JP2024050450A - Wireless apparatus and wireless communication system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線機器およびそれを含む無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless device and a wireless communication system including the same.
無線を用いて通信や電力供給を行うシステムが知られている。例えば、13.56MHzの無線信号を用いて無線通信を行う非接触ICカード(例えば、特許文献1参照)や、給電用コイルアンテナと受電用コイルアンテナとを磁界結合させることで、ワイヤレス電力供給を可能にしたシステム(例えば、特許文献2参照)などである。 Systems that use radio waves to communicate and supply power are known. For example, there are contactless IC cards that use 13.56 MHz radio signals for wireless communication (see, for example, Patent Document 1), and systems that enable wireless power supply by magnetically coupling a power supply coil antenna and a power receiving coil antenna (see, for example, Patent Document 2).
また、特許文献3には、ループ導電配線とジャンパ線とを備えるループアンテナにおいて、第1スルーホールと第2スルーホールを有する絶縁層を介してループ導電配線とジャンパ線が、ループ導電配線の屈曲部で交差し、ノイズの影響低減したアンテナが示されている。
特許文献3に示されたアンテナでは、アンテナ形状の対称性が向上するため、ノイズの影響を低減することが可能である。しかしながら、ループ導電配線とジャンパ線の交差部においては、それぞれの交差点において絶縁層を介した容量が形成され、電力ロスの要因となる課題があった。
The antenna shown in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コイル状のアンテナを含む無線機器において、電力ロスを低減し、電力効率が高い無線機器およびそれを含む無線通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above, and aims to provide a wireless device including a coil-shaped antenna that reduces power loss and has high power efficiency, and a wireless communication system including the same.
上述した課題を解決するため、本発明は以下の構成をとる。
[1]基材と、コイル状のアンテナと、回路と、を備える無線機器であって、前記アンテナは、その少なくとも一部が絶縁膜を介して上下で交差する交差部を有し、前記交差部におけるアンテナの線幅が、前記交差部以外の部分におけるアンテナの少なくとも一部の線幅よりも細いことを特徴とする、無線機器。
[2]前記絶縁膜の厚みが1μm以下である、[1]に記載の無線機器。
[3]前記アンテナの交差していない部分における前記アンテナの線幅が100μmより大きく2000μmより小さい、[1]または[2]に記載の無線機器。
[4]前記交差部における前記アンテナの線幅が10μmより大きく500μmより小さい、[1]~[3]のいずれかに記載の無線機器。
[5]前記回路部の少なくとも一部は、コイル状に形成された前記アンテナ部の内側に配置されてなる、[1]~[4]のいずれかに記載の無線機器。
[6]前記交差部における前記アンテナの厚みが上下で異なる、[1]~[5]のいずれかに記載の無線機器。
[7]前記交差部における前記アンテナの材料が上下で異なる、[1]~[6]のいずれかに記載の無線機器。
[8]前記回路内の素子に含まれる絶縁膜の少なくとも一つは、前記交差部における絶縁膜と共有される、[1]~[7]のいずれかに記載の無線機器。
[9][1]~[8]のいずれかに記載の無線機器であって、偽造防止用途に使用される無線機器。
[10][1]~[9]のいずれかに記載の無線機器であって、前記回路と接続されるセンシング部をさらに備える、無線機器。
[11][10]に記載の無線機器であって、前記センシング部は、コイル状に形成された前記アンテナ部の外側に配置される、無線機器。
[12][9]~[11]のいずれかに記載の無線機器と、前記無線機器への電力の供給および前記無線機器との無線通信が可能な無線通信機と、を含む、無線通信システム。
[13][10]または[11]に記載の無線機器と、前記無線機器への電力の供給および前記無線機器との無線通信が可能な無線通信機と、を含み、前記センシング部は水分を検知する、水分検知システム。
[14][10]または[11]に記載の無線機器と、前記無線機器への電力の供給および前記無線機器との無線通信が可能な無線通信機と、を含み、前記センシング部は梱包材の開封の有無を検知する、開封検知システム。
[15][10]または[11]に記載の無線機器と、前記無線機器への電力の供給および前記無線機器との無線通信が可能な無線通信機と、を含み、前記センシング部は温度を検知する、温度検知システム。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the following configuration.
[1] A wireless device comprising a substrate, a coil-shaped antenna, and a circuit, wherein at least a portion of the antenna has an intersection where the antenna intersects with the top and bottom via an insulating film, and the line width of the antenna at the intersection is narrower than the line width of at least a portion of the antenna other than the intersection.
[2] The wireless device according to [1], wherein the insulating film has a thickness of 1 μm or less.
[3] A wireless device according to [1] or [2], wherein the line width of the antenna in the non-intersecting portion of the antenna is greater than 100 μm and smaller than 2000 μm.
[4] The wireless device according to any one of [1] to [3], wherein the line width of the antenna at the intersection is greater than 10 μm and smaller than 500 μm.
