Rfid签条、塑料瓶以及天线

文档序号:1967060 发布日期:2021-12-14 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 Rfid签条、塑料瓶以及天线 (RFID tag, plastic bottle, and antenna ) 是由 嶋田卓朗 松野下大治 于 2020-07-16 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种RFID签条,包括:IC芯片,其用于记录识别信息;环状导体,其与IC芯片连接;以及天线部,其具有两个导体部,该两个导体部与环状导体连接且自环状导体在彼此离开的方向上延伸。该RFID签条设于用于容纳液体的容器的表面。(The present invention provides an RFID tag, comprising: an IC chip for recording identification information; a ring conductor connected to the IC chip; and an antenna unit having two conductor units connected to the loop conductor and extending from the loop conductor in directions away from each other. The RFID tag is provided on a surface of a container for containing a liquid.)

RFID签条、塑料瓶以及天线

技术领域

本发明涉及RFID(Radio Frequency Identification)模块、塑料瓶以及天线。

背景技术

为了物流管理、商品管理,粘贴于被粘体的RFID标签正在普及。RFID标签是具有RFID签条的标签。RFID签条包括IC芯片和与IC芯片电连接的天线。RFID签条有时也被称为无线签条、IC签条、RF-ID签条、RF签条。在这样的RFID标签所粘贴的被粘体为饮料用塑料瓶等的用于容纳液体的容器的情况下,有时给识别信息的读取带来障碍。认为原因是,在天线存在于液体的附近的情况下,在液体的影响下天线的特性改变、电波被液体吸收等。

在专利文献1中,公开了即使在能够对识别信息的读取产生影响的液体容纳于被粘体中的情况下,也能够良好地对识别信息进行读取的RFID标签。在专利文献1中公开的RFID标签具有天线自被粘体突出的构造。由此,自天线至液体的距离变长,上述影响降低,从而能够良好地对存储于RFID标签的识别信息进行读取。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1:日本特开2006-277524号公报

发明内容

(本发明要解决的问题)

但是,专利文献1中公开的以往技术中,由于是天线自被粘体突出的构造,因此在容器的保管时、搬运时等,担心引起天线的破损等的障碍,存在改善的余地。

本发明是鉴于上述而成的,其课题在于,获得一种RFID签条,其能够不引起因容器的处理导致的天线的破损等的障碍地对识别信息进行读取。

(用于解决问题的手段)

为了解决上述课题,本发明的RFID签条设于用于容纳液体的容器的表面,其包括:

IC芯片,其用于记录识别信息;

环状导体,其与上述IC芯片连接;以及

天线部,其具有作为直线形状的导体的两个直线元件,该两个直线元件与上述环状导体连接且自上述环状导体在彼此离开的方向上延伸,并且该两个直线元件设定为使用频率的波长的大致1/4的倍数的电气长度。

(发明的效果)

