JP4420932B2

JP4420932B2 - 可撓性表示体及び可撓性表示体付き物品

Info

Publication number: JP4420932B2
Application number: JP2007059338A
Authority: JP
Inventors: 克之伊藤
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: JP2008225592A; US20080217414A1

Description

本発明は、可撓性表示体及び可撓性表示体付き物品に関するものである。

従来、商店舗、倉庫等における商品の管理、工場等における半製品の管理、その他各種物品の管理等にＩＣタグと称されるＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｆｉｃａｔｉｏｎ）ラベルを物品自体に貼付したり、物品を収納したり載置したりする容器やパレットに貼（てん）付したりするようになっている。そして、非接触式のＲＦＩＤラベルの場合、専用のリーダライタ装置から電磁誘導作用を利用して電力供給を受けることによってＲＦＩＤラベルに搭載されたＩＣチップが作動して、情報の読み取り又は書き込みが行われる。

また、物品に貼付されるＲＦＩＤラベルにＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を搭載しておき、専用のリーダ装置がＲＦＩＤラベルに搭載されたＩＣチップに記憶されている情報にアクセスしようとすると、前記ＬＥＤが点灯するようにしたＲＦＩＤラベルの技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、ＲＦＩＤラベルが貼付された物品の所有者等は、ＲＦＩＤラベルに搭載されたＩＣチップに記憶されている個人情報等の情報にアクセスが行われようとしていることを認識することができる。
特開２００３−１２３０４０号公報

しかしながら、前記従来のＬＥＤは、硬くて割れやすい結晶構造であるために可撓性を有していない。一方、物品に貼付されるＲＦＩＤラベルには可撓性を備えることが求められているが、このようなＲＦＩＤラベルに可撓性を有していないＬＥＤを搭載すると、ＬＥＤが破壊される恐れがある。

本発明は、従来の問題点を解決して、可撓性を備える基材に薄膜ＬＥＤ素子を実装することによって、撓（たわ）ませても破壊され難くく、信頼性の高い可撓性表示体及び可撓性表示体付き物品を提供することを目的とする。

そのために、本発明の可撓性表示体においては、可撓性を備える基材と、該基材に実装された薄膜ＬＥＤ素子とを有し、該薄膜ＬＥＤ素子は、無機材料をエピタキシャル成長させて形成した積層薄膜から成り、前記基材に形成された平坦面に押圧されて分子間吸引力により固着される。

本発明によれば、可撓性表示体においては、可撓性を備える基材に薄膜ＬＥＤ素子を実装するようになっている。これにより、撓ませても破壊され難くく、信頼性の高い可撓性表示体及び可撓性表示体付き物品を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるＲＦＩＤラベルの概略平面図である。

図において、１１は本実施の形態における可撓性表示体としてのＲＦＩＤラベルである。該ＲＦＩＤラベル１１は、例えば、商店舗、倉庫等における商品の管理、工場等における半製品の管理、その他各種物品の管理等に使用され、各物品の識別情報、管理情報等の各種情報を読み取り又は書き込み可能に格納し、物品自体に貼付したり、物品を収納したり載置したりする容器やパレットに貼付したりして使用されるが、いかなる用途に使用されるものであってもよい。また、前記ＲＦＩＤラベル１１は、情報の読み取り又は書き込みをリーダライタ装置の一部と接触させて行う接触式のものであってもよいが、ここでは、情報の読み取り又は書き込みをリーダライタ装置と接触させることなく行う非接触式のものである場合について説明する。

この場合、前記ＲＦＩＤラベル１１は、可撓性を備える基材としての基板１２、該基板１２に実装されたアンテナ１３、ＩＣチップ１４及び薄膜ＬＥＤ素子としての薄膜ＬＥＤ１５を有する。前記基板１２は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミド等の樹脂フィルム、コート紙等から成る薄板部材であるが、可撓性を備える材質であれば、いかなる種類の材質から成るものであってもよい。