[5] The wireless device according to any one of [1] to [4], wherein at least a portion of the circuit section is disposed inside the antenna section which is formed in a coil shape.
[6] The wireless device according to any one of [1] to [5], wherein the thickness of the antenna at the intersection is different between the top and bottom.
[7] A wireless device according to any one of [1] to [6], wherein the materials of the antennas at the intersection are different above and below.
[8] The wireless device according to any one of [1] to [7], wherein at least one of the insulating films included in the elements in the circuit is shared with the insulating film at the intersection.
[9] A wireless device according to any one of [1] to [8], which is used for anti-counterfeiting purposes.
[10] A wireless device according to any one of [1] to [9], further comprising a sensing unit connected to the circuit.
[11] The wireless device according to [10], wherein the sensing unit is disposed outside the antenna unit which is formed in a coil shape.
[12] A wireless communication system including a wireless device according to any one of [9] to [11], and a wireless communication unit capable of supplying power to the wireless device and wirelessly communicating with the wireless device.
[13] A moisture detection system including a wireless device according to [10] or [11], and a wireless communication device capable of supplying power to the wireless device and communicating wirelessly with the wireless device, wherein the sensing unit detects moisture.
[14] An opening detection system including a wireless device according to [10] or [11], and a wireless communication unit capable of supplying power to the wireless device and communicating wirelessly with the wireless device, wherein the sensing unit detects whether or not a packaging material has been opened.
[15] A temperature detection system including a wireless device according to [10] or [11] and a wireless communication device capable of supplying power to the wireless device and communicating wirelessly with the wireless device, wherein the sensing unit detects temperature.
本発明によれば、コイル状のアンテナを含む無線機器において、電力ロスを低減し、電力効率が高い無線機器及びそれを含む無線通信システムを提供することができる。 The present invention provides a wireless device that includes a coil-shaped antenna and has reduced power loss and high power efficiency, as well as a wireless communication system that includes the same.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)を説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、目的や用途に応じて種々に変更して実施することができる。また、各実施の形態において説明される各要素は、本発明の効果を損なわない範囲で他の任意の実施の形態においても適用しうる。 Below, a description will be given of a form for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as an "embodiment") with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment, and can be modified in various ways depending on the purpose and application. Furthermore, each element described in each embodiment can also be applied to any other embodiment as long as it does not impair the effect of the present invention.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る無線機器の構成を示す概略平面図であり、図2は図1のX-X’面での概略断面図である。図1および図2に示す無線機器100は、基材10と、コイル状のアンテナ20と、回路30と、を備える。
(Embodiment 1)
Fig. 1 is a schematic plan view showing the configuration of a wireless device according to a first embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the XX' plane of Fig. 1. The
基材10は、電気的な絶縁性を有し、アンテナ20と回路30とが形成可能な構成であれば、その材料組成や製造方法などは特に限定しない。基材10の材質は、例えば、ガラスや樹脂が好ましく、基材10の形状は、板状、フィルム状などが好ましい。様々な用途への適用という観点からは、基材10はフレシキブル性を備えるフィルムが好ましく、その具体例としては、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム、PP(ポリプロピレン)フィルム、PVC(ポリ塩化ビニル)フィルムや、それらの積層体などが挙げられる。また、フレキシブル性の観点から、基材10は極力薄い方が好ましく、例えば厚さが10μm~1mmであることが好ましい。
As long as the
アンテナ20は、少なくとも1回以上の渦巻き(以下「ループ」という)形状を有し、同一平面上に形成された導電体からなるループ部201と、ループ部201が存在する面とは異なる平面上に形成された導電体からなるジャンパー部202とを有する。以下の説明では、ループ部201におけるアンテナをループ線、ジャンパー部202におけるアンテナをジャンパー線と呼ぶ。ループ部201とジャンパー部202は、電気的な絶縁性を有する絶縁膜250を介して配置される。すなわち、アンテナ20はループ線とジャンパー線とが絶縁膜250を介して上下で交差する交差部(以下、単に「交差部」という)204Aおよび204Bを有する。そして、ループ部201とジャンパー部202を接続するコンタクト203Aおよび203Bで電気的に接続される。
The
図1には、ループ部の巻数が3巻である例を示したが、少なくとも1巻以上で、所望の特性を得られる限りにおいては、その巻数は限定しないものの、コイルアンテナとして利用する観点から、巻数は多い方が好ましく、3巻以上であることが好ましい。一方、巻数が多すぎるとループ部の面積が増大し、コストが増加するとの観点から、7巻以下となることが好ましい。 Figure 1 shows an example in which the number of turns in the loop portion is three, but the number of turns is not limited as long as the desired characteristics can be obtained with at least one turn. However, from the viewpoint of use as a coil antenna, the number of turns is preferably greater, and preferably three or more turns. On the other hand, from the viewpoint that too many turns will increase the area of the loop portion and increase costs, it is preferable that the number of turns be seven or less.
