(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ＩＣタグを配置することで無線ＩＣタグの無線通信特性を改善する無線通信改善シート体であって、
第１のスペーサと、補助アンテナと、第２のスペーサとが積層されて成り、
前記第１のスペーサは、前記無線ＩＣタグが備えるＩＣチップと前記補助アンテナとを結線しないで配置する配置面を有し、
前記補助アンテナは、１つの導体部分のみで構成されて、前記第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に設けられ、
前記第２のスペーサは、前記補助アンテナを挟んで前記第１のスペーサとは反対側に設けられ、
前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサは、磁性材料を実質的に含まない材料で構成され、
前記補助アンテナには、前記無線ＩＣタグが配置されたときに、少なくとも前記ＩＣチップまたはリアクタンス装荷部に対向するように、孔または切り欠きが設けられ、
前記無線ＩＣタグと前記補助アンテナの孔または切り欠きとにより周環状の電流路を形成し、その電流路を流れる電流によって発生する補助アンテナと交差する方向の磁界成分を介して前記無線ＩＣタグと前記補助アンテナとが電磁エネルギの受け渡しを行い、前記ＩＣチップのインピーダンスを調整可能に構成されることを特徴とする無線通信改善シート体。
【請求項２】
無線ＩＣタグを配置することで無線ＩＣタグの無線通信特性を改善する無線通信改善シート体であって、
第１のスペーサと、補助アンテナと、第２のスペーサとが積層されて成り、
前記第１のスペーサは、前記無線ＩＣタグが備えるＩＣチップと前記補助アンテナとを結線しないで配置する配置面を有し、
前記補助アンテナは、１つの導体部分のみで構成されて、前記第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に設けられ、
前記第２のスペーサは、前記補助アンテナを挟んで前記第１のスペーサとは反対側に設けられ、
前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサは、磁性材料を実質的に含まない材料で構成され、
前記補助アンテナには、前記無線ＩＣタグが配置されたときに、少なくとも前記ＩＣチップおよびリアクタンス装荷部に対向するように、孔または切り欠きが設けられ、
前記無線ＩＣタグと前記補助アンテナの孔または切り欠きとにより周環状の電流路を形成し、その電流路の内方領域の大きさを変更することで前記ＩＣチップのインピーダンスを調整して、前記無線ＩＣタグのインピーダンスを整合可能に構成されることを特徴とする無線通信改善シート体。
【請求項３】
前記孔または切り欠きを含んで構成され、無線ＩＣタグの共振周波数を調整する調整部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の無線通信改善シート体。
【請求項４】
前記調整部が誘電材料、磁性材料から選ばれる少なくともいずれか１つの材料で構成されることを特徴とする請求項３記載の無線通信改善シート体。
【請求項５】
前記第２のスペーサの補助アンテナとは反対側に裏面導体層をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体。
【請求項６】
前記裏面導体層が前記補助アンテナの備える導体部分と同じか、またはより大きいことを特徴とする請求項５記載の無線通信改善シート体。
【請求項７】
前記裏面導体層は、前記補助アンテナが備える導体部分の共振長さ方向に少なくとも一部が突出して設けられることを特徴とする請求項６記載の無線通信改善シート体。
【請求項８】
前記孔または切り欠きは、前記補助アンテナが、前記無線通信に用いられる電磁波に対して共振するように設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体。
【請求項９】
前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサの少なくともいずれか１つは、発泡体からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体。
【請求項１０】
外表面の一部または全部を誘電材料で被覆したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体。
【請求項１１】
前記配置面および前記配置面と反対側の面の少なくともいずれか１つの面は、粘着性または接着性を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体の配置面に無線ＩＣタグを配置した、または請求項１〜１１のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体にＩＣチップを結合したことを特徴とする無線通信用ＩＣタグ。
【請求項１３】
電磁誘導方式で無線通信するコイルアンテナが磁性体により通信特性改善した無線通信用ＩＣタグと、請求項１２に記載の無線通信用ＩＣタグとを複合化したことを特徴とする無線通信用ＩＣタグ。
【請求項１４】
外表面の一部または全部を誘電材料で被覆したことを特徴とする請求項１２または１３に記載の無線通信用ＩＣタグ。
【請求項１５】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の無線通信改善シート体、もしくは請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の無線通信用ＩＣタグを組み込んだことを特徴とする情報伝達媒体。
【請求項１６】
請求項１２〜１４のいずれか１つに記載の無線通信用ＩＣタグ、もしくは請求項１５記載の情報伝達媒体を用いることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信用ＩＣタグを使用する際に用いることで、通信距離を改善する無線通信改善シート体、無線通信用ＩＣタグ、情報伝達媒体および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報通信の分野のみならず、物流管理などの分野でも無線通信技術が応用され、無線通信用のＩＣタグ（以下では単に「ＩＣタグ」という。）は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術の一翼を担う製品として広く知られる、物流管理や、安価な情報記憶媒体として使用用途は多岐にわたることから、無線通信機器は、様々な使用環境に置かれることになる。
【０００３】
ＩＣタグは、識別番号などのデータを記憶するチップと、電波を送受信するためのアンテナとからなり、薄型、軽量で実現できることが大きな利点となっている。
【０００４】
このような利点を十分に生かすためには、タグの貼り付け位置に制限がなく、どこにどのように貼り付けても、通信可能に構成されていることが好ましいとされる。
【０００５】
しかしながら、ＩＣタグは、自由空間で使用するように設計されており、超短波帯、極超短波帯、マイクロ波帯の電波を利用する場合、汎用タグはいわゆるダイポールアンテナ用いて電波方式の通信による送受信を行っているので、金属などがアンテナ近傍に存在すると、アンテナの通信特性が劣化し、通信可能距離が短くなってしまう。
【０００６】
アンテナの近傍に金属などの導電性材料が存在する場合、アンテナに電流が流れると金属側ではこれと逆向きの電流が誘導され、誘導電流によってアンテナの入力インピーダンスが大きく低下する。これによって自由空間に対して設計されたＩＣチップとのインピーダンスの整合性がとれなくなり、通信可能距離が短くなってしまう。
【０００７】
一般にダイポールアンテナ、モノポールアンテナおよびループアンテナは特定周波数の電波を受信することで、アンテナ内に共振電流が発生し、これがＩＣチップを流れる際に、自由空間でのチップインピーダンスと整合が取れるように設計されている。
【０００８】
図２５は、無線ＩＣタグ２０を導電性部材の近傍に配置した状態で、無線ＩＣタグ２０の近傍に形成される電界を示す断面図である。
【０００９】
アンテナ素子１１１の近傍に通信妨害部材１１２が存在する場合、アンテナ素子１１１の他端部１１１ｂから一端部１１１ａに向かう電流Ｉ１１が生じるとともに、通信妨害部材１１２内に、一方部分１１２ａから他方部分１２ｂに向かう電流Ｉ１２が生じることにより、アンテナ素子１１１と通信妨害部材１１２に逆向きの電流が生じる。
【００１０】
ＩＣ１１７によって交流が印加されるので、図に示す向きの電流が生じる状態と、反対向きの電流が生じる状態とが交互に発生する。周波数が高くなると、アンテナ素子１１１の一端部１１１ａと通信妨害部材１１２の一方部分１１２ａとの間、およびアンテナ素子１１１の他端部１１１ｂと通信妨害部材１１２の他方部分１１２ｂとの間に、あたかも電流Ｉ０が生じているのと等価の状態となり、アンテナ素子１１１の一端部１１１ａと通信妨害部材１１２の一方部分１１２ａとの間、およびアンテナ素子１１１の他端部１１１ｂと通信妨害部材１１２の他方部分１１２ｂとの間が、いわば高周波的に短絡した状態となる。このような高周波的な短絡が生じると、アンテナ素子１１１と通信妨害部材１１２とによって閉回路が形成され、通信妨害部材１１２が近傍に存在しない場合に比べて電流値が増加する。つまり、アンテナ素子１１１の近傍に通信妨害部材１１２がない場合に比べて、インピーダンスが低下することになる。
【００１１】
このように、アンテナやチップの近傍に導電性材料が存在すると、アンテナを流れる電流と逆向きの電流が導電性材料表面に誘導されることになり、さらにアンテナと向かいあう導電性材料表面の、それぞれの電界の高い箇所と低い箇所とが高周波的に繋がることになり、アンテナおよび導電性材料を介してループ状の電気路が発生してしまう。この電気路の発生がインピーダンスを大幅に低下させるため、チップインピーダンスと整合がとれなくなり、情報信号の伝達ができなくなってしまう。これにより通信可能距離が短くなる。
【００１２】
また、金属に限らず、紙、ガラス、樹脂、液体などもＩＣタグの近傍に存在することでＩＣタグの通信特性を劣化させる材質となりうる。
【００１３】
これらの材質の場合は、これらの材質がもつ誘電率および透磁率によってアンテナの共振周波数が変化し、通信相手の使用する電波の周波数とアンテナの共振周波数とのずれが生じて通信可能距離が短くなってしまう。
【００１４】
