(57)【要約】【課題】被接着体の表面に貼り付ける非接触ＩＣラベル１のサイズが小さくでき、かつ必要な通信距離を確保できる非接触ＩＣラベルとアンテナ内蔵被接着体１０を提供する【解決手段】ラベル基材２上に、機能層と７、パターン化された第一の導電層３と該導電層上に位置するマスク層８と、隠蔽層５と、前記第一の導電層３と静電容量的に結合するパターン化された第二の導電層４と、前記第二の導電層に跨って電気的に接続するＩＣチップ６と、接着層９と、がこの順に積層されたラベルが、第一の基材２上に、パターン化された導電層１１と、接着層１４と、第二の基材１３と、がこの順に積層された被接着体に貼り付けられ、前記ラベルの前記第一の導電層または前記第二の導電層と、前記被接着体の導電層とが一部で厚さ方向に重ねられ、静電容量的に結合することを特徴とする【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラベル基材上に、機能層と、パターン化された第一の導電層と該導電層上に位置するマスク層と、隠蔽層と、前記第一の導電層と静電容量的に結合するパターン化された第二の導電層と、前記第二の導電層に跨って電気的に接続するＩＣチップと、接着層と、がこの順に積層されたラベルが、
第一の基材上に、パターン化された導電層と、接着層と、第二の基材と、がこの順に積層された被接着体に貼り付けられ、
前記ラベルの前記第一の導電層または前記第二の導電層と、前記被接着体の導電層とが一部で厚さ方向に重ねられ、静電容量的に結合することを特徴とする非接触ＩＣラベル。
【請求項２】
前記被接着体は、セキュリティ文書であることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項３】
前記第二の導電層は、導電性ペーストインキであることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣラベル。
【請求項４】
第一の基材上に、パターン化された導電層と、接着層と、第二の基材と、がこの順に積層された被接着体が、
ラベル基材上に、機能層と、パターン化された第一の導電層と該導電層上に位置するマスク層と、隠蔽層と、前記第一の導電層と静電容量的に結合するパターン化された第二の導電層と、前記第二の導電層に跨って電気的に接続するＩＣチップと、接着層と、がこの順に積層されたラベルに貼り付けられ、
前記ラベルの前記第一の導電層または前記第二の導電層と、前記被接着体の導電層とが一部で厚さ方向に重ねられ、静電容量的に結合することを特徴とするアンテナ内蔵被接着体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的な視覚効果を呈する光学変化デバイスを備え、外部のデータ読取装置との間で、非接触でデータの送受信をすることができる非接触ＩＣラベルとアンテナ内蔵被接着体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小売店やレンタル店等における商品管理に、ＩＣチップとアンテナとを備えた非接触ＩＣラベルが使用されている。これは、管理すべき商品に非接触ＩＣラベルを取り付け、専用のデータ読み書き装置でＩＣチップに格納されたデータを読み書きし、商品の出入庫管理、在庫管理、貸し出し管理等を行うものである。ＩＣチップを備えている為、商品コードだけでなく、入荷日、担当者等の豊富な情報を商品と一体で記録管理することができる。
【０００３】
非接触型ＩＣラベルには、短距離通信用、長距離通信用があるが、物品管理等においては、静電結合や電磁誘導を用いた短距離通信用の非接触型ＩＣラベルに比べ、通信距離が１〜２ｍと長いマイクロ波を用いた非接触ＩＣラベルが有利である。
【０００４】
また、非接触ＩＣラベルが普及するにつれ、非接触ＩＣラベルに光学変化デバイス（optical variable device:以下、「ＯＶＤ」と称する。）を組み合わせることにより偽造防止機能を付与することが行われている。ＯＶＤとは、光の干渉を用いて立体画像や特殊な装飾画像を表現できるホログラムや回折格子、光学特性の異なる薄膜を重ねることにより見る角度により色の変化を生じる多層薄膜の総称である。これらＯＶＤは立体画像や色の変化といった独特な印象を与えるため、優れた装飾効果を有しており、各種包装材や絵本、カタログ等の一般的な印刷物に利用されている。非接触ＩＣラベルに対しては、ＯＶＤは高度な製造技術を要することから偽造防止手段として使用され、クレジットカード、有価証券、証明書類等にも利用されている。
【０００５】
