Электронная этикетка (варианты)
Изобретение относится к электронной этикетке, в особенности к гибкой электронной этикетке. Технический результат заключается в предотвращении повреждения электронного чипа. Для достижения указанного результата этикетка, содержащая электронный чип (4) и антенну (3), собранные на гибком основании (2), дополнительно содержит жесткий элемент, закрепленный для обеспечения защиты чипа на по меньшей мере одной из сторон основания либо над чипом, либо под ним с обеспечением закрытия, по меньшей мере, места установки чипа. 2 н. и 13 з. п.ф-лы. 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к электронной этикетке, в особенности к гибкой электронной этикетке.
Уровень техники
Под этикеткой в данном описании понимается устройство (узел), которое содержит, по меньшей мере, гибкое основание, антенну и электронный чип. В случае необходимости подобное устройство может содержать несколько антенн или несколько чипов. Указанные устройства существуют в форме кнопок, интеллектуальных карт ("смарт-карт") и даже багажных ярлыков. Благодаря наличию антенн они могут общаться с дистанционным считывающим устройством. При этом антенна не только служит средством связи, но и может быть использована для получения энергии, которой необходимо питать электронный чип.
В зависимости от варианта выполнения антенна может прикрепляться к гибкому основанию или непосредственно гравироваться или вырезаться на нем.
Существуют многочисленные варианты чипов, различающиеся своими функциями. Например, некоторые из них обеспечивают только считывание информации, тогда как другие позволяют запоминать данные и вносить изменения в память. Чипы последнего типа используются, помимо прочего, в качестве электронных бумажников, содержимое которых, по понятным причинам, должно уменьшаться в зависимости от потребления пользователя.
Настоящее изобретение касается преимущественно гибких электронных этикеток. Такие этикетки можно обнаружить в браслетах билетов на различные представления или в карточках (жетонах) идентификации и даже внедренными в материал одежды. Они могут прикрепляться к какому-либо объекту, такому как предмет одежды, или существовать в виде отдельного объекта, например их гибкое основание может служить браслетом.
В то время как антенны, изготовленные в виде комплекта тонких проводов, легко изгибаются и скручиваются, сам электронный чип для своей имплантации требует наличия жесткой зоны. Действительно, кремниевый чип является хрупким, и именно поэтому он вводится в оболочку из соответствующей смолы, которая защищает его от механических повреждений и химических воздействий (коррозии). Эта оболочка способна также защитить контакты между чипом и антенной.
По указанной причине зона установки чипа представляет собой область, которую нельзя сгибать, чтобы не повредить чип или его контакты. Данная зона может, благодаря наличию оболочки, иметь диаметр от 5 до 7 мм. Создание оболочки для чипа представляет собой дополнительную производственную операцию, которая приводит к повышению стоимости чипа.
Известна также электронная этикетка, описанная в патенте США №5844244, которая содержит электронный чип и антенну. Все компоненты известной этикетки, представляющей ближайший аналог заявленного изобретения, помещены в герметичную оболочку из диэлектрического материала. Известная этикетка может быть прикреплена к браслету или иному гибкому основанию с возможностью ее удаления или замены. Таким образом, известная этикетка не содержит никаких средств защиты чипа, кроме диэлектрического материала, и тем более никаких жестких защитных элементов, установленных на гибком основании.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, состоит в том, чтобы, с одной стороны, уменьшить размеры жесткой зоны на гибком основании и, с другой стороны, обеспечить защиту чипа.
Названная задача решена путем создания гибкой электронной этикетки, которая содержит, по меньшей мере, гибкое основание, антенну и электронный чип, собранный на гибком основании и соединенный с антенной. Этикетка по изобретению характеризуется тем, что защита чипа обеспечивается жестким элементом, дополнительно установленным на основании.
Таким образом, требуемая жесткость обеспечивается согласно изобретению не оболочкой чипа, а жестким элементом, который установлен либо над чипом, либо под ним. Дополнительным преимуществом такого решения является возможность использования указанного жесткого элемента в качестве декоративного.
Жесткий элемент может, например, являться продолжением жесткого элемента, уже закрепленного на гибком основании, такого как элемент крепления, запирающий элемент или замок (застежка). В частности, замок браслета может быть продолжен таким образом, чтобы закрыть чип, установленный на гибкой части браслета. Данная идея применима ко всем типам замков, включая браслеты для часов, снабженные язычковой защелкой, или замок однократного пользования для пациента в больнице. В любом подобном замке имеется жесткая часть, которая может служить в качестве защиты для чипа.
В отсутствие замка указанный жесткий элемент может иметь форму независимого элемента типа жесткого колпака, который закрывает место установки чипа на любой стороне гибкого основания и который снабжен лапками, проведенными сквозь указанное гибкое основание и взаимодействующими с пластиной.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения жесткий колпак расположен под электронным чипом.