根据本发明,起到能够不引起因容器的处理导致的天线的破损等的障碍地进行识别信息的读取的效果。

附图说明

图1是本发明的实施方式的设有RFID签条的液体的容器300的立体图。

图2是示出RFID签条的构成例的图。

图3A是示出未在容器中容纳液体的状态下测量的RFID签条的阻抗特性的图。

图3B是示出在容器中容纳有液体的状态下测量的RFID签条的阻抗特性的图。

图4是示出本发明的实施方式的RFID签条的比较例的构成例的图。

图5A是示出未在容器中容纳液体的状态下测量的比较例的阻抗特性的图。

图5B是示出在容器中容纳有液体的状态下测量的比较例的阻抗特性的图。

图6是示出第一变形例的RFID签条的构成例的图。

图7A是示出未在容器中容纳液体的状态下测量的RFID签条的阻抗特性的图。

图7B是示出在容器中容纳有液体的状态下测量的RFID签条的阻抗特性的图。

图8是示出第二变形例的RFID签条的构成例的图。

图9A是示出未在容器中容纳液体的状态下测量的RFID签条的阻抗特性的图。

图9B是示出在容器中容纳有液体的状态下测量的RFID签条的阻抗特性的图。

图10是示出第三变形例的RFID签条的构成例的图。

图11A是示出未在容器中容纳液体的状态下测量的RFID签条的阻抗特性的图。

图11B是示出在容器中容纳有液体的状态下测量的RFID签条的阻抗特性的图。

图12是示出第四变形例的RFID签条的构成例的图。

图13A是示出未在容器中容纳液体的状态下测量的RFID签条的阻抗特性的图。

图13B是示出在容器中容纳有液体的状态下测量的RFID签条的阻抗特性的图。

图14是示出第五变形例的RFID签条的构成例的图。

图15是示出第六变形例的RFID签条的构成例的图。

图16是示出第七变形例的RFID签条的构成例的图。

图17是示出第八变形例的RFID签条的构成例的图。

图18A是示出在空气中设置的RFID签条的频率特性的第一图。

图18B是示出在空气中设置的RFID签条的频率特性的第二图。

图18C是示出在空气中设置的RFID签条的频率特性的第三图。

图18D是示出在空气中设置的RFID签条的频率特性的第四图。

图18E是示出在空气中设置的RFID签条的频率特性的第五图。

图19A是用于说明能够在空气中以及水中的任一者中设置的RFID签条的频率特性的第一图。

图19B是用于说明能够在空气中以及水中的任一者中设置的RFID签条的频率特性的第二图。

图19C是用于说明能够在空气中以及水中的任一者中设置的RFID签条的频率特性的第三图。

图19D是用于说明能够在空气中以及水中的任一者中设置的RFID签条的频率特性的第四图。

图20A是示出图19A所示RFID签条的频率特性的图。

图20B是示出图19B所示RFID签条的频率特性的图。

图20C是示出图19C所示RFID签条的频率特性的图。

图20D是示出图19D所示RFID签条的频率特性的图。

图21是示出第九变形例的RFID签条的构成例的图。

具体实施方式

对于本发明的实施方式,参照附图进行详细说明。在以下所示说明中,对于在各图中共通的部分,有时付与相同的附图标记而省略其说明。另外,为了容易理解,有时各附图中的各部件的比例尺与实际不同。需要说明的是,在各方式中,对于平行、直角、水平、垂直、上下、左右等的方向,允许不损害本发明的效果程度的偏差。另外,X轴方向、Y轴方向、Z轴方向分别表示与X轴平行的方向、与Y轴平行的方向、与Z轴平行的方向。X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向彼此正交。XY平面、YZ平面、ZX平面分别表示与X轴方向以及Y轴方向平行的假想平面、与Y轴方向以及Z轴方向平行的假想平面、与Z轴方向以及X轴方向平行的假想平面。在图1之后,X轴方向中的、由箭头所示方向设定为正X轴方向,与该方向相反的方向设定为负X轴方向。Y轴方向中的、由箭头所示方向设定为正Y轴方向,与该方向相反的方向设定为负Y轴方向。Z轴方向中的、由箭头所示方向设定为正Z轴方向,与该方向相反的方向设定为负Z轴方向。X轴方向与自侧面俯视后述容器时的高度方向相等。Y轴方向与自侧面俯视后述容器时的横宽方向相等。Z轴方向与自侧面俯视后述容器时的纵深方向相等。

图1是本发明的实施方式的设有RFID签条100的用于容纳液体200的容器300的立体图。图1所示容器300是用于容纳液体200的聚对苯二甲酸乙二醇酯制的容纳体(塑料瓶)。液体200为例如清凉饮料水、矿泉水等类似水的液体。需要说明的是,液体200不限于此,也可以为油、酒精等。另外,液体200也可以是水、油、以及酒精等的任意的混合物(例如在乙醇中混入水的液体等)。在容器300的正X轴方向的顶端部设有盖部301。在容器300的外周面包有透明的带状的标签302。在标签302上设有RFID签条100。RFID签条100存在于空气中(大气中)。即设有RFID签条100的容器300的周围的气氛为空气。

需要说明的是,容器300为能够容纳液体200的容纳体即可,例如可以为玻璃制的容纳体,也可以为特百惠(注册商标)等的密闭容器。以下,为了简单化说明,有时仅将液体200称为“液体”,仅将容器300称为“容器”。另外,由于在RFID签条100中设有偶极天线,因此RFID签条100以成为纵长的方式粘贴于容器300,但是RFID签条100向容器300的安装方法不限于此。

接下来使用图2对RFID签条100的构成例进行说明。图2是示出RFID签条100的构成例的图。RFID签条100包括带状的片体40、用于记录识别信息的IC芯片10、环状导体20、以及天线部30。

片体40为层叠多片例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯等的合成树脂制薄膜而形成为带状的薄膜。IC芯片10、环状导体20、以及天线部30以例如包夹在层叠的多个合成树脂制薄膜之间的方式进行配置。需要说明的是,IC芯片10、环状导体20、以及天线部30可以直接设于容器主体,也可以设于容器的标签302。

IC芯片10具有内部电容,通过天线部30具有的电感和IC芯片10的内部电容构成匹配电路。

环状导体20是在Z轴方向俯视片体40时的形状为一圈以下的环(loop)状的导电性配线图案。

环状导体20与IC芯片10以及天线部30电连接。在通过读取器对在IC芯片10中记录的识别信息进行读取的时候,若天线部30接收到UHF频段的电波、例如920MHz附近的电波,则在共振作用下电流在环状导体20中流过。由此,产生使IC芯片10工作的起电力。若IC芯片10工作,则在IC芯片10中记录的识别信息通过IC芯片10被编码,被编码的数据将920MHz附近的电波作为载波,从而被无线传送至读取器等的通信装置。接受了该信号的读取器对信号进行译码而转送至外部机器。如此,本实施例的RFID签条100为不具有用于识别信息的保存、发送的电力源(电池)的被动型的电波式的无线签条。因此,与具有电池的主动型的无线签条相比,由于不具备电池,从而能够实现小型化和低价格化。

天线部30是以相对于无线通信用电波的频率(例如UHF频段的频率),在与IC芯片10之间示出共振特性的方式构成的偶极天线。天线部30整体具有与λ/2附近(λ为通信波长)相当的电气长度。

天线部30具有如下构造:对于例如920MHz附近(例如860MHz~960MHz,更优选为915MHz~935MHz)的频率的电波,即使在容器300被液体填满且在天线的附近存在液体的状态下,也实现与IC芯片10的阻抗共轭匹配。天线部30作为用于实现与IC芯片10的阻抗共轭匹配的构造而包括两个导体部(导体部30A以及导体部30B)。导体部30A以及导体部30B是与环状导体20连接,并且自环状导体20在彼此离开的方向延伸的导电性的配线图案。导电性的配线图案可以通过铜箔、铝箔的冲压加工、蚀刻加工、基于电镀而形成的方法、金属浆料的丝网印刷、金属线等的已知的方法形成,在此通过铝的蚀刻形成。

