequency cutoff
circuit
frequency
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洸 知識
杉本　好正
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京セラ株式会社
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    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F3/00—Labels, tag tickets, or similar identification or indication means; Seals; Postage or like stamps

Definitions

  • This disclosure relates to an RFID (Radio Frequency Identifier) tag having a functional module.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-65518 discloses an RFID tag having a functional module such as a solar cell and a liquid crystal display device.
  • the RFID tag according to this disclosure is A circuit board with an antenna conductor and An RFID IC that transmits a wireless signal via the antenna conductor, A functional module that inputs or outputs a signal or power via the board wiring on the circuit board and the connection wiring electrically connected to the board wiring. A high-frequency cutoff circuit intervening in the middle of the board wiring and the connection wiring, To be equipped.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an RFID tag according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the RFID tag of the embodiment.
  • FIG. 3 is a back view showing a circuit board and a functional module.
  • the arrangement relationship between the circuit board 20 and the photovoltaic power generation panels 31 and 32 in FIG. 3 is substantially the same as the arrangement relationship when they are housed in the housing 10.
  • each direction is described using the three axial directions of X, Y, and Z shown in the drawings.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis are three axes that are orthogonal to each other.
  • each direction may be represented with the X direction as the left-right lateral direction, the Y direction as the vertical direction, and the Z direction as the front-back direction.
  • each direction shown in the specification does not have to match each direction when the RFID tag 1 is used.
  • the RFID tag 1 of the embodiment includes a housing 10, a circuit board 20, photovoltaic panels 31 and 32 as functional modules, a display panel 33, and a lid 40.
  • the housing 10 has a concave shape in which one side is open, and the circuit board 20 and the display panel 33 can be overlapped with each other, and two photovoltaic panels 31 and 32 can be accommodated side by side on the left and right sides of the display panel 33.
  • the housing 10 has ABS (acrylonitrile, butadiene, styrene resin), PC (polycarbonate), POM (polyacetal), PP (polypropylene), PPS (polyphenylene terephite), PA (polypoly), EVA (ethylene vinyl acetate copolymer).
  • PE polypropylene
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PS polystyrene
  • EP epoxy resin
  • PF phenol resin
  • the housing 10 may be formed of a mixed material containing any of the above materials as a main material and a mixture of other materials, or may be formed of a material containing an inorganic filler.
  • the circuit board 20 extends along the main portion 20A extending in the XY direction and the upper side (edge portion) of the main portion 20A, and extends long on both sides of the main portion 20A in the X direction. It has an existing extending portion 20B.
  • FIG. 3 shows a virtual boundary line E1 between the main portion 20A and the extending portion 20B.
  • the main portion 20A may have a rectangular shape in a plan view.
  • the main portion 20A includes a mounting surface for a circuit and a planar ground 20G.
  • the planar ground 20G occupies most of the main portion 20A in the direction along the XY plane, and is formed on one surface or an intermediate layer of the circuit board 20.
  • the intermediate layer means an intermediate layer in the thickness direction of the circuit board 20.
  • the width of the main portion 20A may be substantially the same as that of the display panel 33.
  • the extending portion 20B includes the antenna conductor 28 and is integrated with the main portion 20A.
  • the antenna conductor 28 is formed on one surface of the circuit board 20 (for example, the rear surface in FIGS. 1 and 3).
  • the electromagnetic field radiated from the antenna conductor 28 is radiated in all directions on the YZ plane perpendicular to the longitudinal direction (X direction) of the antenna conductor 28.
  • the antenna conductor 28 may be formed in the intermediate layer of the circuit board 20.
  • the intermediate layer means an intermediate layer in the thickness direction of the circuit board 20.
  • the antenna conductor 28 includes a band-shaped portion 28a for radio wave radiation that resonates at the frequency of the radio signal and a pattern portion 28b for impedance matching.
  • the strip 28a extends in the X direction to the extent where the photovoltaic panels 31 and 32 are arranged.
  • the band-shaped portion 28a is longer than the width of the main portion 20A and extends longer than the main portion 20A in one and the other in the X direction.
  • the band-shaped portion 28a may form a dipole antenna whose electrical length is approximately half the wavelength of the radio signal of the RFID IC 25.
  • the pattern portion 28b has, for example, a loop-shaped pattern, is provided between the band-shaped portion 28a and the feeding point of the RFID IC 25, and matches the impedance between the two.
  • the display panel 33 is, for example, a liquid crystal display panel, and is electrically connected to the circuit board 20 via wiring (film wiring or the like) 33h.
  • the display panel 33 overlaps the main portion 20A of the circuit board 20 in the Z direction, and does not overlap the extending portion 20B in the Z direction.
  • the display panel 33 may not overlap the strip-shaped portion 28a of the antenna conductor 28, but may overlap a part of the pattern portion 28b and the extending portion 20B.
  • the photovoltaic panels 31 and 32 receive light from the outside to generate electricity.
  • Each of the photovoltaic panels 31 and 32 may have a rectangular plate shape.
  • the photovoltaic power generation panels 31 and 32 are electrically connected to the circuit board 20 via lead wires (corresponding to connection wiring) 31ha, 31hb, 32ha, 32hb which are covered wirings.
