光记录介质无线标签天线结构及带该天线的光记录介质盒的制作方法

xiaoxiao2020-7-23  1

【知识产权代理】【专利服务】Tel:18215660330

专利名称:光记录介质无线标签天线结构及带该天线的光记录介质盒的制作方法
技术领域
本发明涉及用于光记录介质的无线标签天线结构以及用于具有无线标签天线的光记录介质盒。更具体地说,本发明涉及适合用于诸如DVD、CD等的光记录盘介质的技术。
背景技术
人们热衷于开发一种无线标签系统,其中读写器发射高频电磁波,具有其中存储有唯一信息的IC(集成电路)芯片的无线标签接收该高频电磁波,并向读写器发射该唯一信息。无线标签附于书、商品等物品上。附有无线标签的物体的唯一信息通过读写器被读出。另外,唯一信息可以被写入无线标签。无线标签通常包括IC芯片和天线。当无线标签用天线接收高频信号时,集成在IC芯片中的整流器将高频信号转换为大约3V(伏特)的直流分量,并且IC芯片利用其电源进行信号处理和发射处理。用于无线标签的频率例如是13.56MHz频带。近年来,趋向于使用更高的频率,例如UHF频带(900MHz频带)、2.45GHz频带等。
例如,具有无线电信号半波长(λ/2)的平面电路式偶极天线110经常被用作无线标签的天线,如图18所示。参考标号60代表具有天线110的IC芯片,该IC芯片进行信号处理和发射处理。当从读写器发射的信号大约在1w(瓦特)时,无线标签通常具有大约1m的可通信距离,不过这要取决于天线的形状或者芯片内部的功耗。当使用UHF频带时,已经知道可通信距离可以比13.56MHz频带或者2.45GHz频带有所增加。
作为使用无线标签的公知技术,在下面的专利文献1到4中提出了一些技术。
专利文献1中所描述的技术的目的是提供一种可以附于任何物品上的具有防盗功能的物品识别标记,以及使用该物品识别标记的物品管理系统。例如,绕着诸如CD、DVD等的旋转盘的旋转轴环绕一圈地加装IC芯片的天线,从而实现诸如CD、DVD等物品的防盗以及销售管理,同时防止旋转的不平衡(旋转中的不均匀性)。
专利文献2中所描述的技术涉及信息记录介质和信息记录介质驱动装置。如专利文献2的图1所示,例如,其中存储有口令信息的安全芯片以及用于该芯片的天线沿着旋转轴的周线被直接植入CD-ROM盘的一部分中(在CD-ROM的内部非记录区域中),具有口令验证功能的非接触式RF读写器被装备给向CD-ROM写入及从CD-ROM读出的设备(CD设备),并且非接触式RF读写器从加载到CD设备上的CD-ROM的安全芯片读出口令。只有当口令验证通过时,才解除CD设备的安全锁定,以允许设备运行。借此,可以防止音乐CD等的非法拷贝。
专利文献3中所描述的技术涉及非接触式IC标签及其制造方法。该技术的目的是提供非接触式标签,该标签即使加装在诸如光盘等的盘状物品上,在高速旋转的时候也不扰乱光盘等的稳定性,即使在与阅读器通信中也具有出色的电效率,并且可以与阅读器稳定的通信。非接触式IC标签的外形被形成为大致的圆形或者椭圆形(例如,覆盖整个光盘表面的环形形状),并且可以加装到光盘的表面。
专利文献4中所描述的技术涉及具有谐振标签的物品盒。该技术的目的是使得难于从加装有作为传感器的谐振标签的物品盒上非法去除谐振标签。例如,谐振标签被固定到具有与CD(物品)容纳盒的表面相同形状的支撑板上,支撑板重叠在盒上,并且容纳盒、支撑板和谐振标签以这种状态被一起包装。
日本专利公开No.2003-141650;[专利文献2]日本专利公开No.2000-57296;[专利文献3]日本专利公开No.2003-85502;以及[专利文献4]日本实用新型公开No.平5-23292。
当与信息读取表面(其上照射激光束的表面)相对一侧上的表面(其上加装有标贴的表面)有裂纹或者被划伤时,因为在该表面侧上的保护层(电介质层)很薄,所以与读取层的划伤相比,上述划伤使反射层或者记录层更容易被损坏。因此,直接将天线加装到CD的标贴表面并不是优选地。如在上述专利文献1到3中所公开的,通常将无线标签加装在没有形成记录层的内周部分。
但是,对于例如DVD等或者类似DVD的在标贴表面侧上也形成了与在信息读取表面侧上的保护层程度几乎相同的保护层的光记录介质来说,将天线加装到盘的内周部分并不总是最佳的方式。此外,因为要加装天线的盘的内周部分的面积有限,所以需要天线的弯曲工作等,这种工作并不容易。与天线连接的IC芯片具有大约500Ω(欧姆)的阻抗。由于常规的偶极天线具有大约72Ω的阻抗,所以当芯片与偶极天线照原来的样子被连接时,它们的阻抗并不匹配,这造成例如可通信距离劣化的缺点。
上述专利文献1到3公开了在CD或者DVD的内部部分上形成偶极天线。当天线被连接到用于具有高阻抗的无线标签的IC芯片时,这可能导致这样的缺点,即可通信距离变得很短或者在最糟的情况中变得不能够读取。

发明内容
考虑到上述缺点,本发明的目的是提供一种简单、尺寸小,但可以保证要求的读取性能的技术。
因此,本发明提供一种用于光记录介质的无线标签天线结构,包括电介质构件、形成在电介质构件的一个表面上的天线图案和地图案,地图案形成在电介质构件的另一个表面上,并被加装到激光束不到达的光记录介质一侧上的表面,所述光记录介质对称地具有反射所述激光束的金属层和用于保护金属层的电介质层。
本发明还提供了一种用于光记录介质的无线标签天线结构,包括天线,所述天线包括电介质构件、形成在电介质构件一个表面上的天线图案和形成在电介质构件另一个表面上的地图案,天线的一部分或者全部被植入到激光束不到达的光记录介质一侧上的电介质层中,所述光记录介质对称地具有反射激光束的金属层和保护金属层的电介质层。
本发明还提供了一种用于具有天线结构的光记录介质的无线标签天线结构,所述天线结构包括在电介质构件的一个表面上的天线图案和在电介质构件的另一个表面上的地图案,并被加装到激光束不到达的光记录介质一侧上,所述光记录介质具有电介质层和金属层,其中,天线图案被形成在光记录介质的电介质层的表面上或者内部,使得光记录介质的金属层被用作天线结构中的地图案。