さらに、これらの無線ＩＣタグが取り付けられる製品は単品の場合だけでなく、複数であったり、それらが凝集していたり、サイズの異なるものが混在（リーダアンテナまでの距離が不均一の状態）していたり、また製品が移動している状態での読み取りが必要であったり、近くに他のＲＦＩＤリーダゲートや金属物（電波反射体）があったりと、電波暗室の中のような理想的な電波環境とは程遠い電波環境での読み取りが必要となる。このような電波環境では、電波干渉が発生したり、無線ＩＣタグが凝集や移動状態の場合に、無線ＩＣタグが起動や無線通信に必要な電力を受けとる確率が下がり、安定した通信可能距離の確保が困難となり、通信可能距離は短くなる。
【００１５】
特許文献１記載の無線用ＩＣタグは、ＩＣチップとこれに接続された第１のアンテナと、第１のアンテナとＩＣチップを取り付ける部材との間に設けられる第１のスペーサとを有し、さらに第２のアンテナと、第１のアンテナと第２のアンテナとの間に設けられる第２のスペーサを有している。
【００１６】
これにより、ＩＣタグが金属近傍に実装されたとしても、通信距離を長くすることができる。
【００１７】
【特許文献１】特開２００５−２１０６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１には、第２のアンテナが補助アンテナとなって通信距離が長くなるものと記載されているが、実際には第２のアンテナの補助効果は小さく、通信距離の長距離化は見込めない。また、特許文献１には特に設計された無線ＩＣタグが示されている。この場合はその特殊タグを用いて記載の効果が得られるのであり、市販無線ＩＣタグを貼り合わせるだけで通信性能改善を実現できるという汎用性は有しない。
【００１９】
本発明の目的は、無線通信用のＩＣタグの通信可能距離を改善することが可能な無線通信改善シート体、無線通信用ＩＣタグ、情報伝達媒体および無線通信システムを提供することである。
【００２０】
また本発明の目的は、無線ＩＣタグを貼り合わせるだけで無線通信特性を改善できるという汎用性を有するシート体の提供である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、無線ＩＣタグを配置することで無線ＩＣタグの無線通信特性を改善する無線通信改善シート体であって、
第１のスペーサと、補助アンテナと、第２のスペーサとが積層されて成り、
前記第１のスペーサは、前記無線ＩＣタグが備えるＩＣチップと前記補助アンテナとを結線しないで配置する配置面を有し、
前記補助アンテナは、１つの導体部分のみで構成されて、前記第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に設けられ、
前記第２のスペーサは、前記補助アンテナを挟んで前記第１のスペーサとは反対側に設けられ、
前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサは、磁性材料を実質的に含まない材料で構成され、
前記補助アンテナには、前記無線ＩＣタグが配置されたときに、少なくとも前記ＩＣチップまたはリアクタンス装荷部に対向するように、孔または切り欠きが設けられ、
前記無線ＩＣタグと前記補助アンテナの孔または切り欠きとにより周環状の電流路を形成し、その電流路を流れる電流によって発生する補助アンテナと交差する方向の磁界成分を介して前記無線ＩＣタグと前記補助アンテナとが電磁エネルギの受け渡しを行い、前記ＩＣチップのインピーダンスを調整可能に構成されることを特徴とする無線通信改善シート体である。
また本発明は、無線ＩＣタグを配置することで無線ＩＣタグの無線通信特性を改善する無線通信改善シート体であって、
第１のスペーサと、補助アンテナと、第２のスペーサとが積層されて成り、
前記第１のスペーサは、前記無線ＩＣタグが備えるＩＣチップと前記補助アンテナとを結線しないで配置する配置面を有し、
前記補助アンテナは、１つの導体部分のみで構成されて、前記第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に設けられ、
前記第２のスペーサは、前記補助アンテナを挟んで前記第１のスペーサとは反対側に設けられ、
前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサは、磁性材料を実質的に含まない材料で構成され、
前記補助アンテナには、前記無線ＩＣタグが配置されたときに、少なくとも前記ＩＣチップおよびリアクタンス装荷部に対向するように、孔または切り欠きが設けられ、
前記無線ＩＣタグと前記補助アンテナの孔または切り欠きとにより周環状の電流路を形成し、その電流路の内方領域の大きさを変更することで前記ＩＣチップのインピーダンスを調整して、前記無線ＩＣタグのインピーダンスを整合可能に構成されることを特徴とする無線通信改善シート体である。
【００２４】
また本発明は、前記孔または切り欠きを含んで構成され、無線ＩＣタグの共振周波数を調整する調整部が設けられることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記調整部が誘電材料、磁性材料から選ばれる少なくともいずれか１つの材料で構成されることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、前記第２のスペーサの補助アンテナとは反対側に裏面導体層をさらに設けたことを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、前記裏面導体層が前記補助アンテナの備える導体部分と同じか、またはより大きいことを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、前記裏面導体層は、前記補助アンテナが備える導体部分の共振長さ方向に少なくとも一部が突出して設けられることを特徴とする。
【００３０】
また本発明は、前記孔または切り欠きは、前記補助アンテナが、前記無線通信に用いられる電磁波に対して共振するように設けられることを特徴とする。
【００３１】
また本発明は、前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサの少なくともいずれか１つは、発泡体からなることを特徴とする。
【００３２】
また本発明は、外表面の１部または全部を誘電材料で被覆したことを特徴とする。
また本発明は、前記配置面および前記配置面と反対側の面の少なくともいずれか１つの面は、粘着性または接着性を有することを特徴とする。
【００３３】
また本発明は、上記無線通信改善シート体の配置面に無線ＩＣタグを配置し、または上記無線通信改善シート体にＩＣチップを結合したことを特徴とする無線通信用ＩＣタグである。
【００３４】
また本発明は、電磁誘導方式で無線通信するコイルアンテナが磁性体により通信特性改善した無線通信用ＩＣタグと、上記無線通信用ＩＣタグとを複合化したことを特徴とする無線通信用ＩＣタグである。
【００３５】
また本発明は、上記無線ＩＣタグの外表面の一部または全部を誘電材料で被覆したことを特徴とする無線通信用ＩＣタグである。
【００３６】
また本発明は、上記無線通信改善シート体、または上記無線通信用ＩＣタグを組み込んだことを特徴とする情報伝達媒体である。
【００３７】
また本発明は、上記無線通信用ＩＣタグ、または上記情報伝達媒体を用いることを特徴とする無線通信システムである。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、無線ＩＣタグを配置することで無線ＩＣタグの無線通信特性を改善する無線通信改善シート体である。
【００３９】
本発明の無線通信改善シート体は、市販の無線ＩＣタグを重ね合わせるだけで、被着物品の種類に依存しないで通信改善が達成できる補助アンテナである。補助アンテナと無線ＩＣタグのＩＣチップ間の電波信号のやりとりに導線配線、結線、ハンダ等の工程を用いずに、空間での電磁界分布を介するだけであるが、その条件下でインピーダンス調整を行い、共振周波数調整や通信改善が実現できる無線通信改善シート体である。
【００４０】
第１のスペーサは、無線ＩＣタグを結線しないで配置する配置面を有し、第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に補助アンテナが設けられる。第２のスペーサは、補助アンテナを挟んで第１のスペーサとは反対側に設けられる。第１のスペーサおよび第２のスペーサは、磁性材料を実質的に含まない材料で構成される。
【００４１】
前記補助アンテナは、１つの導体部分のみで構成され、前記無線ＩＣタグが配置されたときに、少なくとも前記ＩＣチップまたはリアクタンス装荷部に対向するように、前記補助アンテナには、孔または切り欠きが設けられることを特徴としている。
前記無線ＩＣタグと前記補助アンテナの孔または切り欠きとにより周環状の電流路を形成し、その電流路を流れる電流によって発生する補助アンテナと交差する方向の磁界成分を介して前記無線ＩＣタグと前記補助アンテナとが電磁エネルギの受け渡しを行い、前記ＩＣチップのインピーダンスを調整可能に構成される。
これにより、無線ＩＣタグのダイポールアンテナと、補助アンテナとが、孔または切り欠きを介して電磁的に結合し、補助アンテナによる通信改善効果が発揮される。また、補助アンテナが導体材料として与える影響を小さくし、通信改善効果をさらに向上させることができる。
また本発明によれば、前記無線ＩＣタグと前記補助アンテナの孔または切り欠きとにより周環状の電流路を形成し、その電流路の内方領域の大きさを変更することで前記ＩＣチップのインピーダンスを調整して、前記無線ＩＣタグのインピーダンスを整合可能に構成される。
【００４６】
また本発明によれば、前記孔または切り欠きを含んで構成され、無線ＩＣタグの共振周波数を調整する調整部が設けられる。
【００４７】
これにより、インピーダンス調整をより確実に行うことができ、通信改善効果が向上する。
【００４８】
また本発明によれば、前記調整部を、誘電材料、磁性材料から選ばれる少なくともいずれか１つの材料で構成することで、無線通信可能な周波数帯域を広げることができる。
【００４９】
また本発明によれば、前記第２のスペーサの補助アンテナとは反対側に裏面導体層がさらに設けられる。これにより、無線通信改善シート体の設置位置（材料の種類も含む）の影響を小さくすることができる。
【００５０】
また本発明によれば、前記導体層が、補助アンテナが備える導体部分よりも大きくなる。これにより、無線通信改善シート体の設置位置（貼付する材料の種類も含む）の影響をより確実に小さくすることができる。
【００５１】
また本発明によれば、前記導体層は、前記補助アンテナが備える導体部分の共振長手方向に少なくとも一部が突出して設けられる。
これにより、送信する電磁波の強度および指向性が向上し、通信改善効果が向上する。
【００５４】
また本発明によれば、前記孔または切り欠きは、前記補助アンテナが、前記無線通信に用いられる電磁波に対して共振するように設けられる。