  • the photovoltaic power generation panels 31 and 32 are arranged on both side portions of the circuit board 20 which is partitioned by the main portion 20A and the extending portion 20B of the circuit board 20.
  • the photovoltaic power generation panels 31 and 32 may be arranged so as to overlap the display panel 33 and not to overlap the circuit board 20 when viewed in the direction along the XY plane.
  • the lead wires 31ha, 31hb, 32ha, 32hb of the photovoltaic power generation panels 31 and 32 overlap with the photovoltaic power generation panels 31 and 32 in the Z direction except for a part, and when viewed in the direction along the XY plane, the circuit board 20 It may be arranged at a height overlapping with.
  • the lid 40 has transparent windows 41a to 41c in a range facing the photovoltaic panels 31, 32 and the display panel 33, and is joined to the inner frame 10a of the housing 10 to seal the inside of the housing 10.
  • the RFID tag 1 receives power from the PMIC (Power Management Integrated Circuit) 21 that inputs generated power from the photovoltaic panels 31 and 32 to manage the power, and receives power from the PMIC 21 to supply the power supply voltage of the control system. It includes a first power supply IC 22 to be generated, and a second power supply IC 23 to generate a drive voltage for the display panel 33 by receiving electric power from the PMIC 21. Further, the RFID tag 1 includes an RFID IC 25 that wirelessly communicates with a reader / writer via radio waves, and a control circuit 24 that communicates with the RFID IC 25 and controls the display of the display panel 33. The control circuit 24 and the RFID IC 25 operate by receiving a power supply voltage from the first power supply IC 22.
  • the PMIC Power Management Integrated Circuit
  • the RFID IC 25 performs wireless communication using, for example, UHF (Ultra High Frequency) band radio waves.
  • the RFID IC 25 has a storage unit that can be read and written by a reader / writer, and identification information, management information, and the like are stored in the storage unit.
  • the control circuit 24 is, for example, a microcomputer, and can communicate with the RFID IC 25 to read information in the storage unit of the RFID IC 25.
  • the control circuit 24 controls the display contents of the display panel 33 based on the read information.
  • the RFID tag 1 is provided with high-frequency cutoff circuits 61 to 64 in the middle of the wiring connecting the photovoltaic panels 31 and 32 and the PMIC 21.
  • the circuits 61 to 64 are mounted on the main portion 20A of the circuit board 20.
  • the RFID IC 25 is mounted near the boundary between the main portion 20A and the extending portion 20B, and is connected to the antenna conductor 28.
  • functional modules include conductors and are accompanied by conductors such as external wiring.
  • the photovoltaic panels 31 and 32 have internal electrodes 315a to 315h and 325a to 325h that sandwich a semiconductor that exerts a power generation action, and external electrodes 311, 312, 321 and 322 that output generated power.
  • the photovoltaic panels 31 and 32 are accompanied by lead wires 31ha, 31hb, 32ha, 32hb through which a current generated by power generation flows, and substrate wirings 201a, 201b, 202a, 202b on the circuit board 20.
  • One of the board wirings 201a and 202a is connected to the input terminal of the PMIC 21, and the other board wirings 201b and 202b are connected to the planar ground 20G. That is, the other board wirings 201b and 202b are connected to the ground terminal of the PMIC 21 via the planar ground 20G.
  • the shortest distance D1 (see FIG. 3) between the photovoltaic panels 31 and 32 and the antenna conductor 28 is 1/4 wavelength or less (for example, 81 mm when the frequency is 920 MHz) of the radio signal of the RFID tag 1.
  • the shortest distance D2 (see FIG. 3) between the lead wires 31ha, 31hb, 32ha, 32hb and the antenna conductor 28 is 1/4 wavelength or less as described above.
  • the above 1/4 wavelength or less may be used.
  • the RFID tag 1 can be made compact, while the functional module is within the range where a strong electric field is output from the antenna conductor 28. And the conductors associated with it are located.
  • the positions of the external electrodes 311, 312, 321, and 222 of the photovoltaic panels 31 and 32 and the route on which the lead wires 31ha, 31hb, 32ha, and 32hb extend are not limited to the example of FIG.
  • the external electrodes 311, 312, 321 and 222 may be arranged closer to the main portion 20A of the circuit board 20.
  • the lead wires 31ha, 31hb, 32ha, 32hb may be crossed or bound in the middle as shown in FIG. 3, or may extend to the external electrodes 311, 312, 321 and 222 without crossing or binding. ..
  • the high-frequency cutoff circuit 61 is interposed in the middle of the lead wire 31ha and the board wiring 201a to suppress the passage of the same high-frequency signal as the radio signal.
  • the presence of the high-frequency cutoff circuit 61 suppresses the generation of a high-frequency signal having the same frequency as the radio signal in the lead wire 31ha and the board wiring 201a due to the electric field of the radio signal, and this high-frequency signal is absorbed by the input terminal of the PMIC 21. Is suppressed.
  • a high frequency signal is generated in the lead wires 31hb, 32ha, 32hb and the board wirings 201b, 202a, 202b due to the electric field of the radio signal, and the high frequency signal is PMIC21 or planar. Absorption by the ground 20G is suppressed.