用于光记录介质的无线标签天线结构还可以包括平面天线构件,所述平面天线构件具有形成在电介质构件的一个表面上的天线图案,所述平面天线构件被植入到光记录介质的电介质层中,使得平面天线构件的电介质构件的另一个表面与光记录介质的金属层相接触。
本发明还提供了一种用于光记录介质的无线标签天线结构,所述无线标签天线结构是用于被加装到具有电介质层和金属层的光记录盘介质上的天线结构,其中,天线的一部分或者全部被植入到光记录盘介质中的其上没有形成金属层的电介质层的一部分中。
光记录盘介质可以在粘接层两边对称地具有电介质层和金属层,并且天线可以被植入到光记录盘介质中的其上没有形成金属层的粘接层中。
天线可以被设置在光记录盘介质的内周部分处的电介质层上。或者,天线可以被植入到光记录盘介质的内周部分处的粘接层中。
天线可以被配置为具有沿光记录盘介质内周的曲线形状的曲线天线。
本发明还提供了一种用于光记录介质的盒,所述光记录介质具有电介质层和金属层,并上面没有形成金属层的在电介质层部分加装有用于无线标签的天线,所述盒包括电介质构件,所述电介质构件被布置在盒的内表面上的一个位置处,当光记录介质被容纳在盒中时,该位置与加装天线的位置相对应。
本发明提供了下列效果和优点。
(1)由于无线标签天线被加装到诸如DVD的光记录介质的不被激光束照射的一侧上的电介质层,其中所述光记录介质对称地具有金属层和电介质层,所以可以安全并容易地加装天线,而不损坏光记录介质的金属层(反射层和记录层)。即使当必须管理大量光记录介质时,也可以在短时间段内实现必要的管理。
(2)由于天线的一部分或者全部被植入到光记录介质的电介质层中,所以可以通过用于无线标签的读取设备,管理每个光记录介质(管理生产、防盗等)。与以前所做的将天线加装到光记录介质的包装上的情况相比较,可以减小读取系统等的大小,该读取系统一次共同地读取几百到几千个被堆叠的光记录介质,或者例如检测光记录介质被从盒中取出的情况,从而改善安全性。
(3)天线图案被形成在光记录介质的电介质层的表面上或者内部,使得光记录介质的金属层被用作天线的地图案,以配置平面天线结构。从而,可以保证天线的特性,减小天线的尺寸(实现薄天线结构),并降低成本。
(4)天线被植入到其上没有形成金属层的电介质层部分(例如,盘式光记录介质的内周部分)中,这样的结构由于在光记录介质之间没有产生额外的间隔,所以使得被堆叠的光记录介质的整体厚度具有由光记录介质的厚度乘以被堆叠的光记录介质的数量而得到的厚度,从而可以抑制读写器系统的尺寸的增加(即,使得相同的系统可以一次读取更大量的光记录介质)。
(5)电介质构件(例如,相对介电常数为1或者更大)被设置在用于光记录介质的盒的内表面上的一个位置处,该位置对应于当光记录介质被容纳在盒中时光记录介质的天线所处的位置,使得电介质构件与加装到光记录介质的天线的表面相接触。这样可以缩短接收的信号的波长,并减小天线的尺寸。


图1(A)是作为光记录盘介质的DVD(数字多功能盘)的示意平面图,用于图示根据本发明第一实施例的光记录介质的无线标签天线结构;图1(B)是图1(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图;图2(A)是作为根据按照第一实施例的无线标签天线结构的第一修改形式的光记录盘介质的DVD的示意平面图;
图2(B)是图2(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图;图3(A)是作为根据按照第一实施例的无线标签天线结构的第二修改形式的光记录盘介质的DVD的示意平面图;图3(B)是图3(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图;图4(A)是作为根据按照第一实施例的无线标签天线结构的第三修改形式的光记录盘介质的DVD的示意平面图;图4(B)是图4(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图;图5(A)是作为根据按照第一实施例的无线标签天线结构的第四修改形式的光记录盘介质的DVD的示意平面图;图5(B)是图5(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图;图6(A)是作为根据按照第一实施例的无线标签天线结构的第五修改形式的光记录盘介质的DVD的示意平面图;图6(B)是图6(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图;图7(A)是作为光记录盘介质的CD的示意平面图,用于图示根据本发明第二实施例的光记录介质的无线标签天线结构;图7(B)是图7(A)中所示的CD沿线A-A取得的示意横截面视图;图8(A)是作为光记录盘介质的CD的示意平面图,用于图示根据本发明第二实施例的光记录介质的另一种无线标签天线结构;图8(B)是图8(A)中所示的CD沿线A-A取得的示意横截面视图;图9(A)是在对图7(A)和图7(B)中所示的天线加装结构应用单极天线的情况中,作为光记录盘介质的CD的示意平面图;图9(B)是图9(A)中所示的CD沿线A-A取得的示意横截面视图;图10(A)是在对图7(A)和图7(B)中所示的天线加装结构应用偶极天线的情况中,作为光记录盘介质的CD的示意平面图;图10(B)是图10(A)中所示的CD沿线A-A取得的示意横截面视图;图11是示出了图10(A)和图10(B)中所示的天线的修改形式的示意平面图;图12是示出了一种结构的示意平面图,其中对图10(A)和图10(B)中所示的结构提供有伪芯片(或另一IC芯片);图13是示出了一种结构的示意平面图,其中在图10(A)和图10(B)中所示的结构中的IC芯片附近的电介质构件的内周部分中形成有用于重量平衡调节的孔;图14是示0出了一种结构的示意横截面视图,其中天线被布置在图9(A)、9(B)、10(A)、10(B)以及图11到图13中所示的结构中的电介质构件的内周部分;图15是示出了用于DVD或CD的容纳盒的外观的示意图,其中用于提供给DVD或CD的天线的电介质构件被加装到该盒上;图16是示出了根据第一和第二实施例的读写器天线系统的示意图;图17(A)到图17(C)是示出了在图16中所示的托架中所形成的狭缝(天线)的形状的示意图;以及图18是示出了公知偶极天线的结构的平面图。
