DE69830846T2

DE69830846T2 - Radiofrequenzidentifikationsetikett auf flexiblem substrat

Info

Publication number: DE69830846T2
Application number: DE69830846T
Authority: DE
Inventors: L. Michael BEIGEL
Original assignee: Precision Dynamics Corp
Current assignee: Precision Dynamics Corp
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2018-09-10
Also published as: EP1012804A4; CA2301626C; EP1012804B1; AU764920B2; EP1012804A2; BR9811636A; JP2001516110A; WO1999013441A2; WO1999013441A3; ES2199705T1; AU9312998A; ATE299608T1; CA2301626A1; DE69830846D1; US5973598A; DE02079791T1

Description

Diese Erfindung betrifft Identifikationssysteme und hierfür vorgesehene Etiketten zur Erzeugung eines Radiofrequenz-Identifikationssignals, welches von einem elektronischen Lesegerät interpretiert werden kann und ein Verfahren zur Bildung derselben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Allgemein bekannte Identifikationssysteme verwenden ein Lesegerät, das ein Abfragesignal aussendet, aufgrund dessen ein in der Nähe befindliches Identifikationsetikett an das Lesegerät ein Identifikationssignal zurücksendet. Bekannte Arten von Identifikationsetiketten umfassen passive, nichtelektronische, z.B. strichkodierte Etiketten, welche von dem Lesegerät nach einem aufgedruckten Muster optisch identifiziert werden. Derartige Etiketten und Systeme zur Herstellung derartiger Etiketten nach einem im Wesentlichen kontinuierlichen Verfahren wurden in der US-PS 5,615,504 von Peterson et al., und in der US-PS 5,609,716 von Mosher, Jr. offenbart, welche beide dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurden. Derartige Systeme erfordern einen sichtbaren Strichkode, d.h. er muss sich in der Sichtlinie des Lesegeräts befinden.
RFID (Radiofrequenzgestützte Identifikations-) Etiketten, welche auf eine Radiofrequenzübertragung von einem Lesegerät antworten, indem das Etikett ein elektronisches Signal an das Lesegerät zurücksendet, sind ebenfalls hinreichend bekannt. So zeigt beispielsweise die US-PS 5,493,805 von Penuela ein flexibles Armband, an dem ein Speicherchip oder ein Etikett montiert ist, das über ein Radiofrequenzsignal erreicht werden kann, und die US-PS 4,333,072 von Beigel zeigt beispielhafte Schaltungen für ein RFID-Etikett.
DIE US-PS A-5,781,110 beschreibt ein Identifikationsetikett nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 14. Insbesondere offen bart die US-PS A-5,781,110 ein Identifikationsetikett zur Erzeugung eines Identifikationsinformationen enthaltenden Identifikations(ID)signals, d.h. Radiofrequenz(RF)signals, welches einen flexiblen Träger, eine auf diesem Träger ausgebildete programmierbare Codierschaltung zur Definierung der Identifikationsinformation, eine Antenne und eine auf die Codierschaltung ansprechende auf dem Träger aufgebrachte Signalgeneratorschaltung zum Anlegen eines die Identifikationsinformation enthaltenden Radiofrequenzsignals an die Antenne aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Weiterbildung eines Identifikationsetiketts zu schaffen, bei dem das Identifikationssignal dadurch kodiert wird, dass auf dem Träger ausgebildete elektrische Anschlüsse durch Aufdrucken oder ähnliche für die Herstellung in einer kontinuierlichen Fertigungsanlage geeignete Verfahren definiert werden.
Hierzu ist das erfindungsgemäße Identifikationsetikett durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gekennzeichnet und sieht die Erfindung ein Verfahren nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 14 vor.
Nach einem Aspekt der Erfindung umfasst die programmierbare Codierungsschaltung Leiterbahnen, die selektiv auf dem Träger gebildet werden, zum Beispiel durch einen Aufdruck von leitfähiger Tinte, durch Aufbringen von Metall oder durch andere Verfahren, die für eine Herstellung in einer kontinuierlichen Fertigungsanlage geeignet sind.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung umfasst die Signalgeneratorschaltung einen oder mehrere elektronische Schalter und/oder Verstärkervorrichtungen, z.B. Feldeffekttransistoren (FET), welche durch Drucken oder ähnliche Verfahren, die für eine Herstellung in einer kontinuierlichen Fertigungsanlage geeignet sind, auf diesem Träger ausgebildet werden.