  • the high-frequency cutoff circuit 61 is a parallel resonant circuit in which the electric capacity C1 and the inductance L1 are connected in parallel (see FIG. 4A), and suppresses the passage of a high-frequency signal having the same frequency as the radio signal of the RFID IC25.
  • the electric capacity C1 and the inductance L1 may be mounted components, or may be composed of an electrode pattern on a circuit board and multilayer wiring.
  • the high-frequency cutoff circuit 61 has a resonance frequency that matches the frequency of the radio signal of the RFID IC 25 (for example, 920 MHz), but the passage rate of the electric signal having the same frequency as the radio signal at the resonance frequency that does not match is 1/2 or less. It may have a resonance frequency of The same applies to the other three high-frequency cutoff circuits 62 to 64.
  • the high-frequency cutoff circuit 61 may be configured such that the electric capacity C1 is omitted and only the inductance L1 is included, or it may be configured to include a resistor. In the present embodiment, since the high-frequency cutoff circuit 61 is configured to pass a direct current from the photovoltaic power generation panel 31, a configuration in which the electric capacity C1 is connected in series is not adopted. However, if the high-frequency cutoff circuit 61 is on the wiring on which the signal of the predetermined frequency of the functional module is transmitted, the circuit includes an electric capacity in series within a range in which the passing rate of the electric signal of the predetermined frequency is not lowered. May be good. The same applies to the high frequency cutoff circuits 62 to 64.
  • FIG. 4A is a configuration diagram showing an arrangement example 1 of a high frequency cutoff circuit.
  • FIG. 4B is a graph showing the frequency characteristics of the RFID tag to which the arrangement example 1 of FIG. 4A is applied.
  • FIG. 4C is a graph showing the frequency characteristics of the RFID tag to which the arrangement example 1 of FIG. 4A is applied.
  • FIG. 5A is a configuration diagram showing a comparative example.
  • FIG. 5B is a graph showing the frequency characteristics of the comparative example of FIG. 5A.
  • FIG. 6A is a configuration diagram showing an arrangement example 2 of the high frequency cutoff circuit.
  • FIG. 6B is a graph showing the frequency characteristics of the RFID tag to which the arrangement example 2 of FIG. 6A is applied.
  • FIG. 5A is a configuration diagram showing a comparative example.
  • FIG. 5B is a graph showing the frequency characteristics of the comparative example of FIG. 5A.
  • FIG. 6A is a configuration diagram showing an arrangement example 2 of the high frequency cutoff circuit.
  • FIG. 7A is a configuration diagram showing a modified example of the high frequency cutoff circuit.
  • FIG. 7B is a graph showing the frequency characteristics of the RFID tag to which the modification of FIG. 7A is applied.
  • the frequency characteristic graphs of FIGS. 4B, 4C, 5B, 6B and 7B show the radio frequency when wireless communication is performed with the RFID tag 1 of the embodiment or the RFID tag 100 of the comparative example from the Z direction.
  • the relationship with the communicable distance is shown.
  • the communicable distance at 920 MHz is an actually measured value.
  • FIGS. 4B and 5B are test results using the first sample
  • FIGS. 4C, 6B, and 7B are test results using the second sample.
  • FIG. 4B shows the cases where the inductance L1 and the electric capacity C1 of the high-frequency cutoff circuits 61 to 64 are 23 [nH] and 1 [pH], respectively, and 13 [nH] and 2 [pF], respectively. There is.
  • the resonance frequency of the high frequency cutoff circuits 61 to 64 is 920 MHz in both cases, and the high frequency signal of the same frequency is obtained. Is almost shut off.
  • the PMIC 21 has high frequency cutoff circuits 61 and 63 on the input terminal side (hereinafter referred to as the anode side) and the high frequency on the planar ground 20G side (hereinafter referred to as the cathode side).
  • the RFID tag 1A which does not have the breaking circuits 62 and 64
  • the RFID tag 1 which has the four high frequency breaking circuits 61 to 64 has a longer communicable range.
  • 4C and 6B show the test results when the inductance L1 and the electric capacity C1 are 23 [nH] and 1 [pH], respectively.
  • a configuration having any one or more of the high-frequency cutoff circuits 61 to 64 can have a longer communicable distance than a configuration having no one at all.
  • the RFID tag 1A in which the high frequency cutoff circuits 61 and 63 are tuned to the frequency of the radio signal can obtain a communicable distance of 8.7 m.
  • the RFID tag 1B which does not have the synchronization with the frequency of the radio signal such as the configuration in which the high frequency cutoff circuits 61 and 63 have only the inductance L1
  • the tuned configuration is better, such as obtaining a communicable distance of 7.9 m.
  • the communication range is long.
  • FIG. 7B shows the test results when the inductance L1 is 23 [nH]. Such a comparison result is valid both in the configuration having two high-frequency cutoff circuits 62 and 64 on the cathode side and in the configuration having four high-frequency cutoff circuits 61 to 64 on the anode side and the cathode side.
  • the circuits 61 to 64 are provided.
  • the high-frequency cutoff circuits 61 to 64 receive the electric field from the antenna conductor 28 and transmit the high-frequency signal to the lead wires 31ha, 31hb, 32ha, 32hb and the board wirings 201a, 201b, 202a, 202b, and the high-frequency signal is PMIC21 or planar. It is possible to suppress the absorption in the ground 20G.