具体实施例方式
(A)第一实施例的描述图1(A)和图1(B)是各自示出了根据本发明第一实施例的用于光记录介质的无线标签天线结构的示图。图1(A)是作为光记录盘介质的DVD(数字多功能盘)的示意平面图,图1(B)是图1(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图。
如图1(A)和图1(B)所示,DVD 1具有与CD(压缩盘)外表上类似的结构。DVD1通常通过用粘接剂层压两个盘形成,每个盘具有按照标准规格的尺寸(例如,内径1.5cm,外径12cm(直径),厚度0.6mm)。即,各自具有形成在电介质衬底(电介质层)11(11A、11B)的一侧上的起到反光表面作用的反射层(金属层)12(12A、12B)的两个盘用粘接剂(粘接层)层压,使得反射层互相面对。在图1(A)和图1(B)中,省略了在其上记录诸如字符、语音、视频、图像、数据等的信息的记录层。
电介质衬底11(11A、11B)也起到用于保护反射层12和记录层的保护层的作用,并且通常例如由聚碳酸酯制成。但是,材料并不限于上述示例,而可以是例如丙烯酸树脂等的允许激光束穿过的另外的透明树脂材料。
反射层12(12A、12B)是反射用于信息读取的激光束的层,其由银、金等的合金材料制成。反射层12(12A、12B)通过溅射等形成在电介质衬底11上。通常对粘接层13使用紫外线固化树脂。
如图1(A)和1(B)所示,根据第一实施例,在电介质衬底11(11A)的形成与DVD1的读/写表面(图1(B)中的图形的下侧)相对的印刷表面(标贴表面没有被激光束照射的表面)的一部分区域中,形成凹槽(间隙)111,用于在其中容纳由贴片天线(平面天线)2和小IC芯片(例如不少于1平方毫米未示出)构成的无线标签。贴片天线2连同IC芯片(通信电路芯片)一起被容纳并固定于凹槽中。下文中,贴片天线2有时将表示包含贴片天线2和IC芯片的整个无线标签。
凹槽111具有与电介质层11A的厚度相等的深度(即,使得反射层12A的一部分被露出的深度),或者小于该厚度(没有到达反射层12A的深度),不过这取决于贴片天线2的尺寸(厚度)。贴片天线2可以被完全植入在电介质衬底11A中,或者部分植入,使得它的一部分露出标贴表面。从外观的角度以及读写器批量读取的角度,更优选的是贴片天线2被完全植入在电介质衬底11A中,并且标贴覆盖贴片天线2的表面。
贴片天线2可以以与上述类似的方式被植入到CD中。但是,这并非是优选的,因为如上面所叙述的,在与信息读取表面(被激光束照射的表面)相对一侧(标贴表面)上的保护层(电介质层)也很薄。换句话说,只要光记录介质在不被激光束照射的表面上具有电介质层(保护层),该电介质层(保护层)具有这样的深度,该深度使得贴片天线2可以被植入到电介质层中,而不影响信息的读取和写入,则上述方式就可以被应用于该光记录介质。
贴片天线2包括平板状电介质构件21、形成在电介质构件21的一个表面上的天线图案(天线层)22以及形成在电介质构件21的另一个表面上的地(GND)图案(GND层)23。贴片天线2被形成为具有根据与目标通信频率相对应的波长(例如,1/2波长等)而定的长度和宽度的方形。
贴片天线2的长度确定了谐振频率,而其宽度确定了频宽比(fractional bandwidth)。天线图案22和GND图案23由导电薄膜制成,例如铜箔等。当用于贴片天线2的电介质构件21的介电常数不小于1时,可以有效地改善紧致性(compactness)。相应地,并不特别指定相对介电常数的大小。但是,相对介电常数的值越大,越能改善紧致性。
通过将无线标签(贴片天线2)植入到DVD1的电介质层11中,可以通过例如读写器等的读取设备,对每个DVD1进行管理(管理生产、防盗等等)。与此前所作的将贴片天线2加装到诸如DVD盒等的包装上的情况相比较,在该示例中,由于贴片天线2被植入到DVD1中,所以可以减小读取系统的大小,如后面将参考图16和图17所描述的那样,该读取系统一次共同地读取几百到几千个被堆叠在一起的DVD1,或者检测DVD1被从DVD盒中取出等的情况以改善安全性。
在上述示例中,对DVD1加装了一个贴片天线2。代替地,可以对称地设置一个伪天线或者另一个贴片天线,如图1(A)中的虚线2a所示。通过这样做,可以保持DVD1的重量平衡(旋转平衡),从而将旋转中的不均匀性抑制到最小。当添加的不是伪天线,而是另一个贴片天线时,可以增加通信容量。设置伪天线或者另一个贴片天线以保持旋转平衡的方式可以被应用于将在后面参考图2到图4以及图6所描述的结构。
(A1)第一修改形式的描述图2(A)和图2(B)是各自示出了根据第一实施例的无线标签天线结构的第一修改形式的示图。在这种修改形式中,图2(A)是作为光记录盘介质的DVD的示意平面图,而图2(B)是图2(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图。
如图2(A)和图2(B)所示,DVD1结构类似于CD。DVD1具有这样的结构,其中两个盘用粘接剂层压,每个盘内径1.5cm,外径12cm(直径),厚度0.6mm。即,两个盘,其中在每个中在电介质衬底(电介质层)11(11A、11B)的一个表面上形成有起到反光层作用的反射层(金属层)12,用粘接剂(粘接层)层压,使得两个反光层12互相面对。在图2(A)和图2(B)中,省略了在其上记录诸如字符、语音、视频、图像数据等的信息的记录层。
