ES2821132T3 - Etiquetas lavables robustas que utilizan un conductor de antena de gran superficie - Google Patents
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Abstract
Etiqueta de comercialización que comprende: una lámina conductora (64) de material eléctricamente conductor que tiene un borde perimetral; una antena híbrida (62) de ranura-bucle que tiene una ranura alargada (63) posicionada totalmente dentro de un interior de la lámina conductora (64) excepto por un extremo abierto (35) de la ranura no cortocircuitado con respecto a la lámina conductora (64); un dispositivo (66) de comunicaciones inalámbricas, por ejemplo, un dispositivo de RFID que tiene un par de puntos de contacto acoplados eléctricamente a partes respectivas de la lámina conductora (64), estando los puntos en lados opuestos de la ranura (63) en una primera ubicación con respecto a la ranura (33); una segunda ubicación de la lámina conductora (64) y la ranura (63) proporciona un extremo cerrado (67) de la ranura (63); en donde: dicha ranura (63) tiene paredes laterales opuestas que definen entre ellas una anchura de ranura media; dicha lámina conductora (64) se extiende sin interrupciones desde las paredes laterales de la ranura y el extremo cerrado (67) de la ranura al borde perimetral del material conductor durante una distancia igual a dos veces o más de dos veces la anchura media de la ranura; y una sobrecapa que se superpone sobre la totalidad del dispositivo de comunicaciones inalámbricas y por lo menos una parte de la lámina conductora adyacente al dispositivo de comunicaciones inalámbricas, caracterizada por un condensador interdigital (68) cerca de la ranura (63) para sintonizar la antena híbrida (62) de ranura-bucle.
Description
DESCRIPCIÓN
Etiquetas lavables robustas que utilizan un conductor de antena de gran superficie
Antecedentes
Campo de la invención
La presente materia en cuestión se refiere a etiquetas, por ejemplo aquellas que se utilizan en aplicaciones de comercialización o de venta al por menor. Más particularmente, la presente materia en cuestión se refiere a conjuntos de antenas que utilizan estrategias de comunicación inalámbrica, tales como la tecnología de identificación por radiofrecuencia (“RFID”), útiles en el contexto de la producción, el procesado y la comercialización de bienes de consumo, que también proporcionan servicios al usuario final del artículo funcionando como etiqueta de seguridad y/o identificación en forma de rótulo, parche, componente decorativo de identificación o similares y especialmente adecuados para ropa y que se pueden utilizar para inventarios, seguridad, cumplimiento normativo y seguimiento.
Descripción de la técnica relacionada
Los dispositivos que incorporan estrategias de comunicación inalámbrica, incluyendo la tecnología RFID, se utilizan ampliamente para una variedad de diferentes aplicaciones, que incluyen sistemas de control de inventarios, seguimiento, protección y seguridad, así como la provisión de acceso a servicios, tales como el control de acceso y las recompensas basadas en la fidelidad. Dichos sistemas son bien conocidos en la industria de la venta al por menor, incluyendo lo relativo al control de inventarios de ropa y la seguridad contra robos y otras pérdidas.
Al asociar dispositivos de RFID a ropa, por ejemplo, llevada por humanos, el humano puede provocar una reducción del rendimiento del dispositivo de RFID posibilitando que el dispositivo de RFID sea leído solamente en una cobertura de campo cercano, por contraposición a una cobertura mayor, que es de varios metros, y que puede resultar habitual en dispositivos de RFID con los que no existen interferencias.
Los dispositivos de RFID pueden tener una variedad de componentes integrados, entre ellos un chip de RFID que contiene datos tales como un código de identificación para el tipo de producto e incluso para el artículo exacto asociado a un código de identificación exclusivo. Otros componentes incluyen una antena conectada eléctricamente al chip de RFID, que es responsable de transmitir señales hacia y/o recibir señales de otro dispositivo de RFID, por ejemplo, un sistema lector de RFID.
En un ejemplo, un lector de RFID está asociado a la ubicación de un punto de venta o a la caja registradora de un establecimiento de venta al por menor, y detecta el chip en una etiqueta asociada a un artículo particular, tal como bienes de consumo, que puede incluir el precio registrado de ese artículo así como otros detalles. En otro ejemplo, una etiqueta legible por RFID se fija a un artículo de comercialización o un producto de consumo en un establecimiento de venta al por menor, escaneándose dichas etiquetas con un lector de RFID para mantener un recuento correcto del inventario de productos y/o estando destinadas a utilizarse como medida de seguridad que funciona como una denominada etiqueta de protección.
Las antenas de este tipo incluyen antenas de forma dipolo, tales como las ilustradas en la Fig. 2, en donde un chip de RFID o strap 20 está en comunicación electrónica con una antena dipolo 21 que tiene elementos radiantes 22, 23 en cada lado del chip 20. Cada elemento radiante está configurado para facilitar el rendimiento de la antena.
En algunas circunstancias, el componente de la antena adopta la forma de una antena híbrida de bucle-ranura o antena híbrida de ranura-bucle, a la que en ocasiones se hace referencia como antena “sloop”, tal como se muestra en la Fig. 1. Una de las variantes es una antena híbrida de bucle-apertura. Se muestran configuraciones de este tipos de antenas híbridas o sloop en las patentes de Estados Unidos n.° 7,298,343 y n.° 8,072,334. Se apreciará que las configuraciones de ranura mostradas en esos documentos pueden utilizarse como configuraciones de apertura para una lámina conductora.
