非接触ＩＣタグ
【課題】 元サイズの非接触ＩＣタグと、切断した小サイズの非接触ＩＣタグの双方が、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定の同一周波数に共振するようにされている非接触ＩＣタグを提供する。
【解決手段】 本発明の非接触ＩＣタグ１は、ダイバシティー機能を有するＩＣチップ３の２以上のアンテナ入力端子に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定周波数の電波に共振する２つのダイポール型平面アンテナ素子４１，４２が接続しており、当該ＩＣチップ３が、いずれかの平面アンテナ素子の信号入力の大きい側を選択するようにされ、該ＩＣチップ３に近接した位置に、前記２つのダイポール型平面アンテナ素子を切断する一定位置の切断予定線５が設けられており、当該切断予定線５から切断後はＩＣチップ３が無い側の平面アンテナ素子４１の機能を失わせるようにされていることを特徴とする。
【解決手段】 本発明の非接触ＩＣタグ１は、ダイバシティー機能を有するＩＣチップ３の２以上のアンテナ入力端子に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定周波数の電波に共振する２つのダイポール型平面アンテナ素子４１，４２が接続しており、当該ＩＣチップ３が、いずれかの平面アンテナ素子の信号入力の大きい側を選択するようにされ、該ＩＣチップ３に近接した位置に、前記２つのダイポール型平面アンテナ素子を切断する一定位置の切断予定線５が設けられており、当該切断予定線５から切断後はＩＣチップ３が無い側の平面アンテナ素子４１の機能を失わせるようにされていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣタグに関する。詳しくは、ベースフィルムにＩＣチップを中心とする双方の側に平面アンテナ素子を形成し、アンテナの受信強度に応じて、いずれかのアンテナ素子を選択できるダイバシティー機能付きＩＣチップを装着した非接触ＩＣタグに関し、また、平面アンテナ素子をベースフィルムと共にＩＣチップに近接した切断予定線から切断することによって、切断前はサイズが大きく通信距離の長いタグとして機能し、切断後は同一周波数でサイズが小さく通信距離の短いタグとして機能する非接触ＩＣタグにも関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触ＩＣタグは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification) とも称され、個体の識別が可能な情報を保持するＩＣチップを備え、この情報を無線通信によって非接触で読み取りできるようにされているタグに関する。このようなＩＣタグは、例えば、運送や流通、倉庫、工場工程管理、荷物の取り扱い等の分野で利用されている。
【０００３】
近年、従来からの１３．５６ＭＨｚ帯もしくはマイクロ波帯（２．４５ＧＨｚ）の非接触ＩＣタグに加えて、わが国でも法改正によりＵＨＦ帯（９５２Ｍ〜９５５ＭＨｚ）を使用することが可能になり、当該ＵＨＦ帯非接触ＩＣタグの実用化が図られている。
ＵＨＦ帯ＩＣタグは、電磁誘導方式の１３．５６ＭＨｚ帯の非接触ＩＣタグに比べて遠距離（３〜５メートル）からの一括読み取りが可能である。また、マイクロ波帯ＩＣタグも１〜１．５メートルの距離の通信が可能であり、今後、それらの特徴を活かした用途での普及が見込まれている。
なお、電波の分類ではＵＨＦ帯は３００Ｍ〜３ＧＨｚを指すが、非接触ＩＣタグの場合は８６０Ｍ〜９６０ＭＨｚを使うタグを指すことが多い。上記範囲に含まれる２．４５ＧＨｚ帯を使うＩＣタグはマイクロ波帯用といい、通常ＵＨＦ帯ＩＣタグとはいわない。
【０００４】
ＵＨＦ帯ＩＣタグが使えるわが国の周波数帯は、２００５年４月の電波法改正により高出力型が９５２Ｍ〜９５４ＭＨｚの２ＭＨｚ、低出力型が９５２Ｍ〜９５５ＭＨｚの３ＭＨｚが使用可能とされている。ＵＨＦ帯ＩＣタグは、ＩＣタグの微弱な返信波が、他のリーダライタの送信波により干渉を受ける等の問題があり、読み取りの困難性が指摘されていたが、２００６年１月の法令改正によりこの干渉が防げるようになった。
【０００５】
ところで、非接触ＩＣタグラベルの使用方法として、本来サイズを２つに切断して使用する必要がある場合がある。この場合、切断前後において略同等の機能が求められる。
図１５を参照して例を説明する。例えば、紳士靴や婦人靴の場合、納入品の検品等の作業の後、良品については、品番やサイズ、色柄、価格等を本来サイズの商品ラベル２２に記載し、靴入りの靴箱２１に当該記載した商品ラベル２２を添付する（図１５（Ａ））。 商品ラベルは横長等の形状であって、靴箱に貼付して残す部分２２ａと、ミシン目線５等から切り取りして靴に吊るす部分２２ｂとからなっている。当該両部分に、ほぼ同様の内容をプリンタで印字して靴箱２１に添付する。靴を店頭に陳列する際は吊るし部分２２ｂを切り取って靴２０に付け（図１５（Ｃ））、靴箱の方は在庫の確認等のために残った部分２２ａを貼り付けた状態で、所定場所に集積して保存する（図１５（Ｂ））。店頭では、吊るし部分２２により内容を確認することができる。
【０００６】
上記は、従来の商品ラベルの使用例であるが、商品ラベルが非接触ＩＣタグ付き（通常、ラベル紙基材の内側にフィルム状の非接触ＩＣタグを挿入することが多い。）であれば、箱入り状態の靴を探すためにも便利である。ＵＨＦ帯ＩＣタグであれば靴の納品の際、バーコードとは異なり一括読み取り検品が可能である。また、２つに切断した後の吊るし部分２２ｂ側もＩＣタグ機能を有していれば、陳列棚上の靴の内容調査に便利であり、靴２０と靴箱２１の対応関係を明確にするためにも役立つ。箱入り状態の靴箱等の探索のためには通信距離の長いタグとして機能し、店頭の靴の吊るし部分の探索時は、サイズが小さく同一周波数で通信距離の短いタグとして機能することが求められる。これには、特に遠隔リードライトも可能なＵＨＦ帯やマイクロ波帯のＩＣタグが有利である。
【０００７】
一般に、商品納入等の際、ゲート等を用いて複数のＩＣタグを一括読み取りする場合は、タグの通信距離がある程度長い（数メートル）ことが好ましい。そのため、アンテナの利得はできる限り大きいのが良く、アンテナが占有できる面積も大きいのが望ましい。
しかし、小売店店頭などにおいて商品一つにつき一つのＩＣタグを取り付けるような場合は、さほどの通信距離は求められない。例えば、ＩＣタグを値札に貼り付けて用いるような使い方が想定され、タグアンテナはなるべく小型であることが望ましい。その場合、ハンディー型リーダを用いて数ｃｍ程度の距離から読み取れればよいが、ハンディー型リーダはその寸法及び電池容量の制約により電波の出力が据え置き型リーダに比べて非常に小さく、通信距離が短いのが一般的である。そのため、タグアンテナの利得は小型にしたときもなるべく低下しないことが望ましい。もちろん、ハンディ型でなく出力の大きい据え置き型リーダを用いる場合は、ハンディ型を用いる場合に比べてタグアンテナ利得値が低くても読み取りが可能であることは自明のことである。
【０００８】
すなわち、ＩＣタグを使用するシーンによって利得とサイズを任意に変化させ、かつ接続された記憶回路の内容はそのまま保持できれば使い勝手のよい非接触ＩＣタグになる。 具体的な例として、切り取る前は、主として通信距離の大きい半波長ダイポールアンテナとして動作し、ゲートでの一括読み取りに適し、切り取り後は通信距離の小さい小型半波長ダイポールアンテナとして動作し、値札の裏または内部（紙層間）に組み込みして、ハンディー型リーダで読み取りするのに適したＩＣタグの実現が望まれる。
出願人は、同様の目的により先に、特許文献４に掲げる特許出願をし、切断予定線からの切断前後において、同一の周波数に応答する非接触ＩＣタグを提案している。
【０００９】
ところで、近年、ダイバシティ機能を有するＩＣチップが供給されている。ダイバシティ機能とは、チップ内にアンテナに対するスイッチ機構が内蔵されていて、２つのアンテナの入力電力の強弱を判定し、いずれか強い方を自動的に選択する機能（回路）を有することをいう。ダイバシティ機能は、携帯電話装置や車載アンテナ、各種移動体通信端末などに一般的に使用されている。ここで、当該ダイバシティ機能を使用した場合と使用しない場合のＩＣタグのアンテナ設計について、図１４を参照して説明することとする。
【００１０】
図１４（Ａ）は、ダイバシティ機能を使用したＩＣタグアンテナであり、図１４（Ｂ）は、ダイバシティ機能を使用しないＩＣタグアンテナである。後者は、前記特許文献４の提案にかかる内容である。中央の四角の形状はＩＣチップを意味している。
図１４（Ａ）のＩＣチップ３ｄは、ダイバシティ機能を有し２以上のアンテナ入力端子を有し、マイナス側はアンテナ１とアンテナ２に接続し、プラス側はアンテナ１とアンテナ２をスイッチ機構により切り替え可能にされている。図１４（Ｂ）の場合は、ダイバシティ機能を持たない通常の２端子のＩＣチップ３ｎを使用し、アンテナ１とアンテナ２が当該２端子に接続している。
【００１１】
図１４（Ｂ）のように、スイッチ機構がないＩＣチップ３ｎを使用した場合（ダイバシティ機能を使用しない場合）、切断予定線５から切断前の状態では、主として大型で通信距離の長いアンテナ１が動作するが、小型で通信距離の短いアンテナ２も接続されたままなので、アンテナ２が接続されていることによる影響を加味してアンテナ設計を行う必要がある。このため、設計が難しくなる問題がある。図１４（Ａ）のように、スイッチ機構を持つＩＣチップ３ｄを使用した場合（ダイバシティ機能を使用した場合）、切断前の状態でもアンテナ１またはアンテナ２のいずれかを、他方を遮断して使用するので、独立した２つのアンテナに近い特性を示すため、アンテナ設計が容易になる利点がある。
【００１２】
本願に関連する先行技術として、特許文献１乃至特許文献３がある。特許文献１は、９００ＭＨｚ帯等の無線タグに関し、ラベルの切断に際しアンテナを切断することを記載している。しかし、同文献の無線タグでは、ダイポールアンテナの両端を切断するので、当初の無線タグと切断後の無線タグでは共振周波数が変化してしまう問題がある。共振周波数が変化すれば、２種類のリーダライタを使わなければならない問題が生じる。
特許文献２と特許文献３は、ダイバシティー動作により切替え使用するアンテナ装置等について記載している。
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−２０３６３７号公報
【特許文献２】特開２００１−２９８３８５号公報
【特許文献３】特開２００４−２６０５６３号公報
【特許文献４】特願２００６−３２１０６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ダイバシティ機能を有するＩＣチップを使用し、２つのアンテナの入力信号の強弱を判定し、いずれか強い方を自動的に選択させるものである。従って、切断しない用途のＩＣタグにおいても最良の通信状態を確保するＩＣタグの実現を目的とする。
ＩＣタグを切断して使用する非接触ＩＣタグにおいて、切断前には通信距離が大きく切断後は比較的小さい通信距離で通信でき、しかも切断前後において同一周波数の電波でリードライトできる非接触ＩＣタグの実現を目的とする。
【００１５】
本発明の非接触ＩＣタグでは、切断前においては、比較的広いアンテナ面積で動作し、ゲートでの一括読み取りに適し、切断後は小型半波長ダイポールアンテナとして動作し、値札等の用途としてハンディ型リーダで読み取るのに適したＩＣタグの実現を図る。