Ein erfindungsgemäßes Identifikationsetikett kann angesteuert werden, um sein ID-Signal auf verschiedene Weise zu übertragen, und ist daher für die Verwendung in zahlreichen Arten von Identifikationssystemen geeignet. So kann zum Beispiel das System ein Abfrage-Lesegerät verwenden, welches ein Abfragesignal erzeugt, aufgrund dessen das Etikett ein ID-Signal zurücksendet. Alternativ hierzu kann das Etikett derart ausgebildet sein, dass es sein ID-Signal in Antwort auf ein anderes Ereignis, zum Beispiel auf das Ende eines befristeten Intervalls, überträgt.
Die neuartigen Merkmale der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den angehängten Ansprüchen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 und 2 zeigen beispielhaft eine aus dem Stand der Technik bekannte Identifikationsvorrichtung, die ein Armband, auf dem eine strichkodierte Identifikationsinformation aufgedruckt ist, aufweist;
3 ist eine schematische Darstellung eines Herstellungsverfahrens in einer kontinuierlichen Fertigungsanlage zur Erzeugung der Identifikationsvorrichtung gemäß den 1 und 2;
4 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Identifikationsetiketts zur Erzeugung eines eine Identifikationsinformation beinhaltenden Radiofrequenzsignals;
5 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Etiketts, welches aus selektiv aktivierten Induk tor-Kondensator(LC)-Bauelementen besteht und für die Herstellung mit Druckverfahren geeignet ist;
6A und 6B sind eine Draufsicht, bzw. eine Unteransicht von bedruckten Abschnitten des passiven Etiketts aus 5;
7 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm der erfindungsgemäßen Etikettenschaltung, z.B. ein sequentieller Zähler, bestehend aus Halbleiterschaltern und/oder -verstärkern, die selektiv angesteuert werden, um ein eine Identifikationsinformation beinhaltendes Radiofrequenzsignal zu senden;
Die 8A–8C zeigen die Ober- bzw. die Unterseite einer mittleren flexiblen Trägerschicht und eine Oberseite eines oberen Laminats, welche zusammen die Schaltung von 7 definieren;
9 zeigt eine Explosionsdarstellung von drei laminierten Schichten des flexiblen Trägermaterials, welche das Etikett aus 7 bilden; und
10 zeigt eine schematische Darstellung eines Geräts (in Abänderung der Vorrichtung aus 3) zur Herstellung der bevorzugten Etiketten aus den 5-9 in einer kontinuierlichen Fertigungsanlage.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung eines Identifikationsetiketts zur Erzeugung eines eine Identifikationsinformation beinhaltenden Identifikations(ID)-Signals, d.h. eines Radiofrequenz(RF)-Signals, das von einem elektronischen Lesegerät interpretiert werden kann. Ein erfindungsgemäßes Identifikationsetikett ist gekennzeichnet durch einen flexiblen Träger, eine auf dem Träger ausgebildete Codierungsschaltung zur Definierung von Identifikationsinformationen, eine Antenne und eine auf die Codierungsschaltung ansprechende, auf diesem Träger aufgebrachte Signalgeneratorschaltung zum Anlegen eines die Identifikationsinformation enthaltenden Radiofrequenzsignals an die Antenne.
Ein erfindungsgemäßes Etikett wird vorzugsweise anhand von Herstellungsverfahren für kontinuierliche Fertigungsanlagen, so zum Beispiel von Druckverfahren, hergestellt, um so auf einem flexiblen Träger aus zum Beispiel Polyethylen, Polyvinylchlorid oder einem anderen elastischen Material ein Leitbild zu bilden, das beispielsweise aus einer auf Silber, Kohlenstoff usw. basierenden leitfähigen Tinte besteht. Unter dem Begriff „Drucken bzw. Aufdrucken" ist im weitesten Sinne ein beliebiges Herstellungsverfahren zu verstehen, mit dem eine Bahn aus einem leitfähigen Material gebildet, aufgebracht, oder auf eine andere Weise aufgelegt wird.
Die 1 und 2 entsprechen den 1 und 2 der US-PS 5,609,716 und zeigen ein Beispiel einer aus dem Stand der Technik bekannten Identifikationsvorrichtung 10, umfassend ein Armband 12, welches die Identifikationsinformation, typischerweise optisch lesbare strichkodierte aufgedruckte Informationen 14 trägt. Die Vorrichtung in den 1 und 2 ist für die Herstellung nach einem Herstellungsverfahren in einer kontinuierlichen Fertigungsanlage, wie in 3 dargestellt, geeignet. Die Verwendung der Strichcode-Technologie oder anderer optisch lesbarer Verfahren beschränkt sich auf Anwendungen, bei denen es zweckmäßig ist, zwischen der Identifikationsvorrichtung und einem Lesegerät eine Sichtlinie aufrechtzuerhalten. In Anwendungen, in denen eine Sichtlinie nicht aufrechterhalten werden kann, ist es angeraten, die Radiofrequenz-Technologie zu verwenden, wie sie beispielsweise in der US-PS 4,333,072 besprochen wurde.