导体部30A以及导体部30B相对于通过IC芯片10的大致中心的假想线VL形成为线对称。假想线VL是与XY平面平行且在Y轴方向延伸的线。假想线VL也是在X轴方向的区域将RFID签条100大致二等分的线。

导体部30A以及导体部30B各自具有相当好与λ/4附近(λ为通信波长)的电气长度。天线部30的阻抗匹配的条件为,自负载侧观察信号源时的阻抗与自信号源侧观察负载时的阻抗彼此成为复共轭的情况。因此,若来自负载侧的信号源阻抗Zs为Zs=Rs+jXs,则负载阻抗Zl为Zl=Rs-jXs时,传递最大电力。

需要说明的是,由于导体部30A以及导体部30B相对于假想线VL为线对称的形状,以下,对导体部30A的构成进行说明。关于导体部30B的构成,通过将导体部30A的向X轴方向的延伸方向替换为相反,省略其说明。

导体部30A包括第一元件1、第二元件2、第三元件3以及第四元件4。

第一元件1是自环状导体20向负X轴方向延伸的蜿蜒(曲折)形状的导电性配线图案。第一元件1为蜿蜒元件。

第一元件1的正X轴方向的端部与环状导体20连接。第一元件1与环状导体20的连接部位例如为环状导体20的正Y轴方向侧的周縁部。第一元件1自与环状导体20的连接部位相对于负X轴方向以规定角度(例如30°~60°)延伸一定距离,然后自延伸了一定距离的部位进一步在负X轴方向延伸。需要说明的是,第一元件1的形状不限于图示例子,也可以为例如自与环状导体20的连接部位相对于正Y轴方向延伸一定距离,然后自延伸了一定距离的部位垂直弯折而在负X轴方向延伸的形状。

第一元件1通过与环状导体20的正Y轴方向侧的周縁部连接,天线部30整体的X轴方向的宽度变窄,从而能够实现纵宽和横宽的比率较小的RFID签条100。因此,即使在将该RFID签条100粘贴于例如X轴方向的高度相对较小、标签较小的小容量的塑料瓶等的情况下,也能够将RFID签条100配置于不妨碍塑料瓶的标签的商品等显示的区域。

需要说明的是,第一元件1和环状导体20的连接部位不限于此,也可以为环状导体20的负X轴方向的周縁部。通过该构成,能够将第一元件1配置于环状导体20的负X轴方向侧的区域。因此,天线部30整体的Y轴方向的宽度变窄,从而能够实现细长形状的RFID签条100。因此,即使在将该RFID签条100粘贴于例如X轴方向的高度相对较大的大容量的塑料瓶等的情况下,也能够将RFID签条100配置于不妨碍塑料瓶的商品等显示的区域。

第二元件2是例如自环状导体20在负X轴方向延伸的直线形状的导电性配线图案。第二元件2为直线元件。

第二元件2的正X轴方向的端部与第一元件1或环状导体20连接。

在第二元件2与第一元件1连接的情况下,第二元件2例如在第一元件1与环状导体20的连接部位附近连接。第二元件2自该连接部位在负X轴方向延伸一定距离。

在第二元件2与环状导体20连接的情况下,第二元件2例如在环状导体20的正Y轴方向侧的周縁部连接。

第二元件2可以设于第一元件1的负Y轴方向侧,也可以设于第一元件1的正Y轴方向侧。

如图2所示,在第一元件1的负Y轴方向侧设置第二元件2的情况下,能够有效利用环状导体20的负X轴方向侧的区域。因此,能够实现纵宽和横宽的比率较小的RFID签条100。

需要说明的是,第二元件2和第一元件1之间的间隙(Y轴方向的分离距离)若设定为例如0.5mm至2.0mm的值,则在容易取得天线和IC芯片的阻抗的复共轭这点是优选的。若该距离变得过大,则阻抗的实数部变大,变得难以取得与IC芯片的复共轭。第二元件2为主部,第一元件1为副部。

第三元件3是自第二元件2的负X轴方向的顶端向与第二元件2延伸的方向不同的方向延伸的钩形状的导电性配线图案。第三元件3为钩元件。第三元件3可以为U字形状的图案,也可以为L字形状的图案。

需要说明的是,第二元件2和第三元件3可以一体地形成为钩形状。

如图2所示,第三元件3在自第二元件2的负X轴方向的顶端在负Y轴方向延伸一定距离之后,向正X轴方向垂直弯折,然后朝向环状导体20延伸一定距离。通过该形状,能够有效利用环状导体20的负X轴方向侧的区域。因此,能够实现纵宽和横宽的比率较小的RFID签条100。

第三元件3朝向环状导体20延伸的部分和第二元件之间形成间隙。该间隙(Y轴方向的分离距离)设定为例如1.0mm至30.0mm的值。在该间隙中,设置多个第四元件4。

第四元件4为自第二元件2朝向第三元件3延伸,并且与第二元件2以及第三元件3一同形成格子形状的图案的导电性配线图案。第四元件4为格子元件。

在本实施方式中,作为一个例子,使用了三个第四元件4,但是第四元件4的数量为一个以上即可。若将相邻的第四元件4的X轴方向的间隔设定为例如1.0mm至30.0mm的值,则在可通信的频带宽带化、并且通信距离延长这点是优选的。