ループ線、ジャンパー線およびコンタクト203A、203Bを構成する材料は、導電体であれば制限はないが、コイルアンテナとして利用する観点から導電性が高い材料が好ましい。このような材料としては、金、銅、銀、ニッケル、錫、ビスマス、鉛、亜鉛、パラジウム、白金、アルミニウム、タングステン、モリブデン等の金属、これらの金属および炭素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含む無機物、上記無機物と有機物との混合物、導電性を有する有機物等が挙げられる。これらは単独で、または二種類以上の材料を組み合わせて用いられる。ループ線、ジャンパー線およびコンタクト203A、203Bを構成する材料は、互いに同じでも異なっていてもよい。 There are no restrictions on the materials constituting the loop wire, jumper wire, and contacts 203A, 203B as long as they are conductive, but materials with high conductivity are preferable from the viewpoint of use as a coil antenna. Such materials include metals such as gold, copper, silver, nickel, tin, bismuth, lead, zinc, palladium, platinum, aluminum, tungsten, and molybdenum, inorganic substances containing at least one element selected from the group consisting of these metals and carbon, mixtures of the above inorganic substances and organic substances, organic substances having conductivity, etc. These are used alone or in combination of two or more types of materials. The materials constituting the loop wire, jumper wire, and contacts 203A, 203B may be the same or different from each other.
ループ線、ジャンパー線およびコンタクト203A、203Bは、それぞれ、上記の材料からなる単一層であってもよいし、上記の材料からなる層が複数積層された積層体や、上記の材料からなる層とその他の材料からなる層とが各1層以上積層された積層体であってもよい。 The loop wire, jumper wire, and contacts 203A, 203B may each be a single layer made of the above materials, or a laminate in which multiple layers made of the above materials are stacked, or a laminate in which one or more layers made of the above materials and one or more layers made of other materials are stacked.
なお、ループ線、ジャンパー線それぞれに用いる材料は、それぞれの電気的な要求特性や形成に適した材料を選定することが好ましい。例えば、ループ線はアンテナとしての長さが比較的長くなることから、電気的な特性を向上させる観点から、導電率が高い材料を用いることが好ましい。また、平坦な基材10上に直接形成することが可能なことから、加工性が多少低くとも問題ない。一方、ジャンパー線は比較的短いものの、既にループ部や絶縁膜250を形成した後に形成することから、凹凸を有する材料の上に形成することになる。そのため、ジャンパー線には加工性に優れた材料を用いることが好ましい。このように、求められる特性に応じて、交差部におけるアンテナの材料がループ線とジャンパー線とで異なることが好ましい。
It is preferable to select materials suitable for the electrical characteristics required and the formation of the loop wire and the jumper wire. For example, since the length of the loop wire as an antenna is relatively long, it is preferable to use a material with high conductivity from the viewpoint of improving the electrical characteristics. In addition, since it can be formed directly on the
回路30は、コイル状のアンテナ20と電気的に接続され、所望の特性を得られる限りにおいては、特にその機能や材料、組成、形成方法などは問わない。回路30は、アンテナ20が外部からの磁界や電磁界により生成する交流電力を、回路30内の各機能素子や各機能回路に伝送するための電力回路を含むことが好ましい。
The
回路30とアンテナ20とは、本実施の形態1に示すように2箇所で接続されてもよいし、3箇所以上で接続されてもよい。また、本実施の形態1ではジャンパー線がコンタクト部203Bを介して一度ループ線を経由してから回路に接続しているが、ジャンパー線が直接回路30と接続する構成であってもよい。
The
図3は、図1に示す無線機器100における、アンテナ20と接続する回路30付近を模式的に示したブロック図である。アンテナ20と電力回路が接続され、電力回路はアンテナ20で生成された交流電力を機能回路に適した直流電力に変換し、機能回路は所望の機能を実現する。なお、図3では、機能回路が1つの場合のみを示したが、所望の機能や特性を得るために、機能回路としては複数の回路や様々な素子の組み合わせを用いることができる。また、電力回路と機能回路の間は、2本の線で接続されているが、本接続は電源と基準電位(グラウンド電位)を模式的に示したものであり、その本数や各役割を特に限定するものではない。例えば、電力回路は複数の電源電圧を出力してもよく、アンテナ20で生成された交流電力を直流電力に変換する限りにおいては、その構成や機能は特に限定されない。
Figure 3 is a block diagram showing the vicinity of the
回路30は、面積効率やアンテナとの接続容易性の観点から、コイル状に形成されたアンテナ20の内側に配置されることが好ましい。
From the standpoint of area efficiency and ease of connection to the antenna, it is preferable that the