电介质衬底11(11A、11B)也起到用于保护反光层12和记录层的保护层的作用,类似于上面参考图1(A)和图1(B)所描述的电介质衬底11。电介质衬底11由例如聚碳酸酯、丙烯酸树脂等的对激光束透明的树脂材料制成。反射用于信息读取的激光束的反射层12(12A、12B)由银、金等的合金材料制成,并通过溅射等形成在电介质衬底11上。通常对粘接层13使用紫外线固化树脂。
在该修改形式中,如图2(B)所示,在电介质衬底11(11A)的形成与DVD1的读/写表面(图2(B)中的图形的下侧)相对侧上的印刷表面(标贴表面)的一部分区域中,形成用于在其中容纳贴片天线(平面天线)2′的凹槽(间隙)111。凹槽111具有使得反射层12A被露出的深度。
与上述贴片天线2不相类似,贴片天线2′具有这样的结构,其中只有天线图案22被形成在电介质构件21的一个表面上,而在(平面天线构件的)另一个表面上没有形成GND图案。平面天线构件的其上没有形成GND图案的表面被布置成使得与反射层(金属层)12A的暴露表面相接触。从而,DVD1的反射层12A起到贴片天线2′的GND图案的作用。
根据这个修改形式,贴片天线2′(天线图案22)被形成在DVD1的电介质层11A表面上或者内部,使得将DVD1的金属层12A用作贴片天线2′的GND图案,这样形成如图1(B)所示的平面天线结构。
当天线图案22和GND图案23被形成在电介质构件21的两个表面上时,存在这样的可能,即具有自身实现天线功能(保证了电特性)的结构的贴片天线2(参考图1(A)和图1(B))的厚度超过了DVD1的电介质层11的厚度。但是,通过将DVD1的反射层12作为贴片天线2′的GND图案,变得可以将贴片天线2′植入DVD1的电介质层11,同时保证了贴片天线2′的电特性。相应地,可以减小贴片天线2′的尺寸(减小厚度),并降低成本。
图2(B)示出了凹槽111的深度比贴片天线2′厚度更大,从而贴片天线2′被完全植入到电介质层11A中。或者,可以将贴片天线2′植入到电介质层11A中,使得天线图案22的表面位于与除了凹槽111之外的电介质层11A表面相同的水平面上,或者天线图案22的表面伸出电介质层11A的表面。如果如图2(B)所示的,贴片天线2′被完全植入到电介质层11A中,则优选地将树脂材料等填充到贴片天线2′上,并在其上应用平坦化处理,使得电介质层11A的表面平坦。
(A2)第二修改形式的描述图3(A)和图3(B)是各自示出了根据本发明第一实施例的无线标签天线结构的第二修改形式的示图。在该修改形式中,图3(A)是作为光记录盘介质的DVD的示意平面图,而图3(B)是图3(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图。该修改形式与图1(A)和图1(B)中所示的结构的不同主要在于以下几点。即,没有在DVD1的电介质层11A中形成凹槽111。而是,其上没有形成GND图案的贴片天线2′(天线图案22)直接或者通过电介质构件21被粘贴在DVD1的电介质层11A的表面上,并且在贴片天线2′下面布置了与贴片天线2′相连接的IC芯片24的位置处的电介质层11A中形成通到DVD1的反射层12A的通孔112。
在图3(A)和图3(B)中,除非特别提到,类似的参考标记指示上述类似或者相应的部分。在图3(A)和图3(B)中,在括号中指示电介质构件意味着贴片天线2′被直接安排在DVD1的电介质层11A的表面上。这也应用于图4(A)、4(B)、5(A)和5(B)中所示的情况。
在该修改形式的结构中,DVD1的电介质层11(11A) (也)用作作为贴片天线2′的元件的电介质构件,并且DVD1的反射层12(12A)(也)用作作为贴片天线2′的元件的GND图案,类似于上述第一修改形式,从而可以保证贴片天线2′的电特性。
IC芯片24的GND端被连接到通孔112的一端(未示出)。这样,通孔112使得IC芯片24的GND端能够被连接到DVD1的反射层12A。即,该修改形式的DVD1的反射层12A具有作为贴片天线2′的GND图案的功能以及作为IC芯片24的GND端的功能两者。
根据该修改形式的这种结构,通过以下方式来获得最初的贴片天线的天线结构并保证贴片天线的电特性,即仅通过将贴片天线结构元件粘贴到DVD1的电介质层11(11A)上,其中贴片天线结构元件是通过在电介质构件21的一个表面上形成天线图案22而获得的,粘贴时电介质构件21的另一个表面面向下方,或者仅通过将天线图案22直接粘贴到电介质层11(11A)上。这样可以容易地将无线标签加装到诸如DVD1的即使薄的光记录盘介质上。
由于形成了将IC芯片24的GND端连接到DVD1的反射层(金属层)12(12A)上的通孔112,所以不必形成专用于IC芯片24的GND图案。这大大地有益于减小贴片天线2′(无线标签)的尺寸,从而减小DVD1上的安装面积。
(A3)第三修改形式的描述图4(A)和图4(B)是示出了根据本发明第一实施例的无线标签天线的第三修改形式的示图。在该修改形式中,图4(A)是作为光记录盘介质的DVD的示意平面图,而图4(B)是图4(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图。该修改形式与图1(A)和图1(B)中所示的结构的不同主要在于利用上面参考图3(A)和图3(B)所描述的结构作为基础,在DVD1的电介质层11A中垂直植入表面安装式IC芯片24,使得IC芯片24直接与贴片天线2′的天线图案22以及DVD1的反射层12A相接触。
在该修改形式中,设置在IC芯片24的一侧上的信号端(未示出)被直接电连接到天线图案22,设置在另一侧上的GND端被直接电连接到DVD1的反射层12A,而不使用上面在第二修改形式中所描述的通孔112。在该修改形式中,类似的参考标记指示上述类似或者相应的部分。
利用上述结构,这种修改形式可以提供与第二修改形式类似的功能和效果。另外,由于不必形成上述通孔112,所以制造简单。
