情報記憶媒体
【課題】 無線ＩＣタグの貼り付け位置を変えずに複数の通信用周波数に対応することができる情報記憶媒体を提供する。
【解決手段】 情報記憶媒体１は、無線通信改善シート体１０と無線ＩＣタグ２０とからなる。無線通信改善シート体１０は、第１のスペーサ２、補助アンテナ３、第２のスペーサ４および裏面導体層５からなり、補助アンテナ３は、第１粘着剤３ａによって第２のスペーサに貼り付けられ、裏面導体層５は、第２粘着剤５ａによって第２のスペーサに貼り付けられる。孔Ｓの幅Ｗが、ループアンテナ２１ａの長辺部分２３ａ，２３ｂの長さよりも長くなるように、孔Ｓを補助アンテナ３に設ける。
【解決手段】 情報記憶媒体１は、無線通信改善シート体１０と無線ＩＣタグ２０とからなる。無線通信改善シート体１０は、第１のスペーサ２、補助アンテナ３、第２のスペーサ４および裏面導体層５からなり、補助アンテナ３は、第１粘着剤３ａによって第２のスペーサに貼り付けられ、裏面導体層５は、第２粘着剤５ａによって第２のスペーサに貼り付けられる。孔Ｓの幅Ｗが、ループアンテナ２１ａの長辺部分２３ａ，２３ｂの長さよりも長くなるように、孔Ｓを補助アンテナ３に設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＩＣタグを用いた情報記憶媒体に関する。
【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「無線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ている。
【０００３】
無線ＩＣタグは、自ら電源を持たないパッシブタイプと電源を持つアクティブタイプとがある。低価格で汎用性を有するパッシブタイプは、リーダからの電波を受信し、このエネルギを利用してＩＣ回路を起動し、無線通信が可能となる。
【０００４】
無線ＩＣタグは、識別情報などのデータを記憶するＩＣ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、軽量で無線通信が実現できることが大きな利点となっている。ＩＣチップにはメモリ領域を設けているため、ここに格納される各種の情報を用いて情報管理が可能となる。
【０００５】
薄型、軽量の利点を生かして、無線ＩＣタグを、物流管理や安価な情報記憶媒体として使用することができるが、その用途が多岐にわたることから、様々な使用環境に置かれることになる。
【０００６】
たとえば、金属材料に無線ＩＣタグを貼り付けて使用しようとすると、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。金属材料に貼り付けて使用する場合には、たとえば、特許文献１に開示されているような無線通信改善シート体を用いればよい。
【０００７】
また、ＵＨＦ帯の無線ＩＣタグの場合、通信用周波数は、アメリカにおいて９０２〜９２８ＭＨｚ、日本において９５２〜９５４ＭＨｚ、韓国において９１０〜９１５ＭＨｚ、ＥＵにおいて８６６〜８６８ＭＨｚのように、国別に割り当てが異なっている。特許文献１記載の無線通信改善シート体では、補助アンテナに設けられた孔または切り欠きなどの共振周波数を調整するための調整部に対して、無線ＩＣタグの貼り付け位置を変えると、複数の通信用周波数に対応することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開２０１０／３８８１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１記載の無線通信改善シート体を用いた場合、通信用周波数が異なるごとに、無線ＩＣタグの位置を異ならせる必要がある。たとえば、使用する国ごとに無線ＩＣタグの貼り付け位置を予め決定しておき、製品出荷時に決定しておいた位置に無線ＩＣタグを貼り付ける。貼り付け位置がずれたり、対応すべき周波数を誤って貼り付けてしまうと、無線通信を行うことができなくなってしまう。無線通信改善シート体を再利用する場合などで、通信用周波数が異なる無線ＩＣタグを使用しようとした場合、一度貼り付けたものを剥がして、再度所定の位置に貼り付けるという作業が必要となる。
【００１０】
本発明の目的は、無線ＩＣタグの貼り付け位置を変えずに複数の通信用周波数に対応することができる情報記憶媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、矩形状のループアンテナ、および前記ループアンテナに接続され、識別情報が記憶される集積回路素子からなる無線ＩＣタグと、
前記無線ＩＣタグが配置される配置面を有する第１のスペーサと、
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る補助アンテナであって、前記第１のスペーサを挟んで前記ループアンテナに対応する位置に、前記ループアンテナの長辺の内寸長さ以上の長さの幅を有する孔が設けられた導電体層からなる補助アンテナと、
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る第２のスペーサと、が積層されて成ることを特徴とする情報記憶媒体である。
【００１２】
また本発明は、前記集積回路素子は、前記ループアンテナの一方の長辺に接続され、
前記ループアンテナは、積層方向から見たときに、前記一方の長辺が前記孔内に位置し、他方の長辺が前記導電体層に重なるように、設けられることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記無線ＩＣタグは、ＥＰＣ Ｃｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２規格に準拠し、通信周波数の帯域が、ＵＨＦ帯であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、矩形状のループアンテナ、および前記ループアンテナに接続され、識別情報が記憶される集積回路素子からなる無線ＩＣタグを用い、補助アンテナは、ループアンテナの長辺の内寸長さ以上の長さの幅を有する孔が設けられた導電体層からなるものである。
【００１５】
これにより、無線ＩＣタグの貼り付け位置を変えずに通信周波数を広帯域とすることができ、複数の通信用周波数に対応することができる。
【００１６】
また本発明によれば、前記ループアンテナは、積層方向から見たときに、前記一方の長辺が前記孔内に位置し、他方の長辺が前記導電体層に重なるように、設けられる。
これにより、通信周波数をより広帯域とすることができる。
【００１７】
また本発明によれば、前記無線ＩＣタグは、ＥＰＣ Ｃｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２規格に準拠し、通信周波数の帯域が、ＵＨＦ帯であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態である情報記憶媒体１００の構成を示す断面図である。
【図２】情報記憶媒体１の平面図である。
【図３】実施例１の通信距離の周波数特性を示すグラフである。
【図４】実施例２の通信距離の周波数特性を示すグラフである。
【図５】比較例の通信距離の周波数特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施形態である情報記憶媒体１の構成を示す断面図である。図２は、情報記憶媒体１の平面図である。情報記憶媒体１は、無線通信改善シート体（以下では単に「シート体」という）１０と無線ＩＣタグ２０とからなる。なお、図２では理解を容易にするために、後述するアンテナ２１について、斜線（ハッチング）を施して示した。
【００２０】
シート体１０は、第１のスペーサ２、補助アンテナ３、第２のスペーサ４および裏面導体層５からなり、補助アンテナ３は、第１粘着剤３ａによって第２のスペーサ４に貼り付けられ、裏面導体層５は、第２粘着剤５ａによって第２のスペーサ４に貼り付けられる。