また、前記アンテナ１３は、例えば、銅やアルミニウム等の材質から成る細線であり、３〜１０ターン程度巻かれているが、リーダライタ装置としての後述されるＲＦＩＤリーダライタ装置２１から電磁誘導作用を利用して電力供給を受けることができ、かつ、ＲＦＩＤリーダライタ装置２１と無線通信を行うことができるものであれば、いかなる材質から成るものであってもよいし、いかなる形状を備えるものであってもよい。さらに、前記ＩＣチップ１４は、演算手段であるＣＰＵ及び記憶手段であるメモリ部を含む半導体集積回路を備え、メモリ部に物品の識別情報、管理情報等の各種情報を読み取り又は書き込み可能に格納することができるものであれば、いかなる種類のものであってもよい。

そして、前記薄膜ＬＥＤ１５は、ガリウム砒（ひ）素、窒化ガリウム、窒化インジュウムガリウム、窒化アルミガリウム、窒化アルミ等の無機材料をエピタキシャル成長させて形成した積層薄膜である。なお、前記薄膜ＬＥＤ１５は、赤色（波長６２０〜７２０〔ｎｍ〕）に発光するものであってもよいし、緑色（波長５００〜５８０〔ｎｍ〕）に発光するものであってもよいし、青色（波長４５０〜５００〔ｎｍ〕）に発光するものであってもよいが、ここでは、赤色に発光するものであるとして説明する。

次に、前記ＲＦＩＤラベル１１の断面構造について説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態におけるＲＦＩＤラベルの構造を説明する断面図である。

前記基板１２の少なくとも薄膜ＬＥＤ１５が実装される面には、ポリイミド膜等の有機絶縁膜又は無機絶縁膜から成る平坦（たん）化膜１６が形成されている。そして、該平坦化膜１６の表面は、表面精度が数十ナノメートル以下となるように平坦化されている。前記薄膜ＬＥＤ１５は、後述する工程によって別の母材４３から剥（はく）離され、前記平坦化膜１６上に固着され、一体化されている。

また、前記基板１２上には、アンテナ１３、ＩＣチップ１４、薄膜ＬＥＤ１５、その他の配線等を覆うように、保護膜１７が形成されている。該保護膜１７は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等から成り、前記アンテナ１３、ＩＣチップ１４、薄膜ＬＥＤ１５、その他の配線等を保護する。そして、前記薄膜ＬＥＤ１５からの光は、保護膜１７を通過して矢印Ａで示される方向に射出される。

次に、前記薄膜ＬＥＤ１５の構造について詳細に説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態における薄膜ＬＥＤの概略断面図である。

ここで、薄膜ＬＥＤ１５は、赤色に発光するものである場合、図に示されるような構造を備える。図において、３１は半絶縁性又はノンドープのＧａＡｓから成る半導体層であり、３２はｎ型不純物をドープしたＧａＡｓから成るｎ型半導体層であり、３３は前記ｎ型半導体層３２の表面側からｐ型不純物（例えば、Ｚｎ）を拡散して形成したｐ型半導体領域である。そして、ｎ型半導体層３２とｐ型半導体領域３３との界面にｐｎ接合が形成され、ＬＥＤとして機能する。

また、３４は隣り合うｐ型半導体領域３３同士を電気的に分離するための素子分離領域であり、具体的には、エッチング等によって形成された半導体層３１に達する分離溝である。なお、前記分離溝を平坦化するため、絶縁材料を充填（てん）したものであってもよい。

そして、３５はｐ側電極であり、複数のｐ型半導体領域３３の各々に対応して配設され、対応するｐ型半導体領域３３と電気的に接続されている。また、３６はｎ側電極であり、素子分離領域３４によって分離された複数のｎ型半導体層３２の領域の各々に対応して配設され、対応するｎ型半導体層３２の領域と電気的に接続されている。

