(57)【要約】【課題】  この発明は、ＲＦＩＤチップと共に使用するためのアンテナ（１）を刷り込んだフォイル（３）に関する。【解決手段】  アンテナ（１）は、接続端子（８）を備えた導体ストリップ（４）で構成されている。この発明では、印刷による方法で導電性の印刷インクを用いて印刷したアンテナ（１）が、導体ストリップ（４）内に窓状の開口部（７）を有し、その際開口部（７）の面積が、開口部を含めた面積全体の少なくとも２０％である。【選択図】  図２ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦＩＤチップと共に使用するためのアンテナ（１）を刷り込んだフォイルであって、アンテナ（１）が、接続端子（８）を備えた導体ストリップ（４）で構成されているフォイルにおいて、
印刷による方法で導電性の印刷インクを用いて印刷したアンテナ（１）が、導体ストリップ（４）内に窓状の開口部（７）を有し、その際開口部（７）の面積が、開口部（７）を含めた導体ストリップ（４）の面積全体の少なくとも２０％であることを特徴とするフォイル。
【請求項２】
窓状の開口部（７）が、接続端子（８）に至るまで導体ストリップ（４）の全長に渡って、ほぼ均一に分布する形で配置されていることを特徴とする請求項１に記載のフォイル。
【請求項３】
導体ストリップ（４）が、平面図で見て、導体ストリップの長手方向に延びる二つの縦のライン（１２）と、この縦のライン（１２）を連結する多数のブリッジ部（９）とから構成される格子構造を有し、その際この格子構造が、接続端子（８）に至るまで導体ストリップ（４）の全長に渡って延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォイル。
【請求項４】
アンテナ（１）が、８００〜１０００ＭＨｚのＵＨＦ帯又は２．４〜２．６ＧＨｚのＳＨＦ帯で励振するように構成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のフォイル。
【請求項５】
共振帯域内において、反射減衰量を−１０ｄＢまで低減した場合、アンテナ（１）が、少なくとも１００ＭＨｚの帯域幅を有することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のフォイル。
【請求項６】
印刷した導体ストリップ（４）内の開口部（７）が、任意の規則的又は不規則的な形状を有することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載のフォイル。
【請求項７】
印刷した導体ストリップ（４）内の開口部（７）が、円形、楕円形或いは長方形であることを特徴とする請求項６に記載のフォイル。
【請求項８】
アンテナ（１）の導体ストリップ（４）が、軸対称に配置された二つの導体ストリップ部分（５）から構成されるとともに、半波長ダイポールアンテナ（６）を形成することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載のフォイル。
【請求項９】
導体ストリップ部分（５）が、アンテナの端（１０）の方向に向かって、直線的に、反って、或いは折れ曲がって延びていることを特徴とする請求項８に記載のフォイル。
【請求項１０】
印刷した導体ストリップ部分（５）内の開口部（７）のサイズが、アンテナの端（１０）の方向に向かって、減少して行くことを特徴とする請求項８又は９に記載のフォイル。
【請求項１１】
開口部（７）間のブリッジ部の幅が、アンテナの端（１０）の方向に向かって、増大して行くことを特徴とする請求項８から１０までのいずれか一つに記載のフォイル。
【請求項１２】
アンテナ（１）の導体ストリップ（４）が、ループアンテナ（１１）を構成することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載のフォイル。
【請求項１３】
フォイルの材料として、ポリマー製の支持フォイル、多層に共有押出し成形したフォイル或いは積層板を用いることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか一つに記載のフォイル。
【請求項１４】
