DE102007028467A1 - Measuring device with RFID transponder and sensor - Google Patents

Abstract

Es wird ein als Mehrschichtkörper ausgebildeter und mit einer Schutzschicht überdeckter RFID-Transponder mit mindestens einer organischen Halbleiterschicht beschrieben. Der RFID-Transponder (1) umfasst mindestens ein Sensorelement (14) und die Schutzschicht (16) weist ein über dem mindestens einen Sensorelement (14) angeordnetes Messfenster (18) auf, das für die durch das Sensorelement (14) zu bestimmende Messgröße durchlässig ist. Die Schutzschicht kann auch für die durch das Sensorelement (14) zu bestimmende Messgröße durchlässig ausgebildet sein, so dass ein Messfenster nicht benötigt ist.A RFID transponder designed as a multilayer body and covered with a protective layer having at least one organic semiconductor layer is described. The RFID transponder (1) comprises at least one sensor element (14) and the protective layer (16) has a measuring window (18) arranged above the at least one sensor element (14), which is permeable to the measured variable to be determined by the sensor element (14) is. The protective layer can also be designed to be permeable to the measured variable to be determined by the sensor element (14), so that a measuring window is not required.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit einem RFID-Transponder und mindestens einem Sensor.The The invention relates to a measuring device with an RFID transponder and at least one sensor.

Mobile Messvorrichtungen mit drahtloser Signalübertragung können mit einem RFID (Radio Frequency Identification)-Transponder ausgebildet sein. Der RFID-Transponder kommuniziert mit einem Lesegerät, das von dem RFID-Transponder entfernt angeordnet sein kann. Bei kurzen Entfernungen zwischen RFID-Transponder und Lesegerät kann die zum Betrieb des Transponders benötigte Energie vom Lesegerät auf den Transponder drahtlos übertragen werden. Bei größeren Entfernungen kann der Transponder mit einer Energiequelle ausgebildet sein, beispielsweise mit einer Solarzelle oder einer Batterie.mobile Measuring devices with wireless signal transmission can formed with an RFID (Radio Frequency Identification) transponder be. The RFID transponder communicates with a reader, which may be located remotely from the RFID transponder. at short distances between RFID transponder and reader can the energy required to operate the transponder from the Reader on the transponder wirelessly transmitted become. For larger distances, the transponder be formed with an energy source, for example with a Solar cell or a battery.

In der DE 10 2004 043 956 A1 ist eine Messanordnung zur Bestimmung einer mechanischen Verformung beschrieben, bei der die Lagebestimmung mehrerer RFID-Transponder genutzt wird, um die Verformung von einem Crashtest unterzogenen Fahrzeugen zu bestimmen. Die RFID-Transponder sind in einem vorbestimmten Abstand an einem Fahrzeugbauteil angebracht. Durch wenigstens drei räumlich voneinander getrennt angeordnete Sende-Empfangseinrichtungen wird die Lageposition der RFID-Transponder bestimmt. Die RFID-Transponder üben zugleich die Funktion von Lagesensoren aus.In the DE 10 2004 043 956 A1 a measuring device for determining a mechanical deformation is described, in which the orientation of a plurality of RFID transponders is used to determine the deformation of a crash-tested vehicles. The RFID transponders are mounted at a predetermined distance on a vehicle component. The positional position of the RFID transponders is determined by at least three transceivers arranged spatially separated from each other. The RFID transponders simultaneously perform the function of position sensors.

In der DE 696 28 147 T2 wird eine Vorrichtung zur Bestimmung der Betriebsdaten eines Fahrzeugreifens beschrieben. Ein RFID-Transponder, eine Energiequelle und verschiedene Sensoren sind in einem Gehäuse angeordnet, wobei weitere Sensoren auch außerhalb des Gehäuses angeordnet sein können. Die vom RFID-Transponder erfassten Messdaten werden an eine entfernte Abfrageeinheit gesendet.In the DE 696 28 147 T2 a device for determining the operating data of a vehicle tire is described. An RFID transponder, an energy source and various sensors are arranged in a housing, wherein further sensors can also be arranged outside the housing. The measurement data acquired by the RFID transponder are sent to a remote interrogation unit.

Die DE 10 2004 056 379 A1 beschreibt eine Vorrichtung einer eine Windel tragende Person, bei der Sensoren, wie Feuchtesensoren und/oder Pulssensoren mit einer Auswertungseinheit verbunden sind, bei der es sich auch um einen RFID-Transponder handeln kann. Die einzelnen Komponenten der Vorrichtung sind als Einzelkomponenten ausgebildet, die in einer an der Windel angeordneten Aufnahmetasche untergebracht sein können.The DE 10 2004 056 379 A1 describes a device of a person wearing a diaper, in which sensors, such as humidity sensors and / or pulse sensors are connected to an evaluation unit, which may also be an RFID transponder. The individual components of the device are designed as individual components, which can be accommodated in a receiving pocket arranged on the diaper.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur drahtlosen Übermittlung von Messdaten zu schaffen, die kostengünstig als Massenprodukt zu fertigen ist und die im Einsatz von jedermann leicht handhabbar ist.task The present invention is a device for wireless transmission to create measurement data that is cost-effective as a mass product is ready to use and easy to use by anyone is.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem als Mehrschichtkörper ausgebildeten und mit einer Schutzschicht überdeckten RFID-Transponder mit mindestens einer aus einer Lösung aufgebrachten, insbesondere organischen Halbleiterschicht gelöst, wobei vorgesehen ist, dass der RFID-Transponder mindestens ein Sensorelement und eine Transponder-Elektronik umfasst und dass die Schutzschicht ein über dem mindestens einen Sensorelement angeordnetes Messfenster aufweist, das für die durch das Sensorelement zu bestimmende Messgröße durchlässig ist oder dass die Schutzschicht für die durch das Sensorelement zu bestimmende Messgröße durchlässig ist.According to the invention this task with a trained as a multi-layer body and covered with a protective layer RFID transponder at least one applied from a solution, in particular dissolved organic semiconductor layer, being provided is that the RFID transponder at least one sensor element and includes a transponder electronics and that the protective layer is over having the at least one sensor element arranged measuring window, that for the measured variable to be determined by the sensor element is permeable or that the protective layer for the measured variable to be determined by the sensor element is permeable.