  • the RFID tags 1A and 1B of the present embodiment also have the high frequency cutoff circuits 61 and 62, so that the communicable distance can be extended by the same action.
  • the high frequency cutoff circuits 61 to 64 are parallel resonant circuits including the electric capacity C1 and the inductance L1. Therefore, it is possible to synchronize the frequency of the radio signal with the characteristics of the high-frequency cutoff circuits 61 to 64, and while reducing the influence of signals of other frequencies, the passing rate of the electric signal having the same frequency as the radio signal. Can be reduced. Therefore, the loss of the radio signal is reduced, and the communicable distance of the RFID tags 1 and 1A can be extended.
  • the high frequency cutoff circuits 61 to 64 have a characteristic that the passing rate of the electric signal having the same frequency as the frequency of the radio signal is 1/2 or less. .. Therefore, it is further suppressed that the radio signal is transmitted as an electric signal via the lead wires 31ha, 31hb, 32ha, 32hb and the board wirings 201a, 201b, 202a, 202b and is absorbed by the PMIC 21 or the planar ground 20G to cause loss. it can.
  • the shortest distance between the photovoltaic panels 31 and 32 and the antenna conductor 28 is 1/4 wavelength or less of the radio signal. Further, the shortest distance between the lead wires 31ha, 31hb, 32ha, 32hb and the antenna conductor 28 is 1/4 wavelength or less of the radio signal.
  • the present disclosure has been described above. However, the present disclosure is not limited to the above embodiment.
  • the functional module various modules such as a sensor module for detecting temperature, humidity, illuminance, vibration, acceleration, etc., a sound collector, a loudspeaker, and the like may be applied.
  • the display panel of the embodiment may be used as a functional module, and a high-frequency cutoff circuit arranged in the middle of the wiring may be provided.
  • the board wiring and the connection wiring in which the high-frequency cutoff circuit is interposed may be configured to transmit signals or power transmitted / received from the functional module.
  • the high frequency cutoff circuit is interposed in the middle of the board wiring, but the high frequency cutoff circuit may be interposed in the middle of the connection wiring such as the lead wire or the film wiring.
  • the details shown in the embodiment can be appropriately changed without departing from the spirit of the invention.
  • This disclosure can be used for RFID tags having functional modules.