絶縁膜250は、電気的な絶縁性が得られる限りにおいてはその材料、組成、膜構成などに特に限定はない。ループ部とジャンパー部の電気的な絶縁性を確保する観点から、絶縁膜250の体積抵抗率は高い方が好ましく、例えば、1×105Ω・m以上が好ましく、より好ましくは1×107Ω・m以上である。また、信頼性の観点からは、絶縁破壊に至るまでの時間が長い方が好ましい。また、無線機器100全体を極力薄くし、またフレキシブル性を備えるためには、絶縁膜250は薄い方が好ましく、基材10よりも薄いことが好ましい。絶縁膜250の厚さは、好ましくは10μm以下であり、更に好ましくは1μm以下である。
The insulating
本実施の形態1において、交差部204Aおよび204Bにおけるループ線およびジャンパー線の線幅は、それらが交差していない部分における各線の線幅に比べて、ともに細い。このような構成にすることにより、ループ部201とジャンパー部202の交差部において、絶縁膜250を介して重なり合うループ線とジャンパー線との重なり面積が小さくなるため、交差部で形成される電気的な容量が小さくなり、電力のロスが低減する。
In the
なお、本実施の形態1では、交差部204Aおよび204Bにおいてループ線とジャンパー線の線幅がともに細い例を示したが、所望の特性が得られる限りにおいては、ループ線とジャンパー線のうち一方だけの線幅が細くなる構成でもよい。 In the first embodiment, an example is shown in which the loop wire and the jumper wire are both thin at the intersections 204A and 204B, but as long as the desired characteristics are obtained, the width of only one of the loop wire and the jumper wire may be thin.
また、本実施の形態1では、ループ線とジャンパー線の線幅が細くなっている領域(以下「細幅領域」という)は、交差部の直上だけでなくその前後も含めた、交差部より少し拡張した領域である。これは、製造のばらつきを考慮したものであり、その拡張量などは適宜製造者が自由に設定して問題ない。もちろん、細幅領域は交差部の直上だけであってもよい。なお、アンテナの抵抗成分を小さくするとの観点からは、細幅領域は拡張させすぎない方が好ましい。
In addition, in this
また、本実施の形態1では、交差部におけるループ線およびジャンパー線の線幅は、それらが交差していない部分の全てにおける各線の線幅に比べてともに細い例であるが、交差部以外の部分の一部に、交差部よりも線幅が細い箇所があっても、本発明の目的が達せられるならば特に問題ない。
In addition, in this
なお、交差部におけるループ線およびジャンパー線の線幅は、交差部で形成される電気的な容量と、その部分を流れる電流による抵抗やエレクトロマイグレーションの耐用期間、コイルアンテナとしてのQ値(Quality Factor、品質係数)などにより適宜所望な値にされる。交差部におけるループ線およびジャンパー線の線幅は、具体的には10μmより大きく500μmより小さいことが好ましく、30μmより大きく100μmより小さいことがより好ましい。また、交差部で形成される電気的な容量が、交差部1つあたり10ピコファラッド(pF)以下であることことが好ましく、2pF以下であることがより好ましい。 The line width of the loop wires and jumper wires at the intersections is set to a desired value depending on the electrical capacitance formed at the intersections, the resistance due to the current flowing through the intersections, the life span of electromigration, the Q value (Quality Factor) as a coil antenna, etc. Specifically, the line width of the loop wires and jumper wires at the intersections is preferably greater than 10 μm and less than 500 μm, and more preferably greater than 30 μm and less than 100 μm. In addition, the electrical capacitance formed at the intersections is preferably 10 picofarads (pF) or less per intersection, and more preferably 2 pF or less.
交差部以外におけるループ線およびジャンパー線の線幅は、太い方が電気的抵抗を低減できることから好ましい。一方、線幅があまりに太い場合には、アンテナとしての面積が大きくなりコストの増加に繋がる。これらのことから、交差部以外におけるループ線およびジャンパー線の線幅は、100μmより大きく2000μmより小さいことが好ましく、300μmより大きく700μmより小さいことがより好ましい。 The line width of the loop wires and jumper wires other than at the intersections is preferably thicker because this reduces electrical resistance. On the other hand, if the line width is too thick, the area required as an antenna increases, leading to increased costs. For these reasons, the line width of the loop wires and jumper wires other than at the intersections is preferably greater than 100 μm and less than 2000 μm, and more preferably greater than 300 μm and less than 700 μm.
ループ線とジャンパー線の線幅の関係については、図1にてジャンパー線の方がループ線に比べて線幅が太い例を示したが、特にその関係性に限定されるものではない。すなわち、ループ線の方がジャンパー線の方が太くとも構わないし、同一の線幅であっても構わない。 Regarding the relationship between the line width of the loop wire and the jumper wire, an example is shown in Figure 1 where the jumper wire is thicker than the loop wire, but this relationship is not limited to this. In other words, the loop wire may be thicker than the jumper wire, or they may be the same width.