ここでは、半導体材料としてＧａＡｓを用いた赤色に発光する薄膜ＬＥＤ１５の構造について説明したが、該薄膜ＬＥＤ１５が緑色に発光するものである場合にはＡｌＧａＩｎＰ又はＧａＰを用い、前記薄膜ＬＥＤ１５が青色に発光するものである場合にはＧａＮ又はＩｎＧａＮを用いる。

なお、ＬＥＤを形成する半導体層に、ヘテロ構造又はダブルヘテロ構造を持たせることが好ましい。また、前記薄膜ＬＥＤ１５は、用途によっては、アレイではなく、一個のＬＥＤであってもよい。

次に、前記薄膜ＬＥＤ１５の製造工程について説明する。

図４は本発明の第１の実施の形態における薄膜ＬＥＤの製造工程を説明する図である。なお、（ａ）〜（ｆ）は製造工程中の各工程を示している。

ここでは、薄膜ＬＥＤ１５は、赤色に発光するものである場合について説明する。

まず、図４（ａ）に示されるように、ＧａＡｓを材料とする母材４３の上に、ＡｌＡｓを材料とする犠牲層４１を形成する。なお、前記母材４３は、前述の基板１２とは異なるものである。

次に、図４（ｂ）に示されるように、ＭＯＣＶＤ法などの気相成長法によって、ＡｌＧａＡｓ等を材料をエピタキシャル成長させて、犠牲層４１の上に積層された半導体薄膜４２を形成する。

次に、図４（ｃ）に示されるように、半導体薄膜４２に前述したｐ型半導体領域３３を形成することによって、ＬＥＤとして機能するｐｎ接合を形成する。なお、前記半導体薄膜４２は、図３に示されるような半導体層３１及びｎ型半導体層３２から成る層構造を備える。

次に、エッチング液として燐（りん）酸過水等を使用して、所定数のｐ型半導体領域３３が含まれる幅と長さの短冊状の領域を形成するようにホトリソエッチングする。その後、弗（ふっ）化水素液、塩酸液等の剥離エッチング液に母材４３ごと浸漬することによって、犠牲層４１がエッチング除去され、図４（ｄ）に示されるように、複数又は一個のｐ型半導体領域３３が形成された半導体薄膜４２が母材４３から分離される。

次に、図４（ｅ）に示されるように、母材４３から分離された半導体薄膜４２、すなわち、薄膜ＬＥＤ１５は、基板１２の表面に形成された平坦化膜１６に押圧されることによって固着される。なお、図４（ｅ）においては、平坦化膜１６の図示が省略されている。ここで、該平坦化薄膜１６は、有機材料による絶縁薄膜等から成ることが好ましい。また、前記平坦化薄膜１６は、水素結合を代表とする分子間吸引力によって、半導体薄膜４２としての薄膜ＬＥＤ１５の固着を可能とするものである。

次に、図４（ｆ）に示されるように、薄膜ＬＥＤ１５のアレイ化を行うために、前述のように、半導体層３１に達する分離溝をエッチングによって形成することにより、素子分離領域３４を形成する。なお、この後、分離溝を平坦化するため、絶縁材料を充填してもよい。

また、蒸着／ホトリソエッチング法、又は、リフト法によって、ｐ側電極３５及びｎ側電極３６を形成する。これにより、基板１２に固着された一個又はアレイの薄膜ＬＥＤ１５を得ることができる。

なお、一個の薄膜ＬＥＤ１５を形成するには、図４（ｆ）に示されるような工程は、図４（ｄ）に示されるような工程の前に、図４（ｃ）に示されるような工程に続いて実施することもできる。