Vorzugsweise weist hierbei der RFID-Transpoder mindestens eine gemeinsame Schicht auf, die sowohl eine Funktionsschicht des mindestens einen Sensorelements als auch eine Funktionsschicht der Transponder-Elektronik bildet.Preferably In this case, the RFID transpoder has at least one common layer on, both a functional layer of the at least one sensor element as well as forms a functional layer of the transponder electronics.

Der erfindungsgemäße RFID-Transponder zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus, weil alle benötigten Bauelemente bzw. Baugruppen in einem Mehrschichtkörper schichtweise aufgebaut sind.Of the inventive RFID transponder is distinguished through a simple design because all needed Components or assemblies in a multilayer body are constructed in layers.

Der Schichtaufbau kann vorzugsweise durch mehrmaliges Drucken aufgebracht werden, wobei als Trägerschicht eine Polymerfolie von etwa 20 bis 50 μm Dicke vorgesehen sein kann. Weil die einzelnen Schichten sehr dünn, d. h. mit Dicken im Nanometerbereich bzw. im Mikrometerbereich < 50 μm aufgebracht sein können, ist der erfindungsgemäße RFID-Transponder als flexible Baugruppe ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, den RFID-Transponder direkt auf ein Substrat zu drucken, beispielsweise auf eine Verpackung, ein Warenetikett oder dergleichen.Of the Layer structure can preferably be applied by repeated printing be, where as a carrier layer, a polymer film of about 20 to 50 microns thick can be provided. Because the individual layers very thin, d. H. with thicknesses in the nanometer range or in the Micrometer range <50 μm can be applied, is the RFID transponder according to the invention designed as a flexible module. It can also be provided to print the RFID transponder directly on a substrate, for example on a packaging, a product label or the like.

Dadurch, dass die für den Langzeiteinsatz des im wesentlichen aus organischem Halbleitermaterial und/oder organischem Leitermaterial aufgebauten RFID-Transponders unverzichtbare Schutzschicht einen für eine Messgröße durchlässigen Bereich aufweist, kann der erfindungsgemäße RFID-Transponder ein Sensorelement für Messgrößen aufweisen, gegen die der RFID-Transponder geschützt sein muss, beispielsweise Luftfeuchtigkeit, Spritzwasser, chemische Stoffe, Sauerstoff oder UV-Strahlung. Derartige Umwelteinflüsse können elektronische Polymer-Schaltungen bereits bei der Lagerung zerstören, so dass Schutzschichten bevorzugt sind, welche die Polymer-Schaltungen möglichst gasdicht kapseln, so dass weder Gase noch Flüssigkeiten noch feste Partikel die Schutzschicht durchdringen können.Thereby, that for the long-term use of the essentially organic semiconductor material and / or organic conductor material built-in RFID transponder indispensable protective layer one permeable to a measurand Has area, the inventive RFID transponder have a sensor element for measured variables, against which the RFID transponder must be protected, for example Humidity, water spray, chemical substances, oxygen or UV radiation. Such environmental influences can be electronic Destroying polymer circuits already during storage, so that protective layers are preferred, which are the polymer circuits encapsulate as gastight as possible, so that neither gases nor liquids still solid particles can penetrate the protective layer.

Der Begriff „organisches Material" umfasst hier alle Arten organischen, metallorganischen und/oder organisch/anorganischen Kunststoffen (Hybride), insbesondere die, die im Englischen z. B. mit „plastics" bezeichnet werden. Es handelt sich um alle Arten von Stoffen mit Ausnahme der klassischen Halbleiter (Germanium, Silizium), die aus Einkristallen bzw. dotierten Einkristallen gebildet sind und der typischen metallischen Leiter. Eine Beschränkung im dogmatischen Sinn auf organisches material als Kohlenstoff enthaltendes Material ist demnach nicht vorgesehen, vielmehr ist auch an den breiten Einsatz von z. B. Silikonen gedacht. Weiterhin soll der Term keine Beschränkung im Hinblick auf die Molekülgröße, insbesondere auf polymere und/oder oligomere Materialien unterliegen, sondern es ist durchaus auch der Einsatz von „small molecules" möglich. Der Wortbestandteil „Polymer" ist historisch bedingt und enthält insofern keine Aussage über das Vorliegen einer tatsächlich polymeren Verbindung. Bei den aus einer Lösung aufgebrachten Halbleiterschichten kann es sich auch um anorganische Halbleiterschichten, beispielsweise auf der Basis von amorphem Silizium handeln, bei denen der Halbleiter in Form von Partikeln oder Nanopartikeln vorliegt.The term "organic material" here encompasses all types of organic, organometallic and / or organic / inorganic plastics (hybrids), in particular those which in English, for example, with These are all types of materials except the classical semiconductors (germanium, silicon), which are formed from single crystals or doped single crystals and the typical metallic conductor, a restriction in the dogmatic sense to organic material as carbon Accordingly, it is also intended to the broad use of, for example, silicones.Furthermore, the term should not be limited in terms of molecular size, in particular on polymeric and / or oligomeric materials, but it is quite well Use of "small molecules" possible. The word constituent "polymer" is of historical nature and therefore contains no statement about the existence of an actual polymeric compound. The semiconductor layers applied from a solution can also be inorganic semiconductor layers, for example based on amorphous silicon, in which the semiconductor is in Form of particles or nanoparticles is present.

Das Messfenster ist entbehrlich, wenn die Schutzschicht für die Messgröße durchlässig ist. Beispielsweise benötigt ein Temperatursensor im allgemeinen kein Messfenster, wenn es sich um eine Messung der Umgebungstemperatur handelt. Wenn die lokal begrenzte Temperatur eines Körpers bestimmt werden soll, beispielsweise die Oberflächentemperatur eines Kühlkörpers, dann kann ein Messfenster vorgesehen sein, das beispielsweise einen guten thermischen Kontakt zwischen der Oberfläche des Kühlkörpers und der Oberfläche des Temperatursensors herstellt. Das Messfenster kann beispielsweise durch eine Metallfolie gebildet sein, vorzugsweise aus Kupfer oder Silber, die eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist.The Measuring window is dispensable if the protective layer for the measured quantity is permeable. For example a temperature sensor generally does not require a measuring window, if it is a measurement of the ambient temperature. If the localized temperature of a body can be determined should, for example, the surface temperature of a heat sink, then a measurement window can be provided, for example, a good thermal contact between the surface of the heat sink and the surface of the temperature sensor. The Measuring window can be formed for example by a metal foil be, preferably of copper or silver, which has a good thermal Conductivity has.