また、切断前のＩＣタグにおいて、一方側のアンテナが動作中に、他方側のアンテナが共振しないようにする短絡回路の組み込みも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決する本発明の要旨の第１は、ベースフィルム面のＩＣチップを介する双方の側に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定周波数の電波に共振し、指向特性が異なる２つのダイポール型平面アンテナ素子を形成した非接触ＩＣタグにおいて、前記ＩＣチップは、ダイバシティー機能を有し、入力端子に接続した前記２つのダイポール型平面アンテナ素子のいずれかを受信強度に応じ、ＩＣチップ内部のスイッチ機構により選択可能にされていることを特徴とする非接触ＩＣタグ、にある。
【００１７】
上記非接触ＩＣタグにおいて、前記ＩＣチップに近接した位置に、前記２つのダイポール型平面アンテナ素子を切断する一定位置の切断予定線が設けられており、当該切断予定線から切断後はＩＣチップが残存しない側のダイポール型平面アンテナ素子の機能を失わせるようにされていれば、切断後に小サイズのＩＣタグとして使用することができる。
【００１８】
上記課題を解決する本発明の要旨の第２は、ダイバシティー機能を有するＩＣチップの２以上のアンテナ入力端子に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定周波数の電波に共振する２つのダイポール型平面アンテナ素子が接続しており、当該ＩＣチップが、いずれかのダイポール型平面アンテナ素子の受信強度の大きい側を選択するようにされている非接触ＩＣタグにおいて、該ＩＣチップに近接した位置に、前記２つのダイポール型平面アンテナ素子のいずれかを切断する一定位置の切断予定線が設けられており、当該切断予定線から切断後はＩＣチップが残存しない側のダイポール型平面アンテナ素子の機能を失わせるようにされていることを特徴とする非接触ＩＣタグ、にある。
【００１９】
上記において、一方のアンテナ素子が動作している際に、他方のアンテナ素子が共振しないように、他方のダイポール型平面アンテナ素子の一部が一方のダイポール型平面アンテナ素子に短絡するように短絡回路が設けられていれば、共振を防止して切断前のアンテナ特性を良好にすることができる。また、切断後は、前記短絡回路が無効化されることが好ましい。
【００２０】
上記において、ベースフィルムの外面にプリンタ印字可能なように紙基材が積層されていれば、紙基材にＩＣチップのメモリに記録されている内容と少なくとも一部が共通な商品管理事項を印字できる。また、切断予定線を当該紙基材とベースフィルムを貫通するように形成すれば、印字記録用ラベルとした場合も切断が容易になる。またさらに、前記切断予定線の両側の前記紙基材の印字可能面には、ＩＣチップのメモリに記録されている内容と少なくとも一部が共通な商品管理事項が印字されているようにもでき、それぞれの記録内容に間違いが生じることがない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の非接触ＩＣタグ（請求項１）は、ダイバシティー機能を有するＩＣチップを使用し、その双方の側に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の同一周波数の電波に共振し、指向特性の異なる２つのダイポール型アンテナが形成されているので、２つのダイポール型平面アンテナ素子のいずれかを受信強度に応じて選択するので、常に最良の通信状態を確保することができる。
本発明の非接触ＩＣタグ（請求項２）は、上記請求項１のＩＣタグに切断予定線を設けたので、当該切断予定線から切断後には、比較的通信距離の短いアンテナ側のみが動作し、近接距離からリードライトし易いＩＣタグとなる。
【００２２】
本発明の非接触ＩＣタグ（請求項３）は、ダイバシティ機能を有するＩＣチップに２つの平面アンテナ素子が、切断予定線を介して接続しているが、ＩＣチップが２つのアンテナの受信信号の強弱を判定し、いずれか強い方を自動的に選択するので、切断前にも常に最良の通信状態を確保することができ、切断後には、比較的通信距離の短いアンテナ側のみが動作し、近接距離からリードライトし易いＩＣタグとなる。
【００２３】
本発明の非接触ＩＣタグ（請求項４）は、一方のアンテナ素子が動作中に、他方のアンテナ素子が共振しないように短絡回路が設けられているので、切断前の大きいＩＣタグの状態で使用する際に良好な通信状態を確保できる。
【００２４】
本発明の非接触ＩＣタグがベースフィルムの外面に印字可能なように紙基材が積層されている場合（請求項６、７）には、紙基材にＩＣチップ記録内容と共通の商品管理事項を記録が可能となる。また、切断予定線がある場合は、紙基材とベースフィルムを一緒に貫通するように切断予定線を形成することができ（請求項７）、その両側の紙基材に、ＩＣチップ記録内容と共通の商品管理事項を記録することができ、非接触ＩＣタグを切断した後においても、双方の対応関係の検索等を容易に行うことができる（請求項７、８）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を、さらに詳しく説明する。
図１は、非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の例を示す図、図２は、ＩＣチップ装着部の詳細構造図、図３は、図１の非接触ＩＣタグに切断予定線を設けた図、図４は、切断前の非接触ＩＣタグの指向性を示す図、図５は、切断後の非接触ＩＣタグの指向性を示す図、図６は、指向性の違いを説明する図、図７は、切断前の非接触ＩＣタグの指向性を示す２次元図、図８は、切断後の非接触ＩＣタグの指向性を示す２次元図、図９は、切断前のＩＣタグのアンテナ利得とリターンロスを示す図、図１０は、切断後のＩＣタグのアンテナ利得とリターンロスを示す図、図１１は、非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の他の例を示す図、図１２は、平面アンテナからなるリーダライタの指向特性を示す図、図１３は、本発明の非接触ＩＣタグの平面外観図、である。
【００２６】
図１は、非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の例を示す図である。本発明の非接触ＩＣタグ１の平面アンテナ素子４は、図１のように、２つのアンテナ素子４１とアンテナ素子４２からなり、それぞれのアンテナ素子４１，４２は、ＩＣチップ３のアンテナ入力端子に接続している。アンテナ素子４１とアンテナ素子４２は、共に半波長ダイポール型アンテナであるが、左側のアンテナ素子４１は、右側よりもやや大きい形状にされている。左右のアンテナ素子は、その大きさや指向特性が異なるように設計でき、その場合には、いずれかの信号入力の大きいアンテナを自動選択して動作させられるという特徴がある。
なお、アンテナ素子４はベースフィルム１１面に形成され、アンテナ素子４とＩＣチップ３面は、プラスチックフィルムからなる表面保護シートで全体が被覆されている。
【００２７】
このＩＣタグ１に使用するＩＣチップ３はダイバシティー機能を有するものであって、２以上のアンテナ入力端子を有している。ダイバシティー機能は、入力端子に接続された２つの平面アンテナ素子４１，４２の受信波を増幅してその強弱を判定し、スイッチングを行う。ＩＣチップ３の２つの増幅回路は判定を正確に行うため、増幅特性、周波数特性等の電気的特性の同一性が要求される。
【００２８】
ＩＣチップ３の装着部から左側に屈折する線路（太い実線）４１ａ，４１ｂは、大きい通信距離のダイポールアンテナ４１として機能する部分であり、線路全体の合計長が、略半波長になるようにされている。図中、一点鎖線で囲まれた部分が、その大きい状態のＩＣタグとして動作し、二点鎖線で囲まれた部分が小さい状態のＩＣタグとして動作する。 右側は折り畳みダイポールであるが、ＩＣチップ３に通じる線路を含めた線路（細い実線）４２ａ，４２ｂの全体の合計長が略半波長にされている。ＩＣチップ３のダイバシティ機能によって、一点鎖線部と二点鎖線部を切り替え接続することができる。
なお、図１の場合、ＩＣチップ３は、平面アンテナ素子４２の中心位置からややずれた位置に装着されている。これは、ラベル表面に印字される可能性がある部分を避けたもので、電気的な理由は特にない。
【００２９】
半波長ダイポールアンテナでは、照射される電波の半波長の電流分布が生じる形状に設定されている。例えば、ＵＨＦ帯を９５４ＭＨｚとした場合、１波長は３１．４ｃｍ、半波長では１５．７ｃｍとなり、その条件を満たすとき効率よく電波との共振が生じる。
通常、ベースフィルム１１の誘電率やアンテナの抵抗値も考慮して１６０ｍｍ程度になるように設計する。ラベルとした場合の基材サイズがあまり大きくならないように、アンテナを折り畳み形状等にして、ＩＣタグラベルの１単位の長さが１０ｃｍ、幅３ｃｍ〜５ｃｍ程度の大きさ（基材サイズ）に製造される。マイクロ波帯の場合（２．４５ＧＨｚ）では、より短縮された形状のアンテナになる。折り畳みダイポールの場合、原則として線路の合計長が波長に適合する長さになるが、折り畳みが接近し過ぎると空間で結合するので、設計上の工夫が必要になる。
【００３０】
図１のアンテナ素子では、大きい状態のＩＣタグ１の動作中において、共振を防止する工夫がされている。図１中、符号４６，４７，４８の回路は短絡部を形成しているが、この短絡部が無い場合は以下の問題が生じる。すなわち、大きい状態のＩＣタグ１を動作させようとするとき、小さい状態のＩＣタグ２において素子として動作する小型ダイポールアンテナ４２が希望の周波数に共振した状態であると、両方のアンテナとしての動作が競合し、総合的に利得の低下を招くことが生じる。そのため、大きい状態のＩＣタグ１においては、小さい状態のＩＣタグ２において素子として動作する部分を一部短絡化し共振周波数をずらしている。それが短絡部４６，４７，４８であり、この短絡部はＩＣタグを切断予定線５から切断すると同時に無効化され、小さい状態のＩＣタグは本来の小型半波長ダイポールアンテナ４２としての動作を行う。
【００３１】
短絡部を設けることは、次のような副次的効果も生じる。ＩＣチップのような半導体は一般的に静電気による高電圧がかかると破壊される危険がある。静電気は、製造工程でも実際の使用場面でも容易に発生する。そのため半導体内部にも高電圧に対する保護機構が内蔵されている場合が多いが、現実には静電気による破壊は皆無ではない。大きい状態のタグ１では、符号４１ａ，４１ｂの部分がＩＣチップ３の端子に接続しているが（図２の符号３１，３２）、短絡部を設けることによって、４１ｂ−短絡部４８−４２ａ−４２ｂ−短絡部４６−４１ａの経路で４１ｂ−４１ａ間がショートされ、仮に４１ａ−４１ｂ間に高電圧が発生しても上記経路を通じて放電され、ＩＣチップ端子３１，３２間に高電圧がかかるのを防ぐことができ、これにより静電気による破壊の危険を減少させることに寄与する。この構造はアンテナ設計時にあらかじめ考慮することで、送受信の能力を阻害しないものとすることができる。
【００３２】
図２は、ＩＣチップ装着部の詳細構造図である。図２（Ａ）では、回路状態をわかり易くするため、ＩＣチップ３を透明に図示している。図２（Ｂ）のように、ＩＣチップ３は３つの入力端子を有し、左側の半波長ダイポールアンテナ４１は、アース端子３１とアンテナ端子３２に接続し、右側の半波長ダイポールアンテナ４２は、アース端子３１とアンテナ端子３３に接続している。アース端子３１は左右のアンテナについて共通である。