Могут рассматриваться также и другие средства крепления, такие как приклеивание, сварка или горячая деформация лапок.
В некоторых применениях может представлять интерес установка чипа на более поздней стадии или даже его замена в зависимости от потребностей. С учетом данного обстоятельства настоящее изобретение в равной степени охватывает и жесткий элемент с электронным чипом, присоединяемым к антенне посредством набора контактов, предусмотренных для этой цели.
Перечень Фигур
Изобретение станет более понятным из нижеследующего подробного описания, в котором даются ссылки на прилагаемые чертежи, где:
на фиг.1 представлена электронная этикетка в виде браслета с замком, имеющим выступ, который предназначен для защиты чипа;
на фиг.2 представлена электронная этикетка в виде браслета с независимым жестким элементом, предназначенным для защиты чипа;
на фиг.3 представлено продольное сечение гибкого браслета по фиг.2;
на фиг.4 показана антенна электронной этикетки, на которую может быть установлен электронный чип;
на фиг.5 изображен узел электронного чипа, который находится в контакте с антенной, собранной на гибком основании.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг.1 штриховыми линиями показана антенна 3, входящая в состав гибкого браслета 2. Обычно антенна располагается между двумя слоями ткани, обеспечивающими ее механическую защиту. Электронный чип 4 расположен вдоль антенны 3 и соединен с ней, как правило, двумя проводниками из золота. Замок 1 является жестким, причем в представленном варианте он снабжен выступом 1а, закрывающим место, в котором расположен чип 4.
Могут быть применены и другие формы замков, например, с защелкой, одна часть которой продлена таким образом, чтобы находиться как раз над поверхностью электронного чипа.
В случае использования недорогого браслета он может быть выполнен однослойным. В этом случае согласно изобретению антенна и электронный чип закреплены на внутренней стороне браслета, причем часть замка закрывает электронный чип.
На фиг.2 представлен вариант, соответствующий случаю, когда использование части замка 1 для защиты чипа 4 является нежелательным. В этом случае применяется жесткий элемент 5, который дополнительно располагается над чипом 4. Данный элемент 5, имеющий в этом варианте форму колпака, закреплен на гибком основании 2. Очевидно, что могут быть использованы различные варианты его закрепления, включая приклеивание, приклеивание в нагретом состоянии, сварку и механическое крепление. Данный колпак может также служить целям рекламы, например он может быть снабжен логотипом фирмы-изготовителя.
Подобный вариант установки электронной этикетки применим к любому гибкому основанию и не ограничивается браслетами. Описанный модуль может быть вмонтирован в плоскость театрального билета, внутрь предмета одежды, в номер, навешиваемый на спину бегуна.
На фиг.3 в продольном сечении показан пример выполнения описанного жесткого элемента. Видно, что у него имеется верхняя часть, колпак 5, с которым связаны две лапки 5а и 5b, проведенные через гибкое основание 2 и введенные в пластину 6. Гибкое основание 2 образовано верхним слоем 2а и нижним слоем 2b. Антенна 3 расположена между этими двумя слоями и соединена с электронным чипом 4. В неизображенном варианте выполнения верхний слой покрывает электронный чип. В другом варианте, представленном на фиг.3, верхний слой снабжен отверстием, через которое может быть проведен электронный чип 4. Данный вариант обладает уменьшенной толщиной.
Согласно еще одному варианту выполнения колпак 5 имеет два отверстия 5с и 5d, служащие для того, чтобы заполнить пространство над чипом 4 и тем самым покрыть чип материалом-заполнителем, таким как эпоксидная смола или силикон. Достоинство этого варианта состоит в защите чипа 4 от коррозии, обусловленной влажностью, выделением пота или воздействием чистящих средств, вызывающих коррозию. Смола подается под давлением через первое отверстие 5с, а после заполнения пространства под колпаком 5 избыточная смола выводится через второе отверстие 5d.
В соответствии с модификацией этого варианта колпак 5 перед установкой в заданное положение заполняют каплей смолы. Избыточная смола удаляется через отверстие, предусмотренное для этой цели.
Фиг.4 иллюстрирует вариант выполнения гибкого основания 2, которое снабжено антенной 3, но не содержит электронный чип 4. На гибком основании имеются две зоны 7а и 7b в форме углублений, в которые выведены проводящие концы антенны 3. В зависимости от исполнения эти зоны могут быть снабжены покрытием из электропроводного материала (золота, алюминия, меди или углерода). Для того чтобы упростить сборку, с обеих сторон от указанных углублений предусмотрены два отверстия 2с и 2d.