Weil vorgesehen ist, dass der RFID-Transponder mindestens eine gemeinsame Schicht aufweist, die als Sensorschicht und als eine Funktionsschicht der Transponder-Elektronik dient, ist es im allgemeinen nicht notwendig, für die Herstellung des Sensorelements spezielle Fertigungsschritte vorzusehen. Das schließt aber nicht aus, dass vorgesehen sein kann, das Sensorelement bei prinzipiell gleichem Aufbau wie ein Bauelement der Transponder-Elektronik für die Sensorfunktion zu optimieren, beispielsweise hinsichtlich seiner Abmessungen. Ein Feldeffekttransistor, der als Sensor vorgesehen ist, kann beispielsweise mit größerer Halbleiterfläche ausgebildet sein als ein Feldeffekttransistor der gleichen Art, der eine Funktion für die Transponder-Elektronik bereitstellt, beispielsweise zusammen mit weiteren Feldeffekttransistoren einen Ringoszillator bildet.Because is provided that the RFID transponder at least one common Layer has, as a sensor layer and as a functional layer the transponder electronics are used, it is generally not necessary for the production of the sensor element special manufacturing steps provided. But that does not exclude that be provided can, the sensor element in principle the same structure as a Component of the transponder electronics for the sensor function to optimize, for example, in terms of its dimensions. A field effect transistor, which is provided as a sensor, for example, with larger Semiconductor surface may be formed as a field effect transistor the same kind of a function for the transponder electronics provides, for example, together with other field effect transistors forms a ring oscillator.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen bezeichnet.Further advantageous embodiments are designated in the subclaims.

Es kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine gemeinsame Schicht eine aus einer Lösung aufgebrachte Schicht ist. Es ist also vorgesehen, auch die für die Sensorfunktion entscheidende Schicht mit den gleichen Technologien aufzubringen, wie die Funktionsschichten der Transponder-Elektronik.It it can be provided that the at least one common layer is a layer applied from a solution. It is So provided, including the crucial for the sensor function layer using the same technologies as the functional layers the transponder electronics.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine gemeinsame Schicht eine in einem Druckprozess aufgebrachte Schicht ist. Die Möglichkeit, die Schichten in einem Druckprozess aufzubringen, führt zu Lösungen mit geringen Herstellungskosten und hoher Produktivität, wie sie beispielsweise für den Rolle-zu-Rolle-Prozess typisch sind. Für den Druckprozess stehen zahlreiche Verfahren zur Verfügung. Lösungen können beispielsweise mit Tintenstrahldruck aufgebracht werden. Pastöses Material kann beispielsweise durch Rakeln aufgetragen werden, wobei die zu befüllenden Vertiefungen beispielsweise durch chemisches Ätzen oder durch Laserablation in eine untere Schicht oder ein Trägersubstrat eingebracht sein können. Überschüssiges Material kann in einem nachfolgenden Prozessschritt abgewischt werden.advantageously, it can be provided that the at least one common layer is a layer applied in a printing process. The possibility, applying the layers in a printing process leads to solutions with low production costs and high productivity, as are typical for the roll-to-roll process, for example. Numerous methods are available for the printing process. Solutions can be used, for example, with inkjet printing be applied. For example, pasty material can be applied by doctoring, with the to be filled Depressions, for example, by chemical etching or by Laser ablation in a lower layer or a carrier substrate can be introduced. excess Material can be wiped off in a subsequent process step.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine gemeinsame Schicht eine Sensorschicht des mindestens einen Sensorelements ist, deren elektrische Eigenschaften durch die zu bestimmende Messgröße beeinflusst werden.Further it can be provided that the at least one common layer a sensor layer of the at least one sensor element, whose electrical properties by the measured variable to be determined to be influenced.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die mindestens eine gemeinsame Schicht aus einem organischen Halbleitermaterial besteht.advantageously, is provided that the at least one common layer an organic semiconductor material.

Es ist optional möglich, dass die mindestens eine gemeinsame Schicht zwei oder mehr Teilschichten aufweist. Die Teilschichten können beispielsweise nacheinander aufgebracht werden und so einen Schichtverbund aus übereinander angeordneten Schichten bilden. Es ist aber auch möglich, dass die Teilschichten strukturiert sind und jeweils Bereiche der mindestens einen gemeinsamen Schicht bilden. Beispielsweise kann eine erste Teilschicht als eine poröse Schicht ausgebildet sein, in deren Poren sodann eine zweite Teilschicht eingebracht wird, welche die Poren vollständig ausfüllt. Die erste Teilschicht kann beispielsweise die Funktion einer Stützmatrix haben, und die zweite Teilschicht kann als eine Funktionsschicht ausgebildet sein.It is optionally possible that the at least one common Layer has two or more sub-layers. The sublayers For example, they can be applied sequentially and such a layer composite of superimposed layers form. But it is also possible that the partial layers are structured and each areas of at least one common Forming a layer. For example, a first sub-layer may be porous Layer be formed in the pores then a second sub-layer is introduced, which completely fills the pores. The first sub-layer can, for example, the function of a support matrix have, and the second sub-layer can as a functional layer be educated.

Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Sensorelement einen Messwertspeicher bildet. Das eine Sensorelement oder mehrere Sensorelemente kann bzw. können beispielsweise Elemente eines Speicherschaltkreises sein, dessen Speicherwert durch das Einwirken der Messgröße verändert wird. Dabei ist es möglich, dass der RFID-Transponder ausgehend von einem einheitlichen Schaltungslayout durch partielles Entfernen der Schutzschicht über den als Sensorelement vorgesehenen Bereichen des Messwertspeichers für unterschiedliche Messaufgaben modifizierbar ist.It can be provided that the at least one sensor element forms a measured value memory. The one sensor element or a plurality of sensor elements may be, for example, elements of a memory circuit whose stored value is changed by the action of the measured variable. It is possible that the RFID transponder starting from a uniform scarf tion layout by partial removal of the protective layer over the provided as a sensor element areas of the measured value memory for different measurement tasks is modifiable.