Die vorliegende Erfindung betrifft Radiofrequenz-(RFID)-Identifikationsetiketten zur Verwendung mit Armbändern oder ähnlichem, welche anhand eines Verfahrens für eine kontinuierliche Fertigungsanlage, wie es allgemein in 3 dargestellt ist, hergestellt werden können.
In einer typischen Anwendung kann das RFID-Etikett verwendet werden, um eine Person zu identifizieren, der der Zugang zu einem Gebiet, beispielsweise zu einem Konzert, einer Arbeitsstätte oder einer anderen eingeschränkten Umgebung ermöglicht, verwehrt oder in einer anderen weise bestimmt werden soll, oder um Beschreibungen einer Person, z.B. für das Patientenmanagement in Krankenhäusern, zu vermitteln.
4 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Etiketts 20, welches in der Hauptsache aus (1) einem flexiblen Träger 22, (2) einer Antenne 24, (3) einer auf dem Träger 22 aufgebrachten Signalgeneratorschaltung 26 und (4) einer auf dem flexiblen Träger 22 ausgebildeten programmierbaren Codierungsschaltung 28 besteht. In einer typischen Betriebsweise sendet ein Lesegerät 30 über die Bahn 32 ein Radiofrequenz(RF)-Abfragesignal (typischerweise zwischen 100 KHz und 3 GHz), das von der Antenne 24 empfangen wird. Das empfangene Abfragesignal ist über die Bahn 34 mit der Signalgeneratorschaltung 26 gekoppelt, die ein Radiofrequenzsignal erzeugt, das eine von der Codierungsschaltung 28 definierte Identifikationsinformation beinhaltet. Das Identifikationssignal wird über die Bahn 35 der Antenne 24 zugeführt, welche dieses über die Bahn 38 an das Lesegerät 30 zurücksendet.
Erfindungsgemäß kann die Codierungsschaltung 28 auf verschiedene Weise ausgeführt werden, um besonderen Anwen dungsanforderungen gerecht zu werden. So kann beispielsweise die Schaltung 28 als ein bei der Herstellung programmierter Nur-Lese-Speicher, oder alternativ hierzu als ein Schreib-Lese-Speicher, der nichtflüchtig aber änderbar ist, funktionieren. Eine Schreib-Lese-Fähigkeit dient dazu, in das Etikett nach dessen Herstellung Informationen einzuschreiben, so zum Beispiel wenn das Etikett für eine Person ausgestellt wird. Verschiedene bekannte Techniken können verwendet werden, um zur Definierung von Identifikationsinformationen den Speicher zu beschreiben, d.h. zu ändern. Spezifische Ausführungsformen der Codierungsschaltung 28 können selbstverständlich auch sowohl Nur-Lese-Speicherabschnitte als auch Schreib-Lese-Speicherabschnitte umfassen.
In einer typischen Nur-Lese-Ausführung kann die Codierungsschaltung 28 mehrere selektiv ausgebildete elektrische Anschlüsse 40 an die Signalgeneratorschaltung 26 aufweisen, wobei elektrische Anschlüsse an die Eingänge der Signalgeneratorschaltung z.B. durch Aufdrucken von leitfähiger Tinte auf den flexiblen Träger 22 gebildet werden. Demzufolge wird zur Erzeugung des Identifikationssignals der Betrieb, beispielsweise die Zeitsteuerung, der Signalgeneratorschaltung 26 durch die von der Codierungsschaltung 28 definierte Identifikationsinformation geändert. In einer alternativen Ausführung kann die Codierungsschaltung 28 einen Halbleiterspeicher, z.B. eine (flüchtige oder nichtflüchtige) Nur-Lese-Vorrichtung oder eine Schreib-Lese-Vorrichtung umfassen, so dass in dem Speicher gespeicherte Daten die Identifikationsinformation definieren. Ein derartiger Halbleiterspeicher kann so ausgebildet sein, dass er aus der Ferne programmierbar ist, z.B. durch ein Radiofrequenz-Steuerungssignal.
Die Signalgeneratorschaltung 26 kann entweder als eine aktive (stromverbrauchende, z.B. Halbleiterschalter und/oder -verstärker) oder als eine passive (d.h. reflektierende) Schaltung ausgeführt sein. Bei aktiven Ausführun gen wird eine Stromquelle 42, z.B. eine Batterie, verwendet, mit der dem Signalgenerator 26 Strom zugeführt wird. Alternativ hierzu kann die Stromquelle 42 Strom aus dem empfangenen RF-Signal gewinnen (siehe US-PS 4,333,072 von Beigel).