Устройство по данному варианту представлено в собранном виде на фиг.5. Жесткий элемент 5 имеет в своем составе электронный чип 4. Таким образом, в данном варианте чип вводится в контакт с антенной, т.е. электронная этикетка приходит в рабочее состояние в результате операции установки защитного жесткого элемента 5. Для осуществления этой операции жесткий элемент 5 содержит подложку 9, на которой расположен электронный чип 4. На этой же подложке имеются две проводящие соединительные зоны 8а и 8b, которые устанавливаются перед двумя углублениями 7а и 7b, сопряженными с полюсами антенны 3. Указанные соединительные зоны могут быть изготовлены, например, путем нанесения слоя углерода. Вариант закрепления жесткого элемента 5 посредством лапок 5а и 5b, проходящих через гибкое основание, имеет то преимущество, что он одновременно обеспечивает установку контактов в заданное положение, т.е. между антенной и чипом.
Для того чтобы улучшить стабильность и качество контакта между чипом и антенной, на контакты может быть нанесен проводящий клей, выполняющий функции проводящего связывающего агента.
Применительно к другим вариантам выполнения чипа нет необходимости в использовании подложки 9. Известны электронные чипы, снабженные выступами, служащими в качестве соединительных элементов. Благодаря подобным выступам чип может быть закреплен непосредственно на гибком основании и за счет этого сопряжен с антенной. Известен также вариант, согласно которому на чип наносится проводящая пленка, которая обеспечивает электрический контакт между чипом и антенной. Применительно к данному варианту исполнения проводящие зоны на чипе обозначаются с помощью термообработки.
В соответствии с разновидностью данного варианта жесткий элемент 5 имеет в своем составе вспомогательные принадлежности, такие как батарейка, вибратор, светодиод или преобразователь, используемые при различных применениях данной этикетки.
Браслеты для однократного применения используются в таких применениях, как контроль над доступом к различным зрелищам или идентификация пациента в больнице. Они проектируются таким образом, что открытие замка подобного браслета может быть выполнено только путем его разрушения. Для этого аспекта применения изобретения важно, чтобы идентификация, выполняемая посредством электронной этикетки, могла быть прервана с такими же последствиями, что и визуальная идентификация.
В соответствии с вариантом выполнения замка, в котором часть замка закрывает электронный чип, эта часть обеспечивает возможность разрушить чип или антенну при попытке открывания браслета. Возможны различные варианты выполнения, позволяющие решить данную задачу.
Согласно первому варианту часть замка, которая закрывает чип, приклеена к нему. В данном варианте, в случае принудительного открывания замка электронный чип вырывается из гибкого основания и, лишившись контакта с антенной, теряет возможность функционировать. Клей, который удерживает чип на гибком основании, имеет меньшую адгезионную способность, чем клей, который крепит чип к замку.
В соответствии с другим вариантом часть замка, которая защищает чип, снабжена двумя втулками, проведенными сквозь гибкий браслет. Соответствующие отверстия в гибком браслете расположены ближе друг к другу, и между ними проходит, по меньшей мере, один из проводников антенны. Втулки выполнены расширенными на концах, чтобы предотвратить их извлечение из браслета. Такое расширение может быть обеспечено либо присоединением к ним дополнительных деталей, либо деформированием втулки, например, путем ее нагрева.
В случае попытки принудительного открывания втулка не может быть выведена из своего отверстия без того, чтобы не произвести разрыв в зоне между двумя отверстиями и, следовательно, без существенного повреждения антенны. Как следствие, этикетка становится неработоспособной.
Хотя защита данного типа эффективна против силовых воздействий, направленных против замка, у недобросовестного лица всегда остается возможность разрезать браслет, чтобы передать его другому лицу, который тем самым приобретет возможность пройти идентификационный контроль благодаря электронной функции этикетки.
Для того чтобы предотвратить подобный прием, в соответствующем варианте осуществления изобретения предлагается расположить, по меньшей мере, один виток антенны по всей длине электронной этикетки. Как следствие, становится невозможным разрезать браслет данного типа без разрыва контура антенны, что приводит к прекращению работы электронного модуля.
При этом даже нет необходимости в протягивании антенны по всей длине браслета. Достаточно, чтобы один ее виток проходил от одной части замка к другой, не оставляя промежутка, по которому браслет мог бы быть разрезан.
В соответствии с разновидностью данного варианта выполнения электронный чип имеет два контакта и может функционировать только при условии, что эти контакты связаны между собой. Эти два контакта присоединены к концам проводящей проволоки, которая проложена по длине электронной этикетки. Тем самым гарантируется, что при любом разрезании такой электронной этикетки неизбежно имеет место разрыв проводника и, как следствие, чип перестает работать.