  • 1,1A, 1B RFID tag 10 housing 20 circuit board 21 PMIC 25 RFID IC 28 Antenna conductor 28a Band-shaped part 28b Pattern part 31, 32 Optical power generation panel 31ha, 31hb, 32ha, 32hb Lead wire 33 Display panel 40 Lid 61-64 High frequency cutoff circuit L1 Inductance C1 Electric capacity 201a, 201b, 202a, 202b Board wiring 311, 312, 321, 222 External electrodes D1, D2 Shortest distance

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Abstract

機能モジュールを有するＲＦＩＤタグにおいて、通信可能距離の長大化を図る。ＲＦＩＤタグは、アンテナ導体を有する回路基板と、アンテナ導体を介して無線信号を送信するＲＦＩＤ用ＩＣと、回路基板上の基板配線と接続用配線とを介して信号又は電力を入力又は出力する機能モジュールと、基板配線及び接続用配線の途中に介在する高周波遮断回路とを備える。

Description

ＲＦＩＤタグ
　本開示は、機能モジュールを有するＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）タグに関する。
　特開２００２－６５４１８号公報には、太陽電池及び液晶表示装置などの機能モジュールを有するＲＦＩＤタグが示されている。
　本開示に係るＲＦＩＤタグは、
　アンテナ導体を有する回路基板と、
　前記アンテナ導体を介して無線信号を送信するＲＦＩＤ用ＩＣと、
　前記回路基板上の基板配線と前記基板配線に電気的に接続された接続用配線とを介して信号又は電力を入力又は出力する機能モジュールと、
　前記基板配線及び前記接続用配線の途中に介在する高周波遮断回路と、
　を備える。
本開示の実施形態に係るＲＦＩＤタグを示す分解斜視図である。 実施形態のＲＦＩＤタグの回路構成を示すブロック図である。 回路基板及び機能モジュールを示す裏面図である。 高周波遮断回路の配置例１を示す構成図である。 図４Ａの配置例１を適用したＲＦＩＤタグの周波数特性を示すグラフである。 図４Ａの配置例１を適用したＲＦＩＤタグの周波数特性を示すグラフである。 比較例を示す構成図である。 図５Ａの比較例の周波数特性を示すグラフである。 高周波遮断回路の配置例２を示す構成図である。 図６Ａの配置例２を適用したＲＦＩＤタグの周波数特性を示すグラフである。 高周波遮断回路の変形例を示す構成図である。 図７Ａの変形例を適用したＲＦＩＤタグの周波数特性を示すグラフである。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本開示の実施形態に係るＲＦＩＤタグを示す分解斜視図である。図２は、実施形態のＲＦＩＤタグの回路構成を示すブロック図である。図３は、回路基板及び機能モジュールを示す裏面図である。図３の回路基板２０と光発電パネル３１、３２との配置関係は、これらが筐体１０内に収容されたときの配置関係とほぼ一致する。本明細書では、図面に示されたＸ、Ｙ、Ｚの三軸方向を用いて各方向を説明する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、互いに直交する三軸である。また、Ｘ方向を左右の横方向、Ｙ方向を上下方向、Ｚ方向を前後方向として、各方向を表わすことがある。ただし、明細書で示された各方向は、ＲＦＩＤタグ１の使用時における各方向と一致する必要はない。
　実施形態のＲＦＩＤタグ１は、図１に示すように、筐体１０と、回路基板２０と、機能モジュールとしての光発電パネル３１、３２と、表示パネル３３と、蓋体４０とを備える。
　筐体１０は、一方が開放された凹状の形態を有し、回路基板２０と表示パネル３３とを重ねかつ表示パネル３３の左右に２つの光発電パネル３１、３２を並べて収容できる。筐体１０は、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）、ＰＡ（ポリアミド）、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＥＰ（エポキシ樹脂）、ＰＦ（フェノール樹脂）などのエンジニアリングプラスチックを主材とし、例えば射出成形により形成される。筐体１０は、上記の材料のいずれかを主材とし、他の材料を混合した混合材により形成されてもよいし、さらに無機フィラーが含有された材料により形成されてもよい。
　回路基板２０は、図３に示すように、ＸＹ方向に拡がる主部２０Ａと、主部２０Ａの上辺（縁部）に沿って延在し、かつ、主部２０ＡのＸ方向の両側に長く延在する延在部２０Ｂとを有する。図３において、主部２０Ａと延在部２０Ｂとの仮想的な境界線Ｅ１を示す。
　主部２０Ａは、平面視で矩形状であってもよい。主部２０Ａは、回路の搭載面と、面状グラウンド２０Ｇとを備える。面状グラウンド２０Ｇは、ＸＹ平面に沿った方向において主部２０Ａの大部分を占め、回路基板２０の一面又は中間層に形成されている。中間層とは回路基板２０の厚み方向における中間の層を意味する。主部２０Ａは、表示パネル３３と横幅が略同一であってもよい。
　延在部２０Ｂは、アンテナ導体２８を含み、主部２０Ａと一体化されている。アンテナ導体２８は、回路基板２０の一面（例えば図１及び図３では後面）に形成される。アンテナ導体２８から放射される電磁界は、アンテナ導体２８の長手方向（Ｘ方向）に垂直なＹＺ面において、全方位的に放射される。アンテナ導体２８は、回路基板２０の中間層に形成されていてもよい。中間層とは回路基板２０の厚み方向における中間の層を意味する。
　アンテナ導体２８は、無線信号の周波数で共振する電波放射用の帯状部２８ａと、インピーダンス整合用のパターン部２８ｂとを含む。帯状部２８ａは、Ｘ方向において光発電パネル３１、３２が配置される範囲まで延在されている。帯状部２８ａは、主部２０Ａの横幅よりも長く、主部２０ＡよりもＸ方向の一方と他方とに長く延在している。帯状部２８ａは、電気長がＲＦＩＤ用ＩＣ２５の無線信号のほぼ半波長の長さを有するダイポールアンテナを構成していてもよい。パターン部２８ｂは、例えばループ状のパターンを有し、帯状部２８ａとＲＦＩＤ用ＩＣ２５の給電点との間に設けられ、両者の間でインピーダンスを整合させる。