El documento US 2009/0201157 A1 da a conocer una mejora de la legibilidad de dispositivos superpuestos de identificación por radiofrecuencia (RFID) en objetos superpuestos, tales como etiquetas de RFID en piezas de ropa apiladas, al disponer de diferentes configuraciones de antena para los dispositivos de RFID superpuestos. Cada par de dispositivos de RFID superpuestos que estén más próximos pueden tener configuraciones de antena respectivas diferentes. Las configuraciones de antena respectivas diferentes pueden ser imágenes especulares una de otra, o pueden tener la misma forma, con una rotación relativa entre las dos. Las diferentes configuraciones de antena pueden llenar sustancialmente una parte receptora de antena que está situada en la misma ubicación relativa en cada uno de los dispositivos de RFID, cubriendo la parte receptora de antena la mayoría de un área de los dispositivos de RFID. Los puntos de alimentación de las diferentes configuraciones de antena, para recibir un strap o intermediador con vistas a acoplarse a las configuraciones de antena, pueden estar en la misma ubicación relativa. El documento US 2012/050011 A1, en calidad de técnica anterior más próxima para la reivindicación 1, da a conocer un dispositivo de RFID que incluye un sustrato, una estructura de antena que tiene una primera lámina de material
eléctricamente conductor que incluye dos partes y una ranura alargada que se extiende entre ellas. Un dispositivo de comunicaciones inalámbricas acoplado al sustrato, y un material sensible al entorno dispuesto dentro de una parte de la ranura alargada.
El documento EP 2 161 785 A1 da a conocer una antena de muesca que incluye un conductor de tierra que tiene una rendija y un circuito de reactancia que contiene un elemento de reactancia capacitiva y un elemento de reactancia inductiva, colocándose el circuito de reactancia en un extremo abierto de la rendija para puentear esta última y estando conectado al conductor de tierra. La rendija tiene un extremo cerrado al que se suministra alimentación, y la capacidad del elemento de reactancia capacitiva y la inductancia del elemento de reactancia inductiva se fijan de manera que el circuito de reactancia tiene una capacidad deseada para obtener un primer punto de resonancia de la antena a una primera frecuencia y una capacidad deseada para obtener un segundo punto de resonancia de la antena a una segunda frecuencia.
Compendio
Existen varios aspectos de la presente materia en cuestión que se pueden materializar por separado o juntos en los dispositivos y sistemas que se describen y reivindican posteriormente. Estos aspectos se pueden utilizar de manera individual o en combinación con otros aspectos de la materia en cuestión descrita en la presente, y la descripción de estos aspectos en conjunto no está destinada a excluir el uso de estos aspectos por separado o la reivindicación de dichos aspectos por separado o en combinaciones diferentes según se pueda exponer en las reivindicaciones adjuntas a la presente.
La invención queda definida por las reivindicaciones adjuntas.
En la reivindicación independiente se describe una etiqueta de comercialización robusta de acuerdo con la invención. En las reivindicaciones dependientes se describen otros aspectos de la invención. En particular, un dispositivo de RFID robusto se puede utilizar en relación con consumidores y puede ser llevado o utilizado con la pieza de ropa o prenda de vestir después de que la misma haya abandonado el establecimiento de venta al por menor o comercialización. Por ejemplo, una vestimenta, tal como un uniforme, se podría utilizar para realizar un seguimiento de un individuo mientras lleva a cabo servicios de custodia y mostrar la ubicación del individuo. En otro ejemplo, el dispositivo de RFID robusto se puede utilizar con un patrocinador de un evento particular, tales como en un evento deportivo, un concierto o similares, permitiendo así que el individuo tenga acceso al evento así como que realice compras durante el mismo, tales como comida, souvenirs y similares. La etiqueta robusta, todavía en otro ejemplo, se podría utilizar para aplicaciones de “seguimiento rápido” o “TSA pre-Check” en un aeropuerto permitiendo que el personal de seguridad verifique de forma rápida datos asociados al individuo.
Con el fin de funcionar en un estado mejorado en los ejemplos antes mencionados, al dispositivo de RFID se le puede dotar de un material dieléctrico adicional para ayudar a reducir la interferencia entre el chip de RFID/la antena y el individuo que lleva la pieza de ropa.