図２（Ｂ）では、ＩＣチップ３のスイッチ機構３４が、端子３１と３２を接続しているので左側の半波長ダイポールアンテナ４１が動作状態にあることになる。
【００３３】
図３は、図１の非接触ＩＣタグに切断予定線５を設けた図である。図３（Ａ）は切断前、図３（Ｂ）は切断後の非接触ＩＣタグ、である。前記のように、アンテナ素子４１とアンテナ素子４２の指向特性を異なるように設計できるが、図３（Ａ）の切断前においては、通常の非接触ＩＣタグの読み取り状態では、指向特性が同じでもアンテナ形状の大きい左側のアンテナ素子４１の入力信号が大きくなる。従って、切断前では通常の場合、一点鎖線で囲った左側のアンテナ素子４１が動作し（図１参照）、切断予定線５から切断した後の小サイズ非接触ＩＣタグ２では、勿論右側のアンテナ素子４２のみが動作する。ＩＣチップが残存しない側のダイポール型平面アンテナ素子４１の機能は失われる。
【００３４】
一定位置の切断予定線５と表現するのは、任意位置で切断したのでは、切断後にＩＣタグのアンテナとして十分に機能しなくなる場合があり、設計された所定位置から切断する必要があるからである。従って、切断予定線５は切り取りし易いように、予めミシン目線等により形成されている。切断予定線５は、ＩＣチップ３に近接した位置に設ける。近接した位置とは、ＩＣチップ３に近接するアンテナ素子４２の左端から、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の位置のことである。
【００３５】
非接触ＩＣタグ１の切断前の大きいサイズ状態では、アンテナ素子４１とアンテナ素子４２のいずれかかが選択されて動作するが、通常は大サイズのアンテナ素子４１が選択され、半波長ダイポールアンテナとしてはたらく。切断後の小さいサイズの状態では、半波長ダイポールアンテナ４２部分のみが機能する。いずれも、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の同一の所定周波数の電波に共振するようにされている。一般に、サイズが大きい状態では通信距離も長く、サイズが小さい状態では通信距離は短縮される。
【００３６】
アンテナ４の導線は、通常の非接触ＩＣタグのように、プリントパターンであるか金属箔のエッチングパターンである。一般に、プラスチックフィルムに金属箔（１０μｍから２０μｍ程度の厚みのアルミニウム箔や銅箔）をラミネートした基材に印刷レジストを用いパターン印刷するか、感光性レジストを塗布した面にフォトマスクを介して露光し、その後、レジスト膜を介して金属箔をエッチングして作られる場合が多い。上記厚み範囲の金属箔であれば、アンテナ線路の抵抗値が適切である。印刷パターンや金属蒸着層の場合は、抵抗値が高過ぎることになる場合が多い。
【００３７】
本発明の非接触ＩＣタグ１（切断前）と小さい状態の非接触ＩＣタグ２（切断後）は、アンテナのインピーダンスとＩＣチップ３のインピーダンスと、両者のマッチングが取れるように調製されている。アンテナのインピーダンスのマッチング（整合）は、アンテナパターンの形状や、基材である誘電体や磁性体の組み合わせでされるが、本発明ではアンテナパターン形状によりマッチングがなされている。具体的には、ヘアピンマッチ回路（インピーダンスを複素数にするための回路）４３等により整合するようにされている。
左側のアンテナ素子４１の先端部のブロック状パターン４４，４５もインピーダンス調製のためのものである。インピーダンスが整合しない場合は、給電部で電波が反射する問題が生じる。
【００３８】
図４は、切断前の非接触ＩＣタグの指向特性を示す図、図５は、切断後の非接触ＩＣタグの指向特性を示す図、であり、それぞれ、座標軸（Ａ）と、３次元の指向性（Ｂ）を示している。切断前のＩＣタグの大きい状態では、図３（Ｂ）のように、通信距離が大きくＹ軸を軸芯とするドーナッツ状の指向特性を示している。一方、切断後のＩＣタグの小さい状態では、図５（Ｂ）のように、通信距離が小さくＸ軸を軸芯とするドーナッツ状の指向特性を示している。
【００３９】
図６を参照して指向性の違いが生じる理由を説明する。大きい状態のＩＣタグ１では、図６（Ａ）のように、左側のアンテナ素子４１が動作するが、長辺方向に配置されたダイポールアンテナと素子配置が概ね類似しているため、その指向性は長辺方向に電界面を合わせたダイポールアンテナと近いものとなる。一方、小さい状態のＩＣタグ２では、図６（Ｂ）のように、短辺方向に広がって配置されたダイポールアンテナであり、その指向性は短辺方向に電界面を合わせたダイポールアンテナのそれと近いものとなる。一般に、電界面はダイポールアンテナの向きと一致し、磁界面は電界面に直交する。
【００４０】
なお、アンテナの指向性は無限遠から見た場合を考えるのが通例である。従って、ＩＣタグの大きさ自体は無い（点として扱う）ことになる。大きい状態のタグでは、左側のアンテナから電波がでるが、座標原点は区別して表示するようにはしていない。
図７と図８は、切断前後の非接触ＩＣタグの指向性を示す２次元図である。図７の、切断前の非接触ＩＣタグ１は、Ｘ−Ｚ面が円形の利得を示し、Ｙ−Ｚ面が「８」の字状の利得を示す。最大利得は共に０ｄＢ近くになっている。図８の、切断後の非接触ＩＣタグ２は、Ｘ−Ｚ面が「８」の字状の利得を示し、Ｙ−Ｚ面が円形の利得を示している。アンテナの最大利得は、共に−４ｄＢに近くなっている。
【００４１】
図９は、切断前のＩＣタグのアンテナ利得（Ａ）とリターンロス（Ｂ）を示す図であり、図１０は、同様に切断後のアンテナ利得（Ａ）とリターンロス（Ｂ）を示す図である。 図１のアンテナについての計算値（有限要素法によるシュミレーション計算結果）である。いずれの場合も、９５０ＭＨｚ付近でアンテナ利得が最大となり、リターンロスが最小となるようにされている。上記は、わが国のＵＨＦ帯に特性を合わせるものであるが、マイクロ波帯や他国の周波数帯に特性を合わせて調製できることは明らかである。
【００４２】
なお、アンテナ利得は、アンテナが希望の方向から来る電波を受信する能力を表しており、特殊な用途を除き値が大きいほど良好な特性であるといえる。希望の周波数において最高となるように設計するのが一般的である。基準アンテナとして等方性アンテナを用いた場合を絶対利得（ｄＢｉ）、ダイポールアンテナを用いた場合を相対利得（ｄＢｄ）とすると、（絶対利得）＝（相対利得）＋２．１５ｄＢ、の関係がある。
リターンロスとは、アンテナとＩＣタグ用チップとの電気的整合の指標であり、値が低いほど良好な特性である。アンテナへの入射電力と接点での反射電力の比で表され、全反射してすべての電力が戻ってきた場合は０ｄＢ、電力が戻ってこなかった場合は−∞ｄＢを示す。従って、希望の周波数において最低になるように設計するのが一般的である。
リターンロスはアンテナ利得にも影響を与えるパラメータであり、アンテナ利得のピークとリターンロスのピークは通常ほぼ一致する。図９、図１０の場合、大サイズ状態のＩＣタグ１と小サイズ状態のＩＣタグ２では、アンテナ利得ピーク、リターンロスピーク共にほぼ一致しており、サイズが変わっても同じ周波数に共振していることがわかる。
【００４３】
図１１は、非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の他の例を示す図である。図１１の例でも切断予定線５から切断して小サイズ非接触ＩＣタグ２として使用することができる。
図１１（Ａ）の切断前の大きいサイズの状態では、半波長ダイポールアンテナ４１が主として動作し、図１１（Ｂ）の切断後の小さいサイズの状態では、半波長ダイポールアンテナ４２が動作する。ＩＣチップ３はダイバシティ機能を有するもので、図１の場合と同様に３つの端子に装着されている。平面アンテナ素子４の全体長（直線距離）も１００ｍｍ以内にすることができ、幅は、３０〜４０ｍｍ程度にできる。その他の構成は、図１の非接触ＩＣタグ１と同様になる。
【００４４】
図１２は、平面アンテナからなるリーダライタの指向特性を示す図である。１素子平面アンテナからなるものであり、図１２（Ａ）のように、平面アンテナに直交するＺ軸方向に対して指向性が高くなるようにされている。図１２（Ｂ）のように、Ｚ軸の方向がＩＣタグの方向に一致するようにすれば、長い通信距離が得られることになる。
なお、上記リーダアンテナの指向性は、直線偏波で計算しているが、円偏波でもほぼ同様の指向性となる。
【００４５】
リーダライタ用のアンテナには円偏波のものと、直線偏波のものがある。以下に、最も一般的な直線偏波アンテナであるダイポールアンテナを使用したタグと組み合わせて使用する場合について述べる。これはＩＣタグに限らず、円偏波と直線偏波の関係についての一般論と捉えることもできる。
・リーダアンテナに直線偏波のものを用いると、タグの姿勢により損失が生じ通信距離が減少することがある。この損失は、タグの姿勢と偏波の向き（電界面の向き）の角度により増減し、お互いの角度が０度であるとき損失が最小となり、お互いに直交するときに損失が最大（理論的に無限大）となる。従って、タグの姿勢と偏波の向きをできる限り一致させて使用する必要がある。
・リーダアンテナに円偏波のものを用いると、タグの姿勢により損失の変動を減少させることができる。タグを横長に置いた場合と縦長に置いた場合、原理的には損失の差、すなわち通信距離の差はない。しかし、この場合のデメリットとして、最大通信距離の減少が挙げられる。円偏波リーダアンテナを用いると原理的に３ｄＢの損失が生じ、直線偏波のリーダアンテナを用いたときに比べ最大通信距離が約７０％となる。
【００４６】
実際のＩＣタグの運用においては、タグの姿勢を指定できない場合が多いので、読み取り率を上げるために、リーダアンテナには円偏波のものを用いることが多い。しかしながら周囲の電波反射物によってＩＣタグの位置における電界強度が複雑に変化するため、一概にどちらが良いとはいえない側面があり、場合によっては直線偏波アンテナを使用した方が良い読み取り率が得られる可能性もあると考えられる。
【００４７】
実際の非接触ＩＣタグ１は印字適性を備えさせるため、ラベル用紙等によりアンテナ面を被覆するので、通常はアンテナ線は見えないようにされている。一般的には、ブランドタグと称して、商品名や製造メーカー、商品価格等を印字した紙ラベルを、まず製造する。次に、このブランドタグの半分側の片に対して、商品タグ発行機を用いて、データ記録済みの非接触ＩＣタグラベルをラベル貼り機を用いて貼り込みする。その後、ブランドタグをＩＣタグを内側にして二つ折りにする。二つ折りにしないで、ＩＣタグが片面に見えるようにする場合もある。このような状態にされた非接触ＩＣタグ１は商品タグとも呼ばれ、印字やバーコードの記録とＩＣチップ３に対する電子的記録との双方が可能な利点がある。これらの詳細については、出願人の先の出願（特願２００５−１９５７８５号等）にも記載されており、当該製造方法により最終の製品に仕上げることもできる。
【００４８】
図１３は、本発明の非接触ＩＣタグの外観図である。図１３（Ａ）は全体サイズの平面図である。非接触ＩＣタグ１は、紙ラベルで覆われた形態なので、ＩＣタグのアンテナ４は外面からは実際には見えない。一定位置の切断予定線５は、ＩＣタグのベースフィルム１１と表面保護シート、紙ラベルを一緒に貫通するようにミシン目線等により形成されている。切断予定線５は、通常、非接触ＩＣタグ１の全体を分断するように形成され、その一方側は比較的に大きな面積を有し、他方側はやや小さな面積に形成されることが多い。切断予定線５を介する非接触ＩＣタグ１の両側の紙ラベル面には、ＩＣチップ３のメモリに記録されている内容と少なくとも一部が共通な商品管理事項８が印字されている。商品管理事項８とは、商品名や製造メーカー名、サイズや形状、価格等の事項である。
【００４９】