In einer alternativen Ausführung des Signalgenerators kann der Signalgenerator 26 aufgrund einer spezifischen Ansteuerung, z.B. eines Eingangs von einem Zeitschalter 44 oder einer Sensoreingabe in das Etikett, ein Signal aussenden. In einer derartigen Ausführungsform überträgt der Signalgenerator 26 das die Identifikationsinformation beinhaltende Radiofrequenzsignal an das Lesegerät 30 über die Bahn 38, ohne dafür das Abfragesignal in Bahn 32 zu benötigen.
Die Signalgeneratorschaltung 26 ist auf dem Träger 22 aufgebracht, d.h. ist in dessen Nähe montiert oder darauf ausgebildet. In einer in 5 gezeigten, bevorzugten Ausführungsform wird die Signalgeneratorschaltung 26 durch Drucktechniken unter Verwendung von leitfähiger Tinte auf dem flexiblen Träger 22 ausgeführt. In dieser Ausführungsform ist eine mit der Antenne 24 (im Wesentlichen einem Induktor) gekoppelte Verzögerungsleitung 50 selektiv aus mehreren Induktoren (L) 52 und Kondensatoren (C) 54 ausgebildet. Eine leitfähige Tinte 55 wird auf den flexiblen Träger 22 aufgedruckt, um das Identifikationssignal definierende Abschnitte der Schaltung, d.h. Kondensatoren 54, welche jeden LC-Abschnitt der Verzögerungsleitung 50 bilden, selektiv freizugeben. Während dieses Beispiel eine Signalgeneratorschaltung 26 zeigt, die aus Reaktanzelementen, d.h. aus Induktoren und Kondensatoren, hergestellt wurde, welche ein geändertes Abfragesignal als das Identifikationssignal reflektieren, wird im Folgenden erfindungsgemäß beschrieben, wie eine aktive Signalgeneratorschaltung anhand von ähnlichen Druckverfahren ausgeführt werden kann, welche dann ein Identifikationssignal sendet oder ein geändertes Abfragesignal zurücksendet, indem die Stromaufnahme des Stroms des Abfragesignals durch das Etikett variiert wird (siehe US-PS 4,333,072).
Zum Beispiel überträgt unter Verwendung eines beispielhaften Halbduplex-Übertragungsprotokolls nur ein Abschnitt eines Etikett/Lesegerät-Paares ein Signal zu einer vorgegebenen Zeit. So überträgt zum Beispiel das Lesegerät ein Abfragesignal, das gleichgerichtet und in einem Kondensator innerhalb des Etiketts gespeichert wird. Dann schaltet das Lesegerät sein Signal aus und stellt sich darauf ein, eingehende (schwache) Signale zu empfangen, und das Etikett überträgt sein Identifikationssignal unter Verwendung der im Kondensator gespeicherten Energie. Dieser Prozess wird solange wiederholt, bis das Identifikationssignal erfolgreich vom Lesegerät empfangen wurde. Alternativ hierzu sind bei Verwendung eines beispielhaften Vollduplex-Übertragungsprotokolls das Lesegerät und das Etikett gleichzeitig aktiv. Das Lesegerät überträgt kontinuierlich an das Etikett ein Erregersignal, das gleichgerichtet und in einem Kondensator gespeichert wird und das typischerweise kleiner ist als das Signal, das in einem beispielhaften Halbduplex-Etikett verwendet wird. Das Etikett überträgt ein Identifikationssignal, indem es sequentiell seine Antennenspule nach einem dem Identifikationscode entsprechenden Muster variabel belastet. Der Empfang und das Interpretieren des Identifikationssignals durch das Lesegerät erfolgen während der Übertragung des Abfragesignals.
Im Betrieb empfängt die Antenne 24 das elektromagnetische Signal über die Bahn 32 und leitet dieses empfangene Signal über die Bahn 34 an die Verzögerungsleitung 50 weiter. Aufgrund des empfangenen Signals auf der Bahn 34 schickt die Verzögerungsleitung 50 ein einziges (in Abhängigkeit von den freigegebenen LC-Schenkeln) Identifikationssignal an die Antenne 24 zurück, welches von dem entfernt gelegenen Lesegerät 30 erfasst werden kann.