Weiter ist es möglich, dass zwei oder mehr Sensorelemente mit unterschiedlicher Messempfindlichkeit ausgebildet sind. Die Messempfindlichkeit kann beispielsweise durch Variation der Schichtdicke der Sensorschicht und/oder durch Variation der Dotierung und/oder des Materials der Sensorschicht eingestellt sein. Auf diese Weise kann eine digitalisierte quantitative Messgrößenerfassung ausgebildet sein, wobei beispielsweise bei Verwendung von 7 Sensoren unterschiedlicher Empfindlichkeit ein Messbereich 128 Abstufungen aufweisen kann, d. h. es ist eine Auflösung besser als 1% möglich.Furthermore, it is possible for two or more sensor elements to be designed with different measurement sensitivity. The measurement sensitivity can be set, for example, by varying the layer thickness of the sensor layer and / or by varying the doping and / or the material of the sensor layer. In this way, a digitized quantitative measured variable detection can be formed, wherein, for example, when using 7 sensors of different sensitivity, a measuring range 128 Can have gradations, ie it is a resolution better than 1% possible.

Es kann auch vorgesehen sein, dass zwei oder mehr Messfenster mit unterschiedlicher Durchlässigkeit für die Messgröße ausgebildet sind. Es können also in dieser Ausbildung gleiche Sensorelemente vorgesehen sein und die Fenster unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise können die Messfenster mit einer Schutzschicht unterschiedlicher Dicke überdeckt sein oder als Öffnungen mit einer unterschiedlichen effektiven Fläche ausgebildet sein. Es kann sich beispielsweise um Messfenster handeln, die eine unterschiedliche Anzahl von Löchern aufweisen oder eine gleiche Anzahl von Löchern mit unterschiedlichem Lochdurchmesser aufweisen. Auf diese Weise kann eine digitalisierte quantitative Messgrößenerfassung ausgebildet sein, wobei das unter dem mit der höchsten Durchlässigkeit ausgebildeten Messfenster angeordnete Sensorelement die größte Messempfindlichkeit aufweist und daher bereits bei niedrigem Messgrößenbetrag ein Messsignal ausgibt und das unter dem mit der kleinsten Durchlässigkeit ausgebildeten Messfenster angeordnete Sensorelement die kleinste Messempfindlichkeit aufweist und daher erst bei einem großen Messgrößenbetrag ein Messsignal ausgibt. Mit fünf derart unterschiedlich ausgebildeten Messfenstern kann der Messbereich bereits 32 Abstufungen aufweisen.It can also be provided that two or more measuring windows with different Permeability for the measured variable are formed. So it can be the same in this training Sensor elements may be provided and the windows formed differently For example, the measurement windows can be covered with a protective layer be covered with different thickness or as openings be formed with a different effective area. For example, they may be measurement windows that have a different Number of holes or an equal number of holes Have holes with different hole diameter. In this way, a digitized quantitative measurement acquisition be formed, which is below the one with the highest Permeability trained measuring window arranged sensor element has the greatest sensitivity and therefore already at a low measured value amount a measuring signal and that under the smallest permeability trained measuring window arranged sensor element the smallest Measuring sensitivity and therefore only at a large amount of measured variables outputs a measuring signal. With five so different trained measuring windows, the measuring range can already be 32 steps exhibit.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass der RFID-Transponder ein Anzeigeelement aufweist. Bei dem Anzeigeelement kann es sich um ein optisches Anzeigeelement handeln, beispielsweise ein Display, so dass der durch das Sensorelement bzw. die Sensorelemente ermittelte Messwert bereits ohne Verwendung eines Lesegerätes ablesbar ist. Es kann sich aber auch um ein akustisches Anzeigeelement handeln, beispielsweise um einen Piezosummer.It can further be provided that the RFID transponder is a display element having. The display element may be an optical display element act, for example, a display, so that by the sensor element or the sensor elements determined measured value already without use a reading device is readable. It can be too to act an acoustic display element, for example, a Piezo buzzer.

Es können weitere in den RFID-Transponder integrierte Bauelemente vorgesehen sein, beispielsweise eine autarke Stromquelle. Vorteilhafterweise kann es sich bei der autarken Stromquelle um eine Solarzelle handeln, so dass die Lagerfähigkeit des RFID-Transponders nicht durch die Lagerfähigkeit der autarken Stromquelle begrenzt ist, wie das bei einem elektrochemischen Element der Fall ist.It can further integrated into the RFID transponder components be provided, for example, a self-sufficient power source. Advantageously, can the self-sufficient power source is a solar cell, so that the shelf life of the RFID transponder is not limited by the shelf life of the self-sufficient power source is, as is the case with an electrochemical element.