【００２１】
無線ＩＣタグは、無線電波を送受信するためのアンテナ２１と、アンテナ２１に接続され識別情報が記憶される集積回路素子（以下では「ＩＣチップ」という）２２とを有する。さらに、アンテナ２１は、ループアンテナ２１ａとパターンアンテナ２１ｂとからなり、ＩＣチップ２２は、ループアンテナ２１ａに接続されている。
【００２２】
第１のスペーサ２は、無線ＩＣタグ２０を結線しないで配置する配置面２ａを有し、無線ＩＣタグ２０のアンテナ２１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。
【００２３】
補助アンテナ３は、第１のスペーサ２の配置面２ａとは反対側の面に設けられる金属薄層からなり、無線ＩＣタグ２０の通信周波数で共振することで、無線ＩＣタグ２０のアンテナ２１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。
【００２４】
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２とは反対側に設けられ、補助アンテナ３と裏面導体層５との間を絶縁する誘電体層で構成される。
【００２５】
裏面導体層５は、金属薄層からなり、第２のスペーサ４を挟んで補助アンテナ３とは反対側に設けられる。
【００２６】
第１のスペーサ２、補助アンテナ３、第２のスペーサ４および裏面導体層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１０を構成する。
【００２７】
シート体１０を積層方向から見たときの平面形状は、実装する無線ＩＣタグ２０の形状にもよるが、多くは矩形状である。また、シート体１０の総厚みは、約０．５〜１５ｍｍである。
【００２８】
本実施形態では、シート体１０の平面形状は長方形であり、補助アンテナ３には、長辺方向中央部に開口する、矩形状の孔（スロット）Ｓが設けられる。図２の平面図では、孔Ｓの位置がシート体１０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。孔Ｓは、無線ＩＣタグ２０のループアンテナ２１ａの位置に対応するように設ける。
【００２９】
孔Ｓは、図１の断面図に示すように、補助アンテナ３を積層方向に貫通する。孔Ｓの長さＬは、シート体１０の短辺方向長さＬ０に対して３〜９７％となる長さに形成され、たとえば３〜１９４ｍｍである。
【００３０】
孔Ｓの幅Ｗは、矩形状のループアンテナ２１ａの長辺の内寸長さ以上の長さに設けられ、ループアンテナ２１ａの大きさによるが、たとえば１〜１８０ｍｍである。
【００３１】
無線ＩＣタグ２０の全体形状は、略矩形状であり、図２に示すように、中央にループアンテナ２１ａがあり、その両側にパターンアンテナ２１ｂが延びて設けられる。ＩＣチップ２２は、ループアンテナ２１ａに接続される。ループアンテナ２１ａは、略矩形状であり、２つの長辺部分２３ａ，２３ｂと２つの短辺部分２４ａ，２４ｂとからなる。ループアンテナ２１ａの配置は、無線ＩＣタグ２０全体形状の長手方向に、長辺部分２３ａ，２３ｂが平行に沿うように設けられる。シート体１０も、上記のように無線ＩＣタグ２０の全体形状に合わせて矩形状であり、無線ＩＣタグ２０の長手方向と、シート体１０の長手方向とが平行となるように、無線ＩＣタグ２０を、第１のスペーサ２の配置面２ａに配置する。
【００３２】
本発明において、ループアンテナ２１ａの形状が略矩形状であるとは、正方形を含む長方形、隅がＲ形状となった隅丸矩形、および少なくとも３辺が直線状で、残りの１辺が曲線状であったり、残りの１辺の一部が凹状部分または凸状部分を有しているような形状も含む。
【００３３】
補助アンテナ３の孔Ｓは、第１のスペーサ２を挟んでループアンテナ２１ａに対応する位置に、設けられる。孔Ｓの開口寸法のうち幅Ｗは、シート体１０の長手方向に平行な方向の長さ寸法であり、長さＬは、シート体１０の長手方向に直交する短手方向に平行な方向の長さ寸法である。孔Ｓの幅Ｗが、ループアンテナ２１ａの長辺部分２３ａ，２３ｂの内寸長さ以上に長くなるように、孔Ｓを補助アンテナ３に設けることで、無線ＩＣタグ２０の貼り付け位置を変えることなく、通信周波数帯域を、より広帯域とすることができる。
【００３４】
本実施形態では、無線ＩＣタグ２０の全体形状およびループアンテナ２１ａの形状を略矩形状としたが、これに限らず円形状、楕円形状であってもよい。
【００３５】
ループアンテナが円形状であるときは、全体が同じ幅で一様に形成され、孔Ｓの幅Ｗが、ループアンテナの直径（ループアンテナの長辺に相当）の内寸長さ以上に長くなるように孔Ｓを設け、楕円形状であるときは、全体が同じ幅で一様に形成され、長軸がシート体１０の長手方向に平行となるように設けられるとともに、孔Ｓの幅Ｗが、ループアンテナの長径（ループアンテナの長辺に相当）の内寸長さ以上に長くなるように孔Ｓを設ける。
【００３６】
なお、孔Ｓの幅Ｗが、ループアンテナ２１ａの長辺部分２３ａ，２３ｂの内寸長さよりも短い場合であっても、通信周波数帯域が広帯域とならないだけで、無線ＩＣタグ２０の本来の通信周波数による無線通信は当然可能であり、シート体１０による通信改善機能も発揮される。
【００３７】
さらに、ループアンテナ２１ａの、配置位置については、シート体１０の積層方向から見たときに、ループアンテナ２１ａの長辺部分２３ａ，２３ｂのうち、ＩＣチップ２２が接続される、一方の長辺部分（本実施形態では長辺部分２３ａ）が孔Ｓ内に位置し、他方の長辺部分（本実施形態では長辺部分２３ｂ）が補助アンテナ３の金属薄層部分に重なるように設けることが好ましい。
【００３８】
ループアンテナ２１ａの、ＩＣチップ２２が接続される側の長辺部分を金属薄層部分に重なるように設けたり、ループアンテナ２１ａの長辺部分がいずれも金属薄層部分に重ならず、短辺部分２４ａ，２４ｂを含めループアンテナ２１ａ全体が孔Ｓ内に位置するような場合は、通信周波数帯域を、十分に広げることができない。
【００３９】
無線ＩＣタグ２０については、市販品を使用することが可能であり、通信周波数帯域も限定されるものではないが、特に通信周波数帯域がＵＨＦ帯の無線ＩＣタグ２０に、効果が顕著となる。
【００４０】
さらに、ＥＰＣ Ｃｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２規格（ＥＰＣ Ｃ１Ｇ２規格）およびＩＳＯ １８０００−６ ＴｙｐｅＣに準拠するＩＣチップ２２を用いた無線ＩＣタグ２０を用いたときに効果が顕著となる。ＥＰＣ Ｃ１Ｇ２規格に準拠したＩＣチップとしては、ＮＸＰ社製 ＵＣＯＤＥ Ｇ２ｉＬ、ＡＬＩＥＮ社製 Ｈｉｇｇｓ３、Ｉｍｐｉｎｊ社製 Ｍｏｎｚａ４などが挙げられる。
【００４１】
以下では、シート体１０についてさらに説明する。
本発明のシート体１０は、補助アンテナ３に孔Ｓを設けることで、少なくとも通信改善機能を発揮し、上記のようなループアンテナ２１ａに対する寸法を規定することで、さらに通信周波数が広帯域となる。通信改善機能は、配置面２ａに配置された無線ＩＣタグ２０のアンテナ２１と、補助アンテナ３とが、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ことにより発揮される。
【００４２】
補助アンテナ３に孔Ｓを設けることで、無線ＩＣタグ２０のアンテナ２１の共振動作に応じて孔Ｓに、アンテナ形状の長軸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２１およびＩＣチップ２２と補助アンテナ３間の電磁的結合が活性化することになる。さらに、孔Ｓは補助アンテナ３の電気抵抗を上昇させるので、無線ＩＣタグ２０のアンテナ２１に対応して補助アンテナ３に発生する誘導電流を抑えることが可能となる。
【００４３】