ループ線の厚みは、ジャンパー線の厚みより薄い方が、無線機器のフレキシブル性を向上させるとの観点から、好ましい。無線機器100を例えばウエアラブル用途などに用いる場合、そのフレシキブル性を向上させることが重要である。無線機器100内の占有面積が大きいループ部201においてループ配線の厚みを薄くすることで、フレシキブル性が向上する。一方、ジャンパー部202は、無線機器100内の占有面積が小さく無線機器100のフレシキブル性への寄与は小さいため、むしろある程度の厚みを保つことで、電気的特性への悪影響が抑制できる。つまり、ジャンパー線とループ線で形成される交差部におけるアンテナ厚みは、ループ線とジャンパー線とで異なることが好ましく、特にループ線の厚みがジャンパー線の厚みより薄いことが好ましい。
It is preferable that the thickness of the loop wire is thinner than that of the jumper wire in order to improve the flexibility of the wireless device. When the
なお、無線機器100をフレキシブル性を考慮しない用途に適用する場合、ループ部201やジャンパー部202は、電気的特性の観点から導電性が高い方が好ましく、そのためにはループ線やジャンパー線の厚みが厚い方が好ましい。
When the
以上説明した本実施の形態1に係る無線機器は、アンテナの一部であるループ線とジャンパー線とが絶縁膜を介して上下で交差する交差部を有し、当該交差部におけるループ線とジャンパー線との線幅が交差部以外の部分におけるそれらの線幅よりも細いことにより、電力ロスを低減し、電力効率が高いという特性を有する。 The wireless device according to the first embodiment described above has an intersection where the loop wire and jumper wire, which are part of the antenna, intersect above and below via an insulating film, and the line width of the loop wire and the jumper wire at the intersection is narrower than their line widths at parts other than the intersection, thereby reducing power loss and providing high power efficiency.
なお、本実施の形態1では、回路30とアンテナ20のみで形成される無線機器を示したが、アンテナ20とLC共振回路を形成するための容量Cが追加されてもよく、また、コイル状のアンテナが複数配置されていてもよい。
In the first embodiment, a wireless device formed only by the
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2に係る無線機器の構成を示す概略平面図であり、図5は図4のY-Y’面での概略断面図である。図4および図5に示す無線機器101は、基材11と、コイル状のアンテナ21と、回路31と、を備える。
(Embodiment 2)
Fig. 4 is a schematic plan view showing the configuration of a wireless device according to
本実施の形態2に係る無線機器101の構成は、絶縁膜251が基材11上の略全面にわたって形成されている以外は、実施の形態1に係る無線機器100の構成と同様である。この構成では、回路31内の素子に含まれる絶縁膜の少なくとも一つは、絶縁膜251である。すなわち、回路内の素子に含まれる絶縁膜の少なくとも一つは、交差部における絶縁膜と共有される。
The configuration of the wireless device 101 according to the second embodiment is the same as that of the
図6は、回路31を構成する機能素子の少なくとも1つが薄膜トランジスタからなる場合の概略断面図である。なお、図6には、回路31を構成する機能素子を一つしか示さないが、回路31は複数の機能素子の集合体により、電気的な機能を実現するものであり、複数の薄膜トランジスタや、薄膜トランジスタ以外の機能素子を含んでもよい。
Figure 6 is a schematic cross-sectional view of a
図6に示した薄膜トランジスタ220は、無線機器101と共通の基材11上に、ゲート電極221と、絶縁膜251からなるゲート絶縁層と、ジャンパー線と同じ材料からなるソースおよびドレイン電極222と、半導体層300とからなる。
The thin-
ループ線とゲート電極221とを構成する材料は同じでも異なっていてもよいし、ジャンパー線とソースおよびドレイン電極222とを構成する材料も同じでも異なっていてもよい。
The loop wire and the
この薄膜トランジスタ220は、半導体300がソース電極とドレイン電極の間の絶縁膜251上に存在する例であるが、薄膜トランジスタとして所望の特性が得られる限りにおいては、その構成は特に限定されない。薄膜トランジスタの他の構成としては、例えば、半導体300がソースおよびドレイン電極222の下部にまで拡がった、いわゆるトップコンタクト型の薄膜トランジスタ構造や、半導体300がソースおよびドレイン電極222の上部に拡がった、いわゆるボトムコンタクト型の薄膜トランジスタ構造が挙げられる。
This thin-
半導体層300の材料は、特に制限はないが、有機半導体やカーボンナノチューブ、グラフェンなどを単独、もしくは複合体として含むことが好ましい。特に、電気的な特性の観点から、半導体型のカーボンナノチューブを含むことが好ましく、特に金属型のカーボンナノチューブに対して、半導体型のカーボンナノチューブの比率が高い方が好ましい。具体的には、カーボンナノチューブの80%以上が半導体型であることが好ましく、90%以上が半導体型であることがより好ましい。また、半導体層300は、表面の少なくとも一部に共役系重合体が付着したカーボンナノチューブ複合体を含むことがいっそう好ましい。このようなカーボンナノチューブ複合体としては、例えば国際公開第2009/139339号に開示されているものが挙げられる。
The material of the
以上説明した本実施の形態2に係る無線機器は、回路31とアンテナ21とに用いられる絶縁膜が共通化されていることにより、製造コストに優れる。
The wireless device according to the second embodiment described above has excellent manufacturing costs because the insulating film used for the