Es ist möglich, dass die Schutzschicht zwei oder mehrere Teilschichten aufweist. Die zwei oder mehreren Teilschichten können übereinander und/oder bereichsweise nebeneinander angeordnet sein. Es kann also vorgesehen sein, dass die zwei oder mehr übereinander angeordneten Teilschichten gemeinsam alle relevanten schädlichen Umwelteinflüsse von dem RFID-Transponder fernhalten, wobei in den Bereichen, in denen mindestens einer der Teilschichten die Messgröße entfernt ist, die Schutzschicht für die Messgröße durchlässig ist. Es kann sich beispielsweise bei den Teilschichten um eine lichtundurchlässige äußere Schutzschicht und um eine innere Schutzschicht handeln, die beispielsweise als gasdichte Schutzschicht ausgebildet ist. In den Bereichen, in denen die äußere Schutzschicht entfernt ist, kann zwar Licht auf ein darunter angeordnetes lichtempfindliches Sensorelement fallen, jedoch ist auch dieses Sensorelement gegen die übrigen Umwelteinflüsse, wie Feuchte und/oder Verschmutzung geschützt.It it is possible that the protective layer has two or more sublayers having. The two or more sub-layers can be superimposed and / or be arranged in areas next to each other. It can therefore be provided be that the two or more are arranged one above the other Partial layers together all relevant harmful environmental influences away from the RFID transponder, wherein in the areas in at least one of the sublayers is the measured variable is removed, the protective layer for the measured variable is permeable. It may, for example, in the partial layers around an opaque outer protective layer and act to an inner protective layer, for example, as gas-tight protective layer is formed. In the areas where The outer protective layer is removed, though Light on a photosensitive sensor element arranged thereunder fall, but also this sensor element is against the other environmental influences, like moisture and / or pollution protected.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Messfenster durch einen Bereich der Schutzschicht gebildet ist, in dem die Schutzschicht mindestens partiell entfernt ist. Durch das bezeichnete offene Messfenster kann das unter dem Messfenster angeordnete Sensorelement beispielsweise Gasen oder Flüssigkeiten ausgesetzt sein, d. h. das Sensorelement kann als Gassensor oder als Flüssigkeitssensor ausgebildet sein. Ein RFID-Transponder mit integriertem Gassensor kann beispielsweise vorgesehen sein, um den Verlust einer Schutzgasatmosphäre in einer gasdichten Verpackung anzuzeigen. Eine partiell entfernte Schutzschicht kann beispielsweise als eine perforierte Schutzschicht ausgebildet sein, wobei die Perforation in der Anzahl und/oder der Größe der in die Schutzschicht eingebrachten Löcher variieren kann.It But it can also be provided that the measuring window by a Area of the protective layer is formed, in which the protective layer at least partially removed. Through the designated open measurement window For example, the sensor element arranged below the measurement window can Be exposed to gases or liquids, d. H. the sensor element can be designed as a gas sensor or as a liquid sensor be. An RFID transponder with integrated gas sensor can, for example be provided to the loss of a protective gas atmosphere to display in a gas-tight packaging. A partially removed Protective layer can be used, for example, as a perforated protective layer be formed, wherein the perforation in the number and / or the Size of holes made in the protective layer can vary.

Es ist weiter möglich, dass das Messfenster durch einen Bereich der Schutzschicht gebildet ist, in dem die Schutzschicht für die Messgröße durchlässig ausgebildet ist. Wie weiter oben ausgeführt, kann die Schutzschicht beispielsweise aus mehreren Teilschichten gebildet sein, wobei im Bereich des Messfenster eine für die Messgröße durchlässige Teilschicht aufgebracht sein kann. Es kann sich aber auch um eine im Ausgangszustand poröse Schutzschicht handeln, die außerhalb des Messfensters mit einem porenfüllenden Material getränkt ist.It is further possible that the measurement window through an area the protective layer is formed, in which the protective layer for the measured quantity is permeable is. As stated above, the protective layer be formed for example of several sub-layers, wherein in Range of the measurement window one for the measured variable permeable partial layer can be applied. It can but also a porous in the initial state protective layer act outside the measurement window with a pore-filling Material is soaked.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Messfenster von einer ablösbaren Abdeckschicht überdeckt ist. Bei der Abdeckschicht kann es sich beispielsweise um einen Verbund aus einer Schutzfolie und einer Kleberschicht handeln, wobei die Schutzfolie einen als Lasche ausgebildeten Bereich aufweisen kann, der nicht mit der Kleberschicht versehen ist. Durch Ablösen der Schutzfolie kann das Sensorelement des RFID-Transponders vor Gebrauch aktiviert werden. Ein derart ausgebildeter RFID-Transponder kann ohne Schutzverpackung gelagert werden.An advantageous development provides that the measuring window is covered by a removable cover layer. With the cover layer it can For example, be a composite of a protective film and an adhesive layer, wherein the protective film may have a trained as a tab area that is not provided with the adhesive layer. By detaching the protective film, the sensor element of the RFID transponder can be activated before use. Such a trained RFID transponder can be stored without protective packaging.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die Abdeckschicht aus zwei oder mehr Teilschichten gebildet ist, die separat ablösbar sind. Eine solche Abdeckschicht kann beispielsweise für einen Gassensor vorgesehen sein und neben der Schutzfunktion zur Einstellung der Messempfindlichkeit vorgesehen sein. Die obere, d. h. die äußere Teilschicht kann als eine gasdichte Schicht ausgebildet sein, die unter der oberen Teilschicht angeordneten weiteren Schichten können als perforierte Schichten mit unterschiedlicher Lochgröße ausgebildet sein, d. h. jede dieser Schichten kann eine unterschiedlich große Messfläche freigeben. Durch Entfernen einer oder mehrerer der perforierten Schichten kann also die gewünschte Messempfindlichkeit des besagten Gassensors einstellbar sein. Jede der Teilschichten kann auf der Unterseite mit einer Ablöseschicht versehen sein, die das definierte Ablösen der Schichten erleichtern kann.Further it can be provided that the cover layer of two or more Partial layers is formed, which are separated separately. Such a cover layer can, for example, for a Be provided gas sensor and in addition to the protective function for adjustment be provided the measuring sensitivity. The upper, d. H. the outer one Partial layer may be formed as a gas-tight layer, the below the upper part layer arranged further layers can as perforated layers with different hole size be educated, d. H. Each of these layers can be one different release large measuring surface. By removing one or more of the perforated layers can therefore the desired sensitivity be adjustable of said gas sensor. Each of the sublayers Can provide a release layer on the bottom which can facilitate the defined detachment of the layers.

Es kann vorgesehen sein, dass das Sensorelement ein passiver Sensor ist. Als passiver Sensor ist ein Sensor verstanden, der zur Ausgabe eines Sensorsignals eine Hilfsenergie benötigt, beispielsweise eine elektrische Spannung.It can be provided that the sensor element is a passive sensor is. As a passive sensor, a sensor is understood, the output a sensor signal requires an auxiliary power, for example an electrical voltage.