En un aspecto, una etiqueta de comercialización robusta comprende una lámina conductora de gran superficie, de material eléctricamente conductor, que tiene un borde perimetral; una antena híbrida de ranura-bucle que tiene una ranura alargada posicionada totalmente dentro de un interior de la lámina conductora excepto por un extremo abierto de la ranura no cortocircuitado con respecto a la lámina conductora; un dispositivo de comunicaciones inalámbricas, por ejemplo, un dispositivo de RFID que tiene un par de puntos de contacto acoplados eléctricamente a partes respectivas de la lámina conductora, estando los puntos en lados opuestos de la ranura en una primera ubicación con respecto a la ranura; una segunda ubicación de la lámina conductora y la ranura proporciona un extremo cerrado de la ranura; en donde: dicha ranura tiene paredes laterales de manera general opuestas que definen entre ellas una anchura de ranura media; dicha lámina conductora de gran superficie se extiende sustancialmente sin interrupciones desde las paredes laterales de la ranura y el extremo cerrado de la ranura al borde perimetral del material conductor durante una distancia igual a dos veces o más de dos veces la anchura media de la ranura; y un condensador interdigital cerca de la ranura; y una sobrecapa que se superpone sobre la totalidad del dispositivo de comunicaciones inalámbricas y por lo menos una parte de la lámina conductora de gran superficie adyacente al dispositivo de comunicaciones inalámbricas.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es una vista en planta de una antena de bucle-ranura híbrida o antena híbrida de ranura-bucle no cubierta por las reivindicaciones;
la Fig. 2 es una vista en planta de una antena en forma de dipolo de la técnica anterior, que ilustra una propiedad de la misma;
la Fig. 3 es una vista en planta de una etiqueta de comercialización robusta, parcialmente seccionada, con antena, que constituye un ejemplo no cubierto por las reivindicaciones;
la Fig. 4 es una vista en planta de una etiqueta de comercialización, en sección de corte parcial, que tiene una antena en forma de dipolo de la técnica anterior que ilustra una propiedad de la misma;
la Fig. 5 es una vista en planta de una etiqueta de RFID que ilustra una antena híbrida de bucle-ranura no cubierta por las reivindicaciones;
la Fig. 6 es una vista en planta de otro ejemplo de una antena híbrida de ranura-bucle no cubierta por las
reivindicaciones;
la Fig. 7 es una vista en planta de una realización de una antena híbrida de bucle-ranura según la presente invención;
la Fig. 7A es una vista en planta de otro ejemplo de una antena de bucle-ranura con un elemento capacitivo adicional no cubierto por las reivindicaciones para establecer la sintonización;
la Fig. 7B es una vista en planta de otro ejemplo de una antena de bucle-ranura que muestra un elemento de puente no cubierto por las reivindicaciones;
la Fig. 8 es una vista en planta de una etiqueta de comercialización incorporada al proceso, según otra realización de la presente invención;
la Fig. 9 es una vista extrema en alzado de la realización de la Fig. 8, mostrada en su condición ensamblada; la Fig. 10 es una sección transversal a través de la realización de la Fig. 9 según la línea 10-10;
la Fig. 11 es una vista en planta de otra realización de una etiqueta de comercialización con un dispositivo de RFID de la presente invención;
la Fig. 12 es una vista en planta de una realización de una antena según la presente invención con su etiqueta de comercialización de estructura sobrelaminada;
la Fig. 13 es una representación que muestra la sensibilidad con respecto a la frecuencia, para la configuración de etiqueta de comercialización y antena ilustrada en la Fig. 12; y
la Fig. 14 es una vista en planta de un ejemplo de una antena con una capa dieléctrica adicional no cubierta por las reivindicaciones; y
la Fig. 14A es una vista lateral en alzado de la Fig. 14.
Descripción de las realizaciones ilustradas
Según se requiere, en este documento se dan a conocer realizaciones detalladas de la presente invención; no obstante, debe entenderse que las realizaciones dadas a conocer son meramente ejemplificativas de la invención, la cual se puede materializar en diversas formas. Por lo tanto, los detalles específicos dados a conocer en la presente no deben interpretarse como limitativos, sino, meramente, como base para las reivindicaciones y como base representativa para enseñar a alguien versado en la materia a utilizar con diversidad la presente invención según prácticamente cualquier manera adecuada.
Las etiquetas dadas a conocer en la presente son tanto robustas como lavables, y pueden tener un grosor relativamente bajo. De manera alternativa, a la etiqueta se le puede añadir un material dieléctrico relativamente delgado para incrementar el rendimiento cuando la etiqueta se utiliza en un entorno posterior a la venta al por menor.
Las etiquetas que tienen estas propiedades posibilitan que las etiquetas resulten especialmente adecuadas para su uso como rótulos, parches, etiquetas, revestimientos decorativos y similares para piezas de ropa y permiten que la etiqueta sea llevada con la pieza de ropa de manera relativamente cómoda y sin ser percibida por el consumidor. Las piezas de ropa se pueden someter a un procesado, que incluye un lavado y el denominado “lavado a la piedra” durante su procesado o producción. Cuando se utilizan de esta manera, las etiquetas son robustas y duraderas, especialmente con respecto a una potencial rotura del conductor de antena y pueden someterse a los rigores de la fabricación y el procesado mencionados. Las presentes etiquetas de RFID tienen la capacidad de resistir lavados y otros procesos, tales como un lavado a la piedra, sin tener que incorporar material que añada un grosor excesivo, tal como sobrelaminados, lo cual haría que las etiquetas resultasen más rígidas de lo deseado, afectando también, probablemente, a la ponibilidad de la pieza de ropa. Por ejemplo, esta forma de etiqueta de RFID resulta muy adecuada para su inclusión en todas las formas de parches u otras estructuras que se aplican con calor, con ultrasonidos o con adhesivos, tales como, por ejemplo, elementos de transferencia térmica o adornos. Las etiquetas de RFID son útiles como etiquetas de género impreso u otros adornos, tales como parches y componentes decorativos, que están destinados a permanecer con la pieza de ropa durante todas las etapas de fabricación y uso. Esto permite, entre otras cosas, un control mejorado del procesado y/o de los inventarios con el fin de incrementar la eficiencia productiva.