孔Ｓを介することで補助アンテナ３は、無線ＩＣタグ２０と電気的に接続しなくとも電磁エネルギを受け渡す機能を有することやＩＣチップ２２への情報とＩＣチップ２２からの情報の伝搬経路もその内部で重畳化することにより、従来の遠方とのアンテナ動作に加え近傍での無線ＩＣタグ２０と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。
【００４４】
補助アンテナ３は、無線ＩＣタグ２０と組み合わせたときに、全体として無線通信周波数に共振する構成であり、補助アンテナ３の共振層は、共振する部位は一つでも複数でもよいが、その部位は無線通信周波数の電波の波長をλとすると、共振部位はλ／８〜３λ／４の範囲に入る寸法を有している。
【００４５】
このように、情報記憶媒体１は、シート体１０と無線ＩＣタグ２０とを互いに貼り合わせるだけで無線ＩＣタグ２０の通信改善を行なうことが可能となる。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、シート体１０を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。
【００４６】
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２０と補助アンテナ３とを絶縁し、補助アンテナ３と裏面導体層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補助アンテナ３と裏面導体層５とを導通させても動作は可能である。
【００４７】
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２０と補助アンテナ３、および補助アンテナ３と裏面導体層５の間隔など位置関係を保つことができればよく、用いる材料としては、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、単に間隔を空けた空気層などであってもよいが、一般には下記に例示するような有機材料を用いることが好ましい。
【００４８】
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を用いることができる。またそれらの多孔質体も用いることができる。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、シリコーンゴム、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、不飽和ポリエステル、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（ＰＥＴ）、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニルおよびポリ塩化ビニリデン等の塩素系樹脂；フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、尿素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。
【００５１】
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。たとえば、カーボン、黒鉛、グラファイト、酸化チタン、炭素繊維、カーボンチューブ、黒鉛繊維等のフィラーを複合化して誘電率を上げることで波長短縮効果によりシート体１０の小型化が実現する。また補強材を充填した強化樹脂を用いてもよいし、無線ＩＣタグや補助アンテナの構成材料、たとえば基材、粘着材、接着剤、被覆材などをスペーサ材としてもよい。
【００５２】
たとえば、ＥＰＤＭゴムに酸化チタンをフィラーとして混合し、可塑剤、充填材および老化防止剤などの添加物を添加することで、高誘電率材料であって、さらに柔軟性を有するスペーサ材が実現できる。
【００５３】
可塑剤としては、パラフィン系オイル、アロマ系オイル、ナフテン系オイル、アジピン酸系ポリエステル、トリメット酸系エステル、ジペンタエリスリトールまたはピロメリット酸エステル、アジピン酸、フタル酸エステル、ポリエーテルエステル系などの１種または２種以上を用いることができる。充填剤としては、コロイド炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルクなどの１種または２種以上を用いることができる。老化防止剤としては、ワックス、モノフェノール系、ビスフェノール系、ポリフェノール系、ベンズイミダゾール系、チオウレア系、アミン-ケトン系、アミン系などの１種または２種以上を用いることができる。
【００５４】
また、第１のスペーサ２と第２のスペーサ４とは、同じ材料であっても、異なる材料であってもよい。異なる材料である場合、たとえば、第１のスペーサ２としてＰＥＴフィルムを用い、第２のスペーサ４として軟質ポリエチレンを用いてもよい。
【００５５】
これにより、情報記憶媒体１として、貼り付けようとする部材の表面形状に十分に追従することができる柔軟性を付与することができる。
【００５６】
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未満の低密度材料であることが好ましい。
【００５７】
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、スペーサの材料としては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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。さらにガラスビーズ、ガラス中空体などの無機および有機材料から成る中空材料を添加するものでもよい。
【００６２】
発泡倍率も特に限定されるものではないが、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。
発泡構造についても特に限定されるものではない。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
また無線ＩＣタグ２０の基材や各層を貼り合わせるための粘着材層をスペーサの材料とすることも可能である。粘着材層は全面でなく、部分的に設けられていてもよい。第１のスペーサ２の機能としては、無線ＩＣタグ２０と補助アンテナ３とが電気的に導通しなければ十分であるので、空気層すなわち無線ＩＣタグ２０と補助アンテナ３との間に空間が設けられていてもよい。
【００６６】
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２０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。
【００６７】
スペーサ材としては高誘電率、柔軟性および低誘電正接ｔａｎδ（ε”／ε’）を兼ねているのが好ましいが、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。
【００６８】
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’としては１〜５０であることが好ましい。ただし、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。
【００６９】
補助アンテナ３および裏面導体層５は、導電性を有する導電性材料から構成される。
補助アンテナ３および裏面導体層５を構成する導電性材料としては、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、導電性カーボン系材料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、導電インク（たとえば抵抗率１０Ω／ｓｑ．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。
【００７０】