Та же самая функция проводящей проволоки может быть использована для предусмотренного отключения этикетки. Можно представить, в частности, авиабилет, одна часть которого (купон) частично отделена от другой, при этом обе части билета соединены проводящей проволокой. В процессе контроля данного билета оператор отрезает купон на предусмотренном для этого участке и тем самым разрывает проводящую проволоку. Данная операция делает электронный модуль неработоспособным.
Часть этикетки, подлежащая отделению, может быть сформирована путем предварительного частичного надреза или уменьшения прочности в соответствующей зоне этикетки. В частности, гибкое основание в данной зоне может иметь меньшую толщину, что облегчит последующее отрезание именно в данной зоне.
1. Гибкая электронная этикетка, содержащая, по меньшей мере, гибкое основание (2), антенну (3) и электронный чип (4), соединенный с антенной (3), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит жесткий элемент (1, 5), закрепленный для обеспечения защиты чипа (4) на по меньшей мере одной из сторон основания (2) либо над чипом, либо под ним с обеспечением закрытия по меньшей мере места установки чипа (4).
2. Электронная этикетка по п.1, отличающаяся тем, что указанный закрепленный жесткий элемент (1) выполнен в виде части (1а) элемента, служащего в качестве запирающего элемента или замка этикетки.
3. Электронная этикетка по п.1, отличающаяся тем, что указанный закрепленный жесткий элемент (1) представляет собой независимый элемент (5), предназначенный для защиты чипа.
4. Электронная этикетка по п.3, отличающаяся тем, что указанный независимый элемент (5) закреплен на гибком основании (2) путем приклеивания, сварки или механического соединения.
5. Электронная этикетка по п.3 или 4, отличающаяся тем, что независимый элемент (5) заполнен веществом, покрывающим чип (4).
6. Электронная этикетка по п. 1, отличающаяся тем, что чип имеет два контакта, которые присоединены к концам проводящей проволоки, проложенной по длине электронной этикетки, с обеспечением разрыва указанной проводящей проволоки, следовательно, прекращения работы чипа при любом разрезании электронной этикетки.
7. Электронная этикетка по п.6, отличающаяся тем, что указанная проводящая проволока является частью антенны (3).
8. Электронная этикетка по п.6 или 7, отличающаяся тем, что указанная проводящая проволока пересекает зону разделения этикетки, сформированную надрезом или уменьшением прочности в соответствующей зоне этикетки.
9. Электронная этикетка по п. 1, отличающаяся тем, что закрепленный жесткий элемент (1) снабжен средствами, обеспечивающими выход из строя чипа (4) и/или антенны (3) в случае отделения указанного закрепленного жесткого элемента (1) от гибкого основания (2).
10. Электронная этикетка по п.9, отличающаяся тем, что указанные средства представляют собой клей, находящийся между чипом (4) и закрепленным жестким элементом (1), причем адгезионная способность указанного клея выше, чем у клея, находящегося между чипом (4) и гибким основанием (2).
11. Электронная этикетка по п.9, отличающаяся тем, что гибкое основание (2) снабжено, по меньшей мере, двумя отверстиями, между которыми пропущен, по меньшей мере, один из проводников антенны (3), причем указанные средства содержат, по меньшей мере, две втулки, которые соединены с закрепленным жестким элементом (1) и проведены сквозь указанные отверстия, при этом указанные втулки выполнены расширенными на концах путем присоединения к ним дополнительных деталей либо деформирования.
12. Электронная этикетка, собранная на гибком основании (2) и содержащая, по меньшей мере, одну антенну (3) и электронный чип (4), отличающаяся тем, что на гибком основании имеются две зоны (7а 7b) в форме углублений, в которые выведены проводящие концы антенны (3), причем электронный чип (4) находится в дополнительном жестком элементе (5), который содержит также две проводящие соединительные зоны (8а и 8b), предназначенные для обеспечения в процессе установки жесткого элемента (5) контакта с указанными зонами (7а и 7b).
13. Электронная этикетка по п.12, отличающаяся тем, что чип имеет два контакта, которые присоединены к концам проводящей проволоки, проложенной по длине электронной этикетки, с обеспечением разрыва указанной проводящей проволоки, следовательно, прекращения работы чипа при любом разрезании электронной этикетки.
14. Электронная этикетка по п.13, отличающаяся тем, что указанная проводящая проволока является частью антенны (3).
15. Электронная этикетка по п.13, отличающаяся тем, что указанная проводящая проволока пересекает зону разделения этикетки, сформированную надрезом или уменьшением прочности в соответствующей зоне этикетки.
Приоритеты по пунктам:
23.12.1999 - по пп.1 – 5, 12;
28.01.2000 - по пп.9 – 11;
03.02.2000 - по пп.6 – 8, 13 – 15.