(A4)第四修改形式的描述图5(A)和图5(B)是各自示出了根据上述第一实施例的无线标签天线结构的第四修改形式的示图。在该修改形式中,图5(A)是作为光记录盘介质的DVD的示意平面图,而图5(B)是图5(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图。该修改形式与图1(A)和图1(B)中所示的结构的不同主要在于利用上面参考图4(A)和图4(B)所描述的结构作为基础,贴片天线2′的天线图案22(或者天线图案22以及电介质构件21)在DVD1的电介质层11A上形成为带状形状(宽环状形状),并沿着盘的圆周覆盖了其中形成DVD1的反射层12的区域的一部分或者全部,并且在DVD1的电介质层11A中形成了与上面参考图3(A)和图3(B)所描述的通孔相类似的通孔112。
在该修改形式的结构中,DVD1的电介质层11(11A)被用作贴片天线2′的电介质构件,DVD1的反射层12(12A)(也)被用作作为贴片天线2′的结构元件的GND图案,类似于上述第一修改形式,从而保证了贴片天线2′的电特性。
具体地说,由于天线具有宽的面积,所以该修改形式可以改善通信灵敏度和通信距离。另外,根据该修改形式,类似于上面参考图3(A)和图3(B)所描述的结构,通过通向DVD1的反射层12A的通孔112,将与贴片天线2′连接的IC芯片24的GND端连接到DVD1的反射层12A,可以将DVD1的反射层12A用作IC芯片24的GND。相应地,不必提供仅用于IC芯片24的GND图案,并且可以有益于减小贴片天线2′(无线标签)的尺寸,并减小DVD1上的安装面积。
在该修改形式中,可以类似于上面参考图4(A)和图4(B)所描述的修改形式,将IC芯片24垂直地植入到DVD1的电介质层11A中。
(A5)第五修改形式的描述图6(A)和图6(B)是各自示出了根据上述第一实施例的无线标签天线结构的第五修改形式的示图。在该修改形式中,图6(A)是作为光记录盘介质的DVD的示意平面图,而图6(B)是图6(A)中所示的DVD沿线A-A取得的示意横截面视图。在该修改形式中,具有形成在电介质构件21的一个表面上的天线图案22和形成在该电介质构件21另一个表面上的GND图案23的贴片天线2被用粘接剂等粘贴和固定到反射层12A上的电介质层11A的用作DVD1标贴表面的表面上。在图6(A)和图6(B)中,类似的参考标记指示上述类似或者相应的部分。
可以将贴片天线2粘贴到DVD1的水平表面上的原因是在水平表面侧上的电介质层11A具有几乎与DVD1的读取表面侧上的电介质层11B相等的厚度,从而具有比CD更高的对划伤等的抵抗力。
与CD相比较,可以安全和容易地加装贴片天线2,而不会损坏DVD1的反射层12或者记录层。即使必须管理大量的DVD1,也可以在短时间内实现必要的管理。
(B)第二实施例的描述图7(A)和图7(B)是用于图示根据本发明第二实施例的用于光记录介质的无线标签天线结构的示图。图7(A)是作为光记录盘介质的CD的示意平面图,而图7(B)是图7(A)中所示的CD沿线A-A取得的示意横截面视图。
如图7(A)和图7(B)所示,CD3的尺寸为内径1.5cm,外径12cm(直径),厚度0.6mm。通常,反射层(金属层)12被形成在电介质衬底(电介质层)11的一个表面上,其上进一步形成保护层14,如图7(B)所示。在图7(A)和图7(B)中,省略了对其上记录信息的记录层的图示。
在该实施例中,电介质衬底11也起到用于保护反射层12和记录层的保护层的作用,其也是由例如聚碳酸酯、丙烯酸树脂等的允许激光束穿过的透明树脂材料制成。
反射层12是反射用于读取的激光束的层,其由例如银、金等的合金材料制成。通过使用溅射等在电介质衬底11上形成反射层12。
保护层14是在其上印刷标贴等的印刷表面。保护层14比电介质衬底11薄得多。因此,如前面所叙述的,与电介质衬底11被损坏相比,当保护层14被损坏时,反射层12或者记录层通常更易于被损坏。在CD3的情形中,在水平表面上形成天线并不是优选的。
根据该实施例,天线4被形成在电介质衬底11的内周部分15(指由斜线表示的部分)上,该内周部分15的最大直径不大于反射层12的内径,最小直径不小于电介质衬底11的内径,如图7(B)所示。如图7(B)所示,在电介质衬底11的内周部分15(下文中简单地称为“内周部分”)中形成了用于在其中植入天线4的一部分或者全部的间隙(凹槽),并且天线4被加装到该间隙上。这样的结构也可以应用于上述的DVD1。在DVD1的情形中,用于在其中植入天线4的间隙可以形成在两个反射层12A和12B之间(即,在粘接层13中),天线4可以被植入到该间隙中,例如如图8(A)和8(B)所示。
由于天线4的形状大小在图7(A)、7(B)、8(A)和8(B)中没有规定,所以在图7(A)和图8(A)的示意平面图中省略了对天线4的图示(图7(B)和图8(B)的示意横截面视图示出的仅仅是加装天线4的位置的示例)。
通过利用这样结构,其中在DVD1或CD3的没有形成反射层(金属层)12的内周部分15中植入天线4的一部分或者全部,可以抑制当天线4被设置在DVD1或CD3的反射层(金属层)12上时带来的影响(由于磁场畸变导致的性能劣化),从而可以防止天线的性能劣化。通过在内周部分15中设置天线,可以保持DVD1或者CD3的旋转稳定性。
即使当如后面将要描述的,在管理生产等中将几百个DVD1或CD3堆叠起来并由读写器等一次读取时,其中天线4被完全植入到DVD1或CD3的内周部分15中的结构由于在盘之间没有产生额外的间隔,所以可以将全部DVD1或CD3的厚度压缩到由一个DVD1或CD3的厚度乘以DVD1或CD3的数量而得到的厚度。相应地,可以防止读写器系统规模尺寸上的增加(即,可以用同一系统一次读取更大量的DVD1或CD3)。
下文中将更详细地描述包含天线4的实际形状的天线4的加装结构。