これにより、補助アンテナによる通信改善効果をさらに向上させることができる。
【００５５】
また本発明によれば、前記第１のスペーサおよび前記第２のスペーサの少なくともいずれか１つは、発泡体からなる。
【００５６】
発泡体を用いることで、軽量化、薄型化した無線通信改善シート体を提供することができる。
【００５７】
また本発明によれば、外表面の１部または全部を誘電材料で被覆する。
これにより、外部からの不要電磁波の影響や、周辺環境からの影響を小さくし、通信改善効果をさらに向上させることができる。
【００５８】
また本発明によれば、前記配置面および前記配置面と反対側の面の少なくともいずれか１つの面は、粘着性または接着性を有する。
【００５９】
これにより、無線ＩＣタグの配置や、対象製品への貼り付けを容易に行うことができる。
【００６０】
また本発明によれば、上記無線通信改善シート体の配置面に無線ＩＣタグを配置し、または上記無線通信改善シート体に無線ＩＣタグを配置することなく、ＩＣチップをＤＣ結合した無線通信用ＩＣタグである。
【００６１】
無線ＩＣタグに無線通信改善シート体が一体化されているので、設置場所、貼り付け場所によらず、無線通信を行うことができる。またそのまま何に貼っても読みとることができる無線通信用ＩＣタグとなる。
【００６２】
また本発明によれば、電磁誘導方式で無線通信するコイルアンテナが磁性体により通信特性改善した無線通信用ＩＣタグと、上記無線通信用ＩＣタグとを複合化することで、無線通信の周波数帯域を広げることができる。
【００６３】
また本発明によれば、上記無線ＩＣタグの外表面の一部または全部を誘電材料で被覆したことを特徴とする無線通信用ＩＣタグである。
【００６４】
無線ＩＣタグを被覆することで耐久性、耐侯性、耐衝撃性、印刷特性などを付与することができ、またインピーダンス調整や共振周波数の調整が可能となる。
【００６５】
また本発明によれば、上記無線通信改善シート体、または上記無線通信用ＩＣタグを組み込んだことを特徴とする情報伝達媒体である。
【００６６】
情報伝達媒体とは、たとえば、伝票、証明書、カード、またはラベルなどである。
金属製や導電性を有する、または誘電率の高い材料からなる製品、中間製品、部品、材料やそれらの材料からなる容器、運搬具、または移動手段に、伝票、証明書、カードまたはラベルなどの情報伝達媒体として直接貼り付けても、無線ＩＣタグ通信を行うことができる。
【００６７】
また本発明によれば、上記無線通信用ＩＣタグ、または上記情報伝達媒体を用いることで、読み取り間違いや、読み取り不良が発生しない無線通信システムを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
本発明は、無線ＩＣタグを配置することで無線ＩＣタグの無線通信特性を改善する無線通信改善シート体（以下では単に「シート体」という。）である。
【００６９】
本発明のシート体は、無線ＩＣタグを結線しないで配置する配置面を有する第１のスペーサと、第１のスペーサの前記配置面とは反対側の面に設けられる補助アンテナと、補助アンテナを挟んで第１のスペーサとは反対側に設けられる第２のスペーサと、が積層され、前記補助アンテナには、孔または切り欠きが設けられる。
【００７０】
本発明の発明者らは、以下のような経緯を経て、このような構成のシート体を発明するに到った。
【００７１】
従来技術において提案されているように、無線ＩＣタグのようなダイポールアンテナ、モノポールアンテナおよびループアンテナのような電波方式で通信する電界型アンテナを用いた無線通信装置の場合、自由空間での使用が想定されているので、近傍に通信を妨害するような部材（金属などの導電性部材、紙、ガラス、液体などの誘電性、磁性部材）が存在すると、その影響を受けて無線通信が困難となり、通信可能距離が短くなる。
【００７２】
これに対して、たとえばパッチアンテナにより構成された無線ＩＣタグを用いた場合、構成として通信周波数で共振する共振板と、接地電位の導体層（グランド層）を備えており、特にグランド層の存在によって通信妨害部材からの影響を小さくすることができ、通信可能距離は十分に保持される。しかし、パッチアンテナ構成のＩＣタグを製造するには、パッチアンテナとＩＣチップとの結合が問題となる。一般にはサイズが大きくなることを防ぐために、パッチアンテナの共振板に打ち抜き加工を行い、その打ち抜いた箇所でＩＣチップを接続（ＤＣ接合）させている。この複雑な製造工程がコストアップにつながっている。
【００７３】
まずダイポールアンテナ、モノポールアンテナおよびループアンテナを持つ無線ＩＣタグを、共振層とグランド層に二層の導体層を有するパッチアンテナ構成の補助アンテナと組み合わせることによって、グランド層にて金属などの導電性部材などの通信妨害部材の影響を抑え、共振層で共振を確保できることから、この共振を利用すれば無線ＩＣタグの通信改善を行うことが考えられる。
【００７４】
そこで、まず前述の構成のうち、第１のスペーサと、補助アンテナと、第２のスペーサと、導体層を積層したシート体を作製し、補助アンテナ、第２のスペーサ、および導体層でパッチアンテナ構成として、ここに無線ＩＣタグを配置し、無線ＩＣタグの通信可能距離を測定したところ、改善は見られず、距離は短くなることがわかった。これは、無線ＩＣタグとパッチアンテナとの電磁的な結合が発生せず、パッチアンテナが十分に機能していないからであると考えられる。また補助アンテナ（導体）を無線ＩＣタグの近くに単に配置するだけでは、無線ＩＣタグのアンテナ素子から誘導された電流が補助アンテナ表面を流れることになり、ディファレンシャルモードの関係となってアンテナの放射特性が阻害される。つまり無線ＩＣタグの近傍に金属などの導電体が存在する状況が再現されるだけである。
【００７５】
詳細には、無線ＩＣタグとパッチアンテナとの電磁的な結合は、シート体（パッチアンテナ）の外周を回り込むような経路を利用して結合するしかないため、実際はほとんど結合することができず、パッチアンテナでは補助アンテナとして有効に機能することができないと考えられる。さらに、ＩＣチップおよびリアクタンス装荷部（アンテナのループ部）が補助アンテナの影響を受けて、通信可能距離が短くなることとなった。つまり、パッチアンテナの有する導体板（共振板）がＩＣチップおよびリアクタンス装荷部の近傍に存在するため、その導体板への誘導電流が発生することでインピーダンスの低下によるインピーダンス不整合が抑制できないためであった（比較例１参照）。本発明でいう配置とは、ＩＣチップとシート体とがＤＣ結合しない状態で空間や媒体を介して電磁結合を行うことをいい、配置されるＩＣチップとシート体とはその電磁結合ができる適宜な位置に配置される必要がある。
【００７６】
これらの知見をもとに、さらなる改良を重ね、補助アンテナに、孔（スロット）または切り欠き（スリット）を設け、さらに孔または切り欠きをＩＣチップやリアクタンス装荷部に当たる位置に設けることで、無線ＩＣタグの通信改善が可能であることを見出した。孔または切り欠きは、導体板の導体部分が存在しない状態をいい、スリットやスロット状であればよいが、これに限定されることない。孔または切り欠きに関して、その形状に制限はなく、少なくとも導体部分を介さず、あるいは導体部分の影響を緩和して電磁結合できるものであれば、どのような形状であってもよい。たとえば多角形状、曲線形状、直線と曲線からなるもの、不定形などでもよい。また複数の補助アンテナの間隙部分やメッシュ部分、文字や記号の打ち抜き部分や高抵抗層を配置することなどで導体板のうち、ＩＣチップやリアクタンス装荷部に相当する位置の電気抵抗値を高める機能を有し、インピーダンス低下につながる誘導電流の発生を抑制する効果を発揮するものであればよい。
【００７７】
無線ＩＣタグのアンテナと補助アンテナとは、すくなくとも無線ＩＣタグのＩＣチップまたはリアクタンス装荷部が対向する位置にある孔または切り欠きを通じて電磁結合を行うことが重要である。またこの孔または切り欠きにて無線ＩＣタグと補助アンテナとの間の電磁結合が活性化することで補助アンテナによる無線通信が可能となり、その結果として通信可能距離を改善することができた。
【００７８】
ＩＣチップおよびループ部（リアクタンス装荷部）に対向する位置に孔または切り欠きを設けることで、これらへの導体板の影響をさらに小さくすることができ、通信可能距離を改善することができた。
【００７９】
このように補助アンテナに孔または切り欠きを設けることで、アンテナの共振動作に応じて孔または切り欠きにアンテナのアンテナ形状の長手方向に沿って電界が発生するため、これを介することでアンテナ（およびＩＣチップ）と補助アンテナ間の電磁的結合が活性化することになる。
【００８０】
補助アンテナをパッチアンテナ構成としたとき、パッチアンテナ構成の内部での電界および磁界の分布をみると、電波が出入りする端部付近の電界が最も強く、中央付近は電界が最も低くなる。このとき磁界と電界は逆の挙動を取る。上記孔または切り欠きに発生した電界は、電界の低いところに供給され、かつ中央付近の強い磁界が孔または切り欠きを通じて無線ＩＣタグのアンテナやＩＣチップに到達して、近傍界での電磁結合を活性化する。つまり無線ＩＣタグのＩＣチップと空間または媒体を介した電磁結合を可能にするため、磁界の強い箇所をアンテナやＩＣチップの周囲に空間的に創出し、孔または切り欠きを通じて行われる電界の活発な流れに乗じてエネルギや信号のやりとりを活性化し、無線通信改善が実現しているのである。補助アンテナに設けられる孔または切り欠きは、シート体の略中央付近に設けられるのであるが、必ずしも中央付近でなくてもよい。無線ＩＣタグのＩＣチップに対する影響を抑えることができるのであれば、補助アンテナの任意の箇所に設けることができる。
【００８１】
本発明の補助アンテナは、以下の点でパッチアンテナとは異なる。共振板に孔または切り欠きがあるという構造上の違いだけでなく、その孔または切り欠きを介することで電磁エネルギの出入り口や伝搬経路もその内部で重畳化することにより、従来のアンテナ動作に加え近傍での電磁エネルギの受け渡しという動作メカニズムにも対応していることである。
【００８２】
本発明の補助アンテナは、無線ＩＣタグと組み合わせたときに、全体として無線通信周波数に少なくとも一部が共振する構成であり、補助アンテナの共振層は、無線通信周波数の電波の波長をλとすると、少なくとも一つの辺長がλ／８〜３λ／４の範囲に入る寸法を有している。
【００８３】