非接触ＩＣタグ１のアンテナ４の全長（直線距離）Ｌ１（図１参照）は、１００ｍｍ程度以内にされる。全長が大きければ、アンテナ設計が容易になるが、４インチ以内に納めることが、ＥＰＣグローバルにより規定されている。アンテナ２の幅Ｌ２は設計上、３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度となるが、ラベル自体の全長Ｌと幅Ｈは、使用目的や使用する基材や積層する紙ラベル次第であり自由に決定できることになる。
図１３（Ｂ）は、切断後の非接触ＩＣタグ２の図である。ベースフィルム１１面にアンテナ素子４２に装着したＩＣチップ３を有し、その片面または両面に紙ラベル基材が積層されている。ひも通し孔９に通した紐等により商品等に付することもできる。
【００５０】
非接触ＩＣタグ１の使用開始時に連続してデータを書き込みする場合は、ＩＣタグ連接体を間欠的に送りながら、低出力のリーダライタの近接位置（１〜３ｃｍの距離）に置き、対象のＩＣタグ１にのみ電波が届くようにして書き込みする。書き込み対象のＩＣタグ１以外をシールドして書き込みするものであってもよい。ラベル貼り機でブランドタグに貼り込みする場合は、貼り込み直前にデータを書き込みする。ブランドタグに印字するデータとのマッチングが図られ、異なるデータが書き込まれないようにされている。なお、書き込みとは、主として書き込みに使用するデータをリーダライタから受信し、ＩＣチップ３のメモリに書き込みする意味で、ＩＣチップ３のデータ（例えば、ユニークＩＤ）を読み取り可能なことは当然のことである。
【００５１】
ＵＨＦ帯ＩＣタグが使えるわが国の周波数帯は、前記のように高出力型が、９５２Ｍ〜９５４ＭＨｚの２ＭＨｚ、低出力型が９５２Ｍ〜９５５ＭＨｚの３ＭＨｚとされている。 ＵＨＦ帯ＩＣタグリーダライタには、設置型として、シンボル・テクノロジズ社の「ＸＲ４８０−ＪＰ」がある。このもののアンテナはかなり大型となる。
低出力ハンディ型リーダライタには、株式会社デンソーウェーブから「ＢＨＴ−２３０ＱＷＩＤ」（９５２Ｍ〜９５５ＭＨｚ；出力１０ｍＷ）が近く発売予定である。読み取り距離は、〜１０ｃｍ程度と見られる。他の低出力型のＵＨＦ帯ＩＣタグとしては、富士通株式会社のリーダライタを使用できる。例えば、Ｍｕｌｔｉｐａｄ本体「ＦＨＴ４０１ＳＳ１」にＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグにアクセスするための、ＣＦタイプリーダライタ「ＴＦＵ−ＲＷ５２６」を本体に差し込みして使用するできる。この場合の通信距離は、約３ｃｍ〜１０ｃｍとなる。
【００５２】
非接触ＩＣタグ１の製造は、従来の非接触ＩＣタグの製造と同一の工程により製造できる。ベースフィルム１１としては、ベースフィルム面に金属箔（例えば、アルミニウムや銅箔）をラミネートした材料を使用する。この、ベースフィルム１１の金属箔面に感光性フォトレジストを塗工した後、フォトマスクを用いて露光感光させてレジスト層を形成する。フォトマスクは、前記した構成のアンテナパターンを有するものとする。フォトマスクを使用しないで、レジストパターンを印刷する方法でもよい。
【００５３】
次いで、金属層をエッチングして所定のパターンに形成する。エッチング後、ベースフィルム１１のダイポールアンテナ２にＩＣチップ３を異方導電性接着フィルム等により装着した後、表面保護シートをラミネートし、ベースフィルム裏面は粘着剤加工を行う。
ＩＣチップ３には、ＵＨＦ帯やマイクロ波帯対応ＩＣチップを使用する。例えば、米インピンジ社「Ｍｏｎｚａ」があり、ダイバシティ機能を使用している。
切断予定線５は、紙製のブランドタグを表面または表裏面に貼り付けした後、アンテナ線を切断しないように、アンテナ線を検知しながらミシン目線等により数値制御して形成することが必要になる。
【実施例】
【００５４】
図１のアンテナパターンに基づき、設計周波数９５３ＭＨｚの非接触ＩＣタグを試作した。厚み３８μｍの透明２軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに、厚み１２μｍのアルミニウム箔をラミネートし、ベースフィルム１１として使用した。
その後、図１のようなアンテナパターンをレジスト印刷しエッチングした。なお、平面アンテナ素子４の全長（直線距離）Ｌ１を８７．５ｍｍとし、幅（直線距離）Ｌ２を２６．０ｍｍとし、半波長ダイポールアンテナ４２の長さ（直線距離）Ｌ３を２９．５ｍｍとなるようにした。短絡部４６，４７，４８も図１のように設けた。アンテナ素子４１部分の太線の線路幅を１．０ｍｍ、アンテナ素子４２部分の細線の線路幅を０．５ｍｍとした。
【００５５】
図１のアンテナ４のチップ装着部に、ダイバシティ機能を有する非接触タグ用ＩＣチップ［米インピンジ社「Ｍｏｎｚａ」］３を装着した。このＩＣチップ３のインピーダンスは、３３±ｊ１１２（Ω）のものである。その後、ＩＣチップ３と平面アンテナ素子４面に、厚み２０μｍの透明２軸延伸ＰＥＴフィルムを表面保護シートとしてラミネートし、ベースフィルム１１のアンテナ４とは反対側面に粘着剤（剥離紙付き）加工を行った。その後、１つのＩＣタグ付きアンテナシートのサイズを３５ｍｍ×９５ｍｍとなるように、剥離紙面にラベル型抜きを行った。
次いで、リーダライタ付きラベル貼り機を用いＩＣチップ３に商品管理事項のデータを書き込みすると共に、ブランドタグ（厚み２５０μｍのロール紙）に、同一の商品管理事項８を切断予定線５の両側に印字記録した。
【００５６】
この商品管理事項８を印字済みの、ブランドタグを前記のアンテナシートの両面に、二つ折りしてラベル貼りした。その際、剥離紙は除去した。これにより、本発明の非接触ＩＣタグ１が完成した。完成後の１つの非接触ＩＣタグ１は、全長Ｌが１００ｍｍ、幅Ｈが４０ｍｍとなった。なお、ラベル貼りの後、アンテナ線路を損傷しないように注意してミシン目線による切断予定線５と紐通し孔９を形成した。
【００５７】
この非接触ＩＣタグ１の、切断前後のＩＣタグのアンテナ利得とリターンロスの計算値は、図９と図１０のようになった。大きい状態のＩＣタグ１では、利得は９５３ＭＨｚを含む９２０〜１０００ＭＨｚの範囲でフラットな特性が得られている。また、その範囲のリターンロスは、−６ｄＢ以下となっている。小さい状態のＩＣタグ２では、帯域は狭くなっているがアンテナ利得のピーク、リターンロスピークは共にほぼ９５３ＭＨｚに調製されており、サイズが変わっても９５３ＭＨｚに共振していることが分かる。
【００５８】
完成した大きい状態の非接触ＩＣタグ１は、４メートルの距離からの遠隔リード（シンボル・テクノロジズ社製「ＸＲ４８０」−ＪＰ」使用）が可能であり、切断予定線５から切断した後の小さい状態の非接触ＩＣタグ２は、約１０ｃｍの距離からの近接リード（富士通株式会社製「ＦＨＴ４０１ＳＳ１」使用）が可能であった。いずれの場合も、商品タグに印字記録したと同一の共通の商品管理事項を読み取りすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上記の実施例等では、わが国におけるＵＨＦ帯（９５２〜９５５ＭＨｚ）について記載しているが、米国におけるＵＨＦ帯（９１５±１４ＭＨｚ）、その他のＵＨＦ帯やマイクロ波帯にもにも適用可能なことは当業者には自明のことである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の例を示す図である。
【図２】ＩＣチップ装着部の詳細構造図である。
【図３】図１の非接触ＩＣタグに切断予定線を設けた図である。
【図４】切断前の非接触ＩＣタグの指向性を示す図である。
【図５】切断後の非接触ＩＣタグの指向性を示す図である。
【図６】指向性の違いを説明する図である。
【図７】切断前の非接触ＩＣタグの指向性を示す２次元図である。
【図８】切断後の非接触ＩＣタグの指向性を示す２次元図である。
【図９】切断前のＩＣタグのアンテナ利得とリターンロスを示す図である。
【図１０】切断後のＩＣタグのアンテナ利得とリターンロスを示す図である。
【図１１】非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の他の例を示す図である。
【図１２】平面アンテナからなるリーダライタの指向特性を示す図である。
【図１３】本発明の非接触ＩＣタグの平面外観図である。
【図１４】ダイバシティー機能によるアンテナ選択を説明する図である。
【図１５】従来の商品ラベルの使用方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 非接触ＩＣタグ
２ 小サイズ非接触ＩＣタグ
３ ＩＣチップ
４ 平面アンテナ素子、アンテナ
５ 切断予定線、ミシン目線
８ 商品管理事項
１１ ベースフィルム
４１ 半波長ダイポールアンテナ、アンテナ素子
４２ 半波長ダイポールアンテナ、アンテナ素子
４３ ヘアピンマッチ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触ＩＣタグに関する。詳しくは、ベースフィルムにＩＣチップを中心とする双方の側に平面アンテナ素子を形成し、アンテナの受信強度に応じて、いずれかのアンテナ素子を選択できるダイバシティー機能付きＩＣチップを装着した非接触ＩＣタグに関し、また、平面アンテナ素子をベースフィルムと共にＩＣチップに近接した切断予定線から切断することによって、切断前はサイズが大きく通信距離の長いタグとして機能し、切断後は同一周波数でサイズが小さく通信距離の短いタグとして機能する非接触ＩＣタグにも関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触ＩＣタグは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification) とも称され、個体の識別が可能な情報を保持するＩＣチップを備え、この情報を無線通信によって非接触で読み取りできるようにされているタグに関する。このようなＩＣタグは、例えば、運送や流通、倉庫、工場工程管理、荷物の取り扱い等の分野で利用されている。
【０００３】
近年、従来からの１３．５６ＭＨｚ帯もしくはマイクロ波帯（２．４５ＧＨｚ）の非接触ＩＣタグに加えて、わが国でも法改正によりＵＨＦ帯（９５２Ｍ〜９５５ＭＨｚ）を使用することが可能になり、当該ＵＨＦ帯非接触ＩＣタグの実用化が図られている。
ＵＨＦ帯ＩＣタグは、電磁誘導方式の１３．５６ＭＨｚ帯の非接触ＩＣタグに比べて遠距離（３〜５メートル）からの一括読み取りが可能である。また、マイクロ波帯ＩＣタグも１〜１．５メートルの距離の通信が可能であり、今後、それらの特徴を活かした用途での普及が見込まれている。
なお、電波の分類ではＵＨＦ帯は３００Ｍ〜３ＧＨｚを指すが、非接触ＩＣタグの場合は８６０Ｍ〜９６０ＭＨｚを使うタグを指すことが多い。上記範囲に含まれる２．４５ＧＨｚ帯を使うＩＣタグはマイクロ波帯用といい、通常ＵＨＦ帯ＩＣタグとはいわない。
【０００４】
ＵＨＦ帯ＩＣタグが使えるわが国の周波数帯は、２００５年４月の電波法改正により高出力型が９５２Ｍ〜９５４ＭＨｚの２ＭＨｚ、低出力型が９５２Ｍ〜９５５ＭＨｚの３ＭＨｚが使用可能とされている。ＵＨＦ帯ＩＣタグは、ＩＣタグの微弱な返信波が、他のリーダライタの送信波により干渉を受ける等の問題があり、読み取りの困難性が指摘されていたが、２００６年１月の法令改正によりこの干渉が防げるようになった。
【０００５】
ところで、非接触ＩＣタグラベルの使用方法として、本来サイズを２つに切断して使用する必要がある場合がある。この場合、切断前後において略同等の機能が求められる。