(B1)单极天线的情况图9(A)和图9(B)是各自示出了基于图7(A)和图7(B)所示的天线加装结构,将单极天线用作天线4的情况的示图。图9(A)是作为光记录盘介质的CD的示意平面图,而图9(B)是图9(A)中所示的CD沿线A-A取得的示意横截面视图。
如图9(A)和图9(B)所示,在该示例中,使用单极天线作为天线4,所述单极天线的天线导线(线路)被形成为沿着CD内周的圆弧(天线导线在沿着内周的一个方向上伸长)。单极天线4的一部分或者全部被植入到形成在内周部分15中的间隙中,如上面参考图7(A)和图7(B)所描述的。具体地,单极天线4和IC芯片24被粘贴和固定到电介质衬底11的内周部分15的上表面上,并且IC芯片24的GND端(未示出)被连接到CD3的反射层(金属层)12,如图9(A)和图9(B)所示。即,CD3的反射层(金属层)12在这种情况中也用作IC芯片24的GND。
(B2)偶极天线的情况图10(A)和图10(B)是各自示出了基于图7(A)和图7(B)所示的天线加装结构,将偶极天线用作天线4的情况的示图。图10(A)是作为光记录盘介质的CD的示意平面图,而图10(B)是图10(A)中所示的CD沿线A-A取得的示意横截面视图。
在该示例中,使用小偶极天线作为要被植入到CD3(或者DVD1)的内周部分15中的天线4。小偶极天线的天线导线(线路)被部分地折回,并且在外周侧上的天线导线的宽度大于在内周侧上的天线导线的宽度,如图10(A)所示。在图10(A)和图10(B)中,类似的参考标记指示上述类似或者相应的部分。
这里使用折叠偶极天线的原因主要是为了贴片天线的阻抗与IC芯片24的阻抗相匹配。即,由于用于无线标签的IC芯片24的阻抗高于天线导线部分的阻抗,所以仅将天线的导线部分形成为如图9(A)所示的简单的圆弧形状,不能正确地将接收的信息发射到IC芯片。因此,必须增大天线导线部分的阻抗,使得天线导线部分的阻抗等于IC芯片24的阻抗。
根据本实施例,偶极天线的两个天线导线被如此折叠,使得圆的一部分被断开,形成类似环路的形状,其中IC芯片24位于中心(此时,当心不要使天线导线互相重叠),以增加天线导线的长度。通过使得外周侧上的天线导线的宽度大于内周侧上的天线导线的宽度,天线的阻抗不小于常规偶极天线阻抗的大约四倍。
如上,天线导线部分的阻抗被增大到几乎与IC芯片的阻抗相等,使得天线导线部分的阻抗与IC芯片24的阻抗相匹配。从而,可以保证作为无线标签天线的天线的必要性能(电特性)。
如将在后面参考图16以及图17(A)到图17(C)所描述的,当大量CD3被堆叠,以便为了CD3的管理或者生产而一次读取CD3时,因为电介质层11位置接近天线4的两侧,所以天线导线周围的有效介电常数高于空气。从而,可以缩短接收的信号的波长,并相比于只读出一个CD3(DVD1)的情况,降低了需要的天线导线长度。
顺便提及,上述天线导线被折叠的次数的数目可以是2或者更多。当希望增加天线导线的长度以便足以读取即使一个CD3或DVD1时,天线导线例如被形成为如图11所示的波浪形状,从而即使当加装天线4的部分(内周部分15)的面积如本示例一样受限制时,也能保证必要的天线导线长度。在这种情况中,类似于图10中所示的情况,在外周侧上的天线导线的宽度大于在内周侧上的天线导线的宽度,由此增加阻抗。
(B3)修改形式的描述当如上面参考图10(图11)所描述的,折叠(波浪形状)的偶极天线4被设置在CD3或DVD1的内周部分15中时,可以在与IC芯片24的位置相对的位置处设置伪芯片25(或者不是伪芯片,而是另一个IC芯片),以便保持CD3或DVD1的重量平衡(旋转平衡),例如如图12所示。如图13所示,可以在内周部分15的由于设置了天线导线或者IC芯片24而使得重量增加的部分附近,在衬底中形成一个或多个孔(用于调整重量平衡的孔),以减小该部分的重量,从而可以保持DVD1或CD3的旋转平衡。
例如如图14中的示意横截面视图所示的,上述天线4(天线导线)可以具有这样的结构,即包括天线金属部分41和在天线金属部分41的两侧(或一侧)上形成的电介质部分(天线电介质部分)42。
通过在天线金属部分41的两侧或者一侧上形成电介质部分42,可以缩短接收的信号的波长,并减小天线导线的必要长度,从而在这种情况中也可以实现天线尺寸的减小。由于作为DVD1或CD3的电介质构件的聚碳酸酯具有2.94的相对介电常数εr,所以在天线金属部分41的两侧或者一侧上形成了具有较大相对介电常数的电介质部分,从而相比于例如将聚碳酸酯用作天线4的电介质部分的情况,减小了尺寸。
具体地,当在天线金属部分41的两侧上形成厚度约0.6mm的氧化铝(相对介电常数=10)时,天线的尺寸相比于将DVD1或CD3的聚碳酸酯(相对介电常数=2.94)用作电介质部分的情况,可以被减小0.7倍。
例如如图15所示意性的示出的,当在用于DVD1或CD3的盒(物品盒)5的盖子6的中心处(当盖子6闭合时,盖子6与DVD1或CD3的内周部分15重合的内表面上)形成具有比空气的相对介电常数(εr=1)大的相对介电常数的电介质构件61时,当DVD1或CD3被容纳在盒5中并且盖子6被闭合时,电介质构件61紧紧与设置在内周部分15中的天线4的上表面相接触。在这种情况中,也可以减小天线的尺寸。在这种情况中,当电介质构件61的相对介电常数大于1时,天线的尺寸可以被减小。虽然没有特别规定相对介电常数的大小,但是该值越大,天线的尺寸减小得越多。例如,当在盖子6的内表面上形成作为电介质构件61的厚度2mm的氧化铝(相对介电常数=10)时,天线的尺寸相比于没有形成氧化铝(空气)的情况,可以被减小0.63倍。
电介质构件61可以不形成在盖子6上,而是形成在盒5与DVD1(CD3)的内周部分15相重叠的部分上(盒的底部)。或者,电介质构件61可以形成在盖子6和盒两者上。当在两者上都形成电介质构件61时,天线的尺寸可以被进一步减小。