上述の非接触ＩＣラベルのデータ読み書き機能とＯＶＤの偽造防止機能や装飾効果を組み合わせることによって、より高レベルの偽造防止効果を実現したり、偽造防止効果又は装飾効果と商品管理機能を併せ持つラベルを構成したりすることができる等の利点がある。一例として、ホログラム加工を施した金属薄膜の一部をエッチング、レーザ照射などにより除去し残った導電性金属部分をアンテナパターンとした非接触型データ送受信体が提案されている。（例えば、下記特許文献１参照）
また、ホログラム加工を施したパターン状金属薄膜と、この金属薄膜上に絶縁層を介してICチップとICチップに接続されたアンテナ層（接続層）を設け、アンテナ層（接続層）と金属薄膜を容量結合で電気的に接続することでアンテナ層と金属薄膜が共同して一つのアンテナとして機能し良好な通信が可能となるRFID情報媒体が提案されている。（例えば、下記特許文献２参照）
本発明の非接触ＩＣラベルが貼られる被接着体には主なものとして、セキュリティ関係であれば有価証券、カード、証明書、保証書、パスポート等であり、ブランドプロテクション関係であればタバコ、薬、化粧品等の箱がある。
【０００６】
非接触ＩＣラベルは、ホログラムの金属反射膜（蒸着膜）をディメタライズ処理（金属等の光反射性膜を部分的に取り除く処理）してアンテナ素子としている。非接触ＩＣラベルの性質上無線機器の様に機能を追求したアンテナが取り付けられることはなく、さらにＩＣチップを搭載しているラベルだからといってアンテナの放射効率上げるためにアンテナ素子を大きくしてラベルのサイズを大きくすることは被接着体のサイズおよび被接着体
の貼り付け面のデザイン等の制約によってできない。さらにラベルのサイズは小さいサイズが好まれる傾向にあり、このような状況であっても通信距離は確保したいという、相反した問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４２０８８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００８／０３８６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被接着体の表面に貼り付ける非接触ＩＣラベルのサイズが小さくでき、かつ必要な通信距離を確保できる非接触ＩＣラベルとアンテナ内蔵被接着体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するための請求項１に係る発明は、ラベル基材上に、機能層と、パターン化された第一の導電層と該導電層上に位置するマスク層と、隠蔽層と、前記第一の導電層と静電容量的に結合するパターン化された第二の導電層と、前記第二の導電層に跨って電気的に接続するＩＣチップと、接着層と、がこの順に積層されたラベルが、第一の基材上に、パターン化された導電層と、接着層と、第二の基材と、がこの順に積層された被接着体に貼り付けられ、前記ラベルの前記第一の導電層または前記第二の導電層と、前記被接着体の導電層とが一部で厚さ方向に重ねられ、静電容量的に結合することを特徴とする非接触ＩＣラベルとしたものである。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、前記被接着体が、セキュリティ文書であることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣラベルとしたものである。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、前記第二の導電層は、導電性ペーストインキであることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣラベルとしたものである。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、第一の基材上に、パターン化された導電層と、接着層と、第二の基材と、がこの順に積層された被接着体が、ラベル基材上に、機能層と、パターン化された第一の導電層と該導電層上に位置するマスク層と、隠蔽層と、前記第一の導電層と静電容量的に結合するパターン化された第二の導電層と、前記第二の導電層に跨って電気的に接続するＩＣチップと、接着層と、がこの順に積層されたラベルに貼り付けられ、