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、裏面導体層５のサイズに制限はない。またこの裏面導体層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、つまり裏面導体層と同等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。
【００７１】
孔Ｓは、一般的な形成方法で導電体層に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。
【００７２】
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、予め切り欠きが設けられた形状となるように、ＰＥＴフィルムなどの誘電体層に直接印刷、蒸着、塗工することも可能である。
【００７３】
孔Ｓは、補助アンテナ３に設けるものであるが、第１のスペーサ２と補助アンテナ３のそれぞれに、補助アンテナ３に設けた孔Ｓと同様の孔Ｓ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、両者に同時の孔または切り欠きを形成してもよい。
【００７４】
孔Ｓは、導電体層からなる補助アンテナ３の電気抵抗を上昇させるものであればよく、上記のように、幅寸法がループアンテナ２１ａの長辺部分の長さよりも長ければよい。
【００７５】
本来、無線ＩＣタグ２０は、導電性材料からなる金属部材などの近傍では無線通信が妨害されて通信距離が短くなってしまうが、シート体１０を用いることで通信距離が改善される。
【００７６】
（実施例１）補助アンテナ３に設けられた孔Ｓの幅寸法の検討
実際に情報記憶媒体１を形成し、孔Ｓの幅寸法を変化させて、情報記憶媒体１の通信距離の周波数特性を測定した。
【００７７】
シート体１０は、外形寸法が縦２８ｍｍ、横１２０ｍｍとした。第１のスペーサ２は、厚み０．１ｍｍのＰＥＴ（ポチエチレンテレフタレート）フィルムを用いた。補助アンテナ３は、厚み０．０５ｍｍのアルミニウム箔層であり、孔Ｓは、長さＬが２０ｍｍ、幅Ｗが４〜４５ｍｍとした。第２のスペーサ４は、厚み２ｍｍの発泡材料（発泡倍率５倍）を、２枚張り合わせて用いた。裏面導体層５は、厚み０．０５ｍｍのアルミニウム箔層とした。
【００７８】
用いた無線ＩＣタグ２０は、ALIEN TECNOLOGY社製 ALN-9640であり、ループアンテナの長辺部分の内寸長さは、２４ｍｍであった。また、積層方向から見たときに、ＩＣチップ２２が接続された一方の長辺部分２３ａは、孔Ｓ内に配置され、他方の長辺部分２３ｂは、アルミニウム箔層に重なるように配置した。
【００７９】
図３は、実施例１の通信距離の周波数特性を示すグラフである。横軸は、周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は、通信距離（ｍ）を示す。プロットＡは、Ｗ＝４ｍｍの場合を示し、プロットＢは、Ｗ＝１１ｍｍの場合を示し、プロットＣは、Ｗ＝１５ｍｍの場合を示し、プロットＤは、Ｗ＝２４ｍｍの場合を示し、プロットＥは、Ｗ＝２７ｍｍの場合を示し、プロットＦは、Ｗ＝３０ｍｍの場合を示し、プロットＧは、Ｗ＝４０ｍｍの場合を示し、プロットＨは、Ｗ＝４５ｍｍの場合を示す。
【００８０】
グラフからわかるように、プロットＡ〜プロットＣまでは、共振周波数のシフトは見られたものの、共振帯域は狭いままであった。これに対して、プロットＤ〜プロットＨは、プロットＡ〜プロットＣの周波数特性とは大きく異なり、５０ＭＨｚ以上の共振帯域を確保することができた。
【００８１】
共振帯域が、広帯域となったプロットＤ〜プロットＨは、孔ＳのＷが２４ｍｍ、２７ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍであり、ループアンテナ２１ａの長辺部分の内寸長さ（２４ｍｍ）以上の長さであった。
【００８２】
（実施例２）補助アンテナ３のループアンテナ位置の検討
シート体１０および無線ＩＣタグ２０は、実施例１と同じものを用いた。孔Ｓの幅はＷ＝４０ｍｍとした。
【００８３】
無線ＩＣタグ２０の貼り付け位置を変化させたときの、情報記憶媒体１の通信距離の周波数特性を測定した。具体的には、シート体１０の長辺から無線ＩＣタグ２０のループアンテナ２１ａの長辺部分までの距離を、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍにそれぞれ変化させた。
【００８４】
図４は、実施例２の通信距離の周波数特性を示すグラフである。横軸は、周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は、通信距離（ｍ）を示す。プロットＩは、距離が１ｍｍの場合を示し、プロットＪは、距離が２ｍｍの場合を示し、プロットＫは、距離が３ｍｍの場合を示し、プロットＬは、距離が４ｍｍの場合を示し、プロットＭは、距離が５ｍｍの場合を示す。
【００８５】
グラフからわかるように、シート体１０の長辺から無線ＩＣタグ２０のループアンテナ２１ａの長辺部分までの距離が短いほど共振帯域が広くなった。これは、ループアンテナ２１ａの、ＩＣチップが接続されていない他方の長辺部分２３ｂが、補助アンテナ３のアルミニウム箔層に重なるように配置され、さらに、長辺側端部に近いほど共振帯域が広くなることを示している。
【００８６】
（比較例）孔を切り欠きに変更した構成の検討
比較例として、補助アンテナに孔Ｓではなく、切り欠きを設けた構成のシート体を作製し、通信距離の周波数特性を測定した。
【００８７】
比較例のシート体の外形寸法などは実施例１，２と同じであり、孔Ｓの代わりに長辺に開放された切り欠きを設けた。切り欠きの幅を３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍと変化させた。
【００８８】
図５は、比較例の通信距離の周波数特性を示すグラフである。横軸は、周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は、通信距離（ｍ）を示す。プロットＮは、幅が３０ｍｍの場合を示し、プロットＯは、幅が４０ｍｍの場合を示し、プロットＰは、幅が５０ｍｍの場合を示し、プロットＱは、幅が６０ｍｍの場合を示す。
【００８９】
グラフからわかるように、切り欠きの幅を広げたが、通信周波数は広帯域とはならなかった。したがって、通信周波数の帯域を広げるには、切り欠きではなく孔を補助アンテナ３に特定の寸法で設けることが必要であることがわかった。
【符号の説明】
【００９０】
１ 情報記憶媒体
２ 第１のスペーサ
３ 補助アンテナ
４ 第２のスペーサ
５ 裏面導体層
Ｓ 孔
１０ 無線通信改善シート体
２０ 無線ＩＣタグ
２１ アンテナ
２１ａ ループアンテナ
２１ｂ パターンアンテナ
２２ ＩＣチップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＩＣタグを用いた情報記憶媒体に関する。
【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「無線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ている。
【０００３】
無線ＩＣタグは、自ら電源を持たないパッシブタイプと電源を持つアクティブタイプとがある。低価格で汎用性を有するパッシブタイプは、リーダからの電波を受信し、このエネルギを利用してＩＣ回路を起動し、無線通信が可能となる。
【０００４】
無線ＩＣタグは、識別情報などのデータを記憶するＩＣ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、軽量で無線通信が実現できることが大きな利点となっている。ＩＣチップにはメモリ領域を設けているため、ここに格納される各種の情報を用いて情報管理が可能となる。
【０００５】
薄型、軽量の利点を生かして、無線ＩＣタグを、物流管理や安価な情報記憶媒体として使用することができるが、その用途が多岐にわたることから、様々な使用環境に置かれることになる。