　表示パネル３３は、例えば液晶表示パネルであり、配線（フィルム配線等）３３ｈを介して回路基板２０と電気的に接続される。表示パネル３３は、回路基板２０の主部２０ＡとＺ方向に重なり、延在部２０ＢとＺ方向に重ならない。なお、表示パネル３３は、アンテナ導体２８の帯状部２８ａに重ならず、パターン部２８ｂ及び延在部２０Ｂの一部と重なってもよい。
　光発電パネル３１、３２は、外部から光を受けて発電する。光発電パネル３１、３２の各々は、矩形板状であってもよい。光発電パネル３１、３２は、被覆配線であるリード線（接続用配線に相当）３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂを介して回路基板２０と電気的に接続される。図３に示すように、光発電パネル３１、３２は、回路基板２０の主部２０Ａと延在部２０Ｂとに二方が仕切られた回路基板２０の両脇部に配置される。光発電パネル３１、３２は、ＸＹ平面に沿った方向に見たとき、表示パネル３３と重なり、かつ、回路基板２０と重ならないように配置されてもよい。光発電パネル３１、３２のリード線３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂは、一部を除いてＺ方向に光発電パネル３１、３２と重なり、ＸＹ平面に沿った方向に見たときに、回路基板２０と重なる高さに配置されてもよい。
　蓋体４０は、光発電パネル３１、３２及び表示パネル３３に対向する範囲に透明窓４１ａ～４１ｃを有し、筐体１０の内枠１０ａに接合されて筐体１０内を封止する。
　図２に示すように、ＲＦＩＤタグ１は、光発電パネル３１、３２から発電電力を入力し電力管理を行うＰＭＩＣ（Power Management Integrated Circuit）２１と、ＰＭＩＣ２１から電力を受けて制御系の電源電圧を生成する第１電源ＩＣ２２と、ＰＭＩＣ２１から電力を受けて表示パネル３３の駆動電圧を生成する第２電源ＩＣ２３とを備える。さらに、ＲＦＩＤタグ１は、電波を介してリーダライタと無線通信を行うＲＦＩＤ用ＩＣ２５と、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５との通信及び表示パネル３３の表示制御を行う制御回路２４とを備える。制御回路２４とＲＦＩＤ用ＩＣ２５とは、第１電源ＩＣ２２から電源電圧を受けて動作する。ＲＦＩＤ用ＩＣ２５は、例えばＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を用いて無線通信を行う。ＲＦＩＤ用ＩＣ２５は、リーダライタから読み書きが可能な記憶部を有し、記憶部に識別情報又は管理情報等が格納される。制御回路２４は、例えばマイクロコンピュータであり、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５と通信を行ってＲＦＩＤ用ＩＣ２５の記憶部の情報を読み出すことができる。制御回路２４は、読み出した情報に基づいて、表示パネル３３の表示内容を制御する。
　さらに、ＲＦＩＤタグ１は、光発電パネル３１、３２とＰＭＩＣ２１とを結ぶ配線の途中に高周波遮断回路６１～６４を備える。
　図３に示すように、制御回路２４、ＰＭＩＣ２１、第１電源ＩＣ２２、第２電源ＩＣ２３、表示パネル接続用のコネクタ２９、光発電パネル接続用のコネクタ２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、及び、高周波遮断回路６１～６４は、回路基板２０の主部２０Ａに搭載されている。ＲＦＩＤ用ＩＣ２５は、主部２０Ａと延在部２０Ｂとの境界の近傍に搭載され、アンテナ導体２８と接続されている。
　＜機能モジュールの配線と高周波遮断回路＞
　一般に、機能モジュールは、導体を含み、かつ、外部配線などの導体が付随する。例えば、光発電パネル３１、３２は、発電作用を及ぼす半導体を挟み込む内部電極３１５ａ～３１５ｈ、３２５ａ～３２５ｈと、発電電力が出力される外部電極３１１、３１２、３２１、３２２とを有する。さらに、光発電パネル３１、３２には、発電により生成された電流を流すリード線３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂ及び回路基板２０上の基板配線２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂが付随する。一方の基板配線２０１ａ、２０２ａはＰＭＩＣ２１の入力端子に接続され、他方の基板配線２０１ｂ、２０２ｂは面状グラウンド２０Ｇに接続される。すなわち、他方の基板配線２０１ｂ、２０２ｂは、面状グラウンド２０Ｇを介してＰＭＩＣ２１のグラウンド端子に接続される。
　光発電パネル３１、３２とアンテナ導体２８との最短距離Ｄ１（図３を参照）は、ＲＦＩＤタグ１の無線信号の１／４波長（例えば周波数が９２０ＭＨｚの場合であれば８１ｍｍ）以下である。リード線３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂとアンテナ導体２８との最短距離Ｄ２（図３を参照）は、上記の１／４波長以下である。高い強度の電界が出力されるアンテナ導体２８の端部と光発電パネル３１、３２との最短距離、並びに、アンテナ導体２８の端部とリード線３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂとの最短距離についても、上記の１／４波長以下であってもよい。このように、機能モジュール及びそれに付随する導体をアンテナ導体２８に近接配置することで、ＲＦＩＤタグ１のコンパクト化を図ることができる一方、アンテナ導体２８から強い電界が出力される範囲に、機能モジュール及びそれに付随する導体が位置する。
　なお、光発電パネル３１、３２の外部電極３１１、３１２、３２１、３２２の位置及びリード線３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂが延在する経路は、図３の例に限られない。例えば、外部電極３１１、３１２、３２１、３２２は、回路基板２０の主部２０Ａに近い方に配置されてもよい。リード線３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂは、図３に示すように途中で交差又は結束されてもよいし、交差又は結束せずに外部電極３１１、３１２、３２１、３２２まで延在してもよい。