各元件的电气长度如下设定。

例如,第一元件1的长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度。在该情况下,第二元件2的长度和第三元件3的长度的至少一者设定为与λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

需要说明的是,可以代替第一元件1而将第二元件2的电气长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数。在该情况下,第一元件1的电气长度和第三元件3的电气长度的至少一者设定为与使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。该情况的不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

另外,可以代替第一元件1而将第二元件2的电气长度和L字(逆L字)形状的第三元件3的电气长度的合计的值设定为使用频率的波长的λ/4的倍数。在该情况下,第一元件1的电气长度设定为与使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。该情况的不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

另外,可以代替第一元件1而将第二元件2的电气长度、第三元件3的电气长度、第四元件4(例如三个第四元件4中的任一个)的电气长度的合计的电气长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数。在该情况下,第一元件1的电气长度设定为与使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。该情况的不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

接下来,使用图3A、图3B,对RFID签条100的阻抗特性进行说明。

图3A是示出在容器300中未容纳液体200的状态下测量的RFID签条100的阻抗特性的图。图3B是示出在容器300中容纳有液体200的状态下测量的RFID签条100的阻抗特性。

将RFID签条100的阻抗Zc设定为“Zc=Rc+jXc”,纵轴表示实数和虚数的值。添加字“c”是芯片(IC芯片10)的简略。横轴表示无线通信用电波的频率。实线是将与各频率对应的实数画曲线而得的。点划线是将与各频率对应的虚数画曲线而得的。

在图3A中,920MHz的实数的值为约8Ω,920MHz的虚数的值为约176Ω。在图3B中,920MHz的实数的值为约21Ω,920MHz的虚数的值为约198Ω。如此,可知阻抗特性因容器内的液体的有无而改变。

图3A、图3B所示阻抗特性与后述比较例的阻抗特性相比紊乱较小。阻抗特性的紊乱较小意味着天线性能的降低较小。使用图4,对本实施方式的比较例进行说明。

图4是示出本发明的实施方式的RFID签条100的比较例100A的构成例的图。比较例100A代替第一元件1、第二元件2、以及第三元件3而包括蜿蜒形状的配线图案即元件31。

元件31是与环状导体20连接且自环状导体20在X轴方向延伸的矩形状的导电性配线图案。元件31设定为使用频率的波长的大致1/4的倍数的电气长度。大致1/4包括例如使用频率的波长的约1/3~1/5。

使用图5A、图5B对这样构成的比较例100A的阻抗特性进行说明。

图5A是示出在容器300中未容纳液体200的状态下测量的比较例100A的阻抗特性的图。图5B是示出在容器300中容纳有液体200的状态下测量的比较例100A的阻抗特性的图。与图3A以及图3B相同,纵轴表示实数和虚数的值。横轴表示无线通信用电波的频率。实线是将与各频率对应的实数画曲线而成的。点划线是将与各频率对应的虚数画曲线而成的。

在图5A中,920MHz的实数的值为约17Ω,920MHz的虚数的值为约243Ω。在图5B中,920MHz的实数的值为约80Ω,920MHz的虚数的值为约25Ω。

与图3A以及图3B所示阻抗特性相比,可知图5A以及图5B所示阻抗特性产生较大紊乱。认为在元件31的蜿蜒形状和介电常数ε为“80”的液体之间产生电气耦合是阻抗特性产生较大紊乱的原因。例如,在自读取器观察时元件31配置于液体的面前的情况下,即在读取器、元件31以及液体以该顺序排列的情况下,比较例100A的阻抗因液体的介电常数而较大改变。即,比较例100A中,推测由于为了确保天线部30的无线通信所必须的电气长度而采用蜿蜒形状的天线元件,因此自读取器观察,元件31的背面侧的液体与天线元件的电气耦合变强,阻抗特性产生较大紊乱。为了解决这样的问题,以往,采取通过在天线元件和容器之间设置分隔件而使自天线元件至液体的距离变大从而降低电气耦合、通过在天线元件和容器之间插入金属制片体而降低电气耦合等的措施。

另一方面,公知频率相对较高的UHF频段的电波容易被液体吸收。例如,在读取器和元件31之间存在液体的情况下,自读取器发送的电波的一部分被容器内的液体吸收,残余的微弱的电波被元件31接收。即,在元件31处的电波的接收强度降低。由于元件31将该电波作为载波而将与识别信息相关的信号朝向读取器发送,因此自比较例100A发送的微弱的电波被容器内的液体吸收,在读取器处的电波的接收强度降低。

而且,在读取器和元件31之间存在液体的情况下,公知在电波通过液体时,通过液体的波长缩短效果,电波的波长略微变短。若电波的波长变短,则自天线部30与IC芯片10的共振条件偏离,不满足共轭匹配的条件,不能获得最大电力。

在比较例100A中,采用蜿蜒形状的元件31,而且元件31的电气长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数。因此,本申请发明人发现,由于上述的电气耦合、波长缩短效果、电波的吸收衰减等,与读取器的无线通信有可能变得困难。

与此相对,本实施方式的RFID签条100中,至少通过使用至少蜿蜒形状之外的形状的天线元件,能够缓和天线元件和液体的电气耦合。另外,RFID签条100通过组合形状不同的多个天线元件,能够缓和天线元件与液体的电气耦合。