刷り込んだアンテナ（１）が、凹版印刷法により、フォイル（３）上に印刷されたものであることを特徴とする請求項１から１３までのいずれか一つに記載のフォイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＲＦＩＤチップと共に使用するためのアンテナを刷り込んだフォイルに関し、その際アンテナは、接続端子を備えた導体ストリップから構成されている。ＲＦＩＤ（無線周波数識別）チップは、非接触により読取装置を用いて読み取ることができるとともに、商品を識別するのに適した能動回路又は受動回路である。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１により、半波長ダイポールアンテナを刷り込んだタグ用フォイルが知られている。この場合、全面に渡る導体ストリップを備えたアンテナをタグ用フォイル上に印刷している。これらのアンテナは、それぞれ二つの導体ストリップ部分を備えた導体ストリップから構成されている。
【０００３】
特許文献２は、誘電体の支持基板上に間隔を空けて、対称的に形成された多数の導電性の構造を印刷したダイポールアンテナに関する。これらの間隔の空けた構造の間には、追加の別に印刷した連結構造が配備されている。そこに記載されたアンテナは、携帯電話のヘッドセット用に用いられ、導体ストリップ部分の長さが波長と直接関連する従来の半波長ダイポールアンテナと比べて、構造の大きさを低減することが可能なものである。
【０００４】
特許文献３により、高周波帯用の柔軟な基板に適合させることが可能なアンテナが知られている。このアンテナは、全面に渡る導体ストリップを有し、アンテナの同調のために、追加の分離可能な導体構造を有する。接続端子を出発点として延びる導体ストリップを備えた、固定の周波数用に構成されたアンテナと比べて、この追加の構造を製作するためには、何倍もの導電性のアンテナ材料が必要となる。
【特許文献１】国際特許公開第０３／０６８８７４−Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許公開第２００３／０８０９０３−Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許公開第２００２／０００３４９６−Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の課題は、アンテナを刷り込んだフォイルを大量生産する際における導電性の印刷インクのコスト及び消費量を低減することである。更に、このアンテナは、良好な動作特性、特別な広帯域性、優れた反射減衰量、小さい伝送損失を特徴とすべきものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、この発明にもとづき、印刷による方法で導電性の印刷インクを用いて印刷したアンテナが、導体ストリップ内に窓状の開口部を有し、その際これらの開口部の面積が、開口部を含む導体ストリップの面積全体の少なくとも２０％であることによって解決される。この面積比に関する基準となる値は、これらの開口部を含めた導体ストリップの面積全体である。この発明の目的に適うこととして、これらの窓状の開口部は、接続端子に至るまで導体ストリップの全長に渡って、ほぼ均一に分布する形で配置される。有利には、導体ストリップは、平面図で見て、導体ストリップの長手方向に延びる二つの縦のラインとこれらの縦のラインを連結する多数のブリッジ部とから構成される格子構造を有し、その際この格子構造は、接続端子に至るまで導体ストリップの長さ全体に渡って延びている。これらの開口部によって、全面に渡る導体ストリップを備えたアンテナと比べて、アンテナの広帯域な放射特性を悪化させることなく、高価な印刷インクの材料消費量を大幅に低減することができる。この関連において、広帯域性とは、アンテナの伝送特性が、アンテナの共振周波数の中心から高い部分と低い部分に跨っていることを特徴とする。
【０００７】
フォイル、例えばタグ用フォイル又は包装用フォイルの上に印刷したアンテナを、ＲＥＦＩＤチップと共に使用して、多方面に渡って使用することを可能とするために、８００〜１０００ＭＨｚのＵＨＦ帯又は２．４〜２．６ＧＨｚのＳＨＦ帯において、１００ＭＨｚの広帯域性を確保することを目指す。共振帯域において、反射減衰量を−１０ｄＢにまで低減した場合、このアンテナは、有利には１００ＭＨｚ以上の帯域幅を有する。アンテナの共振周波数は、その幾何学的な形状とサイズによって決まる。即ち、半波長ダイポールアンテナの場合、導体ストリップの長さは、波長と直接関連する。