図１５を参照して例を説明する。例えば、紳士靴や婦人靴の場合、納入品の検品等の作業の後、良品については、品番やサイズ、色柄、価格等を本来サイズの商品ラベル２２に記載し、靴入りの靴箱２１に当該記載した商品ラベル２２を添付する（図１５（Ａ））。 商品ラベルは横長等の形状であって、靴箱に貼付して残す部分２２ａと、ミシン目線５等から切り取りして靴に吊るす部分２２ｂとからなっている。当該両部分に、ほぼ同様の内容をプリンタで印字して靴箱２１に添付する。靴を店頭に陳列する際は吊るし部分２２ｂを切り取って靴２０に付け（図１５（Ｃ））、靴箱の方は在庫の確認等のために残った部分２２ａを貼り付けた状態で、所定場所に集積して保存する（図１５（Ｂ））。店頭では、吊るし部分２２により内容を確認することができる。
【０００６】
上記は、従来の商品ラベルの使用例であるが、商品ラベルが非接触ＩＣタグ付き（通常、ラベル紙基材の内側にフィルム状の非接触ＩＣタグを挿入することが多い。）であれば、箱入り状態の靴を探すためにも便利である。ＵＨＦ帯ＩＣタグであれば靴の納品の際、バーコードとは異なり一括読み取り検品が可能である。また、２つに切断した後の吊るし部分２２ｂ側もＩＣタグ機能を有していれば、陳列棚上の靴の内容調査に便利であり、靴２０と靴箱２１の対応関係を明確にするためにも役立つ。箱入り状態の靴箱等の探索のためには通信距離の長いタグとして機能し、店頭の靴の吊るし部分の探索時は、サイズが小さく同一周波数で通信距離の短いタグとして機能することが求められる。これには、特に遠隔リードライトも可能なＵＨＦ帯やマイクロ波帯のＩＣタグが有利である。
【０００７】
一般に、商品納入等の際、ゲート等を用いて複数のＩＣタグを一括読み取りする場合は、タグの通信距離がある程度長い（数メートル）ことが好ましい。そのため、アンテナの利得はできる限り大きいのが良く、アンテナが占有できる面積も大きいのが望ましい。
しかし、小売店店頭などにおいて商品一つにつき一つのＩＣタグを取り付けるような場合は、さほどの通信距離は求められない。例えば、ＩＣタグを値札に貼り付けて用いるような使い方が想定され、タグアンテナはなるべく小型であることが望ましい。その場合、ハンディー型リーダを用いて数ｃｍ程度の距離から読み取れればよいが、ハンディー型リーダはその寸法及び電池容量の制約により電波の出力が据え置き型リーダに比べて非常に小さく、通信距離が短いのが一般的である。そのため、タグアンテナの利得は小型にしたときもなるべく低下しないことが望ましい。もちろん、ハンディ型でなく出力の大きい据え置き型リーダを用いる場合は、ハンディ型を用いる場合に比べてタグアンテナ利得値が低くても読み取りが可能であることは自明のことである。
【０００８】
すなわち、ＩＣタグを使用するシーンによって利得とサイズを任意に変化させ、かつ接続された記憶回路の内容はそのまま保持できれば使い勝手のよい非接触ＩＣタグになる。 具体的な例として、切り取る前は、主として通信距離の大きい半波長ダイポールアンテナとして動作し、ゲートでの一括読み取りに適し、切り取り後は通信距離の小さい小型半波長ダイポールアンテナとして動作し、値札の裏または内部（紙層間）に組み込みして、ハンディー型リーダで読み取りするのに適したＩＣタグの実現が望まれる。
出願人は、同様の目的により先に、特許文献４に掲げる特許出願をし、切断予定線からの切断前後において、同一の周波数に応答する非接触ＩＣタグを提案している。
【０００９】
ところで、近年、ダイバシティ機能を有するＩＣチップが供給されている。ダイバシティ機能とは、チップ内にアンテナに対するスイッチ機構が内蔵されていて、２つのアンテナの入力電力の強弱を判定し、いずれか強い方を自動的に選択する機能（回路）を有することをいう。ダイバシティ機能は、携帯電話装置や車載アンテナ、各種移動体通信端末などに一般的に使用されている。ここで、当該ダイバシティ機能を使用した場合と使用しない場合のＩＣタグのアンテナ設計について、図１４を参照して説明することとする。
【００１０】
図１４（Ａ）は、ダイバシティ機能を使用したＩＣタグアンテナであり、図１４（Ｂ）は、ダイバシティ機能を使用しないＩＣタグアンテナである。後者は、前記特許文献４の提案にかかる内容である。中央の四角の形状はＩＣチップを意味している。
図１４（Ａ）のＩＣチップ３ｄは、ダイバシティ機能を有し２以上のアンテナ入力端子を有し、マイナス側はアンテナ１とアンテナ２に接続し、プラス側はアンテナ１とアンテナ２をスイッチ機構により切り替え可能にされている。図１４（Ｂ）の場合は、ダイバシティ機能を持たない通常の２端子のＩＣチップ３ｎを使用し、アンテナ１とアンテナ２が当該２端子に接続している。
【００１１】
図１４（Ｂ）のように、スイッチ機構がないＩＣチップ３ｎを使用した場合（ダイバシティ機能を使用しない場合）、切断予定線５から切断前の状態では、主として大型で通信距離の長いアンテナ１が動作するが、小型で通信距離の短いアンテナ２も接続されたままなので、アンテナ２が接続されていることによる影響を加味してアンテナ設計を行う必要がある。このため、設計が難しくなる問題がある。図１４（Ａ）のように、スイッチ機構を持つＩＣチップ３ｄを使用した場合（ダイバシティ機能を使用した場合）、切断前の状態でもアンテナ１またはアンテナ２のいずれかを、他方を遮断して使用するので、独立した２つのアンテナに近い特性を示すため、アンテナ設計が容易になる利点がある。
【００１２】
本願に関連する先行技術として、特許文献１乃至特許文献３がある。特許文献１は、９００ＭＨｚ帯等の無線タグに関し、ラベルの切断に際しアンテナを切断することを記載している。しかし、同文献の無線タグでは、ダイポールアンテナの両端を切断するので、当初の無線タグと切断後の無線タグでは共振周波数が変化してしまう問題がある。共振周波数が変化すれば、２種類のリーダライタを使わなければならない問題が生じる。
特許文献２と特許文献３は、ダイバシティー動作により切替え使用するアンテナ装置等について記載している。
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−２０３６３７号公報
【特許文献２】特開２００１−２９８３８５号公報
【特許文献３】特開２００４−２６０５６３号公報
【特許文献４】特願２００６−３２１０６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ダイバシティ機能を有するＩＣチップを使用し、２つのアンテナの入力信号の強弱を判定し、いずれか強い方を自動的に選択させるものである。従って、切断しない用途のＩＣタグにおいても最良の通信状態を確保するＩＣタグの実現を目的とする。
ＩＣタグを切断して使用する非接触ＩＣタグにおいて、切断前には通信距離が大きく切断後は比較的小さい通信距離で通信でき、しかも切断前後において同一周波数の電波でリードライトできる非接触ＩＣタグの実現を目的とする。
【００１５】
本発明の非接触ＩＣタグでは、切断前においては、比較的広いアンテナ面積で動作し、ゲートでの一括読み取りに適し、切断後は小型半波長ダイポールアンテナとして動作し、値札等の用途としてハンディ型リーダで読み取るのに適したＩＣタグの実現を図る。
また、切断前のＩＣタグにおいて、一方側のアンテナが動作中に、他方側のアンテナが共振しないようにする短絡回路の組み込みも課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決する本発明の要旨の第１は、ベースフィルム面のＩＣチップを介する双方の側に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定周波数の電波に共振し、指向特性が異なる２つのダイポール型平面アンテナ素子を形成した非接触ＩＣタグにおいて、前記ＩＣチップは、ダイバシティー機能を有し、入力端子に接続した前記２つのダイポール型平面アンテナ素子のいずれかを受信強度に応じ、ＩＣチップ内部のスイッチ機構により選択可能にされていることを特徴とする非接触ＩＣタグ、にある。
【００１７】
上記非接触ＩＣタグにおいて、前記ＩＣチップに近接した位置に、前記２つのダイポール型平面アンテナ素子を切断する一定位置の切断予定線が設けられており、当該切断予定線から切断後はＩＣチップが残存しない側のダイポール型平面アンテナ素子の機能を失わせるようにされていれば、切断後に小サイズのＩＣタグとして使用することができる。
【００１８】
上記課題を解決する本発明の要旨の第２は、ダイバシティー機能を有するＩＣチップの２以上のアンテナ入力端子に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定周波数の電波に共振する２つのダイポール型平面アンテナ素子が接続しており、当該ＩＣチップが、いずれかのダイポール型平面アンテナ素子の受信強度の大きい側を選択するようにされている非接触ＩＣタグにおいて、該ＩＣチップに近接した位置に、前記２つのダイポール型平面アンテナ素子のいずれかを切断する一定位置の切断予定線が設けられており、当該切断予定線から切断後はＩＣチップが残存しない側のダイポール型平面アンテナ素子の機能を失わせるようにされていることを特徴とする非接触ＩＣタグ、にある。
【００１９】
上記において、一方のアンテナ素子が動作している際に、他方のアンテナ素子が共振しないように、他方のダイポール型平面アンテナ素子の一部が一方のダイポール型平面アンテナ素子に短絡するように短絡回路が設けられていれば、共振を防止して切断前のアンテナ特性を良好にすることができる。また、切断後は、前記短絡回路が無効化されることが好ましい。
【００２０】
上記において、ベースフィルムの外面にプリンタ印字可能なように紙基材が積層されていれば、紙基材にＩＣチップのメモリに記録されている内容と少なくとも一部が共通な商品管理事項を印字できる。また、切断予定線を当該紙基材とベースフィルムを貫通するように形成すれば、印字記録用ラベルとした場合も切断が容易になる。またさらに、前記切断予定線の両側の前記紙基材の印字可能面には、ＩＣチップのメモリに記録されている内容と少なくとも一部が共通な商品管理事項が印字されているようにもでき、それぞれの記録内容に間違いが生じることがない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の非接触ＩＣタグ（請求項１）は、ダイバシティー機能を有するＩＣチップを使用し、その双方の側に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の同一周波数の電波に共振し、指向特性の異なる２つのダイポール型アンテナが形成されているので、２つのダイポール型平面アンテナ素子のいずれかを受信強度に応じて選択するので、常に最良の通信状態を確保することができる。
本発明の非接触ＩＣタグ（請求項２）は、上記請求項１のＩＣタグに切断予定線を設けたので、当該切断予定線から切断後には、比較的通信距離の短いアンテナ側のみが動作し、近接距離からリードライトし易いＩＣタグとなる。
【００２２】
本発明の非接触ＩＣタグ（請求項３）は、ダイバシティ機能を有するＩＣチップに２つの平面アンテナ素子が、切断予定線を介して接続しているが、ＩＣチップが２つのアンテナの受信信号の強弱を判定し、いずれか強い方を自動的に選択するので、切断前にも常に最良の通信状態を確保することができ、切断後には、比較的通信距離の短いアンテナ側のみが動作し、近接距離からリードライトし易いＩＣタグとなる。
【００２３】
本発明の非接触ＩＣタグ（請求項４）は、一方のアンテナ素子が動作中に、他方のアンテナ素子が共振しないように短絡回路が設けられているので、切断前の大きいＩＣタグの状態で使用する際に良好な通信状態を確保できる。