【０００６】
たとえば、金属材料に無線ＩＣタグを貼り付けて使用しようとすると、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。金属材料に貼り付けて使用する場合には、たとえば、特許文献１に開示されているような無線通信改善シート体を用いればよい。
【０００７】
また、ＵＨＦ帯の無線ＩＣタグの場合、通信用周波数は、アメリカにおいて９０２〜９２８ＭＨｚ、日本において９５２〜９５４ＭＨｚ、韓国において９１０〜９１５ＭＨｚ、ＥＵにおいて８６６〜８６８ＭＨｚのように、国別に割り当てが異なっている。特許文献１記載の無線通信改善シート体では、補助アンテナに設けられた孔または切り欠きなどの共振周波数を調整するための調整部に対して、無線ＩＣタグの貼り付け位置を変えると、複数の通信用周波数に対応することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開２０１０／３８８１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１記載の無線通信改善シート体を用いた場合、通信用周波数が異なるごとに、無線ＩＣタグの位置を異ならせる必要がある。たとえば、使用する国ごとに無線ＩＣタグの貼り付け位置を予め決定しておき、製品出荷時に決定しておいた位置に無線ＩＣタグを貼り付ける。貼り付け位置がずれたり、対応すべき周波数を誤って貼り付けてしまうと、無線通信を行うことができなくなってしまう。無線通信改善シート体を再利用する場合などで、通信用周波数が異なる無線ＩＣタグを使用しようとした場合、一度貼り付けたものを剥がして、再度所定の位置に貼り付けるという作業が必要となる。
【００１０】
本発明の目的は、無線ＩＣタグの貼り付け位置を変えずに複数の通信用周波数に対応することができる情報記憶媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、矩形状のループアンテナ、および前記ループアンテナに接続され、識別情報が記憶される集積回路素子からなる無線ＩＣタグと、
前記無線ＩＣタグが配置される配置面を有する第１のスペーサと、
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る補助アンテナであって、前記第１のスペーサを挟んで前記ループアンテナに対応する位置に、前記ループアンテナの長辺の内寸長さ以上の長さの幅を有する孔が設けられた導電体層からなる補助アンテナと、
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る第２のスペーサと、が積層されて成ることを特徴とする情報記憶媒体である。
【００１２】
また本発明は、前記集積回路素子は、前記ループアンテナの一方の長辺に接続され、
前記ループアンテナは、積層方向から見たときに、前記一方の長辺が前記孔内に位置し、他方の長辺が前記導電体層に重なるように、設けられることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記無線ＩＣタグは、ＥＰＣ Ｃｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２規格に準拠し、通信周波数の帯域が、ＵＨＦ帯であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、矩形状のループアンテナ、および前記ループアンテナに接続され、識別情報が記憶される集積回路素子からなる無線ＩＣタグを用い、補助アンテナは、ループアンテナの長辺の内寸長さ以上の長さの幅を有する孔が設けられた導電体層からなるものである。
【００１５】
これにより、無線ＩＣタグの貼り付け位置を変えずに通信周波数を広帯域とすることができ、複数の通信用周波数に対応することができる。
【００１６】
また本発明によれば、前記ループアンテナは、積層方向から見たときに、前記一方の長辺が前記孔内に位置し、他方の長辺が前記導電体層に重なるように、設けられる。
これにより、通信周波数をより広帯域とすることができる。
【００１７】
また本発明によれば、前記無線ＩＣタグは、ＥＰＣ Ｃｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２規格に準拠し、通信周波数の帯域が、ＵＨＦ帯であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態である情報記憶媒体１００の構成を示す断面図である。
【図２】情報記憶媒体１の平面図である。
【図３】実施例１の通信距離の周波数特性を示すグラフである。
【図４】実施例２の通信距離の周波数特性を示すグラフである。
【図５】比較例の通信距離の周波数特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施形態である情報記憶媒体１の構成を示す断面図である。図２は、情報記憶媒体１の平面図である。情報記憶媒体１は、無線通信改善シート体（以下では単に「シート体」という）１０と無線ＩＣタグ２０とからなる。なお、図２では理解を容易にするために、後述するアンテナ２１について、斜線（ハッチング）を施して示した。
【００２０】
シート体１０は、第１のスペーサ２、補助アンテナ３、第２のスペーサ４および裏面導体層５からなり、補助アンテナ３は、第１粘着剤３ａによって第２のスペーサ４に貼り付けられ、裏面導体層５は、第２粘着剤５ａによって第２のスペーサ４に貼り付けられる。
【００２１】
無線ＩＣタグは、無線電波を送受信するためのアンテナ２１と、アンテナ２１に接続され識別情報が記憶される集積回路素子（以下では「ＩＣチップ」という）２２とを有する。さらに、アンテナ２１は、ループアンテナ２１ａとパターンアンテナ２１ｂとからなり、ＩＣチップ２２は、ループアンテナ２１ａに接続されている。
【００２２】
第１のスペーサ２は、無線ＩＣタグ２０を結線しないで配置する配置面２ａを有し、無線ＩＣタグ２０のアンテナ２１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。
【００２３】
補助アンテナ３は、第１のスペーサ２の配置面２ａとは反対側の面に設けられる金属薄層からなり、無線ＩＣタグ２０の通信周波数で共振することで、無線ＩＣタグ２０のアンテナ２１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。
【００２４】
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２とは反対側に設けられ、補助アンテナ３と裏面導体層５との間を絶縁する誘電体層で構成される。
【００２５】
裏面導体層５は、金属薄層からなり、第２のスペーサ４を挟んで補助アンテナ３とは反対側に設けられる。
【００２６】
第１のスペーサ２、補助アンテナ３、第２のスペーサ４および裏面導体層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１０を構成する。
【００２７】
シート体１０を積層方向から見たときの平面形状は、実装する無線ＩＣタグ２０の形状にもよるが、多くは矩形状である。また、シート体１０の総厚みは、約０．５〜１５ｍｍである。
【００２８】
本実施形態では、シート体１０の平面形状は長方形であり、補助アンテナ３には、長辺方向中央部に開口する、矩形状の孔（スロット）Ｓが設けられる。図２の平面図では、孔Ｓの位置がシート体１０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。孔Ｓは、無線ＩＣタグ２０のループアンテナ２１ａの位置に対応するように設ける。
【００２９】
孔Ｓは、図１の断面図に示すように、補助アンテナ３を積層方向に貫通する。孔Ｓの長さＬは、シート体１０の短辺方向長さＬ０に対して３〜９７％となる長さに形成され、たとえば３〜１９４ｍｍである。