【０００８】
基本的には、このアンテナの刷り込みに関して、様々な印刷方法を用いることができる。導電性の印刷インクを用いた凹版印刷法が、このフォイルの大量生産に特に適していることが分かっている。この場合、導電性の材料を含有する印刷インクを用いて、フォイルストリップ上にアンテナを刷り込む。この場合、アンテナの導体ストリップ全体に渡っての刷り込みは、この発明による方法の一つの措置として行われる。このフォイルの材料としては、有利にはポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンのグループの中から選んだポリマー製のフォイル材料が検討対象となる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、改質又は交差結合したポリエチレン、ポリスチレン、これらのポリマーの混合物又はコポリマーが、これに属する。これらのフォイルは、多層に共有押出し成形又は積層して作ることができる。
【０００９】
このフォイルストリップは、例えば３０〜１５０μｍの層厚を有する。これらは、ロール形の商品として流通させることができる。このフォイルストリップから、それぞれ一つのアンテナを備えたフォイル部分を切り離すことができる。
【００１０】
５０ｍ／分以上の大きなフォイルストリップの速度に加えて、特に凹版印刷法により、印刷する導体ストリップの層厚の精確なサイズ設定が可能となる。小さい構造を印刷する場合、凹版印刷法は、例えば、シルクスクリーン印刷法と比べて、縁の鋭さが良好なことと、表面の粗さが５μｍ以内と小さいこととを特徴としている。即ち、層厚が１０μｍ以下の導体ストリップを製作することが可能であり、その際フォイルストリップ上に印刷したすべてのアンテナに対して、誤差を±１μｍ以内に保持することができる。刷り込んだ導体ストリップは、基本的には、その全長に渡って、不規則的な、特にフラクタルな又は規則的な、有利には円形、楕円形或いは長方形の任意の形状の開口部を有する。印刷する面積を低減することによって、外側のサイズが同じである全面に渡るアンテナと比べて、使用する印刷インクの量を低減することができ、それによって、製作コストが明きらかに低減される。この場合、これらの開口部の面積を、これらの開口部を含めた導体ストリップの面積全体に対して、２０％、有利には少なくとも５０％より大きくするのが、この発明の目的に適うことである。
【００１１】
これらの開口部の幅及びこれらの開口部間のブリッジ部の太さを変えることによって、アンテナの特性、例えば共振周波数などを目的通りに変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において、単に実施例として図示した図面にもとづき、この発明について説明する。
【００１３】
図１は、アンテナ１を印刷したフォイルストリップ２の一部を図示しており、このフォイルストリップから、タグとして使用される、それぞれ一つのアンテナ１を備えた、多くのフォイル３を打ち出すことができる。このフォイルストリップ２は、有利にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から構成され、例えば、３０〜１５０μｍの厚さを有する。これらのアンテナ１は、ＲＦＩＤチップと共に使用することを目的としており、８００〜１０００ＭＨｚのＵＨＦ帯又は２．４〜２．６ＧＨｚのＳＨＦ帯でカップリングするように構成されている。この導体ストリップ４は、二つの導体ストリップ部分５に分かれており、一つの半波長ダイポールアンテナ６を形成している。このアンテナ１は、導電性の印刷インクを用いて巻取り紙印刷法でフォイルストリップ２上に刷り込まれたものであり、窓状の開口部７を有する。これらの開口部７は、平面図で見て長方形の導体ストリップ部分５の中の区画を形成しており、合計して、アンテナ１の外側のサイズに対して、少なくとも２０％、有利には少なくとも５０％に相当する面積を有する。フォイルストリップ２上に印刷した印刷インクは、導電性の材料を含有したものである。
【００１４】