另外,根据本实施方式的RFID签条100,通过组合电气长度不同的多个元件,修正了共振条件的偏差,相对于液体的波长缩短效果能够获得良好的匹配电路。

根据本实施方式的RFID签条100,通过组合形状不同的多个天线元件,或者组合电气长度不同的多个元件,能够提高在天线部30处的电波的接收强度。

需要说明的是,本实施方式的RFID签条100也可以如下构成。对于与RFID签条100相同的部分付与相同附图标记,省略其说明,对不同部分进行描述。

图6是示出第一变形例的RFID签条100-1的构成例的图。RFID签条100-1构成为自第一元件1至第二元件2的Y轴方向的距离变长。在RFID签条100-1中,若将第一元件1和第二元件2之间的间隙设定为例如2.0mm至5.0mm的值,则在容易取得天线和IC芯片的复共轭这点优选。若第一元件1和第二元件2之间的间隙为5.0mm以上,则天线的电阻变大,通信距离可能变短。

图7A是示出在容器300中未容纳液体200的状态下测量的RFID签条100-1的阻抗特性的图。图7B是示出在容器300中容纳有液体200的状态下测量的RFID签条100-1的阻抗特性的图。

在图7A中,920MHz的实数的值为约10Ω,920MHz的虚数的值为约177Ω。在图7B中,920MHz的实数的值为约23Ω,920MHz的虚数的值为约196Ω。根据图7A以及图7B,可知RFID签条100-1的阻抗特性与前述比较例100A的阻抗特性相比紊乱较小。

根据RFID签条100-1,能够获得与RFID签条100相同的效果。另外,根据RFID签条100-1,例如,即使在因制造公差导致蜿蜒形状的第一元件1的上下宽度不均匀的情况下,通过扩大第一元件1和第二元件2的间隙,能够抑制第一元件1向第二元件2的接触。因此,不需要第一元件1等的制造公差的管理。另外,通过扩大第一元件1和第二元件2的间隙,各配线图案的制造变得容易。其结果,RFID签条100-1的成品率提高,并且能够降低制造成本。

图8是示出第二变形例的RFID签条100-2的构成例的图。RFID签条100-2与RFID签条100相比,省略了第一元件1。各元件的电气长度如下设定。

例如,第二元件2的长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度。在该情况下,第三元件3的长度设定为与λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

需要说明的是,可以代替第二元件2而将第三元件3的电气长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数。在该情况下,第二元件2的长度设定为与λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

另外,可以代替第二元件2而将第三元件3的电气长度和第四元件4(例如三个第四元件4中的任一者)的电气长度的合计的电气长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数。在该情况下,第二元件2的电气长度设定为与使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。该情况下的不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

图9A是示出在容器300中未容纳液体200的状态下测量的RFID签条100-2的阻抗特性的图。图9B是示出在容器300中容纳有液体200的状态下测量的RFID签条100-2的阻抗特性的图。

在图9A中,920MHz的实数的值为约11Ω,920MHz的虚数的值为约185Ω。在图9B中,920MHz的实数的值为约16Ω,920MHz的虚数的值为约196Ω。根据图9A以及图9B,可知RFID签条100-2的阻抗特性与前述比较例100A的阻抗特性相比紊乱较小。

根据RFID签条100-2,通过组合电气长度和形状这两者不同的多个元件,能够获得与RFID签条100相同的效果。

另外,根据RFID签条100-2,例如,由于不需要第一元件1,因此不仅不需要第一元件1等的制造公差的管理,而且构造简单化。其结果,RFID签条100-2的成品率提高,并且能够进一步降低制造成本。

图10是示出第三变形例的RFID签条100-3的构成例的图。RFID签条100-3与RFID签条100-2相比第四元件4的数量较少。

图11A是示出在容器300中未容纳液体200的状态下测量的RFID签条100-3的阻抗特性的图。图11B是示出在容器300中容纳有液体200的状态下测量的RFID签条100-3的阻抗特性图。

在图11A中,920MHz的实数的值为约11Ω,920MHz的虚数的值为约184Ω。在图11B中,920MHz的实数的值为约17Ω,920MHz的虚数的值为约196Ω。根据图11A以及图11B,可知RFID签条100-3的阻抗特性与前述比较例100A的阻抗特性相比紊乱较小。另外,根据图11A以及图11B,可知RFID签条100-3的阻抗特性与前述第二变形例的RFID签条100-2的阻抗特性相比未产生较大紊乱。

根据RFID签条100-3,通过组合电气长度和形状这两者不同的多个元件,能够获得与RFID签条100相同的效果。

另外,根据RFID签条100-3,例如,与能够减少第四元件4的数量相应地,不仅不需要制造公差的管理,而且构造简单化。其结果,RFID签条100-3的成品率提高,并且能够进一步降低制造成本。

图12是示出第四变形例的RFID签条100-4的构成例的图。RFID签条100-4与RFID签条100-3相比代替第三元件3以及第四元件4而使用第五元件5。第二元件2为主部,第五元件5为副部。

第五元件5是以自直线元件即第二元件2的途中分支的方式与第二元件2连接,并且与第二元件2平行地延伸的导体。第五元件5是分支元件。

第五元件5向第二元件2的连接点为例如自第二元件2和环状导体20的连接点离开规定距离的位置。若将规定距离设定为例如5.0mm至100.0mm的值,则天线的电阻不会变得过大,因此优选。