Die 6A bzw. 6B zeigen beispielhafte Leiterbilder, die dafür geeignet sind, zur Bildung der Schaltung aus 5 in die Oberseite 56 und in die Unterseite 58 des flexiblen Trägers 22 eingeätzt zu werden. Die RFID-Schaltung, d.h. die Codierungsschaltung 28 und die Signalgeneratorschaltung 26, wird durch Aufdrucken von Leiterbildern auf den flexiblen Träger 22 unter Verwendung von leitfähiger Tinte 55 ausgeführt. Zum Beispiel werden die Induktoren 52 durch eine auf einer Seite des Trägers 22 aufgedruckte, vorzugsweise gebogene Bahn gebildet, während die Kondensatoren 54 dadurch ausgeführt werden, dass eine erste leitfähige Platte 60 auf die Trägeroberseite 56 und eine zweite leitfähige Platte 62 auf die Trägerunterseite 58 aufgedruckt werden, so dass zwei leitfähige Platten 60, 62 entstehen, die durch ein Dielektrikum, z.B. den Träger 22, voneinander getrennt sind. Durch das selektive Aufdrucken/Aufbringen von zweiten leitfähigen Platten 62 auf die Trägerunterseite 58 können die Kondensatoren 54 selektiv ausgebildet werden, um die reflektierenden Merkmale der Verzögerungsleitung 50 zu ändern, d.h. um die Codierungsschaltung 28 zu bilden. Zum Beispiel ist in 6B die zweite leitfähige Platte 62a vorhanden, so dass der Kondensator 54a besteht, die zweite leitfähige Platte 62b jedoch fehlt und damit auch der Kondensator 54b. In 5 ist die Antenne 24 als ein einziger Induktor dargestellt. Die in 6 beispielhaft dargestellte Antenne 24 zeigt jedoch eigentlich zwei Induktoren 64 und 66, die durch einen mittig angeordneten Kondensator 68 miteinander gekoppelt sind. Alternativ hierzu kann zur Bildung einer Antenne 24 mit einem einzigen Induktor, wie sie in 5 dargestellt ist, durch den Träger 22 eine (nicht dargestellte) Durchführung gebohrt oder gestanzt werden, die dann mit leitfähiger Tinte 55 gefüllt wird.
Wahlweise können optisch identifizierbare Daten auch auf den Träger 22 aufgedruckt werden, so z.B. ein Bild 70 und/oder ein Strichcodemuster 72. Alternativ hierzu kann ein leitfähiges Strichcodemuster verwendet werden, um elektrische Anschlüsse zur Bestimmung des Identifikationssignals zu schaffen, d.h. zur Erfüllung der Funktion der leitfähigen Tinte 55, sowie um Mittel zur optischen Identifizierung des Etiketts zu schaffen. Um die Leiterbilder gegen elektrische Beeinflussung durch einen mit dem Etikett versehenen Gegenstand, z.B. dem Handgelenk einer Person, zu schützen und zu isolieren, werden vorzugsweise zusätzliche Schichten eines flexiblen Materials auf die Trägeroberseite 56 und -unterseite 58 aufkaschiert (siehe 10).
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Muster aus leitfähigen z.B. auf Graphitbasis hergestellten, halbleitfähigen und isolierenden Polymerwerkstoffen auf den flexiblen Träger 22 aufgedruckt oder auf eine andere Weise aufgebracht werden, um so den Signalgenerator 26 und/oder die Codierungsschaltung 28 aus mehreren Halbleiterschaltern und/oder -verstärkern, z.B. Feldeffekttransistoren (FET) zu bilden. Ein Verfahrensbeispiel zur Bildung einer derartigen Vorrichtung, die organischer Halbleiter genannt wird, ist in einem mit dem Titel „All-Polymer Field-Effect Transistor Realized by Printing Techniques" („Mit Druckverfahren hergestellter, ganz aus Polymer bestehender Feldeffekttransistor") (Science, Bd. 265, 16. September 1994) versehenen Artikel von Garnier et al. beschrieben, auf den hier vollinhaltlich Bezug genommen wird. Das Herstellen eines RFID-Etiketts anhand einer aktiven Schaltung, z.B. anhand von FET oder von anderen Transistoren, bringen bedeutende Vorteile. Zum Beispiel, obwohl die in 5 gezeigte reflektierende Schaltung eine leistungsfähige Schaltung zur einzigen Erfassung durch ein Lesegerät 30 ist, so bestehen doch einige Einschränkungen. Typischerweise hat eine reflektierende Schaltung einen begrenzten Bereich, und die Merkmale des reflektierten Signals werden sich auf den Frequenzbereich und die Zeitdauer des elektromagnetischen Abfragesignals auf der Bahn 32 beschränken. Eine aktive Schaltung jedoch kann das Abfragesignal beantworten, indem sie ein Identifikationssignal sendet, das unterschiedliche Frequenzmerkmale aufweist, und/oder das Signal kann für einen vorbestimmten Zeitraum gegenüber dem empfangenen Abfragesignal verzögert werden. Zusätzlich kann eine aktive Schaltung ein stärkeres Identifikationssignal bieten, welches mehr Daten beinhaltet und das durch das Lesegerät 30 besser identifizierbar ist.