これらの窓状の開口部は、接続端子に至るまで導体ストリップの全長に渡って、ほぼ均一に分布する形で配置されている。この有利な実施形態を示す実施例では、導体ストリップ４は、平面図で見て、格子構造を有し、この格子構造は、導体ストップの長手方向に延びる二つの縦のライン１２とこれらの縦のライン１２を連結する多数のブリッジ部９とから構成されている。この図から、この格子構造が、接続端子８に至るまで導体ストリップ４の全長に渡って延びていることが分かる。
【００１５】
図２ａは、半波長ダイポールアンテナ６を刷り込んだ、タグとして使用される一つのフォイル３を図示している。この半波長ダイポールアンテナ６は、平面図で見て長方形の二つの導体ストリップ部分５を有し、これらの部分は、中央に配置された、ＲＦＩＤチップに対する接続端子８から左側と右側に延びている。これらの導体ストリップ部分５は、長方形の窓として形成された開口部７を有する。図２ａの実施例では、導体ストリップ部分５のすべての開口部７は、同じ大きさで形成されている。開口部７の間に有るブリッジ部９は、導体ストリップ部分５の一部であり、この実施例では、ブリッジ部の幅は同じである。
【００１６】
図２ｂに図示した実施例では、刷り込んだ導体ストリップ部分５の開口部７のサイズは、アンテナの端１０の方向に向かって、より小さくなっている。
【００１７】
図２ｃの実施例では、開口部７の間に配備されたブリッジ部９の幅が変化している。このブリッジ部の幅は、アンテナの端１０の方向に向かって、より大きくなっている。
【００１８】
図２ｄの実施例では、図２ｂと２ｃにもとづき述べた措置を互いに組み合わせている。
【００１９】
この発明による図２ａ〜２ｄに図示した半波長ダイポールアンテナ６は、これに対応する図３に図示した従来技術と比べて、必要な印刷インクを明らかに低減することが可能であるとともに、そのためＲＦＩＤチップと共に使用するために刷り込んだアンテナ１により決まるフォイル３を安価に製造することが可能である。
【００２０】
図４は、導体ストリップ部分を折り曲げて並べたアンテナ１を図示している。この配置によって、アンテナの周波数を変化させずに、アンテナ１の全長を低減することができる。
【００２１】
図５は、導体ストリップがループアンテナ１１を構成する、この発明によるアンテナ構造を図示している。この図示した特殊な実施形態のアンテナ１は、その幾何学的な形状により、クアッドループ又は全波長ループアンテナとも称される。このアンテナは、非常に良好な受信性能を有する。導体ストリップ内に配置された窓状の開口部１１は、任意の規則的又は不規則的な形状を持つことができ、有利には円形、楕円形或いは長方形である。この実施例では、すべての開口部７は、基本的に同じサイズを有し、ブリッジ部９の幅は同じである。しかし、開口部７を異なる大きさに構成することとブリッジ部９を異なる幅で構成することの両方又は一方も、この発明の範囲内である。
【００２２】
この発明によるアンテナは、帯域幅が広いこと、反射減衰量が優れていること、伝送損失が小さいことを特徴とする。驚くべきことに、典型的には真っ直ぐに延びる縁とその延びに沿って変わらずに推移する幅を有する導体ストリップ内の開口部は、実際には大きな伝送損失を生じさせない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】凹版印刷法でアンテナを印刷したタグ用フォイルストリップの一部
【図２ａ】この発明による半波長ダイポールアンテナの一つの実施形態
【図２ｂ】この発明による半波長ダイポールアンテナの一つの実施形態
【図２ｃ】この発明による半波長ダイポールアンテナの一つの実施形態
【図２ｄ】この発明による半波長ダイポールアンテナの一つの実施形態
【図３】従来技術による半波長ダイポールアンテナ
【図４】導体ストリップ部分を折り曲げて並べたアンテナ
【図５】ループアンテナ
【符号の説明】
【００２４】
１    アンテナ
２    フォイルストリップ
３    フォイル
４    導体ストリップ
５    導体ストリップ部分
６    半波長ダイポールアンテナ
７    開口部
８    接続端子
９    ブリッジ部
１０    アンテナの端
１１    ループアンテナ
１２    縦のライン
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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