Además, las presentes etiquetas de RFID proporcionan una protección mejorada contra daños químicos y mecánicos cuando se incorporan en ropa u otros artículos de inventario de género o laminares. Los ejemplos típicos de procesos incluyen lavado, coloración, lavado a la piedra y secado. Estos tipos de procesos forman parte de los procesos de fabricación y algunos o la totalidad pueden continuar cuando los artículos se están utilizando. Los presentes chips, etiquetas de RFID y sistemas de antena se “encapsulan” según se indica en este documento.
Las presentes etiquetas de RFID hacen frente a varios problemas. Uno de los problemas es la alteración del conductor de antena por rotura, desgarre o ataque por agua u otra sustancia química a la que se ven expuestos durante su fabricación, procesado y uso. Otro de los problemas a los que se hace frente es la alteración de la unión o conexión entre la antena y los chips de RFID. En algunos casos, se utiliza un strap o intermediador, y la presente estrategia hace frente al problema de los daños sobre la conexión entre el chip de RFID y el strap, así como los daños sobre la conexión entre las uniones del strap y la antena. Además, la presente estrategia hace frente a los daños físicos sobre el chip de RFID, tales como agrietamiento o aplastamiento de la estructura de silicio (del chip). Las diversas estructuras dadas a conocer en la presente son eficaces en la reducción de los problemas y daños antes indicados.
La Fig. 1 ilustra un dispositivo de RFID no cubierto por la presente invención, designado de manera general con la referencia 31, y que incluye una antena 32 que es del tipo antena híbrida de bucle-ranura, a la que se hace referencia generalmente como antena “sloop”. El dispositivo de RFID ilustrado tiene una ranura 33 que está situada totalmente en el interior de una lámina conductora 34 de gran superficie que está realizada con material eléctricamente conductor. Este debe ser lo más delgado posible y puede ser una hoja conductora, por ejemplo, aluminio, cobre, etcétera. Tal como se ilustra, la ranura 33 tiene un extremo cerrado 30 y está contenida totalmente dentro de la lámina conductora 34 de gran superficie, con la excepción de que la ranura 33 tiene un extremo abierto 35 que ni está cerrado ni cortocircuitado con respecto a la lámina conductora 34. La ranura 33 se puede cortar de la lámina de material conductor de la lámina conductora 34 en diversas ubicaciones, tales como las que se muestran en los presentes dibujos, estando disponibles otras configuraciones siempre que se mantengan las características de gran superficie de la presente. El corte se puede lograr mediante troquelado mecánico, corto por láser o cualesquiera otros medios adecuados para cortar y, a continuación, retirar el material no deseado.
Un dispositivo 36 de comunicaciones inalámbricas, típicamente un chip de RFID, está acoplado eléctricamente a la lámina conductora. En el ejemplo ilustrado en la Fig. 1, este dispositivo 36 de comunicaciones inalámbricas está acoplado eléctricamente a o por medio de puntos respectivos que se indican en general en 37, 38 en ubicaciones en las que el dispositivo de comunicaciones inalámbricas está en acoplamiento eléctrico operativo con la lámina conectora 34 de gran superficie. En esta realización particular, los puntos 37, 38 están en lados opuestos de la ranura con una pequeña separación con respecto al extremo abierto 35 de la ranura. Los chips de RFID se pueden configurar de manera diversa, por ejemplo incluyendo un circuito integrado para controlar la comunicación de RF y otras funciones de la etiqueta.
Se apreciará a partir de la Fig. 1 que, con esta forma de antena, queda una gran proporción del área superficial cubierta por el conductor. De este modo, la longitud del área entre la ranura 33 y el perímetro de la lámina conductora es mayor que la anchura de la ranura, excepto en el extremo abierto 35 de la ranura. Esta longitud mayor es por lo menos dos veces, tres veces, cuatro veces, cinco veces, seis veces, siete veces, ocho veces, nueve veces, diez veces o más la anchura de la ranura en su exterior. Se ha demostrado que esto ofrece resistencia a los daños de las siguientes maneras.
La lámina conductora 34 de gran superficie es mucho más difícil de romper que una línea delgada u otra estructura en las antenas 21 de forma de dipolo típicas, tales como la ilustrada en la Fig. 2. Es menos probable que la rotura del conductor de antena provoque una reducción crítica del rendimiento de la antena y, por lo tanto, de la etiqueta de RFID. Por ejemplo, la desconexión de la sección indicada con la línea “aa” en la Fig. 1 dará como resultado un rendimiento algo reducido; no obstante, el dispositivo de la etiqueta de RFID continuará funcionando. Una desconexión similar cuando se trate de la antena con forma de dipolo indicada con la línea “bb” ilustrada en la Fig. 2. Esto seccionaría o al menos dañaría seriamente uno de los elementos radiantes 23, haciendo que la etiqueta de RFID quedase potencialmente inoperativa en particular en entornos de campo lejano.