前記ラベルの前記第一の導電層または前記第二の導電層と、前記被接着体の導電層とが一部で厚さ方向に重ねられ、静電容量的に結合することを特徴とするアンテナ内蔵被接着体である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明になる非接触ＩＣラベルとアンテナ内蔵被接着体は、非接触ＩＣラベルのサイズが小さくても、被接着体中に内臓させた導電層が静電容量的に結合しアンテナ機能を補完し、必要な通信距離を確保できる。すなわちアンテナ素子でもある第一の導電層であるホログラムの金属反射膜（蒸着膜）と被接着体の内層に設けられた導電体のアンテナ素子とが静電容量的に結合、協調して一つのアンテナとすることで、被接着体に貼り付けられるラベルのサイズが小さくでき、かつ被接着体の内層にあるアンテナ素子の効果により必要な通信距離が確保できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一例の非接触ＩＣラベルが被接着体に貼られた状態にある上面透視図である。
【図２】図１の非接触ＩＣラベルのＡ−Ａ線における断面視の図として表現したものである。
【図３】図１の非接触ＩＣラベルが被接着体の表面に貼られた状態にある表面視図である。
【図４】一般的な非接触ＩＣラベルの一例のアンテナ部を模式的に示した図である。
【図５】図４のアンテナを分割した状態の図である。
【図６】図５で分割したアンテナを中央部で重ね合わせた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態の一例である分割非接触ＩＣラベルについて、図１から図６を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本例の非接触ＩＣラベル１が被着体１０に貼り付けられた状態にある上面透視図である。図２は図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【００１７】
ラベル基材２は、ＯＶＤとして機能する機能層７と第一の導電層３が視認できるような透明の樹脂等からなる。具体的には、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ）等の樹脂等からなる透明なシート状の材料である好適に採用することができる。なお、ラベル基材２は、下方のＯＶＤとして機能する機能層７と第一の導電層３が視認できれば、必ずしも無色でなくてもよく、透明性を有する有色の材料で形成されてもよい。
【００１８】
ラベル基材２の第一の導電層３に対向する面には、ＯＶＤとして機能する機能層７が形成されている。ＯＶＤとして機能する機能層７は、立体画像が表現されたり、見る角度によって色が変化するレリーフ型や体積型のホログラム、複数種類の回折格子が画素として配置された回折格子画像、カラーシフトを生じるセラミクスや金属材料の薄膜積層体等が、適宜選択されて公知の方法により形成されている。これらの中では、量産性やコストを考慮すると、レリーフ型ホログラム（回折格子）や多層薄膜方式のものが好ましい。
【００１９】
第一の導電層３は、アルミ等の金属をＯＶＤとして機能する機能層７上に蒸着することによって蒸着膜として形成されている。第一の導電層３は、ポリアミドイミド等からなる所望のパターン形状のマスク層（絶縁層）８で被覆し、デメタライズ処理を施すことによって、所望のパターン形状に形成されている。又マスク層８で被覆されていない部分のアルミ等の金属をエッチング等の処理により除去され、反射機能も除去されている。
【００２０】
第一の導電層３は、印刷アンテナ４を介してＩＣチップ６と静電容量的に接続されて、ＩＣチップ６のアンテナとして非接触通信を可能にするとともに、反射層として機能するため、ＯＶＤとして機能する機能層７が発揮する視覚効果を高める。特に、ＯＶＤとして機能する機能層７がレリーフホログラムや回折格子等の場合は、これらの回折効果が高められ、より鮮明にホログラム画像、回折格子画像が認識できるようになる効果がある。
【００２１】
マスク層８の下面及びラベル基材２の下面には非接触ＩＣラベル１を上面から見たとき（平面視）に第二の導電層である印刷アンテナ４及びＩＣチップ６を可視光下で視認不能にするための隠蔽層５が設けられている。
【００２２】
隠蔽層５は、後述するように第一の導電層３と印刷アンテナ４が静電容量結合可能となるように、非導電性材料で形成されている。本実施形態においては、樹脂成分からな絶縁
性インキを印刷することによって隠蔽層５が形成されている。
【００２３】
隠蔽層５は、第二の導電層である印刷アンテナ４及びＩＣチップ６が平面視において見えなくなるようなものを用いる。例えば、所定の波長の可視光線を反射して特定の色彩を呈するものでも良いし、すべての波長の可視光線を吸収するような黒色のものでもよい。さらに、すべての波長の可視光線を反射するものでもよい。
また、隠蔽層５は少なくとも第二の導電層である印刷アンテナ４及びＩＣチップ６を覆うように形成してもよいが、全面に形成してもよい。全面に形成することにより、基材側から見たときに、導電性を設けていない部分全域が隠蔽層５で隠蔽でき、よりＩＣチップの位置が見えなくなる事が好ましい。