【００３０】
孔Ｓの幅Ｗは、矩形状のループアンテナ２１ａの長辺の内寸長さ以上の長さに設けられ、ループアンテナ２１ａの大きさによるが、たとえば１〜１８０ｍｍである。
【００３１】
無線ＩＣタグ２０の全体形状は、略矩形状であり、図２に示すように、中央にループアンテナ２１ａがあり、その両側にパターンアンテナ２１ｂが延びて設けられる。ＩＣチップ２２は、ループアンテナ２１ａに接続される。ループアンテナ２１ａは、略矩形状であり、２つの長辺部分２３ａ，２３ｂと２つの短辺部分２４ａ，２４ｂとからなる。ループアンテナ２１ａの配置は、無線ＩＣタグ２０全体形状の長手方向に、長辺部分２３ａ，２３ｂが平行に沿うように設けられる。シート体１０も、上記のように無線ＩＣタグ２０の全体形状に合わせて矩形状であり、無線ＩＣタグ２０の長手方向と、シート体１０の長手方向とが平行となるように、無線ＩＣタグ２０を、第１のスペーサ２の配置面２ａに配置する。
【００３２】
本発明において、ループアンテナ２１ａの形状が略矩形状であるとは、正方形を含む長方形、隅がＲ形状となった隅丸矩形、および少なくとも３辺が直線状で、残りの１辺が曲線状であったり、残りの１辺の一部が凹状部分または凸状部分を有しているような形状も含む。
【００３３】
補助アンテナ３の孔Ｓは、第１のスペーサ２を挟んでループアンテナ２１ａに対応する位置に、設けられる。孔Ｓの開口寸法のうち幅Ｗは、シート体１０の長手方向に平行な方向の長さ寸法であり、長さＬは、シート体１０の長手方向に直交する短手方向に平行な方向の長さ寸法である。孔Ｓの幅Ｗが、ループアンテナ２１ａの長辺部分２３ａ，２３ｂの内寸長さ以上に長くなるように、孔Ｓを補助アンテナ３に設けることで、無線ＩＣタグ２０の貼り付け位置を変えることなく、通信周波数帯域を、より広帯域とすることができる。
【００３４】
本実施形態では、無線ＩＣタグ２０の全体形状およびループアンテナ２１ａの形状を略矩形状としたが、これに限らず円形状、楕円形状であってもよい。
【００３５】
ループアンテナが円形状であるときは、全体が同じ幅で一様に形成され、孔Ｓの幅Ｗが、ループアンテナの直径（ループアンテナの長辺に相当）の内寸長さ以上に長くなるように孔Ｓを設け、楕円形状であるときは、全体が同じ幅で一様に形成され、長軸がシート体１０の長手方向に平行となるように設けられるとともに、孔Ｓの幅Ｗが、ループアンテナの長径（ループアンテナの長辺に相当）の内寸長さ以上に長くなるように孔Ｓを設ける。
【００３６】
なお、孔Ｓの幅Ｗが、ループアンテナ２１ａの長辺部分２３ａ，２３ｂの内寸長さよりも短い場合であっても、通信周波数帯域が広帯域とならないだけで、無線ＩＣタグ２０の本来の通信周波数による無線通信は当然可能であり、シート体１０による通信改善機能も発揮される。
【００３７】
さらに、ループアンテナ２１ａの、配置位置については、シート体１０の積層方向から見たときに、ループアンテナ２１ａの長辺部分２３ａ，２３ｂのうち、ＩＣチップ２２が接続される、一方の長辺部分（本実施形態では長辺部分２３ａ）が孔Ｓ内に位置し、他方の長辺部分（本実施形態では長辺部分２３ｂ）が補助アンテナ３の金属薄層部分に重なるように設けることが好ましい。
【００３８】
ループアンテナ２１ａの、ＩＣチップ２２が接続される側の長辺部分を金属薄層部分に重なるように設けたり、ループアンテナ２１ａの長辺部分がいずれも金属薄層部分に重ならず、短辺部分２４ａ，２４ｂを含めループアンテナ２１ａ全体が孔Ｓ内に位置するような場合は、通信周波数帯域を、十分に広げることができない。
【００３９】
無線ＩＣタグ２０については、市販品を使用することが可能であり、通信周波数帯域も限定されるものではないが、特に通信周波数帯域がＵＨＦ帯の無線ＩＣタグ２０に、効果が顕著となる。
【００４０】
さらに、ＥＰＣ Ｃｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２規格（ＥＰＣ Ｃ１Ｇ２規格）およびＩＳＯ １８０００−６ ＴｙｐｅＣに準拠するＩＣチップ２２を用いた無線ＩＣタグ２０を用いたときに効果が顕著となる。ＥＰＣ Ｃ１Ｇ２規格に準拠したＩＣチップとしては、ＮＸＰ社製 ＵＣＯＤＥ Ｇ２ｉＬ、ＡＬＩＥＮ社製 Ｈｉｇｇｓ３、Ｉｍｐｉｎｊ社製 Ｍｏｎｚａ４などが挙げられる。
【００４１】
以下では、シート体１０についてさらに説明する。
本発明のシート体１０は、補助アンテナ３に孔Ｓを設けることで、少なくとも通信改善機能を発揮し、上記のようなループアンテナ２１ａに対する寸法を規定することで、さらに通信周波数が広帯域となる。通信改善機能は、配置面２ａに配置された無線ＩＣタグ２０のアンテナ２１と、補助アンテナ３とが、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ことにより発揮される。
【００４２】
補助アンテナ３に孔Ｓを設けることで、無線ＩＣタグ２０のアンテナ２１の共振動作に応じて孔Ｓに、アンテナ形状の長軸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２１およびＩＣチップ２２と補助アンテナ３間の電磁的結合が活性化することになる。さらに、孔Ｓは補助アンテナ３の電気抵抗を上昇させるので、無線ＩＣタグ２０のアンテナ２１に対応して補助アンテナ３に発生する誘導電流を抑えることが可能となる。
【００４３】
孔Ｓを介することで補助アンテナ３は、無線ＩＣタグ２０と電気的に接続しなくとも電磁エネルギを受け渡す機能を有することやＩＣチップ２２への情報とＩＣチップ２２からの情報の伝搬経路もその内部で重畳化することにより、従来の遠方とのアンテナ動作に加え近傍での無線ＩＣタグ２０と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。
【００４４】
補助アンテナ３は、無線ＩＣタグ２０と組み合わせたときに、全体として無線通信周波数に共振する構成であり、補助アンテナ３の共振層は、共振する部位は一つでも複数でもよいが、その部位は無線通信周波数の電波の波長をλとすると、共振部位はλ／８〜３λ／４の範囲に入る寸法を有している。
【００４５】
このように、情報記憶媒体１は、シート体１０と無線ＩＣタグ２０とを互いに貼り合わせるだけで無線ＩＣタグ２０の通信改善を行なうことが可能となる。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、シート体１０を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。
【００４６】
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２０と補助アンテナ３とを絶縁し、補助アンテナ３と裏面導体層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補助アンテナ３と裏面導体層５とを導通させても動作は可能である。
【００４７】
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２０と補助アンテナ３、および補助アンテナ３と裏面導体層５の間隔など位置関係を保つことができればよく、用いる材料としては、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、単に間隔を空けた空気層などであってもよいが、一般には下記に例示するような有機材料を用いることが好ましい。
【００４８】