En la Fig. 5 se representa otra ventaja de la estructura ilustrada en la Fig. 1. Con el chip o intermediador o dispositivo 36 de comunicaciones inalámbricas acoplado a la antena 32, la lámina conductora 34 de gran superficie sirve para rigidizar y proteger la unión crítica entre el dispositivo de comunicaciones inalámbricas y la antena. Por ejemplo, fuerzas potencialmente destructoras a modo de tensiones o tirones ilustrados con las flechas 39 se disipan en la gran superficie de la lámina conductora 34. Puede considerarse que estas fuerzas tienden a emanar de los puntos de acoplamiento eléctrico entre el dispositivo 36 de RFID ilustrado y la lámina conectora 34 de la antena 32.
Una etiqueta robusta 41 de comercialización de la presente invención incluye cierta forma de sobrelaminación 42, según se ilustra esquemáticamente de forma parcial en la Fig. 3. Esta sobrelaminación 42 protege el dispositivo 36 de comunicaciones inalámbricas y puede proteger parte o la totalidad de la antena 32 ó simplemente sobre partes del área de conexión chip/antena. Cuando se desee, la sobrelaminación 42 encapsula totalmente el conductor 34 y sus componentes asociados, incluyendo la ranura 33 y el dispositivo 36 de comunicaciones inalámbricas, así como cualquier característica que se use para acoplar eléctricamente entre sí el dispositivo de comunicaciones inalámbricas y la lámina conductora. La sobrelaminación 42 se puede hacer fluir o moldear hacia todos los espacios. Los ejemplos del material de sobrelaminación incluye una película de tereftalato de polietileno (“PET”) fijada mediante cualquier estrategia adecuada, sellador, adhesivo, calor, presión y/o sellado por ultrasonidos, o similares, que evite o reduzca sustancialmente la capacidad del agua o de agentes químicos, incluidos detergentes y productos químicos de procesado, de comprometer la sobrelaminación, dando como resultado daños sobre la etiqueta robusta de comercialización, tales como corrosión de conductores. Típicamente, la sobrecapa será un polímero que proporcione la resistencia necesaria a la incursión no deseada de elementos exteriores hacia la etiqueta.
A pesar del objetivo de evitar dichas incursiones no deseadas, no se puede tener la seguridad de que las incursiones mencionadas se eliminen totalmente. En ese caso, las presentes etiquetas robustas de comercialización presentan la siguiente ventaja. Por ejemplo, si, con el tiempo, un agente químico o agua entra en el borde del inlay, se producirá corrosión en los conductores. La Fig. 3 ilustra esta forma de corrosión o daños, designada en general con la referencia 43. Según se ilustra, la estructura de la antena es tal que, antes de que la etiqueta robusta de
comercialización se vuelva inoperativa, los daños mencionados deben experimentarse sobre una gran superficie.
La Fig. 4 ilustra una antena de la técnica anterior, la antena dipolo 21 protegida por una sobrelaminación 42a. Cuando esa sobrelaminación se ve comprometida por corrosión o daños designados en general con la referencia 43a, esta antena 21 padece un fallo crítico cuando se somete al mismo grado de exposición a daños ilustrado en la referencia 43. Tal como se ilustra, uno de los elementos radiantes o líneas 22 queda dañado por la exposición 43a, dando como resultado la desconexión de una de las líneas o elementos radiantes 22.
El dispositivo de RFID designado en general con la referencia 51 en la Fig. 6 y no cubierto por la invención muestra una disposición alternativa para la colocación del dispositivo 56 de comunicaciones inalámbricas, típicamente un chip de RFID, en una ubicación diferente a lo largo de la ranura 53 que tiene un extremo cerrado 57. El dispositivo 56 de comunicaciones inalámbricas se acopla eléctricamente a la lámina conectora 54 sustancialmente de la misma manera que la descrita en las otras realizaciones o ejemplos de la presente. Con este ejemplo de la Fig. 6, un chip de RFID y/o strap se coloca en una posición más central dentro de la estructura de la antena, cuando se compara con la de la Fig. 1. Esta y otras realizaciones o ejemplos ilustran la gran cantidad de flexibilidad en cuanto a dónde se materializa la posición de acoplamiento del strap con respecto a la apertura en el conductor, así como dónde se sitúa la apertura o ranura. Esto permite que el diseñador del dispositivo personalice estos elementos y sus ubicaciones respectivas con el fin de lograr tanto un buen rendimiento de radiofrecuencia (“RF”) como una protección máxima para el dispositivo de RFID y su conexión a la antena.
En la Fig. 7 se muestra una realización de la invención y la misma ilustra un dispositivo de RFID designado de manera general con la referencia 61. En esta disposición, la antena 62 tiene un dispositivo 66 de comunicaciones inalámbricas, o strap reactivo o chip de RFID acoplado al extremo cerrado 67 de la ranura o apertura 63 formada en la lámina conductora 64 de gran superficie. En esta ubicación hay un elemento de fuerte campo magnético. No obstante, para establecer la sintonización de la antena, se requiere capacidad cerca de la ranura o apertura; esta se crea utilizando una estructura interdigital, tal como el condensador interdigital designado en general con la referencia 68 en la Fig. 7. Alternativamente, aunque la invención no lo cubre, puede utilizarse un componente capacitivo, tal como un condensador 29 de chip cerámi
En otro ejemplo que no cubre la invención, la capacidad requerida se puede lograr utilizando un elemento 28 de puente de un conductor adecuado, tal como hoja de aluminio, separado por un dieléctrico 25 del material conductor a cada lado de la apertura 33, con lo que se forman dos condensadores 26, 27 de placas paralelas, en serie. En otro ejemplo que no cubre la invención, el dieléctrico es un adhesivo 25 impreso o aplicado como recubrimiento con un grosor controlado o un material de espuma que se puede fijar mediante un adhesivo. Este ejemplo particular se ilustra en la Fig. 7(b).