次に、前記構成のＲＦＩＤラベル１１の動作について説明する。

図５は本発明の第１の実施の形態におけるＲＦＩＤラベル及びＲＦＩＤリーダライタ装置のシステム構成を示す図である。

図に示されるように、情報の読み取り又は書き込みを行う際には、ＲＦＩＤラベル１１をＲＦＩＤリーダライタ装置２１に近接させる。該ＲＦＩＤリーダライタ装置２１は、制御部２４、該制御部２４が書込信号及び電力を送る書込アンテナ２２、及び、前記ＲＦＩＤラベル１１から読取信号を受ける読取アンテナ２３を有する。また、前記ＲＦＩＤラベル１１のアンテナ１３は、前記書込アンテナ２２から電磁誘導作用によって読取信号及び電力を受けるようになっている。

そして、前記薄膜ＬＥＤ１５は、アンテナ１３に接続され、該アンテナ１３を介して電力を受けると発光する。また、前記ＩＣチップ１４は、前記制御部２４からの書込信号をアンテナ１３を介して受信すると、書込信号に対応する処理を行った後、アンテナ１３に応答信号を載せる。すると、前記アンテナ１３による電磁誘導作用で、読取アンテナ２３に応答信号が発生する。そして、制御部２４は読取アンテナ２３から応答信号を受けて処理を行う。

前記ＲＦＩＤラベル１１の基板１２の裏面には接着層が形成され、前記基板１２を各種の物品にそのまま接着することができる。そして、前記ＲＦＩＤラベル１１が貼付された物品をＲＦＩＤリーダライタ装置２１に接近させると、該ＲＦＩＤリーダライタ装置２１は、ＲＦＩＤラベル１１から前記ＩＣチップ１４が格納する情報を読み取り、瞬時に処理をすることができる。

また、基板１２に発光体としての薄膜ＬＥＤ１５が実装されているので、ＲＦＩＤリーダライタ装置２１がＲＦＩＤラベル１１に電力を供給すると、薄膜ＬＥＤ１５が発光する。これにより、使用者は、ＲＦＩＤリーダライタ装置２１によってＲＦＩＤラベル１１の情報の読み取り又は書き込みがされていることを認識することができる。

また、薄膜ＬＥＤ１５は、２〔μｍ〕程度の厚さなので、可撓性の基板１２が撓むことがあっても、結晶破壊等が発生せず、発光特性が変化しない。

本実施の形態においては、可撓性表示体がＲＦＩＤラベル１１である場合について説明したが、可撓性表示体は、発光体を実装するラベルや表示体であれば、いかなるものにも適用することができる。

このように、本実施の形態においては、薄膜ＬＥＤ１５を分子間吸引力によって可撓性の基板１２に固着するので、撓ませても破壊され難く、信頼性の高い可撓性表示体としてのＲＦＩＤラベル１１を提供することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図６は本発明の第２の実施の形態におけるＲＦＩＤラベル及びＲＦＩＤリーダライタ装置のシステム構成を示す図である。

本実施の形態におけるＲＦＩＤラベル１１は、前記第１の実施の形態と同様に、アンテナ１３、ＩＣチップ１４及び薄膜ＬＥＤ１５を有するが、該薄膜ＬＥＤ１５がＩＣチップ１４に接続され、該ＩＣチップ１４によって駆動されて発光するようになっている。なお、ＲＦＩＤラベル１１のその他の点の構造、薄膜ＬＥＤ１５の構造、製造工程及び貼付方法については、前記第１の実施の形態と同様なので、その説明を省略する。また、ＲＦＩＤリーダライタ２１の構成及び動作についても、前記第１の実施の形態と同様なので、その説明を省略する。

次に、本実施の形態におけるＲＦＩＤラベル１１の動作について説明する。

図に示されるように、情報の読み取り又は書き込みを行う際には、ＲＦＩＤラベル１１をＲＦＩＤリーダライタ装置２１に近接させる。すると、ＲＦＩＤラベル１１のアンテナ１３は、ＲＦＩＤリーダライタ装置２１の書込アンテナ２２から電磁誘導作用によって読取信号及び電力を受ける。