Es ist möglich, dass das Sensorelement nach Art eines Transistors oder einer Diode oder eines Widerstands aufgebaut ist und die Sensorschicht eine aus einer Lösung aufgebrachte, insbesondere organische Halbleiterschicht ist. Die Verwendung eines Transistors, insbesondere eines Feldeffekttransistors, kann vorteilhaft sein, weil der Transistor das „Standardbauelement" der integrierten Schaltungstechnik ist und sehr einfach durch Freilegen der Halbleiterschicht als Sensor nutzbar ist. Beispielsweise kann der Transistor auch als chemischer Sensor eingesetzt werden, wenn der Einfluss der chemischen Messgröße auf die Halbleiterschicht reproduzierbar ist und Querempfindlichkeiten vernachlässigbar sind. Auch bei Vorhandensein größerer Querempfindlichkeiten kann ein solches Sensorelement eingesetzt werden, wenn die zur Querempfindlichkeit beitragenden Messgrößen bei der vorgesehenen Messaufgabe nicht auftreten. Beispielsweise kann ein Alkoholsensor trotz einer Querempfindlichkeit bezüglich brennbarer Gase, wie Wasserstoff, in einem Atemalkohol-Testgerät einsetzbar sein, weil freier Wasserstoff nicht Bestandteil der ausgeatmeten Atemluft ist. Auch Dioden sind durch schichtweisen Auftrag leicht herstellbar. Widerstände sind beispielsweise als Feuchtesensor, als Dehnungssensor oder als Temperatursensor einsetzbar. Ein RFID-Transponder mit einem integrierten Dehnungssensor kann beispielsweise vorteilhafterweise zur Dehnungsmessung an rotierenden Bauteilen eingesetzt werden. In dieser Ausbildung kann das Fenster in der Schutzschicht vorteilhafterweise mit einer dehnbaren Folie überdeckt sein, die mit der Widerstandsschicht verbunden ist.It it is possible that the sensor element in the manner of a transistor or a diode or a resistor is constructed and the sensor layer a applied from a solution, in particular organic Semiconductor layer is. The use of a transistor, in particular a field effect transistor may be advantageous because the transistor the "standard component" of integrated circuit technology is and very simply by exposing the semiconductor layer as a sensor is usable. For example, the transistor may also be chemical Sensor can be used when the influence of the chemical parameter on the semiconductor layer is reproducible and cross-sensitivities are negligible. Even in the presence of larger Cross sensitivities can be used such a sensor element, if the parameters contributing to the cross-sensitivity do not occur during the intended measuring task. For example an alcohol sensor may be flammable despite a cross sensitivity Gases, such as hydrogen, can be used in a breath alcohol test device because free hydrogen is not part of the exhaled Breathing air is. Even diodes are easily produced by layered order. Resistors are, for example, as a humidity sensor, as Strain sensor or used as a temperature sensor. An RFID transponder with an integrated strain sensor, for example, advantageously be used for strain measurement on rotating components. In this embodiment, the window in the protective layer advantageously covered with a stretchable film, which is covered with the resistive layer connected is.

Die organische Halbleiterschicht besteht aus einem organischen Halbleiter, beispielsweise Polythiopen, Polyterthropen, Polyfluoren, Pentaceen, Tetraceen, Oligothropen, angoranischem Silizium eingebettet in einer Polymermatrix, Nano-Silizium oder Polyarylamin. Die Schichtdicke der organischen Halbleiterschicht beträgt vorzugsweise zwischen 5 nm bis 1 μm. Die Halbleiterschicht wird aus einer Lösung, beispielsweise einer wässrigen Lösung, mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise eines Tiefdruckverfahrens oder Tampon-Druckverfahrens, oder auch mittels Spin-Coating, Sprühen oder Giessen aufgebracht.The organic semiconductor layer consists of an organic semiconductor, for example, polythiophene, polyterthropene, polyfluorene, pentacene, Tetracenes, oligothropes, angoran silicon embedded in one Polymer matrix, nano-silicon or polyarylamine. The layer thickness the organic semiconductor layer is preferably between 5 nm to 1 μm. The semiconductor layer is out a solution, for example an aqueous solution, by means of a printing process, for example a gravure printing process or tampon printing process, or by spin coating, spraying or pouring applied.

Weiter kann die Sensorschicht auch aus einer Schicht bestehend aus im wesentlichen anorganischen Substanzen ausgebildet sein, welche aus einer Lösung aufgebracht sind. So kann die Schicht aus einer aus einer Lösung aufgebrachten Schicht eines anorganischen Halbleiters bestehen, beispielsweise aus Nano-Partikeln eines anorganischen Halbleiters, beispielsweise Silizium, bestehen, die aus einer Lösung mittels eines der oben angeführten Verfahren aufgebracht sind, mit einer Schichtdicke zwischen 5 nm und 1 μm.Further The sensor layer may also consist of a layer consisting essentially of be formed inorganic substances, which from a solution are applied. So the layer can be one out of a solution applied layer of an inorganic semiconductor, for example, from nano-particles of an inorganic semiconductor, For example, silicon, consisting of a solution applied by one of the above-mentioned methods are, with a layer thickness between 5 nm and 1 micron.

Weiter ist es möglich, dass das Sensorelement nach Art eines Kondensators aufgebaut ist und die eine Sensorschicht bildende dielektrische Schicht des Sensorelements eine aus einer Lösung aufgebrachte, insbesondere organische dielektrische Schicht ist. Ein Kondensator kann beispielsweise als Drucksensor ausgebildet sein, wobei der Effekt nutzbar ist, dass die Dicke der zwischen den Kondensatorbelägen angeordneten dielektrischen Schicht durch Druckeinwirkung verringert wird, wodurch die Kapazität des Kondensators steigt. Im Bereich des Messfensters kann die Schutzschicht leichter verformbar ausgebildet sein, als in den übrigen Bereichen und/oder elastisch, um den Drucksensor in eine definierte Ausgangslage zurückzustellen Die organische dielektrische Schicht kann beispielsweise aus Polymethylmethacrylat (PMMA), PVP, PHS, PS, Polystyrolcopolymeren, Harnstoffharzen oder PMMA-Copolymeren bestehen.Further it is possible that the sensor element in the manner of a capacitor is constructed and the dielectric layer forming a sensor layer Layer of the sensor element applied from a solution, in particular organic dielectric layer. A capacitor can be formed for example as a pressure sensor, wherein the Effect usable is that the thickness of the between the capacitor pads arranged dielectric layer reduced by pressure which increases the capacitance of the capacitor. in the Area of the measuring window, the protective layer can be easily deformed be formed as in the other areas and / or elastic, to return the pressure sensor to a defined starting position The organic dielectric layer may be, for example, polymethylmethacrylate (PMMA), PVP, PHS, PS, polystyrene copolymers, urea resins or PMMA copolymers exist.