本発明のもう一つの特徴は、無線ＩＣタグに貼り合わせるだけで無線ＩＣタグの通信改善ができる点である。市販の無線ＩＣタグはそれぞれの設計により、チップインピーダンスの値が異なっている。このインピーダンスは静置の場合と動作時の場合でも異なるし、また動作条件でも受信するエネルギ量に依存して変化する。これら不安定で、変動しやすいインピーダンスを持つ無線ＩＣタグに、後から貼り付けるだけでインピーダンス整合および改善を実現できるところが本発明の無線通信改善シート体の特徴である。補助アンテナと孔または切り欠きにより、ＩＣチップとシート体とを結線（ＤＣ結合）することなく、近傍空間でのインピーダンス調整機能を実現している。これにより無線通信改善効果を得ることができる。またインピーダンス調整機能は、共振周波数調整機能にも結びつくものである。このインピーダンス調整も孔または切り欠きの調整部としての役割である。インピーダンス調整機能を向上させるためには、孔または切り欠きを含む調整部に誘電率以外に透磁率を付与することも可能である。
【００８４】
本発明の無線通信改善シート体の通信改善メカニズムをまとめると以下の通りとなる。補助アンテナの、無線ＩＣタグのＩＣチップと対向する位置に孔または切り欠きを設けたことで、無線ＩＣチップは近傍導体の影響を受けることが少なくなる。さらに孔または切り欠きを介して活性化された空間または媒体中での電磁結合により、孔または切り欠きを通じて給電するという給電方法でＩＣチップを起動し、補助アンテナと無線ＩＣタグのＩＣチップとの情報のやり取りが可能となる。最後に孔または切り欠きにてインピーダンス調整を行い、これにより共振周波数の調整を行うと共に無線通信特性を改善している。空間から飛来してくる電波は、補助アンテナで共振して、補助アンテナと導体層との間から内部に入り、補助アンテナの孔または切り欠きを通過して、その近くにある無線ＩＣタグのＩＣチップに到達し、ＩＣチップとインピーダンス整合の上、ＩＣチップを起動させて通信する。電波放射の場合はこの逆の順で進むことになる。
【００８５】
以上の結果より、無線ＩＣタグの近傍に金属、紙、ガラス、樹脂、液体等が存在しても、本発明の無線通信改善シート体を用いることで、良好で安定した無線通信特性を得ることが可能となった。
【００８６】
以下では、本発明のシート体について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態であるシート体１の平面図であり、図２は、シート体１の拡大断面図である。
【００８７】
シート体１は、第１のスペーサ２、補助アンテナ３、第２のスペーサ４、導体層５を備え、さらに第１のスペーサ２、補助アンテナ３に溝状の孔Ｓが設けられている。
【００８８】
第１のスペーサ２は、シート体使用時に無線ＩＣタグを配置する配置面２ａを有しており、この配置面２ａの反対側の面が補助アンテナ３に接面するように設けられ、無線ＩＣタグのダイポールアンテナと補助アンテナ３との間を絶縁する誘電体層で構成される。
【００８９】
補助アンテナ３は、無線ＩＣタグの通信周波数で共振することで、無線ＩＣタグと電磁的に結合し、しかもそれ自身が共振アンテナとして機能する。
【００９０】
第２のスペーサ４は、補助アンテナ３を挟んで第１のスペーサとは反対側に設けられ、補助アンテナ３と導体層５との間を絶縁する誘電体層で構成される。
【００９１】
導体層５は、第２のスペーサ４の補助アンテナ３とは反対側に設けられ、グランド層として機能する裏面導体層である。
【００９２】
第１のスペーサ２、補助アンテナ３、第２のスペーサ４、導体層５は、それぞれ同一の外形寸法を有し、この順に積層してシート体１を構成する。
【００９３】
シート体１を積層方向から見たときの平面形状は、配置する無線ＩＣタグの形状にもよるが、多くは矩形状である。また、シート体１の総厚みは、約０．５〜１０ｍｍである。
【００９４】
第１実施形態では、平面形状は長方形であり、その長辺方向中央部に、短辺方向に平行な直線状の孔Ｓが設けられる。直線状の孔形状から、以下では第１実施形態の孔をＩ型、シート体１をＩ型シート体と呼ぶことがある。図１では孔Ｓの位置がシート体のほぼ中央に位置しているが、必ずしも中央部とは限らない。無線ＩＣタグのＩＣチップやその接合部およびリアクタンス装荷部の位置に応じて適宜の位置を取ることができる。
【００９５】
孔Ｓは、図２の断面図に示すように、第１のスペーサ２と補助アンテナ３とを積層方向に貫通し、その結果第２のスペーサ４が溝の底を形成する構成となっている。従って孔Ｓの深さＤは、第１のスペーサ２の厚みと補助アンテナ３の厚みとの和と同じとなり、たとえば０．１〜５ｍｍである。
【００９６】
孔Ｓの長さＬは、シート体１の短辺方向長さＬ０に対して２０〜９７％となる長さに形成され、たとえば６〜１１６ｍｍである。
【００９７】
孔Ｓの幅Ｗは、ＩＣチップやその接合部分およびリアクタンス装荷部の大きさなどによるが、たとえば１〜１２０ｍｍである。このような孔Ｓを設けることで、配置された無線ＩＣタグと、補助アンテナ３とは、この孔Ｓを介して電磁的に結合し、補助アンテナ３が共振アンテナとして機能する。さらに、無線ＩＣタグの直下に孔Ｓが設けられるので、ＩＣチップに対する補助アンテナ３の導体部分の近傍導電体としての影響を小さくすることができる。
【００９８】
第１のスペーサ２および第２のスペーサ４は、それぞれ無線ＩＣタグと補助アンテナ３とを絶縁し、補助アンテナ３と導体層５とを絶縁するとともに、誘電体層として波長短縮効果の影響を与えることで、補助アンテナ３の共振周波数を調整する。補助アンテナ３と裏面導体層５との間には電界＝０となる部分が形成される場合があり、その場合は電界＝０の部分にビアを設けるなどして補助アンテナ３と裏面導体層５とを導通させる処理をしても動作は可能である。また電界＝０の部分でシート体を折り曲げることも可能であり、これによりシート体１や無線ＩＣタグを小型化することができる。
【００９９】
第１のスペーサ２および第２のスペーサ４は、無線ＩＣタグと補助アンテナ３、もしくは導体層５の位置関係を保つことができれば、電磁エネルギの損失の低い、すなわち通信周波数帯域で誘電正接ｔａｎδ（ε”/ε’）または磁性正接ｔａｎδ（μ”/μ’）の低い材料を用いることが好ましい。たとえば空間でもよいが、一般には下記に例示するような有機材料を用いる。
【０１００】
有機材料としては、たとえばゴム、熱可塑性エラストマー、各種プラスチック、木材、紙材、などの高分子有機材料等の多孔質体が挙げられる。前記ゴムとしては、天然ゴムのほか、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）、エチレン−酢酸ビニル系ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、エチレンアクリル系ゴム、エピクロロヒドリンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）などの合成ゴム単独、それらの誘導体、もしくはこれらを各種変性処理にて改質したものなどが挙げられる。これらのゴムは、単独で使用するほか、複数をブレンドして用いることができる。
【０１０１】
熱可塑性エラストマーとしては、たとえば塩素化ポリエチレンのような塩素系、エチレン系共重合体、アクリル系、エチレンアクリル共重合体系、ウレタン系、エステル系、シリコーン系、スチレン系、アミド系、オレフィン系などの各種熱可塑性エラストマーおよびそれらの誘導体が挙げられる。
【０１０２】
さらに、各種プラスチックとしては、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩素系樹脂；ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル系樹脂、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、ポリスルホン、ポリイミド樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂などの熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂およびこれらの誘導体、さらには共重合体やリサイクル樹脂等が挙げられる。
【０１０３】
以上の材料をそのままか、複合化、変性化して用いることができる。発泡することが好ましい。典型的な低密度の誘電体材料は、発泡スチロール樹脂などの発泡樹脂である。
【０１０４】
第１のスペーサ２および第２のスペーサ４を構成する誘電体材料は、たとえば密度が１．０ｇ／ｃｍ3未満であることが好ましい。
【０１０５】
このような低密度の誘電体材料としては、多孔質有機材料、多孔質無機材料から選ばれる１または複数の材料を使用する。発泡しない材料を用いてもよいし、発泡しない材料と発泡材料を組み合わせてもよい。以上の他、ダンボールなどの紙材、木材、ガラス、ガラス繊維、土系材料なども使用可能である。また無線ＩＣタグの基材や粘着材層をスペーサの材料とすることも可能である。
【０１０６】
発泡方法として手段は問わないが、発泡剤添加、または熱膨張性微粒子添加等に分類される。発泡剤は有機系発泡剤と無機系発泡剤がある。
【０１０７】
有機系発泡剤としては、たとえばジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ｐ，ｐ’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ヒドラジドジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）等が添加されるが、それに限られたものではない。
【０１０８】
無機系発泡剤としては、炭酸水素ナトリウムなどが添加されるがそれに限られたものではなく、材料に応じて適宜選択して添加してもよい。
【０１０９】
また熱膨張性微粒子としては、マイクロカプセル化した熱膨張性微粒子小球などが添加される。
【０１１０】
発泡倍率も特に限定されるものではないが、吸収体の厚み変化が少なく、強度が保持され、かつ軽量化ができるような形態にする必要がある。これらから好ましくは、発泡倍率は２〜３０倍程度が好ましい。
【０１１１】
発泡構造については特に限定されるものではないが、圧縮方向に強い構成、たとえば厚み方向に扁平発泡された発泡形態が好ましい。
【０１１２】
木材として、合板、ラワン材、パーチクルボード、ＭＤＦ等の木質材料でありその材料に本質的な制限を受けるものではなく、複数の材料を組み合わせて用いることもできる。
【０１１３】
多孔質無機材料として、各種セラミック材料、石膏ボード、コンクリート、発泡ガラス、軽石、アスファルト、土材などが挙げられるが、それに限られるものではない。
【０１１４】
第１のスペーサ２および第２のスペーサ４は、受信した電波エネルギをできる限り損失無く送信エネルギに変える必要があるため、できる限り材料によるエネルギ損失が少ない材料を選定する必要がある。そのためには無線ＩＣタグが無線通信に利用する電磁波の周波数において誘電正接ｔａｎδ（ε”/ε’）が０．５以下であることが好ましく、より
好ましくは０．２以下である。