在第二元件2和第五元件5在与环状导体20侧相反方向延伸的部分之间形成间隙。若将该间隙(Y轴方向的分离距离)设定为例如1.0mm至30.0mm的值,则天线的电阻不会变得过大,因此优选。需要说明的是,可以在该间隙中设置前述第四元件4。

各元件的电气长度如下设定。

例如,第二元件2的长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度。在该情况下,第五元件5的长度设定为与λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

另外,可以代替第二元件2而将第五元件5的电气长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数。在该情况下,第二元件2的电气长度设定为与使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。在该情况下的不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

图13A是示出在容器300中未容纳液体200的状态下测量的RFID签条100-4的阻抗特性的图。图13B是示出在容器300容纳有液体200的状态下测量的RFID签条100-4的阻抗特性的图。

在图13A中,920MHz的实数的值为约9Ω,920MHz的虚数的值为约184Ω。在图13B中,920MHz的实数的值为约16Ω,920MHz的虚数的值为约193Ω。根据图13A以及图13B,可知RFID签条100-4的阻抗特性与前述比较例100A的阻抗特性相比紊乱较小。另外,根据图13A以及图13B,可知RFID签条100-4的阻抗特性与前述第三变形例的RFID签条100-3的阻抗特性大致相同,未产生较大紊乱。

根据RFID签条100-4,通过组合电气长度和形状这两者不同的多个元件,能够获得与RFID签条100相同的效果。

另外,根据RFID签条100-4,能够省略第四元件4,相应地不仅不需要制造公差的管理,而且构造简单化。其结果,RFID签条100-4的成品率提高,并且能够进一步降低制造成本。

另外,根据RFID签条100-4,由于是易于调整第五元件5的分支部位、即第五元件5自第二元件2的引出位置的构造,因此能够使RFID签条100-4的设计条件具有自由度。例如,在必须极力使RFID签条100-4的表面积变小的特殊形状的容器300的情况下,预计第二元件2的下侧(负Y轴方向侧)的区域变窄。即使在该情况下,通过在使第五元件5的分支部位极力接近环状导体20的基础上,使第五元件5的在X轴方向延伸的部分的长度变短,从而也能够应用于特殊的容器300。因此,由于能够应用RFID签条100-4的容器300增加,从而能够增加RFID签条100-4的产量,并且能够进一步降低RFID签条100-4的制造单价。

图14是示出第五变形例的RFID签条100-5的构成例的图。RFID签条100-5与RFID签条100-4相比省略了第五元件5。RFID签条100-5代替组合电气长度和形状这两者不同的多个元件的构造而具有包括第二元件2的简单的构造。

RFID签条100-5的第二元件2是设定为使用频率的波长的大致1/4的倍数的电气长度的直线形状的导体。

本申请发明人确认了RFID签条100-5的阻抗特性为与例如图13A以及图13B所示阻抗特性同等的阻抗特性。另外,本申请发明人还确认了RFID签条100-5的阻抗特性与前述比较例100A的阻抗特性相比紊乱较小。

另外,虽然基于RFID签条100-5的与读取器的通信距离与基于RFID签条100~100-4的与读取器的通信距离相比具有变短的倾向,但是确认了至少能够确保实用的通信距离(例如约1m~7m)。需要说明的是,即使在通信距离变短的情况下,通过例如在用于搬运容器的传送带处配置读取器,也能够读取识别信息,从而能够活用于各种商品的库存管理等。

认为如此阻抗特性优异的理由是通过将天线元件设定为直线形状,与仅利用蜿蜒形状的天线元件的情况相比,削弱了在天线元件和液体之间的电气耦合。

以往,为了确保天线部30的无线通信所必须的电气长度,采用蜿蜒形状的天线元件、环形状的天线元件等的事例较多。但是,若利用这样的天线元件,则与液体的电气耦合变强,阻抗特性较大紊乱,因而无法确保期望的天线性能。因此在以往,采用通过在天线元件和容器之间设置分隔件使自天线元件至液体的距离变大从而降低电气耦合、通过在天线元件和容器之间插入金属制片体来降低电气耦合等的措施。

根据第五变形例的RFID签条100-5,由于不需要这样的措施,因此RFID签条100-5的制造的管理变得容易,并且能够大幅降低RFID签条100-5的制造所需要的材料。因此,能够实现RFID签条100-5的制造成本的大幅降低。

图15是示出第六变形例的RFID签条100-6的构成例的图。RFID签条100-6与第三变形例的RFID签条100-3相比省略了第四元件4。

本发明的发明人确认了RFID签条100-6的阻抗特性与前述比较例100A的阻抗特性相比紊乱较小。另外,还确认了基于RFID签条100-6的与读取器的通信距离和基于RFID签条100-3的与读取器的通信距离为同等距离。

根据RFID签条100-6,例如,能够省略第四元件4,相应地不仅不需要制造公差的管理,而且构造简单化。其结果,RFID签条100-6的成品率提高,并且能够进一步降低制造成本。

图16是示出第七变形例的RFID签条100-7的构成例的图。RFID签条100-7与RFID签条100相比省略了第三元件3以及第四元件4。在第一元件1为主部的情况下,第二元件2为副部,在第二元件2为主部的情况下,第一元件1为副部。

各元件的电气长度如下设定。

例如,第一元件1的长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度。在该情况下,第二元件2的长度设定为与λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