Weiter ist es optional möglich, dass das Sensorelement eine elektrische Schaltungsanordnung auf der Basis von mindestens einer aus einer Lösung aufgebrachten, insbesondere organischen Halbleiterschicht ist. Beispielsweise kann die Temperaturabhängigkeit der Schwingfrequenz eines Ringoszillators zur Temperaturmessung genutzt werden. Eine Polymer-Schaltung kann besonders kostengünstig gefertigt werden, so dass sie beispielsweise auf eine Verpackung für Tiefkühlkost aufgebracht sein kann und die Unterbrechung der Kühlkette anzeigen kann.Furthermore, it is optionally possible for the sensor element to be an electrical circuit arrangement based on at least one of a solution applied, in particular organic semiconductor layer. For example, the temperature dependence of the oscillation frequency of a ring oscillator can be used for temperature measurement. A polymer circuit can be manufactured particularly inexpensively, so that it can be applied, for example, to a package for frozen food and can indicate the interruption of the cold chain.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist vorgesehen, dass das Sensorelement ein aktiver Sensor insbesondere ein Piezoelement, eine Solarzelle oder ein Thermoelement ist. Bei dem aktiven Sensor handelt es sich um einen Sensor, der keine Hilfsenergie zur Ausbildung des Sensorsignals benötigt. Das Sensorsignal kann beispielsweise eine elektrische Spannung sein. Ein Piezoelement kann beispielsweise als ein aktiver Drucksensor verwendet sein, der bei Druckbeaufschlagung eine elektrische Spannung ausgibt, die mit einer elektronischen Schaltung auswertbar ist. Die Solarzelle kann vorzugsweise vorgesehen sein, um das Vorhandensein von Licht anzuzeigen oder um die Belichtungsdauer zu messen. Vorteilhafterweise ist es möglich, dass die photoaktive Schicht des Sensorelements eine aus einer Lösung aufgebrachte, insbesondere organische photoaktive Schicht ist. Die photoaktive Schicht kann aber auch aus anorganischem Material gebildet sein. Solche Solarzellen sind auch als Dünnschicht-Solarzellen bekannt. Ein Thermoelement kann wegen seiner durch die Materialpaarung festgelegten reproduzierbaren Kennlinie von Vorteil sein, beispielsweise um einen RFID-Transponder zur Temperaturmessung an einem rotierenden Bauteil, wie einem Autoreifen, auszubilden.In A further advantageous embodiment provides that the Sensor element an active sensor, in particular a piezo element, a solar cell or a thermocouple is. For the active sensor it is a sensor that does not provide auxiliary power for training the sensor signal needed. The sensor signal may be, for example be an electrical voltage. A piezo element can, for example be used as an active pressure sensor when pressurized an electrical voltage that outputs with an electronic circuit is evaluable. The solar cell may preferably be provided to indicate the presence of light or the exposure time measure up. Advantageously, it is possible that the photoactive Layer of the sensor element applied from a solution, in particular organic photoactive layer. The photoactive layer but may also be formed of inorganic material. Such Solar cells are also known as thin-film solar cells. A thermocouple may be because of its determined by the material pairing be reproducible characteristic of advantage, for example by one RFID transponder for temperature measurement on a rotating component, like a car tire, train.

Neben den vorstehend beschriebenen physikalischen und/oder chemischen Effekten oder Wirkungen können weitere an elektronischen Bauelementen messbare Charakteristiken zur Messwerterfassung genutzt werden, wie beispielsweise Schwellspannung, Einschaltstrom (On-Strom), Ausschaltstrom (Off-Strom), Sättigungsstrom, Sättigungsverhalten, Sperrstrom, Leckstrom, Durchbruchspannung, Dielektrizitätskonstante, Impedanz, Hysterese, Schalt-Verhältnis (On-Off-Verhältnis) und Sperrverhältnis.Next the physical and / or chemical described above Effects or effects may be further electronic Components used measurable characteristics for data acquisition such as threshold voltage, inrush current (on-current), Off-current, saturation current, saturation behavior, Reverse current, leakage current, breakdown voltage, dielectric constant, Impedance, hysteresis, switching ratio (on-off ratio) and lock ratio.

Es ist möglich, dass das Sensorelement ein Sensor mit qualitativer Messwert-Erfassung ist. Ein solches Sensorelement ist einsetzbar, wenn lediglich die Anwesenheit oder die Abwesenheit der Messgröße erfasst werden soll.It is possible that the sensor element is a sensor with qualitative Measured value acquisition is. Such a sensor element can be used if only the presence or absence of the measurand should be recorded.

Weiter ist es möglich, dass das Sensorelement ein Sensor mit quantitativer Messwert-Erfassung ist.Further it is possible that the sensor element is a sensor with quantitative Measured value acquisition is.

Es kann vorgesehen sein, dass das Sensorelement ein Sensor mit analoger Messwerterfassung ist. Zu diesen Sensorelementen zählen alle Sensoren, bei denen die Messgröße ein dem Betrag der Messgröße folgendes Ausgangssignal hervorruft, d. h. es sind Sensoren mit einer stetigen Kennlinie.It can be provided that the sensor element is a sensor with analog Measured value acquisition is. These include sensor elements all sensors where the measured quantity is a Amount of measured variable following output signal causes, d. H. they are sensors with a continuous characteristic.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Sensorelement ein Sensor mit digitaler Messwerterfassung ist. Ein solcher Sensor weist eine unstetige Kennlinie auf, d. h. er zeigt ein Sprungverhalten. Beispielsweise weist eine Zenerdiode ein solches Sprungverhalten auf, das für die Spannungsregelung von Netzteilen nutzbar ist.It However, it can also be provided that the sensor element is a sensor with digital data acquisition is. Such a sensor has a discontinuous characteristic, d. H. he shows a jumping behavior. For example has a Zener diode such a jumping behavior that for the voltage regulation of power supplies is usable.