【００２４】
すべての波長の可視光線を反射するものは外観が酸化チタン系顔料を用いれば白色となり、金属粉を顔料に用いれば金属光沢が得られ、金属顔料を用いたインキを用いると鏡面状となり、可視光下においては第一の導電層３と区別できなくなる。ただし隠蔽層は絶縁層であり金属粉や金属顔料により導電性とはならない様にする。第二の導電層である印刷アンテナ４及びＩＣチップ６の上面を第一の導電層３で完全に覆ってしまうと、ＩＣチップ６の非接触通信ができなくなるが、鏡面状の隠蔽層を用いることで、視覚的には第二の導電層である印刷アンテナ４及びＩＣチップ６の上面を導電層３で完全に覆っているように見えるが、第二の導電層である印刷アンテナ４及びＩＣチップ６の上面は非導電性の隠蔽層しか存在しないため、通信は可能となる。
【００２５】
第二の導電層である印刷アンテナ４は、銀ペーストインキ等の導電性ペーストを用いて隠蔽層５の下面に公知の方法で印刷されることによって、例えば図１に示すようなパターン形状に形成されている。
【００２６】
ＩＣチップ６は、シリコンの単結晶等からなり、図示しないバンプが異方導電性接着剤等を用いて加熱加圧接着し第二の導電層である印刷アンテナ４に電気的に接続され実装されている。第一の導電層３と印刷アンテナ４とは、両者の間に介在する絶縁性のマスク層８と非導電性インキの隠蔽層５を誘電体として、図２の波線で示した破線楕円Ｂの範囲における静電容量結合により電気的に接続されており、ＩＣチップ６が、外部の読取装置と電波方式の非接触データ通信が可能となっている。ＩＣチップ６と外部の読取装置との交信に使用する周波数は、マイクロ波帯（２．４５ギガヘルツ）及びＵＨＦ波帯（８４０〜９６０メガヘルツ）となっている。
【００２７】
ＩＣチップ６として、１個１個異なる識別情報（ユニークＩＤ、以下、「ＵＩＤ」と称する。）が付されたものが用いられてもよい。ＵＩＤは、例えば、数字、英文字、記号等またはこれらの組み合わせからできており、それぞれのＩＣチップのメモリに、対応するＵＩＤが記憶されている。このようなＩＣチップを用いると、ＵＩＤを読み取り利用することによって、そのＩＣチップ（又はそのＩＣチップが付いたＩＣラベル）のトレーサビリティを確保することができる。
【００２８】
ＩＣチップ６と第二の導電層である印刷アンテナ４を含む隠蔽層５の下方全体には、接着層９が設けられており、その接着力によって被着体１０の表面に接着されている。
【００２９】
上記のように構成された非接触ＩＣラベル１は、ラベル基材２の一方の面に機能層７を形成し、機能層７上に金属蒸着膜を形成してマスク層８を用いて第一の導電層３を所望の形状に形成し、さらに隠蔽層５及び印刷アンテナ４を順番に印刷によって設け、ＩＣチップ６を印刷アンテナ４に実装し、最後に接着層９を設けることによって製造することができる。隠蔽層５及び第二の導電層である印刷アンテナ４については、例えば、多色スクリーン印刷機で最初に隠蔽層５を印刷し、続いて第二の導電層である印刷アンテナ４を印刷し、その印刷直後に乾燥工程を入れることで効率的に形成できる。
【００３０】
被接着体１０の第一の基材１２および第二の基材１３は、紙類の他、樹脂等の例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂（ＡＢＳ）等のシート状の材料である。補助アンテナ１１は、図１に示すようなアンテナ形状にパターン化された導電体で、アルミ、銅、ニッケルなどの導電性を持った金属薄膜であり、図２に示すように接着層１４の接着力により第一の基材１２、第二の基材１３に間に挟み込まれている。なお図には示さないが第一の基材１２と補助アンテナ１１の間には接着層１４または他の接着層があってもよい。
【００３１】
ＩＣラベル１の第一の導電層３と被接着体１０の補助アンテナ１１とは、図２の破線楕円Ｃの部分で隠蔽層５、接着層９および第一の基材１２を介して容量結合され、第一の導電層３と補助アンテナ１１が電気的に接続され一つのアンテナとなる。
【００３２】
被接着体１０の第一の基材１２は、０．１〜２ｍｍ程度の厚さが対象であり、この厚さの制限は、破線楕円Ｃにおける容量結合による結合損失からきており、第一の導電層３と補助アンテナ１１の対向する面の面積と第一の基材１２の誘電率によるが、本発明のセキュリティ、ブランドプロテクション用途のＩＣラベルというラベルの性質上のサイズからみると第一の基材１２の厚さが２ｍｍ以上では結合損失が大きいためである。
【００３３】
図３に被接着体１０の表面にＩＣラベル１が貼られた状態を示す。隠蔽層５と反射層である第一の導電層３の上に位置する機能層７のホログラムが見えており、従来のホログラムラベルに近い外観となっている。