【０１１５】
スペーサ材としては低密度と低誘電正接ｔａｎδ（ε”/ε’）を兼ねているのがいい
が、より重要なのは通信周波数帯域（ＵＨＦ帯等）で低い誘電正接ｔａｎδを示すことである。
【０１１６】
さらに複素比誘電率の実部ε’が高ければシート寸法の薄型化、小型化が可能となり得るため、ε’１〜１０であることが好ましい。但し、様々なパラメーターによりシートは構成されるため上記数値に限ったものではない。
【０１１７】
第１のスペーサ２および第２のスペーサ４は、それぞれ異なる誘電体材料で構成されてもよく、同じ誘電体材料で構成されていてもよい。
【０１１８】
孔または切り欠きを含んで構成される調整部に用いる材料は、スペーサ層に用いる材料をそのまま使うことができる。ただし、インピーダンス調整のために誘電率を増す場合は、たとえばカーボンブラック、炭素繊維、グラファイト、グラファイト繊維、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、金属酸化物や金属などの高誘電率材料を配合してもよい。透磁率を付与する場合は、フェライト、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｆｅ系合金、Ｆｅ系酸化物、グラニュラ組成物、カルボニル鉄、磁性金属、磁性酸化物などを配合する。金属を配合する場合、導通しない程度の抵抗率とする。
【０１１９】
補助アンテナ３および導体層５は、導電性を有する導電材料から構成される。
導電材料としては、金、白金、銀、ニッケル、クロム、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛、タングステン、鉄などの金属であってもよく、樹脂に上記金属の粉末、導電性カーボンブラックの混入された樹脂混合物、あるいは導電性樹脂のフィルム等であってもよい。上記金属等を、箔状、板状、シート状、フィルム状等に加工されたものであってもよい。あるいはまた合成樹脂性フィルム上に、膜厚たとえば６００Åの金属薄層が形成された構成を有してもよい。金属箔をフィルムもしくはクロスなどの基材に転写したものでもよい。また、金属粒子系の導電インク（たとえば抵抗率１０Ω／□以下）を第１のスペーサ２、第２のスペーサ４に塗布してもよい。
【０１２０】
補助アンテナ３の共振層は特定周波数の電波に対応する波長に応じたサイズに決まるが、導体層５は共振層と少なくとも同じサイズか、より大きいサイズであることが好ましい。これは被着対象製品の種類による影響を少しでも抑えることが可能になるためである。またこの導体層５はたとえば金属製品のみに貼るなどの電磁遮蔽性を有する材料、つまり裏面導体層の機能を有する材質に貼る場合はなくてもよい場合がある。
【０１２１】
孔または切り欠きＳは、一般的な形成方法で形成することができる。第１のスペーサ２においては、打ち抜き、切削などの機械的加工を用いたり、エッチングなどの化学的加工を用いて誘電体材料からなる板状部材から孔または切り欠きとなる所定の部分を除去すればよい。また、使用する誘電体材料によっては、成型時に予め孔または切り欠きが設けられた形状に成型することも可能である。
【０１２２】
補助アンテナ３においても、第１のスペーサ２と同様に機械的、化学的加工を用いて孔または切り欠きとなる所定の部分を除去すればよい。また、予め孔または切り欠きが設けられた形状となるように、スペーサに直接印刷、蒸着、塗工することも可能である。
【０１２３】
上記のような方法を用いて、第１のスペーサ２と補助アンテナ３のそれぞれに孔または切り欠きを形成してもよく、第１のスペーサ２に予め補助アンテナ３を積層しておき、両者に同時に孔または切り欠きを形成してもよい。
【０１２４】
本発明の孔または切り欠きは、補助アンテナ３において必須であるが、導体層５においてはなくてもよい。同様に第１スペーサ２および第２スペーサ４においても、孔または切り欠きがあることもないこともある。最も近い導体層に孔または切り欠きを設けることが本発明の要件である。
【０１２５】
孔または切り欠きの形状は、スリット状（切れ込み状）であってもスロット状（空孔状）であってもよい。電気抵抗を上昇させるものであればその形状に制限はない。また孔または切り欠きの寸法が無線通信の電波の周波数に対して共振するものであっても、共振するものでなくてもよい。
【０１２６】
孔または切り欠きを含む調整部の目的は、無線ＩＣタグのＩＣチップのインピーダンスを調整し、タグの共振周波数を調整するというものである。この目的に沿うならば、調整部に透磁率や誘電率を付与して、インピーダンスをさらに積極的に変更および制御していくことも可能である。
【０１２７】
図３は、本発明の第２実施形態であるシート体１１の平面図である。第２実施形態では、第１実施形態と孔または切り欠きの形状が異なるのみであり、各層を構成する材料などは第１実施形態と同様であるので、以下では溝形状についてのみ説明する。
【０１２８】
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、平面形状は長方形であり、その長辺方向中央部に、短辺方向に平行な直線状の孔Ｓ１と、短辺方向に所定の間隔を空けて、長辺方向に平行な２本の直線状孔Ｓ２とが設けられ、孔Ｓ１と孔Ｓ２とは、中央部分で交差するとともに、直線状の孔Ｓ１は、孔Ｓ２より外側に突出しないように設けられる。このような２本の孔Ｓ２と、その中央部分で２本の孔Ｓ２を結合するように設けられる孔Ｓ１の形状から、以下では第２実施形態の孔Ｓ２をＨ型孔Ｓ２、シート体１１をＨ型シート体と呼ぶことがある。
【０１２９】
孔Ｓ１および孔Ｓ２の断面は、第１実施形態において図２に示した断面図と同様で、第１のスペーサ２と補助アンテナ３とを積層方向に貫通し、その結果第２のスペーサ４が溝の底を形成する構成となっている。また、孔Ｓ１と孔Ｓ２の深さおよび幅は異なっていてもよいが、ここでは同じである。同様に、２つ設けられている孔Ｓ２は、それぞれ長さ、深さまたは幅などが異なっていてもよいが、ここでは同じとしている。
【０１３０】
孔Ｓ２の深さＤは、第１のスペーサ２の厚みと補助アンテナ３の厚みとの和と同じとなり、たとえば０．１〜５ｍｍである。孔Ｓ１および孔Ｓ２の幅Ｗは、ＩＣチップやその接合部分およびリアクタンス装荷部の大きさなどによるが、たとえば１〜５０ｍｍである。
【０１３１】
孔Ｓ１の長さＬ１は、たとえば５〜１５０ｍｍであり、孔Ｓ２の長さＬ２は、たとえば３０〜２００ｍｍである。
【０１３２】
このような孔Ｓ１および孔Ｓ２を設けることで、配置された無線ＩＣタグのダイポールアンテナまたはＩＣチップと、補助アンテナ３とは、この孔Ｓ１および孔Ｓ２を介して電磁的に結合し、補助アンテナ３が共振アンテナとして機能する。さらに、無線ＩＣタグの直下に孔Ｓ１が設けられ、ダイポールアンテナのループ部（リアクタンス装荷部）に孔Ｓ２が設けられるので、ＩＣチップおよびループ部（リアクタンス装荷部）に対する補助アンテナ３の導電体としての影響を小さくすることができる。
【０１３３】
図４は、本発明の他の実施形態を示す平面図である。図４（ａ）は、第１実施形態の孔Ｓをさらに変形した第３実施形態であり、孔Ｓの中央部分の幅を他の部分より広くし、ＩＣチップへの影響をさらに小さくしている。図４（ｂ）は、第２実施形態の孔Ｓ１をさらに変形した第４実施形態であり、孔Ｓ１の中央部分の幅を他の部分より広くし、ＩＣチップへの影響をさらに小さくしている。
【０１３４】
孔または切り欠きの形状や個数は、図に限定されるものではなく、複数の孔があってもよいし、組み合わせたものでもよいし、完全に補助アンテナを分割するような切りかけでもよい。また多角形状だけでなく、線状、棒状、円状、円弧状、曲線状、不定形状等で任意の形状でよい。これらが上下方向に分布することもある。
【０１３５】
上記の各シート体は、配置面２ａには無線ＩＣタグを配置し、配置面とは反対側の面は、対象製品などに貼り付けるために、これらのうちの少なくとも１つの面は、粘着性または接着性を有することが好ましい。これにより、無線ＩＣタグの配置や、対象製品への貼り付けが容易になる。対象製品への取り付け方法はこの方法に限定されず、固定治具を用いる方法や磁石を使用する方法、はめ込む方法やテープ状のもので押さえつける方法でもよい。
【０１３６】
図５は、本発明の他の実施形態であるシート体１の拡大断面図である。上記の実施形態では、第１のスペーサ２および補助アンテナ３に、第２のスペーサ４を底とする溝状の孔Ｓが設けられる構成について説明したが、第１のスペーサ２には、孔を設けず、補助アンテナ３のみに孔を設けるような構成であってもよい。
【０１３７】
本実施形態の製造方法としては、孔が設けられた補助アンテナ３に、孔が設けられていない第１のスペーサ２を貼り付けてもよいし、一旦、第１のスペーサ２および補助アンテナ３に孔を設けたのち、第１のスペーサ２の孔を埋めるようにしてもよい。
【０１３８】
上記の実施形態では、補助アンテナ３において、溝状の孔を設けた実施形態について説明したが、切り欠きを設けたものであってもよい。図６は、補助アンテナの他の例を示す平面図である。図６（ａ）は、第５実施形態を示し、直線状の切り欠きＳが形成された補助アンテナ３ａを示す。図６（ｂ）は、第６実施形態を示し、短辺方向に平行な直線状の切り欠きと、長辺方向に平行な溝状の孔とが中央部分で交差するとともに、直線状の切り欠きが、孔より外側に突出しないように設けられた補助アンテナ３ｂを示す。
【０１３９】
図７は、本発明のさらに他の実施形態である無線通信用ＩＣタグ３０を示す平面図である。本実施形態の無線通信用ＩＣタグ３０では、上記のシート体の、配置面２ａに無線ＩＣタグ２０を配置した構成を特徴としている。図７（ａ）は、第１実施形態のシート体１の配置面２ａに、無線ＩＣタグ２０を配置した第７実施形態を示しており、図７（ｂ）は、第２実施形態のシート体１１の配置面に、無線ＩＣタグ２０を配置した第８実施形態を示している。
【０１４０】
無線通信用ＩＣタグ３０は、外表面の１部または全部を誘電材料で被覆することが好ましい。この誘電材料は、磁性を有していてもよい。被覆するための誘電材料としては、たとえばハードカバーする場合と柔軟性を付与するソフトカバー場合が考えられる。ハードカバーとしては前述の各種プラスチック及び無機材料、木材等が考えられる。樹脂に無機材料等を配合したものでよい。ソフトカバーとしては、前述の熱可塑性エラストマー及び各種合成ゴムを使用する事ができる。剛性を付与できる材料を用いるのがハードカバーとなり、柔軟性を付与できる材料を用いるのがソフトカバーとなる。材料としては、誘電体材料として例示した材料やその他無機材料、紙系、木材系、土系、ガラス系、セラミックス系材料を使用することができる。これらの材料に充填材を配合したり、架橋を施したりすることは任意である。また粘着性や接着性も有していてもよい。発泡材料を用いることもできる。被覆材料としては第１のスペーサや第２のスペーサの材料として挙げた材料をそのまま使うことができる。ポリマーとガラス繊維との組み合わせやその他複合材料が用いられることが多い。とくに耐環境性、耐久性、耐衝撃性、絶縁性を付与するために適当な材料が選定されて、被覆加工されることになる。