【００２４】
本発明の非接触ＩＣタグがベースフィルムの外面に印字可能なように紙基材が積層されている場合（請求項６、７）には、紙基材にＩＣチップ記録内容と共通の商品管理事項を記録が可能となる。また、切断予定線がある場合は、紙基材とベースフィルムを一緒に貫通するように切断予定線を形成することができ（請求項７）、その両側の紙基材に、ＩＣチップ記録内容と共通の商品管理事項を記録することができ、非接触ＩＣタグを切断した後においても、双方の対応関係の検索等を容易に行うことができる（請求項７、８）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を、さらに詳しく説明する。
図１は、非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の例を示す図、図２は、ＩＣチップ装着部の詳細構造図、図３は、図１の非接触ＩＣタグに切断予定線を設けた図、図４は、切断前の非接触ＩＣタグの指向性を示す図、図５は、切断後の非接触ＩＣタグの指向性を示す図、図６は、指向性の違いを説明する図、図７は、切断前の非接触ＩＣタグの指向性を示す２次元図、図８は、切断後の非接触ＩＣタグの指向性を示す２次元図、図９は、切断前のＩＣタグのアンテナ利得とリターンロスを示す図、図１０は、切断後のＩＣタグのアンテナ利得とリターンロスを示す図、図１１は、非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の他の例を示す図、図１２は、平面アンテナからなるリーダライタの指向特性を示す図、図１３は、本発明の非接触ＩＣタグの平面外観図、である。
【００２６】
図１は、非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の例を示す図である。本発明の非接触ＩＣタグ１の平面アンテナ素子４は、図１のように、２つのアンテナ素子４１とアンテナ素子４２からなり、それぞれのアンテナ素子４１，４２は、ＩＣチップ３のアンテナ入力端子に接続している。アンテナ素子４１とアンテナ素子４２は、共に半波長ダイポール型アンテナであるが、左側のアンテナ素子４１は、右側よりもやや大きい形状にされている。左右のアンテナ素子は、その大きさや指向特性が異なるように設計でき、その場合には、いずれかの信号入力の大きいアンテナを自動選択して動作させられるという特徴がある。
なお、アンテナ素子４はベースフィルム１１面に形成され、アンテナ素子４とＩＣチップ３面は、プラスチックフィルムからなる表面保護シートで全体が被覆されている。
【００２７】
このＩＣタグ１に使用するＩＣチップ３はダイバシティー機能を有するものであって、２以上のアンテナ入力端子を有している。ダイバシティー機能は、入力端子に接続された２つの平面アンテナ素子４１，４２の受信波を増幅してその強弱を判定し、スイッチングを行う。ＩＣチップ３の２つの増幅回路は判定を正確に行うため、増幅特性、周波数特性等の電気的特性の同一性が要求される。
【００２８】
ＩＣチップ３の装着部から左側に屈折する線路（太い実線）４１ａ，４１ｂは、大きい通信距離のダイポールアンテナ４１として機能する部分であり、線路全体の合計長が、略半波長になるようにされている。図中、一点鎖線で囲まれた部分が、その大きい状態のＩＣタグとして動作し、二点鎖線で囲まれた部分が小さい状態のＩＣタグとして動作する。 右側は折り畳みダイポールであるが、ＩＣチップ３に通じる線路を含めた線路（細い実線）４２ａ，４２ｂの全体の合計長が略半波長にされている。ＩＣチップ３のダイバシティ機能によって、一点鎖線部と二点鎖線部を切り替え接続することができる。
なお、図１の場合、ＩＣチップ３は、平面アンテナ素子４２の中心位置からややずれた位置に装着されている。これは、ラベル表面に印字される可能性がある部分を避けたもので、電気的な理由は特にない。
【００２９】
半波長ダイポールアンテナでは、照射される電波の半波長の電流分布が生じる形状に設定されている。例えば、ＵＨＦ帯を９５４ＭＨｚとした場合、１波長は３１．４ｃｍ、半波長では１５．７ｃｍとなり、その条件を満たすとき効率よく電波との共振が生じる。
通常、ベースフィルム１１の誘電率やアンテナの抵抗値も考慮して１６０ｍｍ程度になるように設計する。ラベルとした場合の基材サイズがあまり大きくならないように、アンテナを折り畳み形状等にして、ＩＣタグラベルの１単位の長さが１０ｃｍ、幅３ｃｍ〜５ｃｍ程度の大きさ（基材サイズ）に製造される。マイクロ波帯の場合（２．４５ＧＨｚ）では、より短縮された形状のアンテナになる。折り畳みダイポールの場合、原則として線路の合計長が波長に適合する長さになるが、折り畳みが接近し過ぎると空間で結合するので、設計上の工夫が必要になる。
【００３０】
図１のアンテナ素子では、大きい状態のＩＣタグ１の動作中において、共振を防止する工夫がされている。図１中、符号４６，４７，４８の回路は短絡部を形成しているが、この短絡部が無い場合は以下の問題が生じる。すなわち、大きい状態のＩＣタグ１を動作させようとするとき、小さい状態のＩＣタグ２において素子として動作する小型ダイポールアンテナ４２が希望の周波数に共振した状態であると、両方のアンテナとしての動作が競合し、総合的に利得の低下を招くことが生じる。そのため、大きい状態のＩＣタグ１においては、小さい状態のＩＣタグ２において素子として動作する部分を一部短絡化し共振周波数をずらしている。それが短絡部４６，４７，４８であり、この短絡部はＩＣタグを切断予定線５から切断すると同時に無効化され、小さい状態のＩＣタグは本来の小型半波長ダイポールアンテナ４２としての動作を行う。
【００３１】
短絡部を設けることは、次のような副次的効果も生じる。ＩＣチップのような半導体は一般的に静電気による高電圧がかかると破壊される危険がある。静電気は、製造工程でも実際の使用場面でも容易に発生する。そのため半導体内部にも高電圧に対する保護機構が内蔵されている場合が多いが、現実には静電気による破壊は皆無ではない。大きい状態のタグ１では、符号４１ａ，４１ｂの部分がＩＣチップ３の端子に接続しているが（図２の符号３１，３２）、短絡部を設けることによって、４１ｂ−短絡部４８−４２ａ−４２ｂ−短絡部４６−４１ａの経路で４１ｂ−４１ａ間がショートされ、仮に４１ａ−４１ｂ間に高電圧が発生しても上記経路を通じて放電され、ＩＣチップ端子３１，３２間に高電圧がかかるのを防ぐことができ、これにより静電気による破壊の危険を減少させることに寄与する。この構造はアンテナ設計時にあらかじめ考慮することで、送受信の能力を阻害しないものとすることができる。
【００３２】
図２は、ＩＣチップ装着部の詳細構造図である。図２（Ａ）では、回路状態をわかり易くするため、ＩＣチップ３を透明に図示している。図２（Ｂ）のように、ＩＣチップ３は３つの入力端子を有し、左側の半波長ダイポールアンテナ４１は、アース端子３１とアンテナ端子３２に接続し、右側の半波長ダイポールアンテナ４２は、アース端子３１とアンテナ端子３３に接続している。アース端子３１は左右のアンテナについて共通である。
図２（Ｂ）では、ＩＣチップ３のスイッチ機構３４が、端子３１と３２を接続しているので左側の半波長ダイポールアンテナ４１が動作状態にあることになる。
【００３３】
図３は、図１の非接触ＩＣタグに切断予定線５を設けた図である。図３（Ａ）は切断前、図３（Ｂ）は切断後の非接触ＩＣタグ、である。前記のように、アンテナ素子４１とアンテナ素子４２の指向特性を異なるように設計できるが、図３（Ａ）の切断前においては、通常の非接触ＩＣタグの読み取り状態では、指向特性が同じでもアンテナ形状の大きい左側のアンテナ素子４１の入力信号が大きくなる。従って、切断前では通常の場合、一点鎖線で囲った左側のアンテナ素子４１が動作し（図１参照）、切断予定線５から切断した後の小サイズ非接触ＩＣタグ２では、勿論右側のアンテナ素子４２のみが動作する。ＩＣチップが残存しない側のダイポール型平面アンテナ素子４１の機能は失われる。
【００３４】
一定位置の切断予定線５と表現するのは、任意位置で切断したのでは、切断後にＩＣタグのアンテナとして十分に機能しなくなる場合があり、設計された所定位置から切断する必要があるからである。従って、切断予定線５は切り取りし易いように、予めミシン目線等により形成されている。切断予定線５は、ＩＣチップ３に近接した位置に設ける。近接した位置とは、ＩＣチップ３に近接するアンテナ素子４２の左端から、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の位置のことである。
【００３５】
非接触ＩＣタグ１の切断前の大きいサイズ状態では、アンテナ素子４１とアンテナ素子４２のいずれかかが選択されて動作するが、通常は大サイズのアンテナ素子４１が選択され、半波長ダイポールアンテナとしてはたらく。切断後の小さいサイズの状態では、半波長ダイポールアンテナ４２部分のみが機能する。いずれも、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の同一の所定周波数の電波に共振するようにされている。一般に、サイズが大きい状態では通信距離も長く、サイズが小さい状態では通信距離は短縮される。
【００３６】
アンテナ４の導線は、通常の非接触ＩＣタグのように、プリントパターンであるか金属箔のエッチングパターンである。一般に、プラスチックフィルムに金属箔（１０μｍから２０μｍ程度の厚みのアルミニウム箔や銅箔）をラミネートした基材に印刷レジストを用いパターン印刷するか、感光性レジストを塗布した面にフォトマスクを介して露光し、その後、レジスト膜を介して金属箔をエッチングして作られる場合が多い。上記厚み範囲の金属箔であれば、アンテナ線路の抵抗値が適切である。印刷パターンや金属蒸着層の場合は、抵抗値が高過ぎることになる場合が多い。
【００３７】
本発明の非接触ＩＣタグ１（切断前）と小さい状態の非接触ＩＣタグ２（切断後）は、アンテナのインピーダンスとＩＣチップ３のインピーダンスと、両者のマッチングが取れるように調製されている。アンテナのインピーダンスのマッチング（整合）は、アンテナパターンの形状や、基材である誘電体や磁性体の組み合わせでされるが、本発明ではアンテナパターン形状によりマッチングがなされている。具体的には、ヘアピンマッチ回路（インピーダンスを複素数にするための回路）４３等により整合するようにされている。
左側のアンテナ素子４１の先端部のブロック状パターン４４，４５もインピーダンス調製のためのものである。インピーダンスが整合しない場合は、給電部で電波が反射する問題が生じる。
【００３８】
図４は、切断前の非接触ＩＣタグの指向特性を示す図、図５は、切断後の非接触ＩＣタグの指向特性を示す図、であり、それぞれ、座標軸（Ａ）と、３次元の指向性（Ｂ）を示している。切断前のＩＣタグの大きい状態では、図３（Ｂ）のように、通信距離が大きくＹ軸を軸芯とするドーナッツ状の指向特性を示している。一方、切断後のＩＣタグの小さい状態では、図５（Ｂ）のように、通信距離が小さくＸ軸を軸芯とするドーナッツ状の指向特性を示している。
【００３９】
図６を参照して指向性の違いが生じる理由を説明する。大きい状態のＩＣタグ１では、図６（Ａ）のように、左側のアンテナ素子４１が動作するが、長辺方向に配置されたダイポールアンテナと素子配置が概ね類似しているため、その指向性は長辺方向に電界面を合わせたダイポールアンテナと近いものとなる。一方、小さい状態のＩＣタグ２では、図６（Ｂ）のように、短辺方向に広がって配置されたダイポールアンテナであり、その指向性は短辺方向に電界面を合わせたダイポールアンテナのそれと近いものとなる。一般に、電界面はダイポールアンテナの向きと一致し、磁界面は電界面に直交する。
【００４０】
なお、アンテナの指向性は無限遠から見た場合を考えるのが通例である。従って、ＩＣタグの大きさ自体は無い（点として扱う）ことになる。大きい状態のタグでは、左側のアンテナから電波がでるが、座標原点は区別して表示するようにはしていない。
図７と図８は、切断前後の非接触ＩＣタグの指向性を示す２次元図である。図７の、切断前の非接触ＩＣタグ１は、Ｘ−Ｚ面が円形の利得を示し、Ｙ−Ｚ面が「８」の字状の利得を示す。最大利得は共に０ｄＢ近くになっている。図８の、切断後の非接触ＩＣタグ２は、Ｘ−Ｚ面が「８」の字状の利得を示し、Ｙ−Ｚ面が円形の利得を示している。アンテナの最大利得は、共に−４ｄＢに近くなっている。
【００４１】
図９は、切断前のＩＣタグのアンテナ利得（Ａ）とリターンロス（Ｂ）を示す図であり、図１０は、同様に切断後のアンテナ利得（Ａ）とリターンロス（Ｂ）を示す図である。 図１のアンテナについての計算値（有限要素法によるシュミレーション計算結果）である。いずれの場合も、９５０ＭＨｚ付近でアンテナ利得が最大となり、リターンロスが最小となるようにされている。上記は、わが国のＵＨＦ帯に特性を合わせるものであるが、マイクロ波帯や他国の周波数帯に特性を合わせて調製できることは明らかである。
【００４２】
なお、アンテナ利得は、アンテナが希望の方向から来る電波を受信する能力を表しており、特殊な用途を除き値が大きいほど良好な特性であるといえる。希望の周波数において最高となるように設計するのが一般的である。基準アンテナとして等方性アンテナを用いた場合を絶対利得（ｄＢｉ）、ダイポールアンテナを用いた場合を相対利得（ｄＢｄ）とすると、（絶対利得）＝（相対利得）＋２．１５ｄＢ、の関係がある。
リターンロスとは、アンテナとＩＣタグ用チップとの電気的整合の指標であり、値が低いほど良好な特性である。アンテナへの入射電力と接点での反射電力の比で表され、全反射してすべての電力が戻ってきた場合は０ｄＢ、電力が戻ってこなかった場合は−∞ｄＢを示す。従って、希望の周波数において最低になるように設計するのが一般的である。
リターンロスはアンテナ利得にも影響を与えるパラメータであり、アンテナ利得のピークとリターンロスのピークは通常ほぼ一致する。図９、図１０の場合、大サイズ状態のＩＣタグ１と小サイズ状態のＩＣタグ２では、アンテナ利得ピーク、リターンロスピーク共にほぼ一致しており、サイズが変わっても同じ周波数に共振していることがわかる。
【００４３】
図１１は、非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の他の例を示す図である。図１１の例でも切断予定線５から切断して小サイズ非接触ＩＣタグ２として使用することができる。
図１１（Ａ）の切断前の大きいサイズの状態では、半波長ダイポールアンテナ４１が主として動作し、図１１（Ｂ）の切断後の小さいサイズの状態では、半波長ダイポールアンテナ４２が動作する。ＩＣチップ３はダイバシティ機能を有するもので、図１の場合と同様に３つの端子に装着されている。平面アンテナ素子４の全体長（直線距離）も１００ｍｍ以内にすることができ、幅は、３０〜４０ｍｍ程度にできる。その他の構成は、図１の非接触ＩＣタグ１と同様になる。
【００４４】
図１２は、平面アンテナからなるリーダライタの指向特性を示す図である。１素子平面アンテナからなるものであり、図１２（Ａ）のように、平面アンテナに直交するＺ軸方向に対して指向性が高くなるようにされている。図１２（Ｂ）のように、Ｚ軸の方向がＩＣタグの方向に一致するようにすれば、長い通信距離が得られることになる。
なお、上記リーダアンテナの指向性は、直線偏波で計算しているが、円偏波でもほぼ同様の指向性となる。
【００４５】
リーダライタ用のアンテナには円偏波のものと、直線偏波のものがある。以下に、最も一般的な直線偏波アンテナであるダイポールアンテナを使用したタグと組み合わせて使用する場合について述べる。これはＩＣタグに限らず、円偏波と直線偏波の関係についての一般論と捉えることもできる。
・リーダアンテナに直線偏波のものを用いると、タグの姿勢により損失が生じ通信距離が減少することがある。この損失は、タグの姿勢と偏波の向き（電界面の向き）の角度により増減し、お互いの角度が０度であるとき損失が最小となり、お互いに直交するときに損失が最大（理論的に無限大）となる。従って、タグの姿勢と偏波の向きをできる限り一致させて使用する必要がある。
・リーダアンテナに円偏波のものを用いると、タグの姿勢により損失の変動を減少させることができる。タグを横長に置いた場合と縦長に置いた場合、原理的には損失の差、すなわち通信距離の差はない。しかし、この場合のデメリットとして、最大通信距離の減少が挙げられる。円偏波リーダアンテナを用いると原理的に３ｄＢの損失が生じ、直線偏波のリーダアンテナを用いたときに比べ最大通信距離が約７０％となる。
【００４６】
実際のＩＣタグの運用においては、タグの姿勢を指定できない場合が多いので、読み取り率を上げるために、リーダアンテナには円偏波のものを用いることが多い。しかしながら周囲の電波反射物によってＩＣタグの位置における電界強度が複雑に変化するため、一概にどちらが良いとはいえない側面があり、場合によっては直線偏波アンテナを使用した方が良い読み取り率が得られる可能性もあると考えられる。
【００４７】
実際の非接触ＩＣタグ１は印字適性を備えさせるため、ラベル用紙等によりアンテナ面を被覆するので、通常はアンテナ線は見えないようにされている。一般的には、ブランドタグと称して、商品名や製造メーカー、商品価格等を印字した紙ラベルを、まず製造する。次に、このブランドタグの半分側の片に対して、商品タグ発行機を用いて、データ記録済みの非接触ＩＣタグラベルをラベル貼り機を用いて貼り込みする。その後、ブランドタグをＩＣタグを内側にして二つ折りにする。二つ折りにしないで、ＩＣタグが片面に見えるようにする場合もある。このような状態にされた非接触ＩＣタグ１は商品タグとも呼ばれ、印字やバーコードの記録とＩＣチップ３に対する電子的記録との双方が可能な利点がある。これらの詳細については、出願人の先の出願（特願２００５−１９５７８５号等）にも記載されており、当該製造方法により最終の製品に仕上げることもできる。
【００４８】
図１３は、本発明の非接触ＩＣタグの外観図である。図１３（Ａ）は全体サイズの平面図である。非接触ＩＣタグ１は、紙ラベルで覆われた形態なので、ＩＣタグのアンテナ４は外面からは実際には見えない。一定位置の切断予定線５は、ＩＣタグのベースフィルム１１と表面保護シート、紙ラベルを一緒に貫通するようにミシン目線等により形成されている。切断予定線５は、通常、非接触ＩＣタグ１の全体を分断するように形成され、その一方側は比較的に大きな面積を有し、他方側はやや小さな面積に形成されることが多い。切断予定線５を介する非接触ＩＣタグ１の両側の紙ラベル面には、ＩＣチップ３のメモリに記録されている内容と少なくとも一部が共通な商品管理事項８が印字されている。商品管理事項８とは、商品名や製造メーカー名、サイズや形状、価格等の事項である。
【００４９】
非接触ＩＣタグ１のアンテナ４の全長（直線距離）Ｌ１（図１参照）は、１００ｍｍ程度以内にされる。全長が大きければ、アンテナ設計が容易になるが、４インチ以内に納めることが、ＥＰＣグローバルにより規定されている。アンテナ２の幅Ｌ２は設計上、３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度となるが、ラベル自体の全長Ｌと幅Ｈは、使用目的や使用する基材や積層する紙ラベル次第であり自由に決定できることになる。
図１３（Ｂ）は、切断後の非接触ＩＣタグ２の図である。ベースフィルム１１面にアンテナ素子４２に装着したＩＣチップ３を有し、その片面または両面に紙ラベル基材が積層されている。ひも通し孔９に通した紐等により商品等に付することもできる。
【００５０】
非接触ＩＣタグ１の使用開始時に連続してデータを書き込みする場合は、ＩＣタグ連接体を間欠的に送りながら、低出力のリーダライタの近接位置（１〜３ｃｍの距離）に置き、対象のＩＣタグ１にのみ電波が届くようにして書き込みする。書き込み対象のＩＣタグ１以外をシールドして書き込みするものであってもよい。ラベル貼り機でブランドタグに貼り込みする場合は、貼り込み直前にデータを書き込みする。ブランドタグに印字するデータとのマッチングが図られ、異なるデータが書き込まれないようにされている。なお、書き込みとは、主として書き込みに使用するデータをリーダライタから受信し、ＩＣチップ３のメモリに書き込みする意味で、ＩＣチップ３のデータ（例えば、ユニークＩＤ）を読み取り可能なことは当然のことである。
【００５１】
ＵＨＦ帯ＩＣタグが使えるわが国の周波数帯は、前記のように高出力型が、９５２Ｍ〜９５４ＭＨｚの２ＭＨｚ、低出力型が９５２Ｍ〜９５５ＭＨｚの３ＭＨｚとされている。 ＵＨＦ帯ＩＣタグリーダライタには、設置型として、シンボル・テクノロジズ社の「ＸＲ４８０−ＪＰ」がある。このもののアンテナはかなり大型となる。
低出力ハンディ型リーダライタには、株式会社デンソーウェーブから「ＢＨＴ−２３０ＱＷＩＤ」（９５２Ｍ〜９５５ＭＨｚ；出力１０ｍＷ）が近く発売予定である。読み取り距離は、〜１０ｃｍ程度と見られる。他の低出力型のＵＨＦ帯ＩＣタグとしては、富士通株式会社のリーダライタを使用できる。例えば、Ｍｕｌｔｉｐａｄ本体「ＦＨＴ４０１ＳＳ１」にＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグにアクセスするための、ＣＦタイプリーダライタ「ＴＦＵ−ＲＷ５２６」を本体に差し込みして使用するできる。この場合の通信距離は、約３ｃｍ〜１０ｃｍとなる。
【００５２】
非接触ＩＣタグ１の製造は、従来の非接触ＩＣタグの製造と同一の工程により製造できる。ベースフィルム１１としては、ベースフィルム面に金属箔（例えば、アルミニウムや銅箔）をラミネートした材料を使用する。この、ベースフィルム１１の金属箔面に感光性フォトレジストを塗工した後、フォトマスクを用いて露光感光させてレジスト層を形成する。フォトマスクは、前記した構成のアンテナパターンを有するものとする。フォトマスクを使用しないで、レジストパターンを印刷する方法でもよい。
【００５３】
次いで、金属層をエッチングして所定のパターンに形成する。エッチング後、ベースフィルム１１のダイポールアンテナ２にＩＣチップ３を異方導電性接着フィルム等により装着した後、表面保護シートをラミネートし、ベースフィルム裏面は粘着剤加工を行う。
ＩＣチップ３には、ＵＨＦ帯やマイクロ波帯対応ＩＣチップを使用する。例えば、米インピンジ社「Ｍｏｎｚａ」があり、ダイバシティ機能を使用している。
切断予定線５は、紙製のブランドタグを表面または表裏面に貼り付けした後、アンテナ線を切断しないように、アンテナ線を検知しながらミシン目線等により数値制御して形成することが必要になる。
【実施例】
【００５４】
図１のアンテナパターンに基づき、設計周波数９５３ＭＨｚの非接触ＩＣタグを試作した。厚み３８μｍの透明２軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに、厚み１２μｍのアルミニウム箔をラミネートし、ベースフィルム１１として使用した。
その後、図１のようなアンテナパターンをレジスト印刷しエッチングした。なお、平面アンテナ素子４の全長（直線距離）Ｌ１を８７．５ｍｍとし、幅（直線距離）Ｌ２を２６．０ｍｍとし、半波長ダイポールアンテナ４２の長さ（直線距離）Ｌ３を２９．５ｍｍとなるようにした。短絡部４６，４７，４８も図１のように設けた。アンテナ素子４１部分の太線の線路幅を１．０ｍｍ、アンテナ素子４２部分の細線の線路幅を０．５ｍｍとした。