En otro ejemplo, el dispositivo de comunicaciones inalámbricas puede ser un chip de RFID en un “encapsulado”. Ejemplos de dichos encapsulados son aquellos suministrados por Hitachi Chemical Co., Ltd., tales como el Tipo n.° IM5-PK2525. Muchos de estos dispositivos encapsulados añaden un nivel de robustez, especialmente cuando se combina con la robustez de la estructura de antena descrita en la presente. Esta combinación proporciona una estructura muy resistente y robusta, adecuada para las formas más extremas de preparación de géneros, tales como un lavado a la piedra durante el procesado cuando se fabrican artículos de tela vaquera, tales como pantalones, chaquetas, camisas y similares.
En las Fig. 8, la Fig. 9 y la Fig. 10 se ilustra otra realización de la invención. En estas figuras, se forma un elemento aparte sobre el sustrato de antena y adyacente al sustrato de antena. Esta etiqueta robusta de comercialización ilustrada se ilustra de manera general con la referencia 71 e incluye un dispositivo de RFID designado en general con la referencia 70 y se muestra en una condición desensamblada o, más particularmente, en un estado que requiere una transformación adicional, tal como mediante un conversor de rótulos o etiquetas para formar una etiqueta o rótulo acabado en la Fig. 8, y en una condición ensamblada en la Fig. 9 y la Fig. 10 cuando al sustrato se le ha dado forma obteniendo un rótulo o etiqueta acabado que, a continuación, se puede fijar a una pieza de ropa, una prenda de vestir, un accesorio o similares. Una parte plegable 78 sustenta el dispositivo 76 de comunicaciones inalámbricos, que está posicionado sobre la misma, de tal manera que, cuando la parte plegable se pliega a lo largo de una línea ilustrada de manera general con la línea 79 de plegado, se obtiene un alineamiento que logra una posición de acoplamiento correcta. La parte plegable 78 puede ser una continuación de la sobrelaminación 75, o un componente independiente de la misma. Cuando se pliega y se afianza de manera conjunta tal como se muestra en la Fig. 9 y la Fig. 10, la parte plegable 78 da como resultado la interposición de la antena 72 entre una capa adicional de material protector. Cuando, tal como se muestra en la Fig. 8, la Fig. 9 y la Fig. 10, la parte plegable 78 y la sobrelaminación 75 tienen sustancialmente el mismo tamaño, se proporciona un bolsillo o sándwich especialmente seguro después del plegado y después de afianzar entre sí la sobrelaminación y la parte plegable, tal como por la referencia 81. Según se utiliza en la presente, el sustrato sobre el que se proporciona la antena puede ser papel, plástico, género o cualquier otro material adecuado que pudiera incluirse en una pieza de ropa o prenda de vestir.
En la Fig. 8(a) se ilustra otro ejemplo que no queda cubierto por la invención. En este caso, el elemento 82 de sintonización adicional en la apertura de la ranura 33 se realiza utilizando un puente 82, contenido en la sección de material 78 diseñada para plegarse sobre la antena 34, que también contiene un elemento de acoplamiento, tal
como un strap reactivo 80. La antena 34 se recubre con un adhesivo 83 de grosor y propiedades definidos, de manera que, en el estado plegado, se define la capacidad formada por el elemento 82 de puente, así como el acoplamiento entre el strap reactivo 80 y la antena 34, en forma o bien del bucle magnético según se ilustra, un componente tal como el chip encapsulado de Hitachi, o bien de un elemento diseñado para acoplarse capacitivamente.
En referencia más particularmente a la realización representada en la Fig. 8, el dispositivo 76 de comunicaciones inalámbricas ilustrado, tal como un strap o chip de RFID que es un elemento independiente en esta realización antes del plegado, incluye un bucle magnético 80. La colocación del elemento de bucle magnético es tal que, cuando se completa el plegado, el bucle magnético y el dispositivo 76 de comunicaciones inalámbricas se pliegan en dirección al centro de la antena 72, posicionando el bucle magnético y el dispositivo de RFID o similar, adyacente a la posición de acoplamiento deseada en la antena. En la realización ilustrada que se muestra en los dibujos, la posición de acoplamiento se encuentra en las proximidades del extremo cerrado 77 de la ranura 73 dentro de la lámina conductora 74 de gran superficie. Cuando se desea, la sobrelaminación 75 y la parte plegable 78 se pueden unir entre sí mediante cualquier mecanismo adecuado, tal como termosellado, soldadura por ultrasonidos, laminación o uso de un adhesivo con el fin de formar un borde sellado 81 tal como se ilustra en la Fig. 9 y la Fig. 10.
En la Fig. 11 se ilustra otra realización i de la invención, en donde el área de la parte plegable 78a es notablemente menor que la lámina conductora 74 de gran superficie. La pestaña plegable 78a resultante sigue teniendo la función de interponer el bucle magnético 80 y el dispositivo 76 de comunicaciones inalámbricas entre la pestaña y una parte del área de la lámina conductora 74. En la disposición ilustrada, la pestaña 78a se afianza sobre la lámina conductora 74 sin mostrarse ninguna sobrelaminación. Cuando se desee, esto se puede combinar con un elemento de sobrelaminación como en las Figs. 8, 9 y 10.