通过减小天线的尺寸,可以提高布置在内周部分15中的天线图案(形状)的自由度。通过在与内周部分15的中心部分接近的位置处形成小尺寸的天线图案,可以保持天线图案远离DVD1或CD3的反射层12或者记录层(金属层)。从而,天线4上的金属层的影响可以尽可能地被最小化。
当然,对于布置在DVD1或CD3的内周部分15中的小天线4,除了上述示例之外,还可以使用分形天线、螺旋天线、对数周期天线等。
(C)对批量读取具有无线标签(天线)的DVD1(CD3)的描述近年来,提出了在生产领域或者销售领域中将无线标签用作对零件或库存的管理系统。当管理诸如DVD1或CD3的光记录介质的生产或者销售时,需要一次共同地读取尽可能多的被加装到堆叠的DVD1或CD3上的无线标签。当大量DVD1或CD3被堆叠时,由于DVD1或CD3的诸如反射层12、记录层等的金属层的影响,读取系统的结构可能变得复杂。
因此,这里提出了一种读写器天线系统7,例如如图16所示意性示出的。天线系统7包括中空圆柱托架(波导)71,其直径小于在诸如DVD1或CD3等的光记录盘介质的中心处形成的孔的直径。许多DVD1或CD3可以以DVD1或CD3的中心轴对准的状态被堆叠在托架上。
托架71的整个或者外表面或内表面是导电的。在托架71的纵向方向上,直线地(参考图17(A))或者倾斜地(参考图17(B))或者螺旋地(参考图17(C))形成大约λ/2的窄狭缝,以形成狭缝天线72。
托架71通过狭缝天线72与被堆叠在托架71上的DVD1或CD3的无线标签(上述的天线2、2′或4)通信,从而可以共同地读取许多DVD1或CD3,并在短的时间段中验证(管理生产或销售)许多DVD1或CD3。
由于天线系统7通过在DVD1或CD3的中心处形成的孔与无线标签通信,所以可以减小DVD1或CD3的诸如反射层12、记录层等的金属层的影响,从而改善读取性能。
注意,本发明当然并不限于上述示例,而是可以在不脱离本发明范围的条件下以各种方式作出修改。
如上面详细描述的,本发明可以提供一种用于光记录介质的无线标签天线结构,其简单、尺寸小,并且可以保证必要的读取性能。本发明被认为在使用无线标签的光记录介质的生产管理、货物管理、防盗等等领域中非常有用。
本申请基于2004年7月13日递交的日本申请No.2004-205829,并要求其优先权,该申请的内容通过引用结合于此。
权利要求
1.一种用于光记录介质(1)的无线标签天线结构,包括电介质构件(21);形成在所述电介质构件(21)的一个表面上的天线图案(22);和地图案(23),所述地图案(23)形成在所述电介质构件(21)的另一个表面上,并被加装到激光束不到达的所述光记录介质(1)一侧上的表面,所述光记录介质(1)对称地具有反射所述激光束的金属层(12)和用于保护所述金属层(12)的电介质层(11)。
2.一种用于光记录介质(1)的无线标签天线结构,包括天线(2),所述天线(2)包括电介质构件(21)、形成在所述电介质构件(21)的一个表面上的天线图案(22)和形成在所述电介质构件(21)的另一个表面上的地图案(23);所述天线(2)的一部分或者全部被植入到激光束不到达的光记录介质(1)一侧上的电介质层(11)中,所述光记录介质(1)对称地具有反射所述激光束的金属层(12)和保护所述金属层(12)的所述电介质层(11)。
3.一种用于具有天线结构的光记录介质(1)的无线标签天线结构,所述无线标签天线结构包括在电介质构件(21)的一个表面上的天线图案(22)和在所述电介质构件(21)的另一个表面上的地图案(23),并被加装到所述光记录介质(1)的激光束不到达的一侧上,所述光记录介质(1)具有电介质层(11)和金属层(12),其中,所述天线图案(22)被形成在所述光记录介质(1)的所述电介质层(11)的表面上或者内部,使得所述光记录介质(1)的所述金属层(12)被用作所述天线结构中的所述地图案(23)。
4.根据权利要求3所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,还包括平面天线构件(2’),所述平面天线构件(2’)具有形成在所述电介质构件(21)的一个表面上的所述天线图案(22);所述平面天线构件(2’)被植入到所述光记录介质(1)的所述电介质层(11)中,使得所述平面天线构件(2’)的所述电介质构件(21)的另一个表面与所述光记录介质(1)的所述金属层(12)相接触。
5.根据权利要求3所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,还包括通信电路芯片(24),所述通信电路芯片(24)将被连接到被形成在所述光记录介质(1)的所述电介质层(11)的一个表面上的所述天线图案(22),使得所述通信电路芯片(24)的接地端通过在所述光记录介质(1)的所述电介质层(11)中形成的通孔(112)被连接到所述光记录介质(1)的所述金属层(12)。
6.根据权利要求3所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,还包括通信芯片(24),所述通信芯片(24)将被连接到被植入到所述光记录介质(1)的所述电介质层(11)中的所述天线图案(22),使得所述通信电路(24)的接地端被连接到所述光记录介质(1)的所述金属层(12)。
7.根据权利要求3所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述天线图案(22)具有同心圆的形状,其覆盖作为所述光记录介质(1)的盘介质中被形成为环形的所述金属层(12)的一部分或者全部,并且直接或者通过电介质构件被形成在所述盘介质的表面上。
8.根据权利要求3所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述天线图案(22)具有同心圆的形状,其覆盖作为所述光记录介质(1)的盘介质中被形成为环形的所述金属层(12)的一部分或者全部,并且被植入到所述盘介质的所述电介质层(11)中。