　高周波遮断回路６１は、リード線３１ｈａ及び基板配線２０１ａの途中に介在し、無線信号と同一の高周波信号の通過を抑制する。高周波遮断回路６１があることで、無線信号の電界を受けてリード線３１ｈａ及び基板配線２０１ａに無線信号と同一周波数の高周波信号が生じることが抑制され、この高周波信号がＰＭＩＣ２１の入力端子に吸収されることが抑制される。他の３つの高周波遮断回路６２～６４と、リード線３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂ及び基板配線２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂについても同様である。高周波遮断回路６２～６４が介在することで、無線信号の電界によりリード線３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂと基板配線２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂとに高周波信号が発生すること、並びに、高周波信号がＰＭＩＣ２１又は面状グラウンド２０Ｇに吸収されることが抑制される。
　高周波遮断回路６１は、電気容量Ｃ１と、インダクタンスＬ１とが並列接続された並列共振回路であり（図４Ａを参照）、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５の無線信号と同一周波数の高周波信号の通過を抑制する。電気容量Ｃ１及びインダクタンスＬ１は、実装部品であってもよいし、回路基板上の電極パターン及び多層配線により構成されてもよい。高周波遮断回路６１は、ＲＦＩＤ用ＩＣ２５の無線信号の周波数（例えば９２０ＭＨｚ）と一致する共振周波数を有するが、一致しない共振周波数で、無線信号と同一周波数の電気信号の通過率が１／２以下となる共振周波数を持っていてもよい。他の３つの高周波遮断回路６２～６４についても同様である。
　高周波遮断回路６１は、電気容量Ｃ１が省略されてインダクタンスＬ１のみの構成としてもよいし、抵抗が含まれる構成としてもよい。本実施形態では、高周波遮断回路６１は、光発電パネル３１からの直流電流を流す構成であるため、電気容量Ｃ１が直列に接続される構成は採用されない。しかし、高周波遮断回路６１が、機能モジュールの所定周波数の信号が伝送される配線上にあれば、所定周波数の電気信号の通過率が低くならない範囲で、直列に電気容量が含まれる回路であってもよい。高周波遮断回路６２～６４についても同様である。
　＜通信特性＞
　図４Ａは、高周波遮断回路の配置例１を示す構成図である。図４Ｂは、図４Ａの配置例１を適用したＲＦＩＤタグの周波数特性を示すグラフである。図４Ｃは、図４Ａの配置例１を適用したＲＦＩＤタグの周波数特性を示すグラフである。図５Ａは、比較例を示す構成図である。図５Ｂは、図５Ａの比較例の周波数特性を示すグラフである。図６Ａは、高周波遮断回路の配置例２を示す構成図である。図６Ｂは、図６Ａの配置例２を適用したＲＦＩＤタグの周波数特性を示すグラフである。図７Ａは、高周波遮断回路の変形例を示す構成図である。図７Ｂは、図７Ａの変形例を適用したＲＦＩＤタグの周波数特性を示すグラフである。図４Ｂ、図４Ｃ、図５Ｂ、図６Ｂ及び図７Ｂの周波数特性グラフは、実施形態のＲＦＩＤタグ１又は比較例のＲＦＩＤタグ１００に対してＺ方向から無線通信を行った場合に、無線周波数と通信可能距離との関係を示す。９２０ＭＨｚにおける通信可能距離は実測値である。
　ここでは、高周波遮断回路の違いによる比較を示すが、試験では光発電パネル３１、３２とアンテナ導体２８との配置関係がわずかに異なる２種類のサンプルが用いられている。２種類のサンプルとも、前述した光発電パネル３１、３２とアンテナ導体２８との配置関係及び距離の要件を満たしている。図４Ｂと図５Ｂは、第１サンプルを用いた試験結果であり、図４Ｃ、図６Ｂ、図７Ｂは、第２サンプルを用いた試験結果である。
　図４Ｂと図５Ｂとの比較から分かるように、４つの高周波遮断回路６１～６４を有する本実施形態のＲＦＩＤタグ１では、高周波遮断回路６１～６４を持たない比較例のＲＦＩＤタグ１００と比較して、通信可能距離が６．８ｍから８ｍ以上に延びている。図４Ｂは、高周波遮断回路６１～６４のインダクタンスＬ１と電気容量Ｃ１とが、それぞれ２３［ｎＨ］と１［ｐＨ］の場合、並びに、それぞれ１３［ｎＨ」と２［ｐＦ］の場合を示している。電気容量Ｃ１が搭載される回路基板２０の電極間に生じる寄生容量０．３［ｐＦ］と合わせると、両方の場合とも、高周波遮断回路６１～６４の共振周波数は９２０ＭＨｚとなり、同一周波数の高周波信号をほぼ遮断する。
　図４Ｃと図６Ｂとの比較から分かるように、ＰＭＩＣ２１の入力端子側（以下陽極側と呼ぶ）の高周波遮断回路６１、６３を有し、面状グラウンド２０Ｇ側（以下陰極側と呼ぶ）の高周波遮断回路６２、６４を有さないＲＦＩＤタグ１Ａと比較すると、４つの高周波遮断回路６１～６４を有するＲＦＩＤタグ１の方が、通信可能距離が長い。図４Ｃ及び図６Ｂは、インダクタンスＬ１と電気容量Ｃ１とがそれぞれ２３［ｎＨ］と１［ｐＨ］の場合の試験結果を示している。陰極側の高周波遮断回路６２、６４のみを有する構成と、４つの高周波遮断回路６１～６４を有する構成との比較においても、同様の結果が得られる。高周波遮断回路６１～６４のうち、いずれか１つ以上を有する構成のほうが、全く持たない構成よりも通信可能距離を長くすることができる。
　図６Ｂと図７Ｂとの比較から分かるように、高周波遮断回路６１、６３が無線信号の周波数と同調しているＲＦＩＤタグ１Ａでは、８．７ｍの通信可能距離が得られる。一方、高周波遮断回路６１、６３がインダクタンスＬ１のみの構成など無線信号の周波数との同調を有さないＲＦＩＤタグ１Ｂでは、７．９ｍの通信可能距離が得られるなど、同調している構成のほうが通信可能距離が長い。ただし、同調していない高周波遮断回路６１、６３を有する構成と、高周波遮断回路を有さない構成とを比較すると、高周波遮断回路６１、６３を有する方が通信可能距離は長くなる。図７Ｂは、インダクタンスＬ１が２３［ｎＨ］の場合の試験結果を示している。このような比較結果は、陰極側の２つの高周波遮断回路６２、６４を有する構成においても、陽極側と陰極側とに４つの高周波遮断回路６１～６４を有する構成においても成立する。