特に、ループ線とゲート電極221とを構成する材料、ならびにジャンパー線とソースおよびドレイン電極222とを構成する材料についても共通化されている場合には、その効果がより大きくなる。また、それに加えて、このような無線機器を製造する際には、回路31とアンテナ21を一括で製造することができるので、例えばシリコン半導体に代表されるIC(集積回路)をアンテナ基板に貼り合わせる必要がない。それゆえに、薄く、かつフレキシブル性に優れ、ICの剥がれなどがなく信頼性が高い無線機器を提供することが可能となる。
In particular, the effect is even greater when the materials constituting the loop wire and
なお、ループ線の材料とジャンパー線の材料については、それぞれ回路31を形成する薄膜トランジスタのゲート電極221とソースおよびドレイン電極222と同一とする場合、薄膜トランジスタの電気的特性や製造容易性の観点から、薄膜トランジスタに求められる材料や構成より決定されることが好ましい。例えば、ループ線の材料は、薄膜トランジスタのゲート電極221と半導体層300とから決まるフラットバンド特性において、所望のフラットバンド電圧を実現するための材料が選定されることが好ましい。また、ジャンパー線の材料は、薄膜トランジスタのソースおよびドレイン電極222と半導体300とのショットキー接合において、所望のショットキー障壁を実現するための材料が選定されることが好ましい。これらの観点から、ループ線の材料とジャンパー線の材料は互いに異なることが好ましい。
When the materials of the loop wire and the jumper wire are the same as those of the
(実施の形態3)
図7は、本発明の実施の形態3に係る無線機器の構成を示す概略平面図である。ここで、この無線機器102は、実施の形態1に係る無線機器の構成に加えて、さらに回路32と2本の配線400を介して接続されるセンシング部40を有する構成である。
(Embodiment 3)
7 is a schematic plan view showing the configuration of a wireless device according to
センシング部40としては、例えば、水分の有無を検知する水分検知センサ、湿度を検出する湿度センサ、温度を検出する温度センサなどが挙げられる。
Examples of the
配線400の数は2本に限定されず、1本や3本以上などでも良く、所望のセンシングが可能な限りにおいては特に限定されない。配線400は、ループ線の上を、図示しない絶縁膜を介して横切っている。この図示しない絶縁層は、ループ線とジャンパー線との交差部に存在する絶縁膜250と共通していることが好ましい。
The number of
なお、図7の例においては、配線400の線幅は一定として示しているが、ループ線がループ線と配線400の交差による電気的な容量の影響を受け、無線通信特性が低下する可能性があることから、ループ線と配線400が交差する部分における配線400の線幅は、太くない方が良く、その交差する部分以外の部分における配線400の線幅と比べて細くすることが好ましい。また、配線400と交差する部分におけるループ線の線幅についても、他の部分に比べて細くすることで、配線400とループ線の交差部の電気的な容量の低減を図ってもよい。ここで、配線400の線幅が細くなっている領域は、上記交差部の直上だけでなくその前後も含めた、交差部より少し拡張した領域であってもよい。これは、製造のばらつきを考慮したものであり、その拡張量などは適宜製造者が自由に設定して問題ない。もちろん、配線400の線幅が細くなっている領域は交差部の直上だけであってもよい。
7, the line width of the
配線400の材料としては、アンテナ20の材料と同様のものが挙げられる。製造コストの観点から、配線400は、ジャンパー線と同一の材料で、ジャンパー線の形成と同時形成されることが好ましい。
The material of the
配線400は、センシング部40にてセンシングされた情報がデジタル処理されたデジタル信号を伝達するものであってもよいし、センシング部40にてセンシングされたアナログ情報をそのまま伝達するものであってもよい。
The
回路32は、センシング部40の仕様や特性に応じて、センシング部40でのセンシング結果を処理するセンシング処理部と、アンテナ20を通じて無線機器102の外部へセンシング結果を送信する無線送信部と、を備える。
The
図8は、図7に示す無線機器102における、アンテナ20と接続する回路32付近を模式的に示したブロック図である。センシング部40と接続されるセンシング処理部は、センシング部40で生成された信号を処理し、機能回路にセンシング結果をデジタル信号にて伝達する。機能回路は、センシング結果に応じた出力信号を生成し、無線送信部にその結果を伝達し、無線送信部はアンテナに接続された電力回路にその結果を伝達することで、電力回路からアンテナのインピーダンスを変化させ、外部へセンシング結果を通信する。
Figure 8 is a block diagram showing a schematic diagram of the vicinity of the
なお、本実施の形態3では、無線送信部は電力回路に接続される例を示したが、無線送信部はアンテナに直接接続されていても良く、センシング部40でセンシングした結果を外部へ通信する限り、特にその構成や制御方法、接続は限定しない。また、外部にセンシング結果を通信する方式について、センシング結果が外部に無線で通信できる限りにおいては、そのプロトコルや周波数、通信方式、変調方式などは特に限定しない。さらに、図8には、電力回路、機能回路、センシング処理部、無線送信部からなる回路32を示したが、それら以外の機能を有する回路や素子が含まれてもよく、所望の特性が得られる限りにおいて、その構成は特に限定されない。
In the third embodiment, the wireless transmission unit is connected to the power circuit, but the wireless transmission unit may be directly connected to the antenna. As long as the sensing results obtained by the
センシング部40は、コイル状のアンテナ20の外側に配置されることが好ましい。アンテナ20で決定される無線機器の特性に影響せず、機器にセンシング機能を付与できるからである。
It is preferable that the