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を用いることができる。またそれらの多孔質体も用いることができる。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、シリコーンゴム、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、不飽和ポリエステル、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（ＰＥＴ）、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニルおよびポリ塩化ビニリデン等の塩素系樹脂；フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、尿素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。
【００５１】
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。たとえば、カーボン、黒鉛、グラファイト、酸化チタン、炭素繊維、カーボンチューブ、黒鉛繊維等のフィラーを複合化して誘電率を上げることで波長短縮効果によりシート体１０の小型化が実現する。また補強材を充填した強化樹脂を用いてもよいし、無線ＩＣタグや補助アンテナの構成材料、たとえば基材、粘着材、接着剤、被覆材などをスペーサ材としてもよい。
【００５２】
たとえば、ＥＰＤＭゴムに酸化チタンをフィラーとして混合し、可塑剤、充填材および老化防止剤などの添加物を添加することで、高誘電率材料であって、さらに柔軟性を有するスペーサ材が実現できる。
【００５３】
可塑剤としては、パラフィン系オイル、アロマ系オイル、ナフテン系オイル、アジピン酸系ポリエステル、トリメット酸系エステル、ジペンタエリスリトールまたはピロメリット酸エステル、アジピン酸、フタル酸エステル、ポリエーテルエステル系などの１種または２種以上を用いることができる。充填剤としては、コロイド炭酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルクなどの１種または２種以上を用いることができる。老化防止剤としては、ワックス、モノフェノール系、ビスフェノール系、ポリフェノール系、ベンズイミダゾール系、チオウレア系、アミン-ケトン系、アミン系などの１種または２種以上を用いることができる。
【００５４】
また、第１のスペーサ２と第２のスペーサ４とは、同じ材料であっても、異なる材料であってもよい。異なる材料である場合、たとえば、第１のスペーサ２としてＰＥＴフィルムを用い、第２のスペーサ４として軟質ポリエチレンを用いてもよい。
【００５５】
これにより、情報記憶媒体１として、貼り付けようとする部材の表面形状に十分に追従することができる柔軟性を付与することができる。
【００５６】
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未満の低密度材料であることが好ましい。
【００５７】
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、スペーサの材料としては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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。さらにガラスビーズ、ガラス中空体などの無機および有機材料から成る中空材料を添加するものでもよい。
【００６２】
発泡倍率も特に限定されるものではないが、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。
発泡構造についても特に限定されるものではない。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
また無線ＩＣタグ２０の基材や各層を貼り合わせるための粘着材層をスペーサの材料とすることも可能である。粘着材層は全面でなく、部分的に設けられていてもよい。第１のスペーサ２の機能としては、無線ＩＣタグ２０と補助アンテナ３とが電気的に導通しなければ十分であるので、空気層すなわち無線ＩＣタグ２０と補助アンテナ３との間に空間が設けられていてもよい。
【００６６】
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２０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。
【００６７】
スペーサ材としては高誘電率、柔軟性および低誘電正接ｔａｎδ（ε”／ε’）を兼ねているのが好ましいが、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。
【００６８】
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’としては１〜５０であることが好ましい。ただし、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。
【００６９】
補助アンテナ３および裏面導体層５は、導電性を有する導電性材料から構成される。
補助アンテナ３および裏面導体層５を構成する導電性材料としては、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、導電性カーボン系材料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、導電インク（たとえば抵抗率１０Ω／ｓｑ．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。
【００７０】
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、裏面導体層５のサイズに制限はない。またこの裏面導体層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、つまり裏面導体層と同等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。
【００７１】
孔Ｓは、一般的な形成方法で導電体層に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。
【００７２】
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、予め切り欠きが設けられた形状となるように、ＰＥＴフィルムなどの誘電体層に直接印刷、蒸着、塗工することも可能である。
【００７３】
孔Ｓは、補助アンテナ３に設けるものであるが、第１のスペーサ２と補助アンテナ３のそれぞれに、補助アンテナ３に設けた孔Ｓと同様の孔Ｓ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、両者に同時の孔または切り欠きを形成してもよい。
【００７４】
孔Ｓは、導電体層からなる補助アンテナ３の電気抵抗を上昇させるものであればよく、上記のように、幅寸法がループアンテナ２１ａの長辺部分の長さよりも長ければよい。
【００７５】
本来、無線ＩＣタグ２０は、導電性材料からなる金属部材などの近傍では無線通信が妨害されて通信距離が短くなってしまうが、シート体１０を用いることで通信距離が改善される。
【００７６】
（実施例１）補助アンテナ３に設けられた孔Ｓの幅寸法の検討
実際に情報記憶媒体１を形成し、孔Ｓの幅寸法を変化させて、情報記憶媒体１の通信距離の周波数特性を測定した。
【００７７】
シート体１０は、外形寸法が縦２８ｍｍ、横１２０ｍｍとした。第１のスペーサ２は、厚み０．１ｍｍのＰＥＴ（ポチエチレンテレフタレート）フィルムを用いた。補助アンテナ３は、厚み０．０５ｍｍのアルミニウム箔層であり、孔Ｓは、長さＬが２０ｍｍ、幅Ｗが４〜４５ｍｍとした。第２のスペーサ４は、厚み２ｍｍの発泡材料（発泡倍率５倍）を、２枚張り合わせて用いた。裏面導体層５は、厚み０．０５ｍｍのアルミニウム箔層とした。
【００７８】