Zur Erzeugung von zusätzlichen Bauelementen als Teil der RFID-Etikettenschaltung durch Aufdrucken auf einen flexiblen Träger sind zusätzliche Verfahren verfügbar. So wird zum Beispiel in einem Artikel von Davis mit dem Titel „Johns Hopkins Scientists Create All-Polymer Battery" (Wissenschaftler der Johns Hopkins Universität entwerfen eine Batterie ganz aus Polymer) (PCIM Februar 1997) eine Batterie beschrieben, LEDs, d.h. Dioden, die anhand von organischen Halbleitern hergestellt sind, sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, und es können Widerstände ausgeführt werden, indem verschiedene Zusammensetzungen von auf den Träger aufgedruckten Leiterzügen aus leitfähiger Tinte verwendet werden, wobei der aufgedruckte Leiterzug in seiner Breite reduziert oder in seiner Länge vergrößert wird.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines RFID-Etiketts unter Verwendung einer aktiven Schaltung (ähnlich wie der in der US-PS 4,333,072 gezeigten), die dafür geeignet ist, anhand von Druckherstellungsverfahren auf einen flexiblen Träger aufgebracht zu werden. Im Wesentlichen erhält die Antenne 24 ein elektromagnetisches Abfragesignal, das durch die Kombination der Diode 74 und des Kondensators 76 halbwellengleichgerichtet wird, um die aktive Signalgeneratorschaltung 78, die als organische Halbleiter (z.B. mehrere Halbleiterschaltungen oder -verstärker 80, die verwendet werden, um die Schaltung 78 zu bilden, z.B. ein sequentieller Zähler, wie er in der US-PS 4,333,072 beschrieben wurde) ausgeführt wurde, mit Strom (V+) zu versorgen. Alternativ hierzu kann über eine Batterie der Signalgeneratorschaltung 78 Strom zugeführt werden. Das Abfragesignal 32 ist über die Bahn 84 mit der Signalgeneratorschaltung 78 gekoppelt und dort als Takteingang verwendet. Je nach dem, welche Eingänge 86 anhand von Kontaktflächen aus leitfähiger Tinte 55 (die somit die Codierungsschaltung aufweisen) an Erde 88 angeschlossen sind, gibt die Signalgeneratorschaltung 78 in einer vorbestimmten Reihenfolge über die Bahn 89 ein Identifikationssignal aus, welches den Belastungsstromkreis 90 aktiviert (welcher vorzugsweise aus einem FET und einem beliebigen Belastungswiderstand besteht). Diese Belastung des empfangenen Signals kann von dem Lesegerät 30 aus der Ferne erfasst werden.
Die 8 und 9 zeigen ein Ausführungsbeispiel der Schaltung aus 7, das als Laminat aus drei flexiblen Trägerschichten 92, 94 und 96 ausgebildet ist, auf das zur Bildung von organischen Halbleitern, Kondensatoren und Induktoren leitfähige, halbleitfähige und isolierende Polymerwerkstoffe aufgedruckt sind. Auf der Oberseite 98 und auf der Unterseite 100 einer mittleren flexiblen Substratschicht 94 sind Leiterbilder aus einem Polymerwerkstoff aufgedruckt. Die Induktoren und Kondensatoren sind wie bereits mit Bezug auf 6 beschrieben ausgebildet, während der Belastungsstromkreis 90 und die Signalgeneratorschaltung 78 als organische Halbleiter, wie sie von Garnier et al. beschrieben wurden, ausgebildet sind. Kontaktflächen zwischen den Eingängen 86 in die Signalgeneratorschaltung 78 und der Erde 88 werden an der Oberseite der mittleren Trägerschicht 94 offen gelassen. Zum Schutz der aufgebrachten Schaltung ist eine obere Trägerschicht 92 über die mittlere Trägerschicht 94 und eine untere Trägerschicht 96 unter diese aufkaschiert worden (siehe auch 10). Jedoch hat die obere Substratschicht 92 zusätzlich noch ein Fenster 102, das der Lage des Eingangs 86 und der Kontaktstellen der Erde 88 entspricht. Demzufolge kann zur programmierbaren Codierung der Signalgeneratorschaltung 78, d.h. zur Definierung der Codierungsschaltung 28, die leitfähige Tinte 55 durch das Fenster 102 aufgedruckt oder anderweitig aufgebracht werden. Typischerweise sind die Eingänge 86 hochohmige Eingänge, z.B. wenn die Signalgeneratorschaltung 78 auf FET basiert. Auf diese Weise vergrößert sich die Auswahl an leitfähigen Tinten 55 erheblich, d.h. es sind Tinten mit einer großen Bandbreite an Widerstandsfähigkeit zulässig.