需要说明的是,可以代替第一元件1而将第二元件2的电气长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数。在该情况下,第一元件1的电气长度设定为与使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。该情况的不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

本发明的发明人确认了RFID签条100-7的阻抗特性与前述比较例100A的阻抗特性相比紊乱较小。另外,还确认了基于RFID签条100-7的与读取器的通信距离和基于RFID签条100的与读取器的通信距离为同等距离。

根据RFID签条100-7,例如,能够省略第三元件3以及第四元件4,相应地不仅不需要制造公差的管理,而且构造简单化。其结果,RFID签条100-7的成品率提高,能够进一步降低制造成本。

图17是示出第8变形例的RFID签条100-8的构成例的图。RFID签条100-8与RFID签条100相比,代替第三元件3以及第四元件4而使用第五元件5。在第一元件1为主部的情况下,第二元件2为副部,在第二元件2为主部的情况下,第一元件1为副部。

各元件的电气长度如下设定。

例如,在第一元件1的长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度的情况下,第二元件2的长度和第五元件5的长度的至少一者设定为与λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

另外,在第二元件2的长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数的电气长度的情况下,第一元件1的长度和第五元件5的长度的至少一者设定为与λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

另外,在第五元件5的电气长度设定为使用频率的波长的λ/4的倍数的情况下,第一元件1的电气长度和第二元件2的长度的至少一者设定为与λ/4的倍数的电气长度不同的电气长度。不同的电气长度为例如使用频率的波长的λ/3.5至λ/4.5的范围。

本申请发明人确认了RFID签条100-8的阻抗特性与前述比较例100A的阻抗特性相比紊乱较小。另外,还确认了基于RFID签条100-8的与读取器的通信距离和基于RFID签条100的与读取器的通信距离为同等距离。

根据RFID签条100-8,能够省略例如第四元件4,相应地不仅不需要制造公差的管理,而且构造简单化。其结果,RFID签条100-8的成品率提高,并且能够进一步降低制造成本。

需要说明的是,本实施方式的各个RFID签条100~100-8不仅能够应用于UHF频段的电波,还能够应用于VHF频段、SHF频段等的电波。在RFID签条100~100-8的使用频率为UHF频段的频率、例如860~960MHz、915~925MHz等的情况下,由于UHF频段与VHF频段相比频率较高,因此波长变短,有利于天线的小型化。因此,通过将本实施方式的RFID签条100~100-8设定为适合UHF频段的电波的形状,能够实现IC芯片10的小型化,并且能够获得存储器容量也较小且廉价的无线签条。

另外,本实施方式的各个RFID签条100~100-8能够应用于电磁感应式的无线签条、电波式的无线签条的任一者。特别是,在将各个RFID签条100~100-8应用于电波式的无线签条的情况下,能够确保与读取器的规定的无线通信距离。规定的无线通信距离为例如0m至20m的范围。

需要说明的是,对于本实施方式的RFID签条100~100-8,不论在RFID签条100~100-8存在的周围为空气中(大气中)和水中的哪一者的情况下,均能够利用UHF频段、VHF频段、SHF频段等的电波进行无线通信。例如,将具有RFID签条100~100-8的容器300容纳于水桶等中,不论是在该水桶中装有水的状态还是未装有水的状态下,均能够利用RFID签条100~100-8进行与读取器的无线通信。以下,利用具有与RFID签条100~100-8共通的技术特征的第九变形例的RFID签条100-9,对设于空气中和水中的任一者的情况下均能够进行无线通信进行说明。

图18A是示出设于空气中的RFID签条的频率特性的第一图。图18B是示出设于空气中的RFID签条的频率特性的第二图。图18C是示出设于空气中的RFID签条的频率特性的第三图。图18D是示出设于空气中的RFID签条的频率特性的第四图。图18E是示出设于空气中的RFID签条的频率特性的第五图。

图18A至图18E中,示出了设于空气中的RFID签条100-9的频率特性。各图的横轴表示无线通信用电波的频率,纵轴表示自RFID签条100-9至读取器的通信可能距离。需要说明的是,RFID签条100-9的详细构成后述。

在图18A中,示出了设于容纳有液体的500ml的塑料瓶(未冷冻)的RFID签条100-9的数据。根据图18A,在500ml的塑料瓶的情况下,可知作为将通信可能距离设定为10cm以上时的共振频率的频带,能够较宽地确保为830MHz~1040MHz。

在图18B中,示出了设于容纳有酒精(例如在水中添加25%乙醇)的900ml的玻璃制的瓶子的RFID签条100-9的数据。根据图18B,在900ml的玻璃制的瓶子的情况下,可知作为将通信可能距离设定为10cm以上时的共振频率频带,能够确保例如740MHz~1200MHz。

在图18C中,示出了设于容纳有水的1000ml的纸包的RFID签条100-9的数据。根据图18C,在1000ml的纸包的情况下,可知作为将通信可能距离设定为10cm以上时的共振频率频带,能够确保例如780MHz~1200MHz。

在图18D中,示出了设于容纳有油(日清奥利友制色拉油)的1500ml的塑料瓶的RFID签条100-9的数据。根据图18D,在1500ml的塑料瓶的情况下,可知作为将通信可能距离设定为10cm以上时的共振频率频带,能够确保例如700MHz~1200MHz。