用いた無線ＩＣタグ２０は、ALIEN TECNOLOGY社製 ALN-9640であり、ループアンテナの長辺部分の内寸長さは、２４ｍｍであった。また、積層方向から見たときに、ＩＣチップ２２が接続された一方の長辺部分２３ａは、孔Ｓ内に配置され、他方の長辺部分２３ｂは、アルミニウム箔層に重なるように配置した。
【００７９】
図３は、実施例１の通信距離の周波数特性を示すグラフである。横軸は、周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は、通信距離（ｍ）を示す。プロットＡは、Ｗ＝４ｍｍの場合を示し、プロットＢは、Ｗ＝１１ｍｍの場合を示し、プロットＣは、Ｗ＝１５ｍｍの場合を示し、プロットＤは、Ｗ＝２４ｍｍの場合を示し、プロットＥは、Ｗ＝２７ｍｍの場合を示し、プロットＦは、Ｗ＝３０ｍｍの場合を示し、プロットＧは、Ｗ＝４０ｍｍの場合を示し、プロットＨは、Ｗ＝４５ｍｍの場合を示す。
【００８０】
グラフからわかるように、プロットＡ〜プロットＣまでは、共振周波数のシフトは見られたものの、共振帯域は狭いままであった。これに対して、プロットＤ〜プロットＨは、プロットＡ〜プロットＣの周波数特性とは大きく異なり、５０ＭＨｚ以上の共振帯域を確保することができた。
【００８１】
共振帯域が、広帯域となったプロットＤ〜プロットＨは、孔ＳのＷが２４ｍｍ、２７ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍであり、ループアンテナ２１ａの長辺部分の内寸長さ（２４ｍｍ）以上の長さであった。
【００８２】
（実施例２）補助アンテナ３のループアンテナ位置の検討
シート体１０および無線ＩＣタグ２０は、実施例１と同じものを用いた。孔Ｓの幅はＷ＝４０ｍｍとした。
【００８３】
無線ＩＣタグ２０の貼り付け位置を変化させたときの、情報記憶媒体１の通信距離の周波数特性を測定した。具体的には、シート体１０の長辺から無線ＩＣタグ２０のループアンテナ２１ａの長辺部分までの距離を、１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍにそれぞれ変化させた。
【００８４】
図４は、実施例２の通信距離の周波数特性を示すグラフである。横軸は、周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は、通信距離（ｍ）を示す。プロットＩは、距離が１ｍｍの場合を示し、プロットＪは、距離が２ｍｍの場合を示し、プロットＫは、距離が３ｍｍの場合を示し、プロットＬは、距離が４ｍｍの場合を示し、プロットＭは、距離が５ｍｍの場合を示す。
【００８５】
グラフからわかるように、シート体１０の長辺から無線ＩＣタグ２０のループアンテナ２１ａの長辺部分までの距離が短いほど共振帯域が広くなった。これは、ループアンテナ２１ａの、ＩＣチップが接続されていない他方の長辺部分２３ｂが、補助アンテナ３のアルミニウム箔層に重なるように配置され、さらに、長辺側端部に近いほど共振帯域が広くなることを示している。
【００８６】
（比較例）孔を切り欠きに変更した構成の検討
比較例として、補助アンテナに孔Ｓではなく、切り欠きを設けた構成のシート体を作製し、通信距離の周波数特性を測定した。
【００８７】
比較例のシート体の外形寸法などは実施例１，２と同じであり、孔Ｓの代わりに長辺に開放された切り欠きを設けた。切り欠きの幅を３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍと変化させた。
【００８８】
図５は、比較例の通信距離の周波数特性を示すグラフである。横軸は、周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸は、通信距離（ｍ）を示す。プロットＮは、幅が３０ｍｍの場合を示し、プロットＯは、幅が４０ｍｍの場合を示し、プロットＰは、幅が５０ｍｍの場合を示し、プロットＱは、幅が６０ｍｍの場合を示す。
【００８９】
グラフからわかるように、切り欠きの幅を広げたが、通信周波数は広帯域とはならなかった。したがって、通信周波数の帯域を広げるには、切り欠きではなく孔を補助アンテナ３に特定の寸法で設けることが必要であることがわかった。
【符号の説明】
【００９０】
１ 情報記憶媒体
２ 第１のスペーサ
３ 補助アンテナ
４ 第２のスペーサ
５ 裏面導体層
Ｓ 孔
１０ 無線通信改善シート体
２０ 無線ＩＣタグ
２１ アンテナ
２１ａ ループアンテナ
２１ｂ パターンアンテナ
２２ ＩＣチップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ループアンテナ、および前記ループアンテナに接続され、識別情報が記憶される集積回路素子からなる無線ＩＣタグと、
前記無線ＩＣタグが配置される配置面を有する第１のスペーサと、
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る補助アンテナであって、前記第１のスペーサを挟んで前記ループアンテナに対応する位置に、前記ループアンテナの長辺の内寸長さ以上の長さの幅を有する孔が設けられた導電体層からなる補助アンテナと、
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る第２のスペーサと、が積層されて成ることを特徴とする情報記憶媒体。
【請求項２】
前記集積回路素子は、前記ループアンテナの一方の長辺に接続され、
前記ループアンテナは、積層方向から見たときに、前記一方の長辺が前記孔内に位置し、他方の長辺が前記導電体層に重なるように、設けられることを特徴とする請求項１記載の情報記憶媒体。
【請求項３】
前記無線ＩＣタグは、ＥＰＣ Ｃｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２規格に準拠し、通信周波数の帯域が、ＵＨＦ帯であることを特徴とする請求項１または２記載の情報記憶媒体。
【請求項１】
ループアンテナ、および前記ループアンテナに接続され、識別情報が記憶される集積回路素子からなる無線ＩＣタグと、
前記無線ＩＣタグが配置される配置面を有する第１のスペーサと、
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る補助アンテナであって、前記第１のスペーサを挟んで前記ループアンテナに対応する位置に、前記ループアンテナの長辺の内寸長さ以上の長さの幅を有する孔が設けられた導電体層からなる補助アンテナと、
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る第２のスペーサと、が積層されて成ることを特徴とする情報記憶媒体。
【請求項２】
前記集積回路素子は、前記ループアンテナの一方の長辺に接続され、
前記ループアンテナは、積層方向から見たときに、前記一方の長辺が前記孔内に位置し、他方の長辺が前記導電体層に重なるように、設けられることを特徴とする請求項１記載の情報記憶媒体。
【請求項３】
前記無線ＩＣタグは、ＥＰＣ Ｃｌａｓｓ１ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ２規格に準拠し、通信周波数の帯域が、ＵＨＦ帯であることを特徴とする請求項１または２記載の情報記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１１４５１３（Ｐ２０１３−１１４５１３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０９８６（Ｐ２０１１−２６０９８６）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００１１１０８５）ニッタ株式会社 (588)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００１１１０８５）ニッタ株式会社 (588)
【Ｆターム（参考）】
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