【０１４１】
本発明のシート体においては、導体層５の大きさを、補助アンテナ３の共振層の大きさと同じかより大きくすると好ましいが、特に好ましくは補助アンテナ３の共振層の共振長さ方向に、少なくとも導体層５の一部が突出して設けられるように構成する場合である。
【０１４２】
補助アンテナ３の共振層のサイズのうち、少なくとも１つの辺の長さは、無線通信に用いられる特定周波数の電波が共振する長さである共振長さに設定される。たとえば、図１に示すシート体１においては、補助アンテナ３の長手方向の寸法が、共振長さに設定される。また、Ｉ型シート体の場合は、孔Ｓの延伸方向に直交する方向が共振長さに設定される。Ｈ型シート体の場合は、短辺方向に平行な直線状の孔Ｓ１の延伸方向に直交する方向が共振長さに設定される。
【０１４３】
補助アンテナ３の共振層の共振長さを有する辺、すなわち図１に示すシート体１においては、長手方向の辺に対して平行な方向を共振長さ方向とすると、導体層５の一部が、この共振長さ方向に、突出して設けられる。
【０１４４】
図８は、本発明のさらに他の実施形態であるシート体２１の平面図であり、図９は、シート体２１の正面図である。
【０１４５】
シート体２１を平面視したとき、補助アンテナ３、第２のスペーサ４は、最上層に設けられる第１のスペーサ２に重なり視認できないが、導体層５は、補助アンテナ３の長手方向に突出して設けられるので、視認可能である。
【０１４６】
また、本実施形態において、導体層５は、共振長さ方向に直交する方向、すなわち補助アンテナ３の共振層の短手方向には突出せず、導体層５の共振長さ方向に直交する方向の辺の長さは、補助アンテナ３の共振層の短手方向長さと同じ長さに設けられる。
【０１４７】
導体層５は、グランド層として機能するので、補助アンテナ３の共振層と結合しインピーダンスを調整可能な程度の大きさで設ければ十分であるが、第２のスペーサ４を全面覆うように設けることが好ましい。したがって、導体層５の一部が共振長さ方向に突出することで、導体層５の面積は、補助アンテナ３の共振層の面積よりも広くなるように構成することが好ましい。導体層５の共振長さ方向に突出した部分を誘電体材料で被覆することができる。この場合、補助アンテナ３と導体層５の大きさの関係を保つことができれば、第１のスペーサ２、第２のスペーサ４、および被覆材料の大きさの制限はなくなるため、それぞれ適宜の大きさとすることが可能となる。
【０１４８】
さらに導体層５の一部が共振長さ方向に突出していれば、放射電波の指向性を高めることができて通信改善効果は向上するので、たとえば、共振長さ方向の１方向側にのみ突出していてもよい。また、共振長さ方向に直交する方向の全体にわたって、共振長さ方向に突出する必要はなく、共振長さ方向に直交する方向の一部においてのみ、共振長さ方向に突出していてもよい。
【０１４９】
導体層５の一部が共振長さ方向に突出する突出長さは、無線通信に用いられる特定周波数などによっても変化するが、たとえば、補助アンテナ３の共振層の共振長さに対して、１．２〜２倍程度の長さとすればよい。１．２倍よりも短いと、十分に効果が発揮されず、２倍よりも長すぎると効果は維持されるがシート体全体のサイズが大きくなってしまう。
【０１５０】
図１０は、シート体２１の他の実施態様を示す平面図である。
図１０（ａ）は、共振長さ方向の１方向側にのみ突出する態様の平面図を示しており、図１０（ｂ）は、共振長さ方向に直交する方向の一部においてのみ、共振長さ方向に突出する態様の平面図を示しており、図１０（ｃ）は、共振長さ方向の１方向側にのみ突出するとともに、共振長さ方向に直交する方向の一部においてのみ、共振長さ方向に突出する態様の平面図を示している。
【０１５１】
シート体に無線ＩＣタグを配置した状態で無線通信を行う場合、無線ＩＣタグからの送信電磁波は、主に共振長さ方向端面から放出される。導体層５の大きさが補助アンテナ３の共振層と同じか、または小さい場合、端面から放出される電磁波は、端面を中心に全方位に放出されるが、導体層５の一部が共振長さ方向に突出していると、端面から放出される電磁波は、導体層５の第２のスペーサ４に当接する表面側にのみ放出される。これにより、送信電磁波がシート体２１の厚み方向に指向性を有することになる。さらに、共振長さ方向の両端面からシート体２１の厚み方向に放出された電磁波は、シート体２１の上方、すなわち無線ＩＣタグの上方で結合するので、送信強度が向上する。
【０１５２】
図１に示すシート体１は、平面形状が長方形であったが、これに限らず平面形状が正方形であってもよい。平面形状が正方形の場合、共振長さ方向は、それぞれの辺に平行な２つの互いに直交する方向であるので、図８に示したような共振長さ方向である長手方向にのみ突出するのではなく、互いに直交する２つの共振長さ方向に突出するように、導体層５を設けることが好ましい。本発明のシート体１の平面形状は、アンテナ機能を有する構成であれば形状に制限はない。多角形、円形、楕円形、不定形などの平面形状であってもよい。
【０１５３】
図１１は、平面形状が正方形の場合のシート体２２の実施態様を示す平面図である。
図１１（ａ）は、導体層５が、補助アンテナ３の共振層の周辺全部にわたって突出した態様を示しており、図１１（ｂ）は、２つの共振長さ方向のそれぞれに突出した態様を示している。
【０１５４】
本発明のシート体１，１１，２１，２２に無線ＩＣタグを配置することで、導電性材料、誘電体材料、磁性材料など無線ＩＣタグの通信特性を劣化させる材質である通信妨害部材に貼っても、自由空間の場合と変わらず、電波方式にて良好な無線通信特性を有する無線ＩＣタグとなる。また本シート体１，１１，２１，２２にＩＣチップを直接取り付けることによりシート体１，１１，２１，２２がそのまま無線ＩＣタグとなる。この無線ＩＣタグも通信妨害部材に貼っても自由空間と変わらない無線通信が可能である。
【０１５５】
本発明で対象となる通信周波数は、特に限定されるものではないが、３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の範囲を含み、任意の単数または複数の周波数を選択することができる。この３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の範囲には、ＵＨＦ帯（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）、ＳＨＦ帯（３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚ）およびＥＨＦ帯（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）が含まれる。また以上の周波数で電波方式の通信を行うアンテナに対する無線通信改善策である。
【０１５６】
本発明のシート体または無線通信用ＩＣタグを組み込んだ伝票、証明書、カード、またはラベルなどの情報伝達媒体を利用することができる。これらの伝票類は現在も作業指示書、依頼書、発注書、納入伝票、札表、伝票、カンバンなどとして物流、ロジスティックス、流通、在庫管理、工程管理などで活用されている。しかし、従来のように汎用無線ＩＣタグを組み込んだり、または貼り合わせたものでは、前記の通信妨害部材に貼ることができなかった。ところが実際の製造業では通信妨害部材から成る材料や材質が非常に多い。本発明の無線通信改善シート体または無線通信用ＩＣタグなどを利用することで、金属製や導電性を有する、または誘電率の高い材料等の通信妨害部材からなる製品、中間製品、部品、材料やそれらの材料や材質からなる容器、運搬具、パレット、車、フォークリフト、コンテナ、鞄、包袋、ケース、通い箱、導電性箱、測定器、装置、重機、什器、備品、機械、機器、部材、消火器、ガスボンベ、ボンベ、タンク、乗物、輸送機、搭載機、配管、金属管などに、ＩＣタグ、カンバン、伝票、証明書、カードまたはラベルとして直接貼り付けても、無線ＩＣタグ通信を行うことが可能となる。これにより物流管理、在庫管理、流通管理、情報管理などでの対象製品が拡がり、しかもＲＦＩＤ周波数の国際周波数に対応することで、輸出入の場合の管理も容易となる。
【０１５７】
本発明のさらに他の実施形態として、無線通信システムが挙げられる。無線通信システムとしては、図１２に示すようにたとえば複数の金属製容器３１にそれぞれ無線ＩＣタグ３０を貼り付け、これらを一括してリーダ４２を設置したアンテナゲート部４１を通過させて、情報の読み取りや書き込みを行うようなＲＦＩＤ無線通信システム４０を挙げることができる。また多数の金属製物品に無線ＩＣタグ３０を貼り付け、それらを順次（一定間隔を開けながら）コンベア上を流し、それらを任意の場所に設置されたアンテナゲート部にて、物流管理（入出庫管理）やトレーサビリティ管理などを行うＲＦＩＤ無線通信システムも構成できる。無線ＩＣタグ３０によって伝達可能な情報としては、製品ＩＤだけでなく、履歴情報、特記情報のみならず、作業指示書、依頼書、納入伝票、発注書なども含むことができ、たとえば在庫管理やコスト管理のデータとすることで歩留まり向上やコスト低減といった生産性を向上することも期待できる。
以下では本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【０１５８】
前述の補助アンテナの各実施形態に応じたシート体を作製し、無線ＩＣタグを貼り付けて、通信距離を測定した。
【０１５９】
実施例１〜７および比較例１〜３の寸法、材料などを表１に示す。表１において、寸法ａはシート体の長辺の長さを示し、寸法ｂはシート体の短辺の長さを示す。スリット幅は、実施例１〜４，６（実施形態１，３，５）についてはＩ型のスリット（切り欠き）の幅を示す。実施例５，７（実施形態４，２）についてはＨ型のスリットの幅を示すが、ここではスリットＳ１とスリットＳ２の幅は同じである。なお実施例および比較例においては、スリットおよびスロットは区別していない。いずれも孔または切り欠きの総称として用いている。スリットやスロットがそれぞれ、切り欠きや孔である場合も、その逆を指す場合も含まれる。
【０１６０】
補助アンテナは導体層から成る共振層と第２スペーサにて構成されていて、下層に導電層を有す場合と有さない場合がある。実施例に用いた第１スペーサ及び第２スペーサは発泡樹脂であり、９５０ＭＨｚ帯に於ける比誘電率の実部ε’が１〜２、および誘電正接ｔａｎδが０．５未満である。
【０１６１】
【表１】
0004580442.tif 000002
【０１６２】