【００３４】
次に実施例に示すアンテナの特徴と性能について説明する。
図４は非接触ＩＣラベルの内のアンテナ部を抽出した図である。第一の導電層３と第二の導電層である印刷アンテナ４は共にアンテナとして機能する。第二の導電層である印刷アンテナ４にはＩＣチップ６が実装されており、またアンテナ側のインピーダンスとＩＣチップ側の内部インピーダンスとを整合するインピーダンス整合回路がＩＣチップ６付近にスリットパターンとして形成されている。第二の導電層である印刷アンテナ４は、さらに図に示すようなコの字形状のアンテナであり、また第一の導電層３との静電結合用の接続パッド１５を備えている。
【００３５】
図４に示すアンテナは、一般的な半波長ダイポールアンテナを変形させた変形ダイポールアンテナである。従来のホログラムラベルと同様に、ホログラムの特徴である立体画像、特殊な装飾画像、色変化などの光学効果を最大限に得るためには、欠け、切れ目等のない面で、かつある程度の面積を有する表現面が必要であり、この表現面を得るためにデザインされたアンテナが図４に示す変形ダイポールアンテナである。
【００３６】
図４に示す変形ダイポールアンテナの性能であるが、標準半波長ダイポールアンテナのアンテナ利得が２．１４dBiであるのに対して、本発明のアンテナは２．４５ＧＨｚ仕様でラベルの長さ：４２ｍｍ、幅：１２ｍｍのサイズでアンテナ利得は約１．５dBiであった。第二の導電層である印刷アンテナ４のアンテナ部分が双方に折り返されていることから全体の放射効率が低下し、アンテナ利得が下がったものと考えられる。
【００３７】
ただし、本ＩＣラベルは物流等で使われるＲＦＩＤタグのような長距離での読み取り通信距離性能は必要ではなく、ハンディリーダーで近接して読み取りできる通信距離があればよいので、前述のアンテナ利得約１．５dBiという性能であっても問題はないと考える。
【００３８】
次に実施例に示すアンテナについて、アンテナ分割とアンテナ結合という側面でその原理を説明する。第一の導電層３の中央部の破線Ｄはアンテナ分割するカット箇所であり、図５に第一の導電層３がカットされた状態を示す。本発明では、切り離された右側のアンテナのＦ部は、第一の導電層３と同形状の導電体（金属薄膜）で形成された補助アンテナ１１に置き換わり、Ｆ部に示す「矢印」の長さ分アンテナを延伸させ、Ｅ部と前述のＦ部を延伸させた分を図６の破線楕円Ｇに示すように重ね合わせる。本発明では被接着体１０の基材１２を介して重ね合わされ、破線楕円Ｇの部分で前述の通りに静電容量結合させることでＥ部とＦ部が電気的に接続され、その結果アンテナを分割しても図４に示す分割前のアンテナと同等のアンテナ性能を得ることができる。ただし、この場合静電容量結合において結合損失がないことが前提である。
【００３９】
第一の導電層３の破線Ｄのカット箇所は、損失なく静電容量結合ができ、かつ破線楕円Ｇの部分がＩＣチップ６およびインピーダンス整合回路に影響しない範囲であればどの位置でもよく、例えばＥ部のサイズを極力小さくすることもできる。
【００４０】
本説明では、第一の導電層３をカットして被接着体に内装される第一の導電層３と同形状の補助アンテナ１１を延伸させ、被接着体の基材を介して重ね合わせた例としたが、損失なく静電容量結合ができれば、第一の導電層３のＥ部、補助アンテナ１１のＦ部のアンテナ形状および静電容量結合面である破線楕円Ｇの形状はどのような形状であってもかまわない。
【００４１】
本説明では、第一の導電層３を分割、結合としたが、第二の導電層である印刷アンテナ４においても同様の分割、結合が可能である。
【００４２】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、非接触ＩＣラベルの内容や目的に応じて適宜その構成や材料等において最適化することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  非接触ＩＣラベル、
２  ラベル基材
３  導電層（反射膜）（パターン化された第一の導電層）
４  印刷アンテナ（パターン化された第二の導電層）
５  隠蔽層
６  ＩＣチップ
７  ＯＶＤとして機能する機能層
８  マスク層（絶縁層）
９  接着層
１０  被着体  （被接着体）
１１  補助アンテナ（導電層）
１２  第一の基材
１３  第二の基材
１４  接着層
１５  接続パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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