La Fig. 12 ilustra una realización de la invención similar a la de la Fig. 7. En esta disposición, el interior de la ranura 63a se muestra en una forma estrechada en comparación con la que se muestra en la Fig. 7. La Fig. 12 muestra una antena cortada por láser con un condensador interdigital 68 para establecer la sintonización inicial. Otra realización está destinada a proporcionar una antena formada por ataque químico, que puede tener la ventaja de ser más precisa en la sección del condensador, haciendo que el dispositivo sea más pequeño. Si se desea, esto también permitiría una lámina conductora de gran superficie algo más gruesa.
La Fig. 13 es una representación de datos generados cuando se somete a prueba la etiqueta robusta de comercialización representada en la Fig. 12. Esta representación muestra la sensibilidad con respecto a la frecuencia para esa realización particular, mostrando la sensibilidad (ganancia) con respecto a la frecuencia de esta antena, que era de 47 mm2. Esta prueba de rendimiento promedió una sensibilidad de -15 dBm en la banda de Estados Unidos. Además, mostró signos de una respuesta de banda ancha, lo cual no es siempre una característica de una antena híbrida de ranura-bucle (sloop). Además, el dispositivo de la Fig. 12 incluía un sobrelaminado de fusión en caliente y un chip M5 acoplado reactivamente Hitachi encapsulado.
Las Figuras 14 y 14A muestran otros ejemplos que no quedan cubiertos por la invención. Para algunas aplicaciones, es deseable que el dispositivo de RFID incorporado en una pieza de vestir u otro artículo, funcione cuando el artículo se lleve puesto; por ejemplo, en el caso de un parche decorativo en una camiseta deportiva, la etiqueta puede funcionar como una identificación de la fidelidad de la persona que lo lleva puesto y puede permitir, entonces, acceso a servicios premium en un recinto deportivo, tales como los descuentos en comida y bebidas, acceso a áreas VIP, etcétera. Es sabido que las personas, debido a su estructura, que está compuesta en gran medida por agua y otros materiales adsorbentes de RF, interfieren con el funcionamiento de dispositivos de RFID UHF cuando se encuentran en sus proximidades, reduciendo el alcance. La forma de antena utilizada en las realizaciones previas también puede funcionar en proximidad inmediata a un plano metálico adicional, descrito frecuentemente como “plano de tierra”. Este plano, entre la antena de RFID y la superficie que estaría en las proximidades de la persona cuando se está llevando puesta una prenda de vestir, mitiga el efecto de la persona sobre el alcance de la etiqueta de RFID.
En la Fig. 14 y la Fig. 14A se muestra un ejemplo de la estructura 90, antes descrita, aunque se apreciará que puede utilizarse cualquiera de las estructuras descritas previamente para formar una estructura de etiqueta insensible a la superficie, con modificaciones adecuadas del diseño. La antena 92 de RFID está separada del plano conductor por una capa dieléctrica delgada 93. La capa dieléctrica se puede fijar a un sustrato con una capa adhesiva 94. En este contexto, el término delgado describiría una capa inferior a un uno por ciento (1%) de la longitud de onda de la frecuencia de RFID que se esté utilizando para interrogar al dispositivo de RFID, aunque pueden utilizarse capas más gruesas para proporcionar un rendimiento mayor, pero esto puede reducir la ponibilidad de la prenda de vestir. La capa dieléctrica 93 puede ser cualquier material que sea, al mismo tiempo, flexible, duradero y con una baja constante dieléctrica, definiéndose como una capa con una constante dieléctrica relativa inferior a cuatro (4). Serían ejemplos de materiales adecuados las espumas de polipropileno de célula cerrada, los géneros, el papel tratado, el papel sintético, y las mallas de fibras y películas poliméricas, tales como PET.
Las etiquetas, dispositivos y antenas de comercialización robustos descritos en la presente son particularmente adecuados para su inclusión en adornos o parches o rótulos externos fijados a ropa, accesorios de vestir o artículos
deformables, siendo robustos al mismo tiempo que sin añadir un grosor excesivo. No hay ninguna unión o conexión que pueda romperse, y sería necesaria una fuerza sustancial para destruir o dañar el chip encapsulado y la etiqueta que se dan a conocer en la presente con el fin de hacer que los mismos resultasen inoperativos. Para facilitar su fijación a ropa y similares, el dispositivo puede incluir una serie de aperturas 44 (ilustradas en la Fig. 3) a través de la lámina conductora 34 de gran superficie sin afectar de manera significativa al rendimiento. Dichas aperturas, en el caso de un parche o etiqueta o rótulo aplicado con calor, permiten que el adhesivo utilizado, tal como una masa fundida en caliente, fluya a través de la antena, evitando protuberancias de burbujas de aire y haciendo que la estructura sea más robusta. En tal caso, el parche, etiqueta, rótulo o similar se une directamente al género en lugar de por medio de la propia estructura de la etiqueta de comercialización. La fijación puede ser mediante cosido, punteado, fijadores plásticos, adhesivo o cualesquiera otros medios adecuados con los que fijar la etiqueta a la prenda de vestir.