　以上のように、本実施形態のＲＦＩＤタグ１によれば、光発電パネル３１、３２のリード線３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂと基板配線２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂとの途中に介在する高周波遮断回路６１～６４を備える。高周波遮断回路６１～６４により、アンテナ導体２８からの電界を受けてリード線３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂと基板配線２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂとに高周波信号が伝わり、高周波信号がＰＭＩＣ２１又は面状グラウンド２０Ｇで吸収されてしまうことを抑制できる。よって、アンテナ導体２８から送信される無線信号の損失が低減される。同様に、アンテナ導体２８が受信する無線信号の損失が低減される。したがって、ＲＦＩＤタグ１の通信可能距離を延ばすことができる。本実施形態のＲＦＩＤタグ１Ａ、１Ｂについても、高周波遮断回路６１、６２を有する分、同様の作用により、通信可能距離を延ばすことができる。
　さらに、本実施形態のＲＦＩＤタグ１、１Ａによれば、高周波遮断回路６１～６４は電気容量Ｃ１とインダクタンスＬ１とを含む並列共振回路である。よって、無線信号の周波数と高周波遮断回路６１～６４の特性との同調を図ることができ、他の周波数の信号の影響を低減しつつ、無線信号の周波数と同一の周波数の電気信号の通過率を低減することができる。よって、無線信号の損失が低減され、ＲＦＩＤタグ１、１Ａの通信可能距離を延ばすことができる。
　さらに、本実施形態のＲＦＩＤタグ１、１Ａ、１Ｂによれば、高周波遮断回路６１～６４は、無線信号の周波数と同一の周波数を有する電気信号の通過率が、１／２以下の特性を有する。したがって、無線信号がリード線３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂと基板配線２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂとを介して電気信号として伝わり、ＰＭＩＣ２１又は面状グラウンド２０Ｇに吸収されて損失となることをより抑制できる。
　さらに、本実施形態のＲＦＩＤタグ１、１Ａ、１Ｂによれば、光発電パネル３１、３２とアンテナ導体２８との最短距離が、無線信号の１／４波長以下である。さらに、リード線３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂとアンテナ導体２８との最短距離が、無線信号の１／４波長以下である。このような構成により、ＲＦＩＤタグ１、１Ａ、１Ｂのコンパクト化を図りつつ、高周波遮断回路６１～６４によりコンパクト化の弊害を抑制し、通信可能距離の長大化を図ることができる。
　以上、本開示の実施形態について説明した。しかし、本開示は上記実施形態に限られるものでない。例えば、上記実施形態では、機能モジュールとして、２つの光発電パネル３１、３２を適用した例を示した。しかし、機能モジュールとしては、例えば、温度、湿度、照度、振動、加速度などを検出するセンサモジュール、集音器、拡声器など、様々なモジュールが適用されてもよい。実施形態の表示パネルを機能モジュールとして、その配線の途中に配置された高周波遮断回路を有してもよい。高周波遮断回路が介在される基板配線及び接続用配線は、機能モジュールから送受信される信号又は電力が伝送される構成であってもよい。また、上記実施形態では、高周波遮断回路が基板配線の途中に介在する構成を示したが、高周波遮断回路はリード線又はフィルム配線などの接続用配線の途中に介在する構成としてもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　本開示は、機能モジュールを有するＲＦＩＤタグに利用できる。
　１、１Ａ、１Ｂ　ＲＦＩＤタグ
　１０　筐体
　２０　回路基板
　２１　ＰＭＩＣ
　２５　ＲＦＩＤ用ＩＣ
　２８　アンテナ導体
　２８ａ　帯状部
　２８ｂ　パターン部
　３１、３２　光発電パネル
　３１ｈａ、３１ｈｂ、３２ｈａ、３２ｈｂ　リード線
　３３　表示パネル
　４０　蓋体
　６１～６４　高周波遮断回路
　Ｌ１　インダクタンス
　Ｃ１　電気容量
　２０１ａ、２０１ｂ、２０２ａ、２０２ｂ　基板配線
　３１１、３１２、３２１、３２２　外部電極
　Ｄ１、Ｄ２　最短距離

Claims (5)

  1. 　アンテナ導体を有する回路基板と、
    　前記アンテナ導体を介して無線信号を送信するＲＦＩＤ用ＩＣと、
    　前記回路基板上の基板配線と前記基板配線に電気的に接続された接続用配線とを介して信号又は電力を入力又は出力する機能モジュールと、
    　前記基板配線及び前記接続用配線の途中に介在する高周波遮断回路と、
    　を備えるＲＦＩＤタグ。
  2. 　前記高周波遮断回路は、電気容量とインダクタンスとを含む並列共振回路である、
    　請求項１記載のＲＦＩＤタグ。
  3. 　前記高周波遮断回路は、前記無線信号の周波数と同一の周波数を有する電気信号の通過率が１／２以下の特性を有する、
    　請求項１又は請求項２に記載のＲＦＩＤタグ。
  4. 前記アンテナ導体と前記機能モジュールとの最短距離が、前記無線信号の１／４波長以下である、
    　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
  5. 　前記アンテナ導体と前記接続用配線との最短距離が、前記無線信号の１／４波長以下である、
    　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＲＦＩＤタグ。
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