比較例１は、スリットが形成されていないこと以外は、実施例１と同じである。比較例２および比較例３は、発泡スチロール単層によるスペーサであり、補助アンテナなどは備えていない。
【０１６３】
図１３は、通信距離の測定方法を示す概略図である。
ＳＵＳ板（２１０ｍｍ×３００ｍｍ×０．５ｍｍ厚）上に、シート体に貼り付けた状態の無線ＩＣタグを設置し、所定の高さに設置したリーダアンテナによって、通信可能な距離から徐々にＳＵＳ板ごと距離を離し、読み取りができる最大距離を通信距離とした。
【０１６４】
無線ＩＣタグには、オムロン株式会社製のＷａｖｅ  Ｔａｇを用い、リーダアンテナには、富士通株式会社製ＴＦＵ−ＡＮ１１（円偏波パッチアンテナ）を用い、リーダには、富士通株式会社製ＴＦＵ−ＲＷ３５１（送信出力２８．５ｄＢｍ、使用チャネル：１〜９ＣＨにおいてランダム、タグ種別ＥＰＣ  Ｃ１Ｇ２）を用いた。無線ＩＣタグをシート体に配置する際は、無線ＩＣタグのＩＣチップやリアクタンス装荷部の一部がスリット部分と対向する位置にくるようにした。
【０１６５】
測定した通信距離に基づいて、通信比率を算出して評価した。通信比率は、測定した通信距離／自由空間でのタグ読み取り通信距離（４．５ｍ）×１００（％）で算出した。結果を表１に示す。
【０１６６】
比較例１〜３は、いずれも通信距離が短く、通信比率は４〜１３％であった。
実施例１〜７はいずれも比較例の通信比率を大きく上回っており、通信改善効果が見られた。
【０１６７】
実施例７の無線通信改善シート体と無線ＩＣタグを貼り付けた状態で、φ１４０ｍｍの金属製缶に曲面に沿って取り付けた。その状態にても通信距離は３．５ｍであり、通信比率は７９％と高い値を示した。金属製物品の曲面形状にも対応可能であり、円筒状の金属製品もＲＦＩＤ無線通信管理可能であるといえた。
【０１６８】
表２および表３は、無線ＩＣタグ２０に対して本発明の無線通信改善シート体１を用いた場合の形状効果をシミュレーションした結果を示している。表２が形状および材料条件を示し、表３が給電整合Ｓ１１（Ｓパラメータ）と９５３ＭＨｚでの通信特性、それらから決定した通信改善率を示している。表２および表３では、孔または切り欠き（表ではスリットと表示）がない場合（パッチアンテナ構成）および自由空間での無線ＩＣタグ２０を用いたときとの相対的な比較を示している。表２の第１スペーサおよび第２スペーサは表１と同じ発泡樹脂を用いている。
【０１６９】
【表２】
0004580442.tif 000003
【０１７０】
【表３】
0004580442.tif 000004
【０１７１】
まず計算に用いた無線ＩＣタグ２０は略長手方向（長さ９４ｍｍ、幅１６ｍｍ）で、ＩＣチップのインピーダンスは９５０ＭＨｚ帯において自由空間にて整合するインピーダンス値としたＵＨＦ帯対応である。
【０１７２】
表３には、それぞれの条件における給電整合Ｓ１１のピーク周波数（ＧＨｚ）、９５３ＭＨｚでの電磁波の反射特性を示す給電整合Ｓ１１（ｄＢ）、同周波数にて無指向・無損失であると定義される基準アンテナに対する利得を表す絶対利得Ｇａ（ｄＢ）、式（１）にて表される整合損と絶対利得Ｇａを共に考慮して得られる動作利得Ｇｗ、式（２）にて表される自由空間の通信距離に対して無線ＩＣタグ２０の通信距離がどのように変わるかを示す通信改善率を示している。また給電整合Ｓ１１の結果は図１４、図１５に示している。なお、絶対利得Ｇａは、同じ電力を供給した際にアンテナから放射される電力密度がどの程度違うかを示す尺度を示す。
【０１７３】
【数１】
0004580442.tif 000005
【０１７４】
【数２】
0004580442.tif 000006
【０１７５】
通信改善率を高めるためには、インピーダンス整合を実現することで給電整合Ｓ１１をなるべく小さくし、絶対利得Ｇａを大きくする必要がある。図１４および図１５に示す結果からわかるように、スリットのないパッチアンテナを用いる場合より、スリット付き補助アンテナを用いた方が、給電整合Ｓ１１が大きく低下し、自由空間での値に近づくことが計算上わかる。つまり薄型および小型のシート体１でありながら、このシート体１を貼り付けるだけで、無線ＩＣタグ２０とのインピーダンス整合をとり、且つアンテナ放射特性（絶対利得Ｇａ）を大きくすることが達成できている。給電整合Ｓ１１からみられる帯域はまだ狭いものの自由空間に匹敵する通信改善率が見られる。さらなる材料や構成の検討により、通信認可帯域をカバーし、且つ高い通信改善率を有するシート体１を提供することが可能になるといえる。
【０１７６】
次に、図８に示した導体層５が共振長さ方向に突出したシート体２１について、シート体を作製し、無線ＩＣタグを貼り付けて通信可能距離および通信可能方向を測定した。
【０１７７】
実施例１０は、寸法ａ＝１０５ｍｍ、寸法ｂ＝３７ｍｍであり、この場合は導体層５の長さはシート体と同じである。さらに導体層５のａ方向長さを１４０ｍｍとして、導体層５を、共振長さ方向であるａ方向の両側に突出するように設けた構成も作成し、同時に評価している。ＳＵＳ板に貼りつけた場合、自由空間、水の入った樹脂性（ポリエチレンテレフタレート）容器（ＰＥＴボトル）の外壁面に貼りつけた場合のそれぞれにおいて、通信可能距離および通信可能方向を測定した。測定方法は上記の方法と同様であるが、リーダアンテナと無線ＩＣタグとの距離および方向を変更しながら測定した。
【０１７８】
比較例７として無線ＩＣタグのみで、シート体に貼り付けていないものを用いた。
図１６は、実施例１０の測定結果を示す図である。図１７は、比較例７の測定結果を示す図である。図１６（ａ）および図１７（ａ）は、ＳＵＳ板に貼りつけた場合の測定結果を示し、図１６（ｂ）および図１７（ｂ）は、通常空間での測定結果を示し、図１６（ｃ）および図１７（ｃ）は、水入りのＰＥＴボトルに貼り付けた場合の測定結果を示す。
【０１７９】
図１６および図１７においては、横方向が通信距離を示し、縦方向が通信方向を示す。右上角が原点であり無線ＩＣタグの位置を示す。黒塗りで塗りつぶされている範囲が通信可能であった位置を示している。したがって、左方向に範囲が広いほど通信可能距離が長いことを示し、下方向に範囲が広いほど通信可能方向が広いことを示している。
【０１８０】
図１７の結果からわかるように、比較例７では、ＳＵＳ板に貼り付けた場合、通信不可能であり、通常空間でも通信距離が短く、通信方向も狭くなった。さらに、通常空間での測定にて全く通信ができない、いわゆるヌルの位置が存在したり、より距離が遠い位置に独立して通信可能な、いわゆるゴーストリードの位置が存在した。これは、無線ＩＣタグが測定時に壁面、床面または天井面等で反射波が発生し、直接通信する直接波と反射波との間で干渉が起こり、電磁波が弱め合う位置ではヌルとなり、強めあう位置ではゴーストリードとなって表れたものと考えられる。いずれにしてもリードエラーが頻発することが予想され、通信信頼性が低下する。水入りＰＥＴボトルに貼り付けた場合、極短い距離でわずかに通信できたが、実用は不可能である。
【０１８１】
これに対して実施例１０では、ＳＵＳ板に貼りつけた場合、自由空間、水入りのＰＥＴボトルに貼り付けた場合のいずれの場合であっても通信距離が長く、通信方向も広く広範囲にわたって通信可能であることがわかった。さらに、通信不可能な位置やゴーストリードも発生せず、通信信頼性も向上した。
【０１８２】
この実施例１０のタグを金属板（たて９０ｃｍ×よこ９０ｃｍ）に、互いに等間隔となるように３×３＝９個配置し、多数個同時読取試験を行った。比較として市販の無線ＩＣタグを同数個、ダンボール（９０ｃｍ×９０ｃｍ）に貼りつけ、読取性能を比較している。この試験結果により、リーダからの電波を反射して定在波を発生させ、干渉による読取不可領域を発生させやすいはずの大型の金属板を用いた実施例構成の方が安定した読み取り結果を得ることができた。このことは、本発明のシート体を用いることで、ＩＣタグを金属板に貼っても読み取れるだけでなく、電波干渉の発生しやすい多数個同時読み取り環境においても市販のＩＣタグよりも安定した読み取り性能を有することを示している。なお、この場合のリーダの出力は２２．５ｄＢｍとしている。
【０１８３】
前述のように市販の汎用無線ＩＣタグは、ダイポールアンテナタイプが主であり、このアンテナは通信特性に優れるが指向性がない、すなわちアンテナを中心とする軸線まわり３６０°の全方向からの電波を受け取ることができるため、反射波を受け取り易く、受け取り地点で干渉が起きる結果、読取不良が発生しやすい。これに対して、本発明のシート体を用いることで、市販のＩＣタグ（ダイポールアンテナ構成）を利用しながらも補助アンテナで動作するため、反射波の受信を抑制することで、無線通信に最適な指向性を付与した無線ＩＣタグを提供できることになり、不要な反射波による干渉の影響を低減できている。この効果があれば、工場や倉庫や輸送手段など、特別な電波反射対策や電波干渉対策がとられていない地域や区域やエリアであっても、より安定した確実な無線ＩＣタグの読み取り／書き込みが実現でき、ＲＦＩＤタグシステムの普及に貢献できると考える。
【０１８４】
また、本発明のシート体を用いることで、基本的に無線ＩＣタグを設置した方向の電波と送受信するように設計されているが、たとえば金属板に貼らない場合などは、導体層方向の電波とも通信でき、側面方向の電波とも通信できる。したがって、方向にかかわらず、無線通信可能な構成を実現でき、たとえば本発明のシート体を介して、複数のＩＣタグをつなぐような通信も可能である。
【０１８５】
次に小型化に対応したシート体を作製し、無線ＩＣタグを貼り付けて通信改善率を測定した。
【０１８６】
実施例１１〜１９および比較例および比較例８〜１０を、表４に示す条件で作製した。通信改善率の測定結果も合わせて表４に示す
【０１８７】
【表４】
0004580442.tif 000007
【０１８８】
実施例１１，１２では、実施例１０と同じ無線ＩＣタグを用いた。実施例１３，１４では、実施例１０と同じ無線ＩＣタグの長さを８０ｍｍにカットしたものを用いた。実施例１５，１６では、実施例１０と同じ無線ＩＣタグの長さを７０ｍｍにカットしたものを用いた。実施例１７〜１９では実施例１０で用いた無線ＩＣタグとは異なるＩＣタグを用いた。
【０１８９】
比較例８，９では、比較例７と同じ無線ＩＣタグの長さを８０ｍｍにカットしたものを用いた。比較例１０では比較例７で用いた無線ＩＣタグとは異なるＩＣタグを用いた。実施例１１，１２および比較例７で用いた市販無線ＩＣタグはＤＮＰ社製ダンベル型インレット（寸法８７．５ｍｍ×２０ｍｍ）であり、実施例１７〜１９および比較例１０で用いた市販無線ＩＣタグは富士通社製リネンタグ（寸法６０ｍｍ×１５ｍｍ）である。
【０１９０】
さらに、実施例１０、実施例１７および比較例７〜１０については、ＩＣタグの最小起動電力の周波数特性を測定した。
【０１９１】