以上説明した本実施の形態3に係る無線機器は、低コストで、フレキシブル性に優れ、電源や電池不要になることにより携帯性が向上したセンシング機能を備える無線機器の実現が可能となる。 The wireless device according to the third embodiment described above can realize a wireless device with sensing functions that is low-cost, highly flexible, and has improved portability by eliminating the need for a power source or batteries.
(実施の形態4)
図9は、本発明の実施の形態4に係る無線通信システムを模式的に示す図である。図9に示す無線通信システム500は、上述した実施の形態1に係る無線機器100と、無線機器100と無線通信可能な無線送受信機50およびアンテナ51と、を備える。
(Embodiment 4)
Fig. 9 is a diagram illustrating a wireless communication system according to
ここで、無線機器100については、実施の形態1で示した無線機器のみでも構わないし、例えば、実施の形態1で示した無線機器に、非接触で電気的接続が可能なアンテナを貼り合わせて、無線通信を可能にした無線機器でも構わない。
The
無線送受信機50は、無線機器100への電力の供給と無線通信が可能である。無線送受信機50の構成や構造は特に限定されないが、特定の周波数の無線を送信し、さらに、無線機器100からのバックスキャッタ通信による信号を受信できる機能を有することが好ましい。
The wireless transceiver 50 is capable of supplying power to the
アンテナ51としては、電磁波を用いる通信用のアンテナまたは磁界を用いる通信用のコイルアンテナ等が例として挙げられるが、所望の通信を可能とする限りにおいては、アンテナの種類や大きさなどは特に限定しない。なお、図9では、省略しているが、無線送受信機50は、装置の外部とネットワーク回線に接続されており、必要に応じて無線機器100との通信結果を外部に通信することができる。
Examples of the antenna 51 include an antenna for communication using electromagnetic waves or a coil antenna for communication using a magnetic field, but there are no particular limitations on the type or size of the antenna as long as it enables the desired communication. Although omitted in FIG. 9, the wireless transceiver 50 is connected to a network line outside the device, and can communicate the results of communication with the
以上説明した実施の形態4によれば、無線機器と無線送受信機とで通信を行い、無線機器に関する情報を外部に通信することが可能となる。 According to the fourth embodiment described above, communication can be performed between a wireless device and a wireless transceiver, and information about the wireless device can be communicated to the outside.
また、本実施の形態4に係る無線機器は、製品に貼付け、その製品の偽造防止用途として使用できる。具体的には、無線機器100と無線送受信機50との無線通信により、製品が正規品か偽造品かを判定する。ここで、無線通信の方法は、偽造防止の機能を実現できる限りにおいては、特に限定しない。また、製品は特に限定しないが、例えば、比較的高価なブランド品や化粧品、薬など偽造防止効果が比較的高いと想定される製品への適用が好ましい。また、本無線機器は、製品そのものに貼付けてもよいし、その梱包材に貼付けてもよく、貼付け場所や貼付け方法も偽造防止の機能を実現できる限りにおいては、特に限定しない。
The wireless device according to the fourth embodiment can be attached to a product and used to prevent counterfeiting of the product. Specifically, whether the product is genuine or counterfeit is determined by wireless communication between the
(実施の形態5)
図10は、本発明の実施の形態5に係る無線通信システムである水分検知システムを模式的に示す図である。図10に示す水分検知システム501は、上述した実施の形態3に係る無線機器102と、無線機器102と無線通信可能な無線送受信機60およびアンテナ61と、を備える。
(Embodiment 5)
Fig. 10 is a diagram illustrating a moisture detection system that is a wireless communication system according to
無線機器102については、実施の形態3で示した無線機器のみでも構わないし、例えば、実施の形態3で示した無線機器に、非接触で電気的接続が可能なアンテナを貼り合わせて、無線通信を可能にした無線機器でも構わない。
The
ここで、無線機器102のセンシング部は、水分の検知を行う。例えば、センシング部に水分が付着することで電気的な特性、具体的には導電率や静電容量、インピーダンスなどが変化することを検知し、その結果を回路に伝達することで、水分の検知が可能になる。なお、水分の検知においては、水分のあり、なしの2段階を検出しても良いし、水分の量に応じた複数の状態を検出してもよい。
Here, the sensing unit of the
以上説明した実施の形態5によれば、無線機器と無線送受信機とで通信を行い、無線機器が水分を検知したという結果を外部に通信することが可能な水分検知システムを提供できる。 According to the fifth embodiment described above, a moisture detection system can be provided in which a wireless device communicates with a wireless transceiver and the wireless device can communicate to the outside the result of detecting moisture.