9.一种用于光记录介质的无线标签天线结构,所述无线标签天线结构是用于被加装到具有电介质层(11)和金属层(12)的光记录盘介质(1、3)上的无线标签的天线结构,其中,天线(4)的一部分或者全部被植入到所述光记录盘介质(1、3)中的上面没有形成所述金属层(12)的所述电介质层(11)的一部分中。
10.根据权利要求9所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述光记录盘介质(1)在粘接层(13)两边对称地具有所述电介质层(11)和所述金属层(12),并且所述天线(4)被植入到所述光记录盘介质(1)中的上面没有形成所述金属层(12)的所述粘接层(13)中。
11.根据权利要求9所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述天线(4)被设置在所述光记录盘介质(1、3)的内周部分(15)处的所述电介质层(11)上。
12.根据权利要求10所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述天线(4)被植入到所述光记录盘介质(1)的内周部分(15)处的所述粘接层(13)中。
13.根据权利要求11或12所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述天线(4)被配置为具有沿所述光记录盘介质(1、3)内周的曲线形状的曲线天线。
14.根据权利要求13所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,还包括通信电路芯片(24),所述通信电路芯片(24)将被连接到设置在所述光记录盘介质(1、3)的内周部分(15)处的所述曲线天线,使得所述通信电路芯片(24)的地被连接到所述光记录盘介质(1、3)的所述金属层(12)。
15.根据权利要求13或14所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述曲线天线被配置为单极天线,所述单极天线的天线线路在沿着所述光记录盘介质(1、3)的所述内周的一个方向上延伸。
16.根据权利要求13或14所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述曲线天线被配置为偶极天线,所述偶极天线的天线线路在沿着所述光记录盘介质(1、3)的所述内周的两个方向上延伸。
17.根据权利要求16所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述偶极天线被配置为折叠偶极天线,所述折叠偶极天线通过部分折叠沿着所述光记录盘介质(1、3)的所述内周的所述天线线路形成。
18.根据权利要求17所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述折叠偶极天线的所述天线线路在外周侧的宽度大于所述折叠偶极天线的所述天线线路在内周侧的宽度。
19.根据权利要求16到18中的任何一个所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述天线线路被形成为波浪形状。
20.根据权利要求14所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,还包括用于维持所述光记录盘介质(1、3)的旋转平衡的伪芯片(25)或者另一个通信电路芯片,所述伪芯片(25)或者另一个通信电路芯片被设置在所述内周部分中与所述通信电路芯片(24)所处的位置相对称的位置处。
21.根据权利要求14所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,还包括用于维持所述光记录盘介质(1、3)的旋转平衡的一个或多个孔(16),所述孔(16)被形成在所述内周部分(15)中所述通信电路芯片(24)所处位置的附近。
22.根据权利要求9到21中的任何一个所述的用于光记录介质的无线标签天线结构,其中,所述天线(4)包括天线金属部分(41);和天线电介质部分(42),所述天线电介质部分(42)形成在所述天线金属部分(41)的一个或者两个表面上,并且具有比所述光记录盘介质(1、3)的所述电介质层(11)的相对介电常数更大的相对介电常数。
23.一种用于光记录介质的盒(5),所述光记录介质具有电介质层(11)和金属层(12),并在所述电介质层(11)上没有形成所述金属层(12)的部分处加装用于无线标签的天线,所述盒(5)包括电介质构件(61),所述电介质构件(61)被布置在所述盒(5)的内表面(6)上的一个位置处,当所述光记录介质(1、3)被容纳在所述盒(5)中时,所述位置与加装所述天线的位置相对应。
全文摘要
本发明公开了一种用于光记录介质的无线标签天线结构及带该天线的光记录介质盒。天线包括电介质构件(21)、形成在电介质构件(21)的一个表面上的天线图案(22)以及形成在电介质构件的另一个表面上的地图案(23)。天线(2)的一部分或者全部被植入到激光束不到达的光记录介质(1)一侧上的电介质层(11(11A))中,从而提供用于光记录介质的无线标签天线结构,其中光记录介质(1)对称地具有反射激光束的金属层(12(12A、12B))和电介质层(11(11A、11B)),该无线标签天线结构简单、尺寸小,并且可以保证必要的读取性能。
文档编号G06K19/00GK1722290SQ200410101329
公开日2006年1月18日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年7月13日
发明者甲斐学, 大石泰之, 马庭透, 林宏行, 安德连科·安德烈 申请人:富士通株式会社

最新回复(0)