Weiter ist es möglich, dass das Sensorelement als ein durch die Messgröße reversibel veränderbarer Sensor ausgebildet ist. Diese Eigenschaft des Sensorelements kann entweder durch die Beschaffenheit des Sensorelements, durch die Durchlässigkeit des Messfenster oder durch die Einsatzbedingungen hervorgerufen sein. Beispielsweise kann eine durch UV-Einwirkung zerstörbare Sensorschicht für einen reversibel veränderbaren Sensor vorgesehen sein, wenn die während der vorgesehenen Einsatzzeit des Sensors aufgenommene Strahlungsdosis hinreichend klein ist. Letzteres kann beispielsweise bei einem lichtempfindlichen Sensor durch ein über dem Messfenster angeordnetes UV-Filter erreicht sein.Further it is possible that the sensor element as a through the Measured variable reversibly changeable sensor is trained. This property of the sensor element can either by the nature of the sensor element, by the permeability of the measuring window or caused by the conditions of use be. For example, a destructible by UV exposure Sensor layer for a reversibly changeable Sensor be provided if provided during the Operating time of the sensor recorded radiation dose sufficient is small. The latter can, for example, in a photosensitive Sensor by means of a UV filter arranged above the measuring window be reached.

In einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, dass das Sensorelement als ein durch die Messgröße irreversibel veränderbarer Sensor ausgebildet ist. Das vorstehend benannte Sensorelement mit UV-empfindlicher Sensorschicht kann beispielsweise als UV-Dosis-Sensor eingesetzt sein, indem auf das UV-Filter verzichtet ist oder die Filterdichte so abgestimmt ist, dass die Sensorschicht nach einer vorgegebenen Einwirkungsdauer so weit beeinträchtigt ist, dass der mit diesem Sensorelement versehene RFID-Transponder ein Alarmsignal abgibt bzw. sendet oder bei Abfrage durch ein RFID-Lesegerät sendet. Zur Abstufung der vorgesehenen ertragbaren Einwirkungsdauer der UV-Strahlung kann beispielsweise ein auf das Messfenster aufklebbares oder aufbringbares UV-Filter vorgesehen sein, das in verschiedenen Filterstärken vorgehalten ist oder es kann ein vom Messfenster schichtweise abziehbares UV-Filter vorgesehen sein. Weiter können mehrere UV-Sensoren unterschiedlicher Empfindlichkeit vorgesehen sein, die am RFID-Lesegerät oder am RFID-Transponder anwählbar sind.In Another embodiment provides that the sensor element as an irreversibly changeable by the measurand Sensor is formed. The above-mentioned sensor element with UV-sensitive Sensor layer can be used for example as a UV dose sensor be omitted by the UV filter or the filter density is tuned so that the sensor layer after a predetermined Impact duration is impaired so far that with this sensor element provided RFID transponder an alarm signal sends or sends or, if requested by an RFID reader sends. The gradation of the intended sustainable exposure For example, UV radiation can be glued onto the measurement window or coatable UV filter be provided in different Filter strengths is held or it can be a from the measurement window Layer-wise peelable UV filter be provided. Next you can several UV sensors of different sensitivity provided which can be selected on the RFID reader or on the RFID transponder are.

In den vorgenannten Ausbildungen des erfindungsgemäßen RFID-Transponders wurde davon ausgegangen, dass das Sensorelement in den Schichtaufbau des RFID-Transponders integriert ist, indem es mit den anderen Bauelementen zugleich schichtweise aufgetragen ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Sensorelement eine Transferschicht einer Prägefolie ist. Bei der Transferschicht kann es sich um ein Mehrschichtsystem handeln, das Kontaktflächen aufweist, mit denen es mit dem übrigen Aufbau des RFID-Transponders verbindbar ist. Dieser hybride Aufbau kann beispielsweise für eine kundenwunschabhängige Fertigung von Vorteil sein, bei der gleichartige RFID-Transponder mit unterschiedlichen Sensoren kombiniert werden, indem die Sensoren auf vorbereitete Bereiche des RFID-Transponders beispielsweise mittels Heißprägen aufgebracht werden.In the abovementioned embodiments of the RFID transponder according to the invention, it has been assumed that the sensor element is integrated in the layer structure of the RFID transponder by being applied in layers at the same time as the other components. However, it can also be provided that the sensor element is a transfer layer of a stamping foil. In the transfer layer it may be a multi-layer system having contact surfaces, with which it is connectable to the rest of the structure of the RFID transponder. This hybrid structure can be advantageous, for example, for customer-specific production in which similar RFID transponders are combined with different sensors by applying the sensors to prepared regions of the RFID transponder, for example by means of hot stamping.

Die erfindungsgemäßen RFID-Transponder mit integriertem Sensorelement sind vielfältig verwendbar. Die im folgenden aufgeführten Verwendungen sind beispielhaft zu verstehen:The Inventive RFID transponder with integrated Sensor element can be used in many ways. The following Uses listed are to be understood as examples:

RFID-Transponder mit

• – UV-Sonnenbrand-Sensor, der vor zu langem Aufenthalt in der Sonne warnt;
• – Feuchtesensor, der in eine gekapselte Verpackung eingebracht ist und das Eindringen von Feuchte meldet;
• – Feuchtesensor, der das Unterschreiten einer Mindestfeuchte des in einen Pflanzbehälter eingebrachten Pflanzsubstrats meldet;
• – Feuchtesensor, der die Feuchtesättigung von Windeln, Tampons oder dergleichen meldet;
• – Temperatursensor, der das Unterbrechen einer Kühlkette meldet;
• – Drucksensor, der in einem Sportschuh angeordnet ist und Alarm gibt, wenn die Dämpfungseigenschaften des Sportschuhs nicht mehr garantiert sind;
• – Drucksensor, der als Taster für drahtlose Signalübermittlung zum RFID-Lesegerät vorgesehen ist;
• – chemischer Sensor, der die Anwesenheit von Schadstoffen meldet;
• – chemischer oder biologischer Sensor für den medizinischen Einsatz, wodurch das Auswertungsgerät vor Kontaminierung durch die biologischen Proben, wie Blut, Speichel und Urