專利名稱：具有加強(qiáng)讀出能力的射頻識(shí)別標(biāo)簽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽和標(biāo)記領(lǐng)域，且特別涉及包括天線結(jié)構(gòu)的標(biāo)簽和標(biāo)記領(lǐng)域。
2.
背景技術(shù)：
現(xiàn)今的儲(chǔ)備和制造方法依賴于追蹤和識(shí)別有關(guān)物品例如庫(kù)存物品、包裹、單個(gè)零件等等的能力，并且依賴于以無(wú)線方式傳遞這些有關(guān)物品的信息以便處理和使用的能力。一種已知的追蹤和提供這些有關(guān)物品信息的方法是，在每個(gè)這樣的物品上附著一個(gè)無(wú)線通信裝置，例如有源或無(wú)源應(yīng)答器，該無(wú)線通信裝置整合到識(shí)別標(biāo)簽或標(biāo)記內(nèi)，以響應(yīng)射頻詢問(wèn)和命令。該標(biāo)簽可以儲(chǔ)存或表示關(guān)于它所附著的物品的信息，例如唯一的識(shí)別號(hào)、諸如打開(kāi)或未打開(kāi)之類物品狀態(tài)、地點(diǎn)、及類似信息。該標(biāo)簽可以附著到單個(gè)物品或包含多個(gè)物品的包裹上。圖1中展示了現(xiàn)有技術(shù)的RFID器件1的一個(gè)例子。器件1包含連接到簡(jiǎn)單偶極天線結(jié)構(gòu)3的芯片2。天線結(jié)構(gòu)3由襯底6上的一對(duì)天線元件4和5組成。圖1所示簡(jiǎn)單偶極天線結(jié)構(gòu)3的一個(gè)難題是，該天線結(jié)構(gòu)的讀出能力可能高度依賴于其方向。例如，沿著器件1的邊緣，特別是沿器件1的窄軸8，與天線元件4和5平行的方向上，讀出能力可能較差。應(yīng)該理解的是，如果能有克服上述難題的RFID器件將會(huì)是令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，RFID器件包含混合環(huán)形槽天線。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，RFID器件包含天線結(jié)構(gòu)，該天線結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)槽的兩側(cè)有導(dǎo)電材料；無(wú)線通信裝置，該器件具有一對(duì)觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)電氣耦合到導(dǎo)電材料的相應(yīng)部分；導(dǎo)電材料的所述部分在長(zhǎng)槽的一端電氣耦合在一起，遠(yuǎn)離無(wú)線通信裝置。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，RFID器件具有導(dǎo)電材料的連續(xù)層，該導(dǎo)電材料的連續(xù)層內(nèi)具有長(zhǎng)槽；以及RFID內(nèi)插部件(interposer)，該內(nèi)插部件具有與長(zhǎng)槽兩側(cè)的導(dǎo)電材料電氣耦合的相應(yīng)不同觸點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，是一種與多個(gè)RFID器件中的一個(gè)或多個(gè)RFID器件通信的方法，該方法包含通過(guò)使所述器件彼此緊鄰來(lái)提高器件的性能；以及與一個(gè)或多個(gè)所述器件的無(wú)線通信裝置進(jìn)行通信。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一方面，通過(guò)使這些器件彼此緊鄰來(lái)提高RFID器件的性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明包含的特征將在下文中充分描述并在權(quán)利要求中特別指出。以下描述以及附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的某些說(shuō)明性實(shí)施例。這些實(shí)施例是示意性的，然而只說(shuō)明了可應(yīng)用本發(fā)明原理的多種方式中的一些方式。本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點(diǎn)以及新穎的特征，當(dāng)與以下本發(fā)明的詳細(xì)描述與附圖相結(jié)合時(shí)，將會(huì)變得顯而易見(jiàn)。


在無(wú)需符合比例的附圖中 圖1是具有簡(jiǎn)單偶極天線結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)器件的斜視圖； 圖2是依照本發(fā)明的RFID器件的平面圖； 圖3是圖2所示RFID器件的斜視圖； 圖4是依照本發(fā)明的RFID器件的可選實(shí)施例的平面圖； 圖5是依照本發(fā)明的RFID器件另一個(gè)實(shí)施例的平面圖； 圖6是RFID器件的又一個(gè)可選實(shí)施例的平面圖，該實(shí)施例采用單極天線； 圖7是依照本發(fā)明的RFID器件的再一個(gè)可選實(shí)施例的平面圖； 圖8是圖7所示器件的端視圖； 圖9是圖7所示器件的側(cè)視圖； 圖10A是依照本發(fā)明的RFID器件的另一個(gè)可選實(shí)施例的平面圖； 圖10B是圖10A所示器件的側(cè)視圖，該圖中器件的襯底沿折疊線折疊； 圖11A是依照本發(fā)明的RFID器件的另一個(gè)可選實(shí)施例的平面圖； 圖11B是圖11A所示器件的側(cè)視圖，該圖中器件的襯底沿折疊線折疊； 圖12是依照本發(fā)明的RFID器件的又一個(gè)可選實(shí)施例的平面圖； 圖13是依照本發(fā)明的RFID器件的再一個(gè)可選實(shí)施例的平面圖； 圖14是依照本發(fā)明的RFID器件的另一個(gè)可選實(shí)施例的平面圖； 圖15是描述依照本發(fā)明的RFID器件的又一個(gè)可選實(shí)施例的斜視圖； 圖16是說(shuō)明本發(fā)明的RFID器件的一種應(yīng)用的斜視圖，該RFID器件附著在衣物上； 圖17是讀取器顯示單元的斜視圖，該單元能對(duì)本發(fā)明中RFID器件進(jìn)行讀??； 圖18是能對(duì)本發(fā)明的RFID器件進(jìn)行讀取的另一個(gè)讀取器顯示單元的斜視圖； 圖19是說(shuō)明對(duì)可移動(dòng)衣架上的衣物進(jìn)行讀取的斜視圖； 圖20是說(shuō)明對(duì)展示架上的衣物進(jìn)行讀取的斜視圖； 圖21A是在紙箱或容器內(nèi)的多個(gè)物品的斜視圖，這些物品緊鄰，且每個(gè)都帶有RFID器件； 圖21B是在架子上的多個(gè)物品的斜視圖，這些物品緊鄰，且每個(gè)都帶有RFID器件； 圖22A是在其底部表面帶有RFID器件的瓶子的斜視圖； 圖22B是帶有RFID器件的多層瓶子的斜視圖； 圖22C是瓶蓋上帶有RFID器件的瓶子的一部分的斜視圖； 圖22D是其上帶有RFID器件的圓柱形瓶子的斜視圖； 圖22E是其上帶有RFID器件的長(zhǎng)方形瓶子的斜視圖； 圖23是具有第一配置天線結(jié)構(gòu)的RFID器件的平面圖； 圖24是具有第二配置天線結(jié)構(gòu)的RFID器件的平面圖； 圖25是具有第三配置天線結(jié)構(gòu)的RFID器件的平面圖； 圖26是具有第四配置天線結(jié)構(gòu)的RFID器件的平面圖； 圖27是具有第五配置天線結(jié)構(gòu)的RFID器件的平面圖； 圖28是具有第六配置天線結(jié)構(gòu)的RFID器件的平面圖； 圖29是具有第七配置的天線結(jié)構(gòu)RFID器件的平面圖； 圖30是具有第八配置的天線結(jié)構(gòu)RFID器件的平面圖； 圖31是具有第九配置的天線結(jié)構(gòu)RFID器件的平面圖； 圖32是具有第十配置的天線結(jié)構(gòu)RFID器件的平面圖。
具體實(shí)施例方式一種射頻識(shí)別(RFID)器件，包含導(dǎo)電天線結(jié)構(gòu)，該天線結(jié)構(gòu)中帶有長(zhǎng)槽。在長(zhǎng)槽一端的兩側(cè)，部分該天線結(jié)構(gòu)耦合到無(wú)線通信裝置，例如RFID芯片或內(nèi)插部件。在長(zhǎng)槽的另一端，位于長(zhǎng)槽兩側(cè)的部分天線結(jié)構(gòu)被電氣耦合到一起，例如通過(guò)天線結(jié)構(gòu)的其他導(dǎo)電部分而被耦合到一起。天線結(jié)構(gòu)的所有各部分均可以是導(dǎo)電材料連續(xù)單元層的一部分。帶有長(zhǎng)槽的導(dǎo)電天線結(jié)構(gòu)能夠有助于提高RFID器件的讀出能力，尤其是在沿RFID器件邊緣向外的方向上。天線結(jié)構(gòu)可直接電導(dǎo)耦合到無(wú)線通信裝置。作為選擇，天線結(jié)構(gòu)也可間接(電抗)耦合到RFID器件，例如通過(guò)容性(capacitive)耦合。
首先參看圖2和圖3，RFID器件10包含耦合到無(wú)線通信裝置的天線結(jié)構(gòu)12，該無(wú)線通信裝置例如為RFID芯片14，芯片14可以是RFID內(nèi)插部件或簽帶(strap)16的一部分。內(nèi)插部件或簽帶16包含導(dǎo)電引線端20和22，導(dǎo)電引線端20和22被耦合到天線結(jié)構(gòu)12的臂或部分26、28。
內(nèi)插部件或簽帶16的標(biāo)準(zhǔn)元件包含RFID芯片14和導(dǎo)電引線端。內(nèi)插部件或簽帶16還可包含用于支撐RFID芯片14和導(dǎo)電引線端的襯底。在本說(shuō)明書(shū)內(nèi)大多數(shù)實(shí)施例(如圖2和圖3所示)中都沒(méi)有襯底，而是由天線支撐導(dǎo)電引線端和芯片14。在圖10A和11A(下文描述)所示實(shí)施例中，內(nèi)插部件的襯底與天線的襯底相同。在其他可能的變化中，出于處理的考慮，RFID芯片和導(dǎo)電引線端可由獨(dú)立襯底支撐。而在芯片和導(dǎo)電引線端耦合到天線后，這個(gè)獨(dú)立襯底既可保留在芯片和導(dǎo)電引線端上，也可被去掉。
臂26、28位于孔或長(zhǎng)槽30的側(cè)面，孔或長(zhǎng)槽30是位于天線結(jié)構(gòu)12的兩部分之間的開(kāi)口。在孔或長(zhǎng)槽的第一端32(此端為開(kāi)口端)，臂26、28電氣耦合到RFID內(nèi)插部件或簽帶16的導(dǎo)電引線端20、22。導(dǎo)電引線端20、22又耦合到RFID芯片14的觸點(diǎn)。在孔或長(zhǎng)槽的第二端36(此端為相對(duì)于RFID內(nèi)插部件或簽帶16較遠(yuǎn)的閉合端)，導(dǎo)電臂26和28導(dǎo)電連接在一起，例如通過(guò)同樣是天線結(jié)構(gòu)12一部分的導(dǎo)電連接部分38而被連接在一起。導(dǎo)電臂26、28以及導(dǎo)電連接部分38，均可以是形成天線結(jié)構(gòu)12的導(dǎo)電材料連續(xù)單元層40的一部分。導(dǎo)電層40可附著或以其他方式耦合到襯底42。
孔或槽30在天線結(jié)構(gòu)12的導(dǎo)電臂26和28之間，可具有基本相同的寬度。槽30的長(zhǎng)度，可以是用于與RFID芯片14通信的輻射波長(zhǎng)的大約四分之一。槽30使RFID器件10能夠沿窄軸46被讀取。實(shí)際上，RFID器件10可在天線結(jié)構(gòu)12(或作為整體的RFID器件10)所在平面內(nèi)的基本任何方向，或與之平行的方向上，表現(xiàn)出良好的讀出能力。
此外，在近距離內(nèi)，RFID器件10在其他方向，例如在標(biāo)簽的上方或下方也表現(xiàn)出良好的讀出能力。因此在圍繞器件10的所有方向上，RFID器件10均表現(xiàn)出良好的讀取特性。即使在器件10具有小尺寸時(shí)，RFID器件10的讀取性能也是良好。例如，圖2和圖3所示結(jié)構(gòu)的RFID器件，該器件的外部尺寸為25mm×25mm(1英寸×1英寸)，當(dāng)采用合適的功率及頻率等級(jí)時(shí)，該器件在超過(guò)2米(6.5英尺)的距離被發(fā)現(xiàn)具有良好的讀取性能。依照FCC規(guī)范第15部分第247節(jié)，在4W功率(有效各向同性輻射功率)和902MHz至928MHz頻帶下操作，功率及頻率等級(jí)較為合適。通過(guò)采用適當(dāng)?shù)淖x取器，天線結(jié)構(gòu)12在各個(gè)方向上均表現(xiàn)出良好的讀取特性，并且基本上可以是與方向無(wú)關(guān)的，其中所述讀取器帶有圓形偏振天線或雙線天線(duallinear antennas)，所述雙線天線彼此以90°偏振角相交、并連接到交替切換的讀取系統(tǒng)的各個(gè)端口。
RFID芯片14與臂26、28之間可以是直接電導(dǎo)耦合，這通過(guò)內(nèi)插部件16上的導(dǎo)電引線端20、22來(lái)形成；或者也可以是整體或部分電抗耦合，這例如是通過(guò)介質(zhì)材料形成的容性或感性耦合。下文將結(jié)合RFID器件10的不同實(shí)施例，對(duì)電抗耦合連接的幾種配置進(jìn)行論述。關(guān)于導(dǎo)電引線端20和22與電極導(dǎo)電臂26和28之間的直接(電導(dǎo))電氣連接，可采用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電粘合劑來(lái)完成。
電路通道54從RFID芯片14的一側(cè)(觸點(diǎn))開(kāi)始，經(jīng)過(guò)臂26、導(dǎo)電連接部分38、及臂28，到達(dá)RFID芯片14的另一側(cè)(觸點(diǎn))。因此，與標(biāo)準(zhǔn)槽縫天線相比，導(dǎo)電材料沒(méi)有完全包圍槽30。標(biāo)準(zhǔn)槽縫天線具有由完全包圍槽的導(dǎo)電材料所形成的短路。
RFID器件10的天線結(jié)構(gòu)12可具有環(huán)形天線的一些特性，也可具有槽縫天線的一些特性，但該天線結(jié)構(gòu)克服了傳統(tǒng)環(huán)形天線和槽縫天線中可能出現(xiàn)的無(wú)效點(diǎn)。通過(guò)耦合到具有至少兩種操作模式的RFID芯片14，天線結(jié)構(gòu)12可對(duì)大范圍的方向提供更好覆蓋。天線模式可包含兩種或更多種模式，所述模式包括基本切口天線(notchantenna)的模式、基本環(huán)型天線的模式、基本折疊偶極天線的模式、和/或基本槽縫天線的模式。
RFID器件10可采用多種適當(dāng)材料。襯底42可以是合適的塑料材料，例如PET或聚丙烯，其可形成柔性塑料材料膜或塑料片。天線結(jié)構(gòu)12的導(dǎo)電層40，可通過(guò)多種適當(dāng)方法中的任何方法被形成、沉積或附著在襯底42上。例如，導(dǎo)電層40可以是導(dǎo)電墨水，比如包含金屬微粒的墨水，這種墨水以適當(dāng)?shù)膱D案被印刷在襯底42上。作為選擇，可將導(dǎo)電層40鍍?cè)谝r底42上，例如通過(guò)電鍍。作為另一種選擇，導(dǎo)電層40可粘性附著到襯底42上。可采用蝕刻處理來(lái)去除導(dǎo)電材料以形成槽30。
RFID器件10可包含適當(dāng)?shù)母郊訉?，例如用于保護(hù)器件功能元件的保護(hù)層和/或用于將器件10粘附到物品的粘合層，這些附加層也可提供諸如可印刷性(printability)或耐氣候性(weatherability)之類所需表面特性。
應(yīng)該理解的是，多種無(wú)線通信裝置，例如RFID內(nèi)插部件或簽帶，可用作RFID內(nèi)插部件或簽帶16。適當(dāng)?shù)腞FID內(nèi)插部件或簽帶的例子包括能夠從Alien Technologies獲得的RFID簽帶，以及以I-CONNECT商品名銷售的內(nèi)插部件(稱為模塊)，該部件能夠從PhilipsElectronics獲得?？蓮腁lien Technologies獲得的芯片在倒裝芯片小片(flip-chip die)中可以是導(dǎo)電性地附著的，或?qū)τ诤瀻问降男酒瑏?lái)說(shuō)，可以是導(dǎo)電性或電抗性地附著的。合適的RFID芯片包括可從Philips Electronics獲得的Philips HSL芯片、和可從EM Microelectronic-Marin SA獲得的EM Marin EM4222，以及可從美國(guó)馬里蘭州Columbia的Matrics Inc.獲得的RFID芯片。
應(yīng)該理解的是，RFID器件10可具有多種適當(dāng)配置中的任一種，其中一些配置將在下文中論述。例如，導(dǎo)電區(qū)域與天線結(jié)構(gòu)的槽的配置可能差別很大。舉個(gè)例子，槽30可基本呈長(zhǎng)方形，如圖2和圖3所示。作為選擇，該槽可具有其他形狀，如弓形或弧形。
圖4表示RFID器件10的一種可選擇配置，其中槽30呈弓形，且具有彼此互成角度的多個(gè)等寬部分60、62、64、68。這些部分60-68允許在一個(gè)小且緊湊的器件里，容納下相同的總槽長(zhǎng)。RFID內(nèi)插部件16被安裝在孔或槽30的兩側(cè)，以此利用槽30兩側(cè)以及長(zhǎng)槽末端的導(dǎo)電層材料，作為混合環(huán)形槽天線，這類似于上述圖2和圖3所示RFID器件10的實(shí)施例。除了槽30，導(dǎo)電層40基本覆蓋處于其下方的全部襯底42。
現(xiàn)在參看圖5，該圖展示RFID器件10的另一個(gè)實(shí)施例，其中臂26和28彼此間不直接電氣耦合。而是臂26和28通過(guò)臂26和28各自的耦合部分76和78電抗耦合到一起，耦合部分76和78跨過(guò)襯底42的相互作用區(qū)80容性耦合到一起，導(dǎo)電臂26和28安裝在襯底42上。雖然應(yīng)該理解，通過(guò)調(diào)諧槽30附近的臂26、28從而適當(dāng)調(diào)諧天線結(jié)構(gòu)12時(shí)，可能要考慮到相互作用區(qū)80，但相互作用區(qū)80與槽30在一定程度上是獨(dú)立的。
圖5中所示的RFID器件10的實(shí)施例，可有利地與RFID芯片一起使用，RFID芯片要求芯片與導(dǎo)電臂26和28相耦合的觸點(diǎn)之間不存在短路。這種RFID芯片的例子是EM4222和HSL芯片。
圖6展示RFID器件10的又一個(gè)實(shí)施例，該器件具有天線結(jié)構(gòu)12，此天線結(jié)構(gòu)包含混合環(huán)形槽天線以及單極天線元件90。混合環(huán)形槽天線的結(jié)構(gòu)，可與以上根據(jù)圖2和圖3所示實(shí)施例所描述的結(jié)構(gòu)相似，帶有一對(duì)耦合到RFID芯片14的不同觸點(diǎn)的臂26和28，以及介于臂26和28之間的導(dǎo)電連接部分38，其中導(dǎo)電連接部分38與臂26、28構(gòu)成槽30。臂26和28分別耦合到RFID芯片14的RF輸入端92以及共同連接端94(接地端)。
單極天線元件90是折疊偶極元件96，此元件電氣耦合到RFID芯片14的另一個(gè)觸點(diǎn)(連接點(diǎn))100。偶極元件96呈盤(pán)旋形，具有多個(gè)往復(fù)部分102。天線結(jié)構(gòu)12就是這樣采用混合環(huán)形槽天線作為折疊偶極元件96的接地面。因此天線結(jié)構(gòu)12是雙極天線。
圖7-14展示RFID器件10的不同實(shí)施例，所示器件在RFID芯片14與臂26和28其中至少一臂之間具有容性耦合。首先參看圖7-9所示RFID器件10的實(shí)施例，RFID內(nèi)插部件16的導(dǎo)電引線端20和22通過(guò)各自的粘合墊或?qū)?10和112粘性耦合到天線結(jié)構(gòu)12的臂26和28。粘合墊110和112是由不導(dǎo)電的粘合劑制成的，用于防止導(dǎo)電引線端20、22與臂26、28之間的直接(電導(dǎo))電氣耦合。更確切地說(shuō)，導(dǎo)電引線端20和22跨過(guò)不導(dǎo)電的粘合墊容性耦合到臂26和28。通過(guò)避免導(dǎo)電引線端20、22與臂26、28之間的直接電氣耦合，就避免了RFID芯片14的相應(yīng)連接點(diǎn)短接在一起。如上所述，為使芯片正常運(yùn)行，一些芯片可能要求觸點(diǎn)不被短接在一起。
應(yīng)該理解的是，為了提供導(dǎo)電引線端20和22與臂26和28之間的所需容性耦合，可為粘合墊110、112選擇適當(dāng)?shù)暮穸?。粘合墊的厚度可根據(jù)以下這樣的因素選擇運(yùn)行功率和頻率、耦合面積、及所使用的粘合劑的介電常數(shù)。在一個(gè)例子中，可使用面積為5mm2而厚度為10μm的粘合墊。不過(guò)應(yīng)該理解，可使用的合適的面積和厚度范圍廣泛。
圖10A和10B展示RFID器件10的另一個(gè)實(shí)施例，該圖說(shuō)明了一種形成器件的方法，此方法利用粘合墊110、112將導(dǎo)電引線端20、22附著到臂26、28。如圖10A所示，在襯底124的不同部分120、122上形成器件10的不同部件。在部分120和122之間有折疊線126。在第一部分120上放置RFID內(nèi)插部件16，其中導(dǎo)電引線端20、22面向上放置?？刹捎眠m當(dāng)?shù)恼澈蟿FID內(nèi)插部件16附著到襯底124的第一部分120。作為選擇，將RFID芯片14面向上放置在第一部分120上之后，通過(guò)沉積或形成(比如通過(guò)印制或電鍍)導(dǎo)電引線端20和22，可在原位形成內(nèi)插部件16。
天線結(jié)構(gòu)12被沉積或者附著到襯底124的第二部分122。然后粘合墊110、112可被沉積到天線結(jié)構(gòu)12的臂26和28上，例如通過(guò)適當(dāng)?shù)挠≈瞥绦颉?br> 接下來(lái)生成圖10A所示結(jié)構(gòu)，通過(guò)沿著折疊線126將襯底124折疊，而使器件的兩部分合在一起。這使得導(dǎo)電引線端20、22與粘合墊110、112相接觸，從而使導(dǎo)電引線端20、22與臂26、28粘性結(jié)合在一起，如圖10B所示。
可限定襯底124第一部分120的尺寸，使其折疊到第二部分122的上方時(shí)，基本覆蓋第二部分122。第二部分122例如可通過(guò)加熱密封，被擠壓并密封到第二部分上，以封裝并保護(hù)器件10的功能元件。
如圖10A和10B所示，應(yīng)該理解，制作RFID器件的方法可通過(guò)一系列連續(xù)的輥壓(roll)操作例如輥對(duì)輥(roll-to-roll)處理來(lái)完成。RFID芯片14和/或內(nèi)插部件16的放置；天線結(jié)構(gòu)12在襯底124上的形成(或天線結(jié)構(gòu)12對(duì)襯底124的粘貼)；和/或粘合墊110、112的放置，都可作為輥壓操作來(lái)完成。這些操作可在一片材料上完成，然后適當(dāng)?shù)厍懈钸@片材料從而產(chǎn)生單個(gè)RFID芯片。
應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，上述這種方法可與具有其他配置的RFID器件一起使用，如這里所述。例如，可用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)電粘合劑來(lái)代替粘合墊110、112的不導(dǎo)電粘合劑，由此產(chǎn)生這樣的RFID器件10其中導(dǎo)電引線端20、22被直接(電導(dǎo))電氣耦合到天線結(jié)構(gòu)12的臂26、28。作為另一個(gè)例子，天線結(jié)構(gòu)12可能還具有在此描述的一些其他配置。
圖11A和圖11B表明了器件10的另一個(gè)折疊型實(shí)施例，其中襯底134的第一部分130和第二部分132是沿折疊線136分開(kāi)的。第一部分130具有RFID芯片14元件和位于芯片上的導(dǎo)電引線端20、22；第二部分132具有導(dǎo)電層40，而其各個(gè)部件26、28和38位于該導(dǎo)電層上。
如圖11B所示，第一部分130可沿折疊線136被向后折疊，從而使其與襯底134的第二部分132背對(duì)背接觸。部件130和132可通過(guò)粘合層138結(jié)合。在最終結(jié)構(gòu)中，導(dǎo)電引線端20和22被容性耦合到臂26和28，此結(jié)構(gòu)具有部件130與132之間的組合厚度。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖12，RFID器件10的另一實(shí)施例具有叉指式容性耦合140，用于將RFID芯片14(或RFID內(nèi)插部件)耦合到天線結(jié)構(gòu)12的臂26。芯片14電導(dǎo)耦合到襯底42上的導(dǎo)電墊142。導(dǎo)電墊142包含多個(gè)指狀元件144，這些指狀元件沿襯底42由該導(dǎo)電墊向外凸出。指狀元件144與臂26上相應(yīng)的指狀元件146相互交叉，在兩組指狀元件144與146之間留出窄的盤(pán)旋形間隔150?？邕^(guò)間隔150可產(chǎn)生容性耦合，從而使導(dǎo)電墊142與臂26間接(容性)電氣耦合，且臂26沒(méi)有短路危險(xiǎn)。導(dǎo)電墊142和指狀元件144可以是導(dǎo)電層154的一部分，該導(dǎo)電層還包含臂26、28和導(dǎo)電連接部分38。
圖13表示RFID器件10的一個(gè)附加實(shí)施例，其中芯片14與臂26之間具有電抗耦合。在圖13所示實(shí)施例中，RFID芯片14(或RFID內(nèi)插部件)耦合到導(dǎo)電元件160，該元件處于一條穿過(guò)臂26的彎曲路徑上，在導(dǎo)電元件160和臂26之間有間隔162。這樣就使導(dǎo)電元件160和臂26之間得以實(shí)現(xiàn)容性耦合。
圖14表示RFID器件10的又一個(gè)容性耦合實(shí)施例。圖14所示器件具有天線結(jié)構(gòu)12，其位于襯底42上與RFID內(nèi)插部件16相對(duì)的側(cè)面上。RFID內(nèi)插部件16的導(dǎo)電引線端20、22跨過(guò)彼此間的襯底42的部分，容性耦合到天線結(jié)構(gòu)12的臂26和28。
以上描述了RFID器件10的多個(gè)容性耦合實(shí)施例。應(yīng)該理解，可用其他形式的間接電抗耦合，例如借助于磁場(chǎng)的感性耦合來(lái)進(jìn)行替代。
圖15表示帶有瓦楞板層180的RFID器件10的實(shí)施例。一對(duì)導(dǎo)電帶182和184例如銅帶在板層180的制造過(guò)程中被放置到瓦楞186和188上。導(dǎo)電帶182和184被用作混合環(huán)形/孔形天線的兩臂。短接導(dǎo)電連接部分190沿導(dǎo)電帶182和184被放置在一端，而RFID內(nèi)插部件16沿導(dǎo)電帶182和184被放置在另一端。短接連接部分190和內(nèi)插部件16的放置點(diǎn)被選擇成，使各個(gè)元件所界定的孔12具有適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。
在放置圖15所示器件10的各元件之后，可通過(guò)在瓦楞的頂上放置表面層來(lái)完成紙板層的構(gòu)造。紙板可用于合適的目的，比如用于硬紙盒或者其他容器。因此，RFID器件10可用作紙板層里面可在大方向范圍內(nèi)讀取的內(nèi)部器件。在紙板層內(nèi)放置器件，有助于在裝卸紙板時(shí)使器件免遭物理?yè)p壞。此外，在紙板層內(nèi)放置器件有助于隱藏器件，保護(hù)器件遭受故意使其失效的損壞。然而應(yīng)該理解，可在紙板上提供外部標(biāo)記以標(biāo)明RFID器件10的位置，從而舉例來(lái)說(shuō)幫助放置讀取器以進(jìn)行短距離讀取。
圖16說(shuō)明RFID器件10的一利用途，其中器件10施加到衣物200比如襯衫上。器件10可以是卡片安裝式標(biāo)簽，被置于衣物200的紐扣之間，或用塑料緊固件附著到物品200上。衣物200上的器件10可通過(guò)手持讀取器204，從相對(duì)于衣物200的各個(gè)方向中任一方向進(jìn)行讀取。
圖17展示顯示單元210，該顯示單元能對(duì)一組衣物200上的RFID器件10進(jìn)行讀取。顯示單元210具有多個(gè)適當(dāng)?shù)奶炀€212和214，這些天線位于顯示單元210的后壁上。天線212和214被耦合到讀取器220。RFID器件10沿其邊緣在各個(gè)方向上被讀取的能力，尤其是沿器件10的窄軸方向被讀取的能力，有利于顯示單元210對(duì)器件進(jìn)行讀取。
應(yīng)該理解的是，器件10的多個(gè)可允許的邊緣讀取角度，使得即使當(dāng)物品200是以多個(gè)方向放置在顯示單元210中的時(shí)候，如圖18所示，都能夠進(jìn)行讀取。RFID器件10在讀取方向多樣化方面的靈活性，舉例來(lái)說(shuō)，能夠讓零售商以多個(gè)方向靈活地展示物品200，同時(shí)仍然能夠讓它們被顯示單元210檢測(cè)到。此外，顯示單元210的檢測(cè)，可在很大程度上保持不受顯示單元內(nèi)物品200的放置方式或(例如由雇員或顧客所造成的)放置錯(cuò)誤的影響。
圖19表明的是對(duì)衣物230上的器件10進(jìn)行讀取，衣物放在可移動(dòng)衣架240上。RFID器件10可被集成到衣物230上的標(biāo)記232內(nèi)。當(dāng)衣架240移動(dòng)通過(guò)讀取臺(tái)時(shí)，即可從側(cè)向244或246讀取物品230上的器件10。RFID器件10良好的邊緣讀取特性有助于從方向244和246檢測(cè)器件10。
圖20顯示裝在展示架250上的衣物230。衣物230上的RFID器件10，可通過(guò)展示架250的后壁256上的天線254，沿讀取方向252被讀取。圖19和20表明RFID器件10的準(zhǔn)各向同性讀取特性的有效性——允許衣物230在多種架上被檢測(cè)到，并從多種方向讀取。
應(yīng)該理解的是，RFID器件10的讀取特性可用于檢測(cè)和/或追蹤除衣物以外的多種物品。對(duì)衣物200和230的檢測(cè)，僅是可應(yīng)用RFID器件10的多種物品中的一個(gè)例子。
現(xiàn)轉(zhuǎn)向參看圖21A和21B，其中有多個(gè)彼此為止緊鄰的物品300，每個(gè)物品都帶有射頻識(shí)別器件10。射頻識(shí)別器件10彼此靠近，從而使其性能提高。圖21A顯示放在紙箱或容器310內(nèi)的物品300。圖21B顯示放在架子上的物品300。
此處所用術(shù)語(yǔ)“緊鄰”，指的是相鄰(最近)的射頻識(shí)別器件10，處于RFID器件10天線的導(dǎo)電材料的相應(yīng)最大尺寸(如長(zhǎng)度或?qū)挾?的大約兩倍范圍內(nèi)。如果每個(gè)RFID器件都與至少另一個(gè)器件彼此緊鄰，并且如果所有RFID器件都通過(guò)彼此緊鄰的器件而連接在一起，則可以說(shuō)一組RFID器件10彼此緊鄰。例如，如果RFID器件10的天線所具有的長(zhǎng)度和寬度約為5cm，那么如果RFID器件10彼此距離在10cm以內(nèi)，則可以說(shuō)它們是彼此緊鄰。
據(jù)信使RFID器件10彼此緊鄰，可改善RFID器件10的輻射電阻。例如通過(guò)增加射頻識(shí)別器件10的讀取距離和/或信號(hào)強(qiáng)度，這提高了射頻識(shí)別器件10的性能。
應(yīng)該理解的是，通過(guò)使RFID器件10彼此緊鄰而提高的性能可獲得很多優(yōu)勢(shì)。器件彼此緊鄰從而提高的性能可允許使用更小的RFID器件，同時(shí)，至少在器件彼此緊鄰時(shí)，仍然可以維持所需的性能等級(jí)。從許多觀點(diǎn)來(lái)講都需要采用更小的RFID器件10RFID器件越小則所需要的原材料越少，這可以減少成本；并且RFID器件越小則附著到物品上所需要的空間就越小，減少了阻塞現(xiàn)象，并且較少可能被損壞。此外，當(dāng)RFID器件10不再與其他這類器件緊鄰時(shí)，較小的RFID器件10在被最終用戶購(gòu)買(mǎi)之后，也會(huì)較少有可能被檢測(cè)到。單個(gè)(不與其他器件緊鄰)RFID器件10減小了被檢測(cè)到的可能性，從而能減少與RFID器件有關(guān)的隱私方面的擔(dān)心。
RFID器件10被提高的性能，在RFID器件10自然集中在一起的環(huán)境下，比如當(dāng)物品被裝在容器內(nèi)運(yùn)輸時(shí)，或在架子上展示時(shí)，或者以其他形式集中在一起時(shí)，可能是特別有用的。例如，架子320可具備或接近讀取器324，用于保持對(duì)可用庫(kù)存的追蹤。
RFID器件10的性能也可通過(guò)導(dǎo)電材料的存在來(lái)提高，所述導(dǎo)電材料不同于通過(guò)那些在RFID器件10內(nèi)的導(dǎo)電材料。例如，物品300、容器310、和/或架320可包含金屬或其他導(dǎo)電材料，這些導(dǎo)電材料可提高RFID器件10的性能。
RFID器件10可具有約為8cm(3英寸)×8cm(3英寸)或更小的總尺寸。RFID器件10甚至可以更小，比如尺寸約為4cm×4cm或更小，或約2.5cm(1英寸)×2.5cm(1英寸)或更小。但是應(yīng)該理解，其他尺寸的RFID器件10也是可能的。
從上面給出的對(duì)“緊密相鄰”的定義，應(yīng)該理解，RFID器件10的間隔空間有較寬范圍，這將提高RFID器件10的性能。例如，當(dāng)最接近的器件彼此處于約4cm之內(nèi)時(shí)，RFID器件10的性能可能提高。
一般而言，由RFID器件10緊密相鄰所導(dǎo)致的性能提高，在器件彼此之間更接近時(shí)會(huì)更明顯。這一結(jié)果至少?gòu)囊恍╊愋偷默F(xiàn)有技術(shù)天線配置如偶極天線配置的經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，是不能預(yù)期得到的。與本說(shuō)明書(shū)所述緊鄰所帶來(lái)的性能提高相比，帶有偶極天線的器件在這些器件彼此靠近時(shí)性能反而會(huì)降低，因?yàn)橄噜徠骷舜碎g有效地“去諧”。
圖21A和圖21B顯示在容器310內(nèi)和架子320上的物品300。應(yīng)該理解的是，帶有RFID器件10的物品在其他多種環(huán)境下，包括其他種類的展示設(shè)備和/或運(yùn)輸設(shè)備和/或配置下，也可被放置成彼此緊鄰。
一般來(lái)講，在帶有混合天線(將槽縫或切口天線的特性與環(huán)形天線的特性相結(jié)合)的RFID器件的情形中，可觀察到如果標(biāo)簽是彼此緊鄰的并且是同面的，則性能提高最為明顯。
可利用這種對(duì)標(biāo)簽物品進(jìn)行分組時(shí)性能的提高，為對(duì)包裝物作RFID標(biāo)識(shí)提供便利。圖22A-22E表明在RFID標(biāo)識(shí)的包裝瓶330的多個(gè)不同結(jié)構(gòu)中的這利影響，其中RFID器件10彼此緊鄰。在圖22A中，瓶330在其底部表面332處貼有RFID器件10，其中在同一平面上對(duì)瓶330進(jìn)行包裝使得各RFID器件10的位置大致同面。圖22B展示多層被標(biāo)識(shí)瓶330，所述多層瓶由包裝板336間隔開(kāi)，從而導(dǎo)致一系列共面(在不同不同包裝高度上的水平面)的RFID器件組。在圖22C中，RFID器件10是被施加到塑料瓶蓋340上，而不是瓶底上的。為使RFID器件10與液體間有更大距離，將RFID器件10放置在瓶蓋340上對(duì)于內(nèi)含液體的瓶子而言可能是適合的。在圖22D和圖22E中，瓶330是在其側(cè)壁350處被標(biāo)識(shí)的。對(duì)具有圓柱形狀352的瓶330而言(圖22D)，因?yàn)槠颗c瓶間方向的變化，這可能導(dǎo)致各組標(biāo)簽在同面性方面的一致性降低。對(duì)具有平表面354和自然方向例如矩形截面358(圖22E)的瓶300，更容易保證RFID器件10的同面性。
圖22A-22E展示放置在瓶330上的RFID器件10。然而應(yīng)該理解，瓶300僅僅是大量可能有RFID器件10附著或安裝在其上的物品的例子而已。
圖23-32展示RFID器件10的天線結(jié)構(gòu)12的幾種可供選擇的結(jié)構(gòu)。圖23表示呈長(zhǎng)方形的天線結(jié)構(gòu)12a，其中直槽30a具有靠近RFID內(nèi)插部件16a的較寬部分400，以及離內(nèi)插部件16a較遠(yuǎn)的較窄部分402。
圖24和25展示天線結(jié)構(gòu)12b和12c，天線結(jié)構(gòu)12b和12c呈方形，具有各自的對(duì)角溝槽30b和30c。槽30b為直槽，該槽從天線結(jié)構(gòu)12b的一角出發(fā)，穿過(guò)該結(jié)構(gòu)的中心，且差不多到達(dá)對(duì)角。槽12c是一個(gè)帶角度的槽，在天線結(jié)構(gòu)12c的中點(diǎn)處有一個(gè)彎折410。
圖26-29展示各種帶有非直線槽30d-30g的天線結(jié)構(gòu)12d-12g。槽30d具有一對(duì)彎曲部分420和422。槽30e-30g在其內(nèi)部具有各種構(gòu)成角度的彎曲部分426。天線結(jié)構(gòu)12d-12f大致呈圓型，而天線結(jié)構(gòu)12g呈方形。
圖30展示天線結(jié)構(gòu)12h，該天線結(jié)構(gòu)呈方形，且具有C形槽30h。槽30h具有分支430，分支430被耦合到C形溝槽30h的末端腿432。RFID內(nèi)插部件16被耦合到分支432。
圖31展示天線結(jié)構(gòu)12i，該天線結(jié)構(gòu)具有補(bǔ)償元件440，此補(bǔ)償元件幫助對(duì)附近物品的電特性(如電傳導(dǎo)和介電常數(shù))予以補(bǔ)償，從而提供較少依賴于附近物品的特性。于2004年1月20日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第60/536,483號(hào)中描述和說(shuō)明了多種其他種類的補(bǔ)償元件，在此通過(guò)參考引用其全文。
圖32展示天線結(jié)構(gòu)12j，該天線結(jié)構(gòu)包含一對(duì)被窄間隙454分隔開(kāi)的部分450和452。部分450和452可跨過(guò)間隙454而被容性耦合。直槽30j將部分450中的部分456和458完全分開(kāi)，并將部分452部分地加以平分。
雖然結(jié)合某個(gè)實(shí)施例或某些實(shí)施例示出并描述了本發(fā)明，顯而易見(jiàn)的是，本領(lǐng)域不同技術(shù)人員在閱讀和理解了本說(shuō)明書(shū)和附圖后，就可以進(jìn)行等同的替換和改動(dòng)。特別關(guān)于上述元件(部件、組件、器件、組裝件等等)所執(zhí)行的功能，用來(lái)描述這些元件的術(shù)語(yǔ)(包括“裝置”)除非另有說(shuō)明，應(yīng)該對(duì)應(yīng)于執(zhí)行上述元件特定功能(即功能等同)的任何元件，即便其在結(jié)構(gòu)上并不等同于在此所述本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例所公開(kāi)的實(shí)現(xiàn)該功能的結(jié)構(gòu)。另外，雖然以上參考若干所述實(shí)施例中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例描述了本發(fā)明的某個(gè)特定特征，如果需要有利地用于任何給定的或特定的應(yīng)用，這樣的特征可以與其他實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征相結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種RFID器件，包含天線結(jié)構(gòu)，其在長(zhǎng)槽的兩側(cè)均有導(dǎo)電材料；及無(wú)線通信裝置，其具有一對(duì)電氣耦合到所述導(dǎo)電材料相應(yīng)部分的觸點(diǎn)；其中該導(dǎo)電材料的各所述部分在所述長(zhǎng)槽的一端電氣耦合在一起，遠(yuǎn)離所述無(wú)線通信裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述天線結(jié)構(gòu)位于電介質(zhì)襯底材料上。
3.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述導(dǎo)電材料的所述部分包含導(dǎo)電材料臂。
4.如權(quán)利要求1所述的器件，其中各所述部分是容性耦合在一起的。
5.如權(quán)利要求1所述的器件，其中各所述部分是通過(guò)導(dǎo)電連接部分直接電氣連接的。
6.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述部分與所述觸點(diǎn)是通過(guò)導(dǎo)電元件直接電氣耦合在一起的。
7.如權(quán)利要求1所述的器件，其中一個(gè)所述部分是容性耦合到其相應(yīng)觸點(diǎn)的。
8.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述長(zhǎng)槽基本呈長(zhǎng)方形。
9.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述長(zhǎng)槽具有一對(duì)基本彼此平行的邊界。
10.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述天線結(jié)構(gòu)還包含單極天線元件，該天線元件耦合到所述無(wú)線通信裝置的附加觸點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述長(zhǎng)槽的一端在所述部分之間短路，而所述長(zhǎng)槽的另一端在所述部分之間不短路。
12.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述無(wú)線通信裝置是RFID芯片，該芯片是RFID內(nèi)插部件的一部分；且其中該RFID內(nèi)插部件包含一對(duì)導(dǎo)電引線端，所述導(dǎo)電引線端電氣耦合到所述導(dǎo)電材料的所述部分。
13.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述無(wú)線通信裝置與所述天線結(jié)構(gòu)形成具有至少兩個(gè)操作模式的天線。
14.如權(quán)利要求13所述的器件，其中所述至少兩個(gè)操作模式包含兩個(gè)或更多操作模式，所包含的操作模式選自基本為切口天線的模式，基本為環(huán)形天線的模式，基本為折疊偶極天線的模式，以及基本為槽縫天線的模式。
15.如權(quán)利要求1所述的器件，其中所述無(wú)線通信裝置與所述天線結(jié)構(gòu)形成具有基本各向同性讀取特性的天線。
16.如權(quán)利要求1所述的器件，其多個(gè)RFID器件中的一個(gè)器件與另一個(gè)器件彼此緊鄰。
17.如權(quán)利要求16所述的器件，其中所述RFID器件的性能是通過(guò)其彼此緊鄰而提高的。
18.如權(quán)利要求17所述的器件，其中所述RFID器件的總尺寸約為8cm×8cm或更小。
19.如權(quán)利要求18所述的器件，其中所述RFID器件的總尺寸約為4cm×4cm或更小。
20.如權(quán)利要求16所述的器件，其中所述器件位于容器內(nèi)。
21.如權(quán)利要求20所述的器件，其中所述容器是紙箱或盒子；且其中所述器件是安裝在所述紙箱或盒子內(nèi)的相應(yīng)物品上的。
22.如權(quán)利要求16所述的器件，其中所述器件是在顯示器之內(nèi)。
23.如權(quán)利要求16所述的器件，其中所述器件耦合到相應(yīng)的瓶子。
24.如權(quán)利要求23所述的器件，其中所述器件是在所述瓶子的瓶蓋上。
25.如權(quán)利要求23所述的器件，其中所述器件是在所述瓶子的底部。
26.如權(quán)利要求23所述的器件，其中所述器件是在所述瓶子的側(cè)面層上。
27.如權(quán)利要求16所述的器件，其中所述器件是在基本平面陣列內(nèi)。
28.一種RFID器件，包含導(dǎo)電材料的連續(xù)層，該層內(nèi)具有長(zhǎng)槽；及RFID內(nèi)插部件，該內(nèi)插部件具有被電氣耦合到所述長(zhǎng)槽兩側(cè)的導(dǎo)電材料的相應(yīng)不同觸點(diǎn)。
29.一種與多個(gè)RFID器件中的一個(gè)或多個(gè)器件通信的方法，該方法包含通過(guò)使所述器件彼此緊鄰來(lái)加強(qiáng)所述器件的性能；及與所述一個(gè)或多個(gè)器件的無(wú)線通信裝置進(jìn)行通信。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中每個(gè)所述器件包含天線結(jié)構(gòu)，其在長(zhǎng)槽的兩側(cè)均有導(dǎo)電材料；及無(wú)線通信裝置，其具有一對(duì)觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)被電氣耦合到所述導(dǎo)電材料的相應(yīng)部分；并且其中所述導(dǎo)電材料的所述部分在所述長(zhǎng)槽的一端電氣耦合在一起，遠(yuǎn)離所述無(wú)線通信裝置。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中每個(gè)所述器件的總尺寸約為8cm×8cm或更小。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中加強(qiáng)讀出能力包含將所述器件放置在容器內(nèi)。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其中加強(qiáng)讀出能力包含將所述器件放置在紙箱內(nèi)。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其中加強(qiáng)讀出能力包含將所述器件放置在顯示器內(nèi)。
35.如權(quán)利要求30所述的方法，其中加強(qiáng)讀出能力包含將所述器件放置在架子上。
36.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述加強(qiáng)包含將至少一些所述器件放置在所述導(dǎo)電材料附近。
37.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述加強(qiáng)包含將至少一些所述器件放置在基本平面陣列中。
全文摘要
一種射頻識(shí)別(RFID)器件(10)，包含具有長(zhǎng)槽(30)的導(dǎo)電天線結(jié)構(gòu)(12)。在所述長(zhǎng)槽的一端，其兩側(cè)的部分天線結(jié)構(gòu)均耦合到無(wú)線通信裝置，例如RFID芯片(14)或內(nèi)插部件。在所述長(zhǎng)槽的相反一端(36)，所述長(zhǎng)槽兩側(cè)的部分天線結(jié)構(gòu)電氣耦合在一起，例如通過(guò)所述天線結(jié)構(gòu)(12)的其他導(dǎo)電部分(38)耦合在一起。所述天線結(jié)構(gòu)的所有部分均可以是導(dǎo)電材料連續(xù)單元層的一部分。所述具有長(zhǎng)槽的導(dǎo)電天線結(jié)構(gòu)，能夠幫助加強(qiáng)RFID器件的讀出能力，尤其是沿RFID器件邊緣向外的方向。
文檔編號(hào)H04Q5/22GK1886752SQ200480035540
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月4日
發(fā)明者I·J·福斯特, D·J·普利斯頓 申請(qǐng)人:艾利丹尼森公司