Ein derartiger Etikettenaufbau ist für eine Herstellung in einer kontinuierlichen Fertigungsanlage geeignet. Alternativ hierzu kann ein derartiges Etikett in verschiedenen Schritten hergestellt werden. So kann zum Beispiel das aus drei Schichten 92, 94 und 96 bestehende Laminat so ausgebildet werden, dass zunächst die mit der mittleren Trägerschicht 94 im Zusammenhang stehenden Aufbringungen erfolgen und zu einem späteren Zeitpunkt und/oder an einem anderen Ort, z.B. an dem Ort, an dem die Etiketten verteilt werden, das Etikett durch das Fenster 102 programmierbar codiert wird.
10 zeigt ein Schema eines beispielhaften Geräts 104 (in Abänderung des in 3 gezeigten) zur Herstellung der bevorzugten Etiketten 20 aus den 4-8. Im Betrieb wird das flexible Substrat 22 von der Rolle 106 abgewickelt und an mehreren Prozessstationen 108a-n vorbeigeführt, welche die leitfähigen, halbleitfähigen und isolierenden Muster aufdrucken, die benötigt werden, um Anschlüsse hinzuzufügen und/oder Schaltungen, welche die eingangs beschriebene RFID-Etikettenschaltung aufweisen, zu definieren. Die Prozessstationen 108 erfüllen je nach Verfahren verschiedene Funktionen, z.B. das Aufdrucken verschiedener leitfähiger, halbleitfähiger und isolierender Tintenschichten, das Trocknen der Tinte, usw. Nach dem Aufdrucken werden vorzugsweise in der Kaschierstation 114 zusätzliche Schichten aus flexiblen Werkstoffen 110, 112 auf den Träger 22 aufkaschiert. Dann werden Befestigungsmittel 116 vorzugsweise an den Träger 22 angebracht oder darauf ausgebildet, und das Substrat 22 wird zur Fertigstellung des Identifikationsetiketts 20 mit Schneidemitteln 118 geschnitten. Ein derartiges Gerät 104 kann entweder auf Anfrage, d.h. jedes Mal, wenn ein neues Etikett benötigt wird, oder im Wesentlichen kontinuierlich zur kontinuierlichen Fertigung mehrerer ein einziges Mal identifizierbarer Etiketten 20 betrieben werden. Alternativ hierzu kann das Etikett im Werk hergestellt, aber nicht voll programmiert werden. Die teilweise programmierten Etiketten können auf kontinuierlichen Rollen zu den Orten verschickt werden, an denen sie dann abgewickelt werden und eine separate (nicht dargestellte) Programmiervorrichtung das Programmieren der Etiketten nach Bedarf zum Abschluss bringen kann, z.B. indem ein Leiterbild mit der leitfähigen Tinte, wie eingangs beschrieben, und/oder eine andere optische Identifikationsinformation aufgebracht wird.
Ausführlich beschrieben wurden hier lediglich die zur Zeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung; dabei bleibt es dem Durchschnittsfachmann überlassen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglichen Änderungen zu erkennen und vorzunehmen.

Claims

Identifikationsetikett (20) zur Erzeugung eines Radiofrequenz-Identifikationssignals, umfassend: einen flexiblen Träger (22), eine auf dem Träger (22) ausgebildete programmierbare Codierungsschaltung (28, 55) zur Definierung von Identifikationsinformationen, eine Antenne (24), und eine auf die Codierungsschaltung (28, 55) ansprechende, auf diesem Träger (22) aufgebrachte Signalgeneratorschaltung (26, 78) zum Anlegen eines die Identifikationsinformation enthaltenden Radiofrequenzsignals an die Antenne (24), dadurch gekennzeichnet, dass die Codierungsschaltung (28, 55) mehrere wählbare elektrische Anschlüsse (40, 86) aufweist, die zur Codierung des Identifikationssignals mit der Signalgeneratorschaltung (26, 78) gekoppelt sind, und dass die Signalgeneratorschaltung (26, 78) mindestens ein aktives Halbleiterbauelement (26, 80) umfasst.
Identifikationsetikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Halbleiterbauelement (26, 80) durch Aufbringen auf das Substrat (22) gebildet wird.
Identifikationsetikett nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauelement (26, 80) in der Signalgeneratorschaltung (26, 78) aus auf das Substrat (22) aufgebrachten Polymerwerkstoffen besteht.
Identifikationsetikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalgeneratorschaltung (26, 78) Reaktanzelemente umfasst, die durch Aufbringen auf das Substrat (22) gebildet werden.
Identifikationsetikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierungsschaltung (28, 55) mehrere Leiterbahnen (40, 86) umfasst, die zur Definierung der Identifikationsinformation selektiv auf dem Träger (22) gebildet werden.
Identifikationsetikett nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierungsschaltung (28, 55) mehrere Leiterbahnen (40, 86) umfasst, die zur Definierung der Identifikationsinformation selektiv auf den Träger (22) aufgebracht werden.
Identifikationsetikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Codierungsschaltung (28, 55) mindestens ein Halbleiterbauelement umfasst, das durch Aufbringen auf den Träger (22) gebildet wird.
Identifikationsetikett nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauelement in der Codierungsschaltung (28, 55) aus auf das Substrat (22) aufgebrachten Polymerwerkstoffen besteht.
Identifikationsetikett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (24) dadurch gebildet wird, dass eine Leiterbahn auf den Träger (22) aufgebracht wird.
System zum Liefern von Identifikationsinformationen umfassend ein Identifikationsetikett (20) nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Elemente aufweist: ein Lesegerät (30) zum Senden eines elektromagnetischen Signals durch Erzeugung des Identifikationssignals in Antwort darauf, das Etikett (20) mit der mit der Antenne (24) gekoppelten Generatorschaltung (26, 78) zur Erzeugung des Identifikationssignals aufgrund des durch die Antenne (24) empfangenen elektromagnetischen Signals und ein erstes Leiterbild (40, 86) aus leitfähiger Tinte, das auf den flexiblen Träger (22) aufgedruckt wird und mindestens einen der mehreren wählbaren, zur Definierung des Identifikationssignals mit der Generatorschaltung (26, 78) gekoppelten elektrischen Anschlüsse definiert, wobei das Lesegerät (30) auf das Identifikationssignal anspricht.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorschaltung (26, 78) durch ein zweites Leiterbild aus leitfähiger Tinte definiert wird, wobei dieses zweite Leiterbild aus leitfähiger Tinte zusammen mit einer Halbleiterstruktur und einer isolierenden Struktur mehrere selektiv freigegebene aktive Elemente definiert, die das Identifikationssignal erzeugen.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorschaltung (26, 78) einen Halbleiterchip (26, 80) aufweist, und dass zur Definierung des Identifikationssignals das erste Leiterbild aus leitfähiger Tinte (40, 86) selektiv einen bzw. mehrere Eingänge aus einer Vielzahl an Eingängen in die Schaltung (26, 78) freigibt.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorschaltung (26, 78) ein zweites Leiterbild aus leitfähiger Tinte umfasst, das zweite Leiterbild aus leitfähiger Tinte mehrere Halbleiterbauelemente auf dem flexiblen Träger (22) definiert, und dass zur Definierung des Identifikationssignals das erste Leiterbild aus leitfähiger Tinte (40, 86) selektiv einen bzw. mehrere Eingänge aus einer Vielzahl an Eingängen in die Schaltung (26, 78) freigibt.
Verfahren zur Bildung eines Identifikationsetiketts (20) zur Erzeugung eines Radiofrequenz-Identifikationssignals, das folgende Schritte aufweist: Aufbringen (108a) eines ersten Leiterbilds aus leitfähiger Tinte auf einen flexiblen Träger (22) zur Bildung einer Antenne (24), Aufbringen eines zweiten Leiterbilds aus leitfähiger Tinte auf den flexiblen Träger (22) zur Bildung der Signalgeneratorschaltung (26, 78) zum Anlegen des Identifikationsinformation enthaltenden Radiofrequenz-Identifikationssignals an die Antenne (24), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: Spenden eines durchgehenden Streifens des flexiblen Substrats (22) aus einer Spendevorrichtung (106), Abtrennen eines das erste und zweite Leiterbild (55) umfassenden Abschnitts des flexiblen Substrats (22) zur Definierung des Identifikationsetiketts (20) und selektive Freigabe eines bzw. mehrerer Anschlüsse aus einer Vielzahl an elektrischen Anschlüssen (40, 55, 86) an die Signalgeneratorschaltung (26, 78), welche mindestens ein aktives Halbleiterbauelement (26, 80) umfasst, um dadurch das Identifikationssignal zu codieren.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leiterbild aus leitfähiger Tinte mehrere Halbleiterbauelemente definiert.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leiterbild aus leitfähiger Tinte Reaktanzelemente definiert.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich folgenden Schritt umfasst: selektives Aufbringen eines dritten Leiterbildes aus leitfähiger Tinte (55) auf das flexible Substrat (20), um die Identifikationsinformation programmierbar zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich folgenden Schritt umfasst: Anbringen von Halterungsmitteln (116) an den abgetrennten Abschnitt des flexiblen Trägers (22).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich folgenden Schritt umfasst: Aufbringen eines dritten Leiterbildes aus leitfähiger Tinte (55) auf das flexible Substrat (20), um das durch die Signalgeneratorschaltung (26, 78) erzeugte Radiofrequenz-Identifikationssignal zu bestimmen.
verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, der darin besteht, ein drittes Leiterbild aus leitfähiger Tinte (55) aufzubringen, zusätzlich ein optisch identifizierbares Leiterbild (70, 72) definiert.