図１８は、実施例１０および比較例７〜９のＩＣタグの最小起動電力の周波数特性を示すグラフである。図１９は、実施例１７および比較例１０のＩＣタグの最小起動電力の周波数特性を示すグラフである。周波数特性は、ペリテックス社製ＲＦＩＤテスターを用いて測定した。
【０１９２】
これらのグラフにおいて、最小起動電電力が小さいほど通信しやすく、通信距離が長くなる。比較例７や比較例１０は、市販無線ＩＣタグであり、それぞれ金属に貼るとまったく通信しなくなるが、本実施例１１〜１９のシート体を用いると無線通信が可能となる。
【０１９３】
図１８および図１９に示した比較例７および比較例１０は、市販無線ＩＣタグの自由空間における通信距離を表している。この測定結果と本実施例構成の無線ＩＣタグとを同じ図で比較して、通信周波数における最小起動電力値を比べることにより実際の無線通信距離を相対比較できる。
【０１９４】
たとえば、本発明の無線ＩＣタグの最小起動電力値が自由空間での市販無線ＩＣタグより低ければ、本発明の無線ＩＣタグは自由空間での市販無線ＩＣタグよりも通信距離が長くなるといえる。
【０１９５】
また、比較例８および比較例９では小型化を目指して比較例７のＩＣタグを切断した。切断することで、共振周波数が変動し、通信距離も短くなるが、それを用いて本発明のシート体と組み合わせて、日本のＵＨＦ帯ＲＦＩＤ認可周波数に調整して、金属板に貼った状態においても通信特性を改善することで読み取り可能としている。
【０１９６】
さらに、広帯域周波数特性を有する実施例として実施例２０を作製し、実施例２０に貼り付けたＩＣタグと同じＩＣタグのみを用いた場合を比較例１１とした。比較例１１として用いた無線ＩＣタグはエイリアン・テクノロジー社製ＡＬＮ−９５４０（９４．８ｍｍ×８．１５ｍｍ）である。
【０１９７】
実施例２０は、ＩＣタグ付きの紙製ボード（厚み１ｍｍ）をシート体に貼り付けた構成とした。シート体は、たて１００ｍｍ、横２００ｍｍの外形を有し、第１のスペーサが厚み１ｍｍの発泡ポリエチレンであり、第２のスペーサが厚み４ｍｍの発泡ポリエチレンである。補助アンテナは、たて１００ｍｍ、横１１０ｍｍの外形を有し、幅１０ｍｍ、長さ６５ｍｍのＩ型スロットが設けられている。また裏面導体層５を、たて１００ｍｍ、横２００ｍｍのサイズで積層している。
【０１９８】
ＩＣタグ付きの紙製ボードは、たとえば、指示書などの情報伝達媒体であり、導電性の通い箱、コンテナや導電性パレットなどの容器に貼り付けて用いられる。
【０１９９】
このようなシート体と、ＩＣタグ付きの紙製ボードとを、重ね合わせた状態で実施例２０の通信改善率（自由空間、ＳＵＳ板貼り付け）およびＩＣタグの最小起動電力の周波数特性（自由空間、ＳＵＳ板貼り付け）を測定した。比較例１１として、ＩＣタグ付きの紙製ボードのＩＣタグのみで測定した。
【０２００】
通信改善率は、比較例１１の自由空間での通信距離を基準とし、実施例２０の自由空間、ＳＵＳ板貼り付けいずれの条件においても１９３％であった。比較例１１の市販無線ＩＣタグをＳＵＳ板貼り付けた条件では通信不可能であった。
【０２０１】
図２０は、実施例２０および比較例１１のＩＣタグの最小起動電力の周波数特性を示すグラフである。
【０２０２】
図２０に示すように、実施例２０の自由空間での周波数特性（実施例２０（自由空間）と表示）と実施例２０のＳＵＳ板貼り付け条件（実施例２０（金属板）と表示）での周波数特性は、比較例１１に比べると、帯域が狭くなっているものの９００ＭＨｚ〜９８０ＭＨｚと広帯域をカバーしている。さらにＩＣタグの最小起動電力は、比較例１１に比べて約５ｄＢｍ低くなっており、これは通信距離に換算すると、実施例２０の通信距離が比較例１１の通信距離の約１．８倍となる。今回の測定結果は、小出力（１６．５ｄＢｍ）の結果であるが、比較例１１は、高出力（２８．５ｄＢｍ）で通信距離が約５ｍであることがわかっており、相対比較すると実施例２０では、通信距離が約９ｍとなる。東南アジアや米国および日本において、ＵＨＦ帯のＲＦＩＤ周波数に対応し、かつ市販の無線ＩＣタグの２倍近い通信距離を有するタグは今まで存在しない。しかも金属表面に貼り付けても、自由空間でも用いることができることから、国際物流用途のＲＦＩＤ管理にも使用可能であるといえる。
【０２０３】
次に、実施例２０を金属板に貼り付けた場合と、比較例１１の市販無線ＩＣタグの自由空間での場合のそれぞれの通信特性を、シミュレーションにより比較した。さらに比較例１２として実施例２０からシート体を抜いた状態、つまり金属板から市販無線ＩＣタグを５ｍｍ離した状態での通信特性を評価した。結果を表５に示す。
【０２０４】
なお、実施例２０は比較例１１と同じ無線ＩＣタグを内蔵しており、そのときの配置状態を図２１に示す。無線ＩＣタグ２０のＩＣチップがスロットＳ上に配置され、無線ＩＣタグ２０のアンテナの長手方向とスロットＳの長手方向とが直交するように、シート体１に無線ＩＣタグ２０を貼り付けた。ＩＣチップの位置は、シート体１の下辺から２６ｍｍの位置とした。
【０２０５】
【表５】
0004580442.tif 000008
【０２０６】
そして図２２は、給電整合Ｓ１１と周波数との関係を示す図であり、図２３は、放射特性として動作利得Ｇｗおよび絶対利得Ｇａと周波数との関係のシミュレーション結果を示す図である。動作利得Ｇｗおよび絶対利得Ｇａは高い値が良好な通信特性を示す。
【０２０７】
図２２に示すように、比較例１１の共振周波数は、高周波側にシフトしているが、これは高誘電率の材質に貼りつけることを想定し、そのときに共振周波数が低周波側へシフトすることを予め見越した設計になっていると考えられる。比較例１２は共振がほとんど見られなくなる。
【０２０８】
これに対して実施例２０はＵＨＦ帯の９００ＭＨｚ〜９５０ＭＨｚ帯に広く共振周波数帯がある。実施例２０の無線ＩＣタグが背面に導体層を有する金属対応タグ構成となっているため、通信周波数域と共振周波数帯を合致する設計が可能となる。この結果、本発明は、どんな材質や材料に貼り付けても安定した通信特性を示すことが可能になる。
【０２０９】
図２３に示すように、９００ＭＨｚ〜１，０００ＭＨｚ帯の通信帯域で、実施例２０が比較例１１よりも動作利得Ｇｗおよび絶対利得Ｇａが大きくなっていることがわかる。総合的な通信帯域としては、比較例１１が勝るが、実施例２０では、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤ用通信周波数の広い帯域で、市販無線ＩＣタグの２倍程度の通信特性が得られることをシミュレーションでも確認できた。
【０２１０】
本来は、比較例１２のように近傍金属が存在することにより通信特性は大きく低下するものであるが、それを比較例１１と同等のレベルにまで回復するだけでなく、それ以上の通信特性を発現している。
【０２１１】
この原因を探るために、シミュレーションにより９５３ＭＨｚの電波に対する実施例２０の共振電流分布を計算した。図２４は、実施例２０の共振電流分布のシミュレーション結果を可視化した図である。
【０２１２】
図２４において、白色で表わされる部分が共振部位である。一部無線ＩＣタグの共振も認められるものの、補助アンテナおよびスロットでの強い共振域が見られた。このことから、無線ＩＣタグの共振と補助アンテナの共振とが複合化して、高い通信特性を得ることができていることが判明した。
【０２１３】
以上の実施例の構成の各寸法は一例であり、これらに限定されることはない。本発明の効果を得ることができれば、任意の形状、サイズ、構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１４】
【図１】本発明の第１実施形態であるシート体１の平面図である。
【図２】シート体１の拡大断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態であるシート体１１の平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態であるシート体１の拡大断面図である。
【図６】補助アンテナの他の例を示す平面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態である無線通信用ＩＣタグ３０を示す平面図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態であるシート体２１の平面図である。
【図９】図９は、シート体２１の正面図である。
【図１０】シート体２１の他の実施態様を示す平面図である。
【図１１】平面形状が正方形の場合のシート体２２の実施態様を示す平面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態である無線通信用システム４０を示す平面図である。
【図１３】通信距離の測定方法を示す概略図である。
【図１４】実施例８，比較例４、６の給電整合Ｓ１１を示す図である。
【図１５】実施例９，比較例５、６の給電整合Ｓ１１を示す図である。
【図１６】実施例１０の測定結果を示す図である。
【図１７】比較例７の測定結果を示す図である。
【図１８】実施例１０および比較例７〜９のＩＣタグの最小起動電力の周波数特性を示すグラフである。
【図１９】実施例１７および比較例１０のＩＣタグの最小起動電力の周波数特性を示すグラフである。
【図２０】実施例２０および比較例１１のＩＣタグの最小起動電力の周波数特性を示すグラフである。
【０２１５】
【図２１】実施例２０のシート体１上に無線ＩＣタグ２０を配置した状態を示す平面図である。
【図２２】実施例２０および比較例１１、１２の給電整合Ｓ１１特性を示すグラフである。
【図２３】実施例２０および比較例１１、１２の放射特性として動作利得Ｇｗおよび絶対利得Ｇａを示すグラフである。
【図２４】実施例２０の共振電流分布のシミュレーション結果を可視化した図である。
【図２５】無線ＩＣタグ２０を導電性部材の近傍に配置した状態で、無線ＩＣタグ２０の近傍に形成される電界を示す断面図である。
【符号の説明】
【０２１６】
１，１１  シート体
２  第１のスペーサ
３  補助アンテナ
４  第２のスペーサ
５  導体層
２０  無線ＩＣタグ
３０  無線通信用ＩＣタグ
４０  無線通信用システム４０
【図１】
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【図２】
0004580442.tif 000010
【図３】
0004580442.tif 000011
【図４】
0004580442.tif 000012
【図５】
0004580442.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２４】
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