在图18E中,示出了设于容纳有液体的500ml的塑料瓶(被冷冻)的RFID签条100-9的数据。根据图18E,在被冷冻的塑料瓶的情况下,可知作为将通信可能距离设定为10cm以上时的共振频率频带,能够确保例如700MHz~1200MHz。

接下来,参照图19A至图20D,对将设有RFID签条100-9的500ml的塑料瓶置于水桶之中,并且向该水桶中注入水前后的频率特性进行说明。

图19A是用于说明能够设于空气中以及水中的任一者的RFID签条的频率特性的第一图。图19B是用于说明能够设于空气中以及水中的任一者的RFID签条的频率特性的第二图。图19C是用于说明能够设于空气中以及水中的任一者的RFID签条的频率特性的第三图。图19D是用于说明能够设于空气中以及水中的任一者的RFID签条的频率特性的第四图。

如图19A至图19D所示,在能够容纳水311的水桶(容器400)之中,容纳有例如500ml的塑料瓶(容器300)。图19A表示在容器400中未注入水311的状态,图19B至图19C表示在容器400中注入水311的状态。

按照图19B、图19C、图19D的顺序,设定水311的量变多。图19B的状态是RFID签条100-9即将浸水之前、即容器300的大部分被水311浸没,但是RFID签条100-9未被水311浸没的状态。图19C的状态是RFID签条100-9刚浸水之后的状态、即在RFID签条100-9的上表面略微存在水311的状态。略微存在水311的状态是指,例如自RFID签条100-9的表面至水面311a的距离为约1mm~1cm。图19D的状态是与图19C的状态相比水311的量增加,例如RFID签条100-9的至水面311a的距离成为约15cm的状态。

将在这些状态下验证的RFID签条100-9的频率特性在图20A至图20D中示出。图20A是示出在图19A中示出的RFID签条的频率特性的图,图20B是示出在图19B中示出的RFID签条的频率特性的图,图20C是示出在图19C中示出的RFID签条的频率特性的图,图20D是示出在图19D中示出的RFID签条的频率特性的图。各图的横轴表示无线通信用电波的频率,纵轴表示自RFID签条100-9至读取器的通信可能距离。需要说明的是,如图19A所示,这些数据是在自读取器用的天线500至RFID签条100-9的距离L为25cm的情况下測定的数据。

图20A的频率特性与图19A的状态对应。根据图20A,可知在容器400中未注入水311的状态下,作为将通信可能距离设定为10cm以上时的共振频率的频带,能够较宽地确保800MHz~1200MHz。

图20B的频率特性与图19B的状态对应。根据图20B,可知在RFID签条100-9未浸水311的状态下,作为将通信可能距离设定为10cm以上时的共振频率的频带,能够较宽地确保800MHz~1200MHz。

图20C的频率特性与图19C的状态对应。根据图20C,可知在RFID签条100-9略微浸水311的状态下,虽然与图20B的数据相比整体地通信可能距离变短,但是除了840MHz附近和1100MHz附近,能够较宽地确保通信可能距离。

图20D的频率特性与图19D的状态对应。根据图20D,可知即使在自RFID签条100-9至水面311a的距离变长的情况下,也能够较宽地确保通信可能距离。

需要说明的是,虽然在本实施方式中未举例示出数据,但是在RFID签条100-9至水面311a的距离比15cm长的情况下,例如该距离为直至约30cm的话,已经证实了利用RFID签条100-9的无线通信为可能的。

图21是示出第九变形例的RFID签条100-9的构成例的图。与图8所示RFID签条100-2的区别在于,在RFID签条100-9中,第四元件4的数量增加这一点。

根据RFID签条100-9,能够缓和天线元件与液体的电气耦合。另外,根据RFID签条100-9,通过组合电气长度不同的多个元件,共振条件的偏差被修正,相对于液体的波长缩短效果能够获得良好的匹配电路。另外,根据RFID签条100-9,通过组合电气长度不同的多个元件,能够提高在天线部30的电波的接收强度。特别是由于第四元件4的数增加,在水中的用途下,也能够进一步提高在天线部30的电波的接收强度。另外,根据RFID签条100-9,将在空气中的利用作为基本,例如,在开店中,即使在为了冷却塑料瓶而将该塑料瓶浸入装有冰水等的容器中的状态下,库存管理也是可能的。因此,能够省去自装有冰水等的容器取出塑料瓶而核对库存数等的麻烦。另外,即使在因震灾、水害等导致塑料瓶等浸水的情况下,也能够在浸水状态下对其库存数进行核对。

在以上的实施方式中示出的构成是示出本发明的内容的一个例子,其可以和别的公知的技术进行组合,在不超出本发明的主旨的范围内,也能够省略、改变构成的一部分。

本国际申请要求基于2019年7月19日申请的日本国专利申请2019-134033号、以及2019年10月28日申请的日本国专利申请2019-195734号的优先权,在本国际申请中引用2019-134033号、以及2019-195734号的全部内容。

附图标记说明

1:第一元件

2:第二元件

3:第三元件

4:第四元件

5:第五元件

10:IC芯片

20:环状导体

30:天线部

30A:导体部

30B:导体部

31:元件

40:片体

100:RFID签条

100-1:RFID签条

100-2:RFID签条

100-3:RFID签条

100-4:RFID签条

100-5:RFID签条

100-6:RFID签条

100-7:RFID签条

100-8:RFID签条

100-9:RFID签条

200:液体

300:容器

301:盖部

302:标签

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