そして、ＲＦＩＤラベル１１のＩＣチップ１４は、ＲＦＩＤリーダライタ装置２１の制御部２４からの信号をアンテナ１３を介して受信すると、信号に対応する処理を行った後、アンテナ１３に応答信号を載せる。前記ＩＣチップ１４は、薄膜ＬＥＤ１５を駆動して発光させ、使用者に対し、書込信号に対応する処理を行ったことを報知する。

また、ＲＦＩＤラベル１１のアンテナ１３による電磁誘導作用で、ＲＦＩＤリーダライタ装置２１の読取アンテナ２３に応答信号が発生する。そして、前記制御部２４は応答信号を受けて処理を行う。

このように、ＲＦＩＤラベル１１のＩＣチップ１４は、ＲＦＩＤリーダライタ装置２１からの信号に対応する処理を行った後で薄膜ＬＥＤ１５を駆動して発光させるので、使用者は、ＲＦＩＤラベル１１が実際にＲＦＩＤリーダライタ装置２１からの信号に対応する処理を行ったことを認識することができる。なお、該処理は、例えば、メモリ部に格納された情報の変更、読み出し等の処理である。

このように、本実施の形態においては、薄膜ＬＥＤ１５がＩＣチップ１４に接続され、該ＩＣチップ１４によって駆動されて発光するようになっている。そして、前記ＩＣチップ１４は、ＲＦＩＤリーダライタ装置２１からの信号に対応する処理を行った後で薄膜ＬＥＤ１５を駆動して発光させる。そのため、使用者は、ＲＦＩＤラベル１１が実際にＲＦＩＤリーダライタ装置２１からの信号に対応する処理を行ったことを認識することができる。

なお、前記第１及び第２の実施の形態においては、可撓性表示体がＲＦＩＤラベル１１である場合について説明したが、可撓性表示体は、可撓性基材に発光体を実装するＩＣカード、曲率を有する表示素子や表示装置等に適用することができる。

また、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態におけるＲＦＩＤラベルの概略平面図である。本発明の第１の実施の形態におけるＲＦＩＤラベルの構造を説明する断面図である。本発明の第１の実施の形態における薄膜ＬＥＤの概略断面図である。本発明の第１の実施の形態における薄膜ＬＥＤの製造工程を説明する図である。本発明の第１の実施の形態におけるＲＦＩＤラベル及びＲＦＩＤリーダライタ装置のシステム構成を示す図である。本発明の第２の実施の形態におけるＲＦＩＤラベル及びＲＦＩＤリーダライタ装置のシステム構成を示す図である。

符号の説明

１１ＲＦＩＤラベル
１２基板
１３アンテナ
１５薄膜ＬＥＤ

Claims

（ａ）可撓性を備える基材と、
（ｂ）該基材に実装された薄膜ＬＥＤ素子とを有し、
（ｃ）該薄膜ＬＥＤ素子は、無機材料をエピタキシャル成長させて形成した積層薄膜から成り、前記基材に形成された平坦面に押圧されて分子間吸引力により固着されることを特徴とする可撓性表示体。
（ａ）可撓性を有する基材と、
（ｂ）該基材に実装されたアンテナと、
（ｃ）前記基材に実装され、前記アンテナから電力を供給される薄膜ＬＥＤ素子とを有し、
（ｄ）該薄膜ＬＥＤ素子は、無機材料をエピタキシャル成長させて形成した積層薄膜から成り、前記基材に形成された平坦面に押圧されて分子間吸引力により固着されることを特徴とする可撓性表示体。
前記平坦面は前記基材上に形成される平坦化膜から成る請求項１又は２に記載の可撓性表示体。
前記薄膜ＬＥＤ素子は表面に形成されたｐ側電極及びｎ側電極を備える請求項１又は２に記載の可撓性表示体。
前記基材は裏面に接着層を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の可撓性表示体。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の可撓性表示体が貼付された可撓性表示体付き物品。