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6に係る無線通信システムは、実施の形態5に示した無線機器102のセンシング部が梱包材等の開封の有無を検知するものである以外は実施の形態5と同一の構成をとる、開封検知システムである。
(Embodiment 6)
The wireless communication system according to the sixth embodiment of the present invention is an opening detection system having the same configuration as that of the fifth embodiment, except that the sensing unit of the
無線機器102のセンシング部は、梱包材等の開封により電気的な状態が変化する限りにおいてはその構成や材料などは特に限定しないが、例えば、梱包材等の開封により電気的に導通した状態から非道通の状態へ変化する構成をとることにより、実現できる。より具体的には、例えば、無線機器102中のセンシング部40が梱包材等の開封部をまたぐように配置され、開封時にセンシング部40内の配線が断線し、開封を検知できる。
The sensing unit of the
以上説明した実施の形態6によれば、無線機器と無線送受信機とで通信を行い、無線機器が開封を検知したという結果を外部に通信することが可能な開封検知システムを提供できる。 According to the sixth embodiment described above, it is possible to provide an opening detection system in which communication is performed between a wireless device and a wireless transceiver, and the wireless device is able to communicate to the outside the result of detecting opening.
(実施の形態7)
本発明の実施の形態7に係る無線通信システムは、実施の形態5に示した無線機器102のセンシング部が温度を検知するものである以外は実施の形態5と同一構成をとる、温度検知システムである。
(Seventh embodiment)
A wireless communication system according to the seventh embodiment of the present invention is a temperature detection system having the same configuration as that of the fifth embodiment, except that the sensing unit of the
無線機器102のセンシング部は、温度の変化により電気的な状態が変化する限りにおいてはその構成や材料などは特に限定しないが、例えば、温度がかわると電気的な導電率が変化する構成および/または材料であることが好ましい。なお、ここで温度のセンシングは、温度そのものを検出してもよいし、一定の温度以上、もしくは一定の温度以下となった場合のみセンシング結果が変化する方式でもよい。
The sensing section of the
以上説明した実施の形態7によれば、無線機器と無線送受信機とで通信を行い、無線機器が検知した温度に関する情報を外部に通信することが可能な温度検知システムを提供できる。 According to the seventh embodiment described above, it is possible to provide a temperature detection system in which a wireless device communicates with a wireless transceiver and information relating to the temperature detected by the wireless device can be communicated to the outside.
10、11 基材
20、21 アンテナ
30~32 回路
40 センシング部
50、60 無線送受信機
51、61 アンテナ
100~102 無線機器
201、211 渦巻き(ループ)部
202、212 ジャンパー部
203A、203B、213A、213B コンタクト
204A、204B、214A、214B 交差部
220 薄膜トランジスタ
221 ゲート電極
222 ソースおよびドレイン電極
250、251 絶縁膜
300 半導体層
400 配線
500 無線通信装置
501 水分検知システム
10, 11
Claims (15)
前記アンテナは、その少なくとも一部が絶縁膜を介して上下で交差する交差部を有し、
前記交差部におけるアンテナの線幅が、前記交差部以外の部分におけるアンテナの少なくとも一部の線幅よりも細いことを特徴とする、無線機器。 A wireless device comprising a substrate, a coil-shaped antenna, and a circuit,
the antenna has an intersection portion at which at least a part of the antenna intersects with an insulating film therebetween;
A wireless device, wherein a line width of the antenna at the intersection is narrower than a line width of at least a part of the antenna other than the intersection.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022156188 | 2022-09-29 | ||
| JP2022156188 | 2022-09-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024050450A true JP2024050450A (en) | 2024-04-10 |
Family
ID=90622097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2023146619A Pending JP2024050450A (en) | 2022-09-29 | 2023-09-11 | Wireless apparatus and wireless communication system including the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2024050450A (en) |
-
2023
- 2023-09-11 JP JP2023146619A patent/JP2024050450A/en active Pending
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