Una lámina conductora de gran superficie típica se realizará con un material que sea eléctricamente conductor y que sea, de forma ventajosa, delgado para su uso como componente de una prenda de vestir o similar. Típicamente, puede considerarse que dichos materiales son hojas de un tipo conocido generalmente en la técnica. Es necesario que la lámina conductora pueda resistir los múltiples movimientos de flexión con los que se encontraría durante los tipos de tratamiento y manipulación que se ilustran en la presente. Alternativamente, pueden utilizarse otras formas de conductor, tales como los correspondientes descritas como géneros conductores, realizados o bien con una malla metálica conductora o bien con elementos tales como hilo polimérico recubierto con metal y, a continuación, tejido formando una estructura conductora general.
También pueden utilizarse otras realizaciones, además de las ilustradas en la presente. Por ejemplo, se pueden utilizar otros medios para fijar el dispositivo a una prenda de vestir u otro género o material en todo caso deformable, tales como mecanismos de cosido, tachuelas y otros mecanismos de conexión. Ventajosamente, la estructura de antena es robusta frente a los daños provocados por operaciones tales como su cosido en la prenda de vestir, en la medida en la que los agujeros creados no provocarán desconexiones de elementos de la antena tal como ocurriría con antenas de tipo dipolo de la técnica anterior. Además, pueden utilizarse otras configuraciones de la propia ranura, a condición de que la ranura quede protegida adecuadamente por medio de una superficie significativamente grande de la lámina conductora excepto por el extremo abierto de la ranura.
Claims (13)
1. Etiqueta de comercialización que comprende:
una lámina conductora (64) de material eléctricamente conductor que tiene un borde perimetral;
una antena híbrida (62) de ranura-bucle que tiene una ranura alargada (63) posicionada totalmente dentro de un interior de la lámina conductora (64) excepto por un extremo abierto (35) de la ranura no cortocircuitado con respecto a la lámina conductora (64);
un dispositivo (66) de comunicaciones inalámbricas, por ejemplo, un dispositivo de RFID que tiene un par de puntos de contacto acoplados eléctricamente a partes respectivas de la lámina conductora (64), estando los puntos en lados opuestos de la ranura (63) en una primera ubicación con respecto a la ranura (33); una segunda ubicación de la lámina conductora (64) y la ranura (63) proporciona un extremo cerrado (67) de la ranura (63);
en donde:
dicha ranura (63) tiene paredes laterales opuestas que definen entre ellas una anchura de ranura media;
dicha lámina conductora (64) se extiende sin interrupciones desde las paredes laterales de la ranura y el extremo cerrado (67) de la ranura al borde perimetral del material conductor durante una distancia igual a dos veces o más de dos veces la anchura media de la ranura; y
una sobrecapa que se superpone sobre la totalidad del dispositivo de comunicaciones inalámbricas y por lo menos una parte de la lámina conductora adyacente al dispositivo de comunicaciones inalámbricas, caracterizada por un condensador interdigital (68) cerca de la ranura (63) para sintonizar la antena híbrida (62) de ranura-bucle.
2. Etiqueta de comercialización según la reivindicación 1, en la que dicha primera ubicación se encuentra en dicho extremo abierto (35).
3. Etiqueta de comercialización según la reivindicación 1, en la que dicha primera ubicación se encuentra a lo largo de un tramo de la ranura entre el extremo abierto (35) y el extremo cerrado (67) de la ranura (63).
4. Etiqueta de comercialización robusta según la reivindicación 1, en la que dicha primera ubicación y dicha segunda ubicación coinciden entre sí.
5. Etiqueta de comercialización según la reivindicación 1, en la que dicha distancia de la lámina conductora (34) es igual o superior a tres veces la anchura media de la ranura; o
en la que dicha distancia de la lámina conductora (64) es igual o superior a cuatro veces la anchura media de la ranura; o
en la que dicha distancia de la lámina conductora (64) es igual o superior a cinco veces la anchura media de la ranura.
6. Etiqueta de comercialización según la reivindicación 1, en la que dicha ranura alargada (63) es una ranura no lineal.
7. Etiqueta de comercialización según la reivindicación 1, en la que dicha etiqueta es un parche, un rótulo, un género, una prenda de vestir o combinaciones de los mismos.
8. Etiqueta de comercialización según la reivindicación 1, en la que la sobrecapa se superpone sobre toda el área superficial de la lámina conductora (64) en la que está ubicado el dispositivo (66) de comunicaciones inalámbricas.
9. Etiqueta de comercialización según la reivindicación 1, en la que la sobrecapa encapsula totalmente la lámina conductora (64) y el dispositivo (66) de comunicaciones inalámbricas.
10. Etiqueta de comercialización de la reivindicación 1, que incluye, además, una capa dieléctrica (93) entre la lámina conductora (34) y la sobrecapa.
11. Etiqueta de comercialización de la reivindicación 10, en la que la capa dieléctrica (93) está fijada mediante un adhesivo (94).
12. Etiqueta de comercialización de la reivindicación 10, en la que la capa dieléctrica (93) se selecciona de un grupo que incluye espuma, adhesivo, película o género.
13. Prenda de vestir que comprende una etiqueta de comercialización según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 y un componente de género al que está afianzada la etiqueta de comercialización.
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