【００５５】
図１のアンテナ４のチップ装着部に、ダイバシティ機能を有する非接触タグ用ＩＣチップ［米インピンジ社「Ｍｏｎｚａ」］３を装着した。このＩＣチップ３のインピーダンスは、３３±ｊ１１２（Ω）のものである。その後、ＩＣチップ３と平面アンテナ素子４面に、厚み２０μｍの透明２軸延伸ＰＥＴフィルムを表面保護シートとしてラミネートし、ベースフィルム１１のアンテナ４とは反対側面に粘着剤（剥離紙付き）加工を行った。その後、１つのＩＣタグ付きアンテナシートのサイズを３５ｍｍ×９５ｍｍとなるように、剥離紙面にラベル型抜きを行った。
次いで、リーダライタ付きラベル貼り機を用いＩＣチップ３に商品管理事項のデータを書き込みすると共に、ブランドタグ（厚み２５０μｍのロール紙）に、同一の商品管理事項８を切断予定線５の両側に印字記録した。
【００５６】
この商品管理事項８を印字済みの、ブランドタグを前記のアンテナシートの両面に、二つ折りしてラベル貼りした。その際、剥離紙は除去した。これにより、本発明の非接触ＩＣタグ１が完成した。完成後の１つの非接触ＩＣタグ１は、全長Ｌが１００ｍｍ、幅Ｈが４０ｍｍとなった。なお、ラベル貼りの後、アンテナ線路を損傷しないように注意してミシン目線による切断予定線５と紐通し孔９を形成した。
【００５７】
この非接触ＩＣタグ１の、切断前後のＩＣタグのアンテナ利得とリターンロスの計算値は、図９と図１０のようになった。大きい状態のＩＣタグ１では、利得は９５３ＭＨｚを含む９２０〜１０００ＭＨｚの範囲でフラットな特性が得られている。また、その範囲のリターンロスは、−６ｄＢ以下となっている。小さい状態のＩＣタグ２では、帯域は狭くなっているがアンテナ利得のピーク、リターンロスピークは共にほぼ９５３ＭＨｚに調製されており、サイズが変わっても９５３ＭＨｚに共振していることが分かる。
【００５８】
完成した大きい状態の非接触ＩＣタグ１は、４メートルの距離からの遠隔リード（シンボル・テクノロジズ社製「ＸＲ４８０」−ＪＰ」使用）が可能であり、切断予定線５から切断した後の小さい状態の非接触ＩＣタグ２は、約１０ｃｍの距離からの近接リード（富士通株式会社製「ＦＨＴ４０１ＳＳ１」使用）が可能であった。いずれの場合も、商品タグに印字記録したと同一の共通の商品管理事項を読み取りすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上記の実施例等では、わが国におけるＵＨＦ帯（９５２〜９５５ＭＨｚ）について記載しているが、米国におけるＵＨＦ帯（９１５±１４ＭＨｚ）、その他のＵＨＦ帯やマイクロ波帯にもにも適用可能なことは当業者には自明のことである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の例を示す図である。
【図２】ＩＣチップ装着部の詳細構造図である。
【図３】図１の非接触ＩＣタグに切断予定線を設けた図である。
【図４】切断前の非接触ＩＣタグの指向性を示す図である。
【図５】切断後の非接触ＩＣタグの指向性を示す図である。
【図６】指向性の違いを説明する図である。
【図７】切断前の非接触ＩＣタグの指向性を示す２次元図である。
【図８】切断後の非接触ＩＣタグの指向性を示す２次元図である。
【図９】切断前のＩＣタグのアンテナ利得とリターンロスを示す図である。
【図１０】切断後のＩＣタグのアンテナ利得とリターンロスを示す図である。
【図１１】非接触ＩＣタグの平面アンテナ素子の他の例を示す図である。
【図１２】平面アンテナからなるリーダライタの指向特性を示す図である。
【図１３】本発明の非接触ＩＣタグの平面外観図である。
【図１４】ダイバシティー機能によるアンテナ選択を説明する図である。
【図１５】従来の商品ラベルの使用方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ 非接触ＩＣタグ
２ 小サイズ非接触ＩＣタグ
３ ＩＣチップ
４ 平面アンテナ素子、アンテナ
５ 切断予定線、ミシン目線
８ 商品管理事項
１１ ベースフィルム
４１ 半波長ダイポールアンテナ、アンテナ素子
４２ 半波長ダイポールアンテナ、アンテナ素子
４３ ヘアピンマッチ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースフィルム面のＩＣチップを介する双方の側に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定周波数の電波に共振し、指向特性が異なる２つのダイポール型平面アンテナ素子を形成した非接触ＩＣタグにおいて、前記ＩＣチップは、ダイバシティー機能を有し、入力端子に接続した前記２つのダイポール型平面アンテナ素子のいずれかを受信強度に応じ、ＩＣチップ内部のスイッチ機構により選択可能にされていることを特徴とする非接触ＩＣタグ。
【請求項２】
前記ＩＣチップに近接した位置に、前記２つのダイポール型平面アンテナ素子を切断する一定位置の切断予定線が設けられており、当該切断予定線から切断後はＩＣチップが残存しない側のダイポール型平面アンテナ素子の機能を失わせるようにされていることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項３】
ダイバシティー機能を有するＩＣチップの２以上のアンテナ入力端子に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定周波数の電波に共振する２つのダイポール型平面アンテナ素子が接続しており、当該ＩＣチップが、いずれかのダイポール型平面アンテナ素子の受信強度の大きい側を選択するようにされている非接触ＩＣタグにおいて、該ＩＣチップに近接した位置に、前記２つのダイポール型平面アンテナ素子のいずれかを切断する一定位置の切断予定線が設けられており、当該切断予定線から切断後はＩＣチップが残存しない側のダイポール型平面アンテナ素子の機能を失わせるようにされていることを特徴とする非接触ＩＣタグ。
【請求項４】
一方のアンテナ素子が動作している際に、他方のアンテナ素子が共振しないように、他方のダイポール型平面アンテナ素子の一部が一方のダイポール型平面アンテナ素子に短絡するように短絡回路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１の請求項記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項５】
切断予定線から切断後は、前記短絡回路が無効化することを特徴とする請求項４記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項６】
ベースフィルムの外面にプリンタ印字可能なように紙基材が積層され、前記紙基材には、ＩＣチップのメモリに記録されている内容と少なくとも一部が共通な商品管理事項が印字されていることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項７】
ベースフィルムの外面にプリンタ印字可能なように紙基材が積層され、当該紙基材とベースフィルムを貫通するように前記切断予定線が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか１の請求項記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項８】
前記切断予定線の両側の前記紙基材の印字可能面には、ＩＣチップのメモリに記録されている内容と少なくとも一部が共通な商品管理事項が印字されていることを特徴とする請求項７記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項１】
ベースフィルム面のＩＣチップを介する双方の側に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定周波数の電波に共振し、指向特性が異なる２つのダイポール型平面アンテナ素子を形成した非接触ＩＣタグにおいて、前記ＩＣチップは、ダイバシティー機能を有し、入力端子に接続した前記２つのダイポール型平面アンテナ素子のいずれかを受信強度に応じ、ＩＣチップ内部のスイッチ機構により選択可能にされていることを特徴とする非接触ＩＣタグ。
【請求項２】
前記ＩＣチップに近接した位置に、前記２つのダイポール型平面アンテナ素子を切断する一定位置の切断予定線が設けられており、当該切断予定線から切断後はＩＣチップが残存しない側のダイポール型平面アンテナ素子の機能を失わせるようにされていることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項３】
ダイバシティー機能を有するＩＣチップの２以上のアンテナ入力端子に、ＵＨＦ帯またはマイクロ波帯の所定周波数の電波に共振する２つのダイポール型平面アンテナ素子が接続しており、当該ＩＣチップが、いずれかのダイポール型平面アンテナ素子の受信強度の大きい側を選択するようにされている非接触ＩＣタグにおいて、該ＩＣチップに近接した位置に、前記２つのダイポール型平面アンテナ素子のいずれかを切断する一定位置の切断予定線が設けられており、当該切断予定線から切断後はＩＣチップが残存しない側のダイポール型平面アンテナ素子の機能を失わせるようにされていることを特徴とする非接触ＩＣタグ。
【請求項４】
一方のアンテナ素子が動作している際に、他方のアンテナ素子が共振しないように、他方のダイポール型平面アンテナ素子の一部が一方のダイポール型平面アンテナ素子に短絡するように短絡回路が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１の請求項記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項５】
切断予定線から切断後は、前記短絡回路が無効化することを特徴とする請求項４記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項６】
ベースフィルムの外面にプリンタ印字可能なように紙基材が積層され、前記紙基材には、ＩＣチップのメモリに記録されている内容と少なくとも一部が共通な商品管理事項が印字されていることを特徴とする請求項１記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項７】
ベースフィルムの外面にプリンタ印字可能なように紙基材が積層され、当該紙基材とベースフィルムを貫通するように前記切断予定線が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか１の請求項記載の非接触ＩＣタグ。
【請求項８】
前記切断予定線の両側の前記紙基材の印字可能面には、ＩＣチップのメモリに記録されている内容と少なくとも一部が共通な商品管理事項が印字されていることを特徴とする請求項７記載の非接触ＩＣタグ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−１６７１４５（Ｐ２００８−１６７１４５Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５４２４０（Ｐ２００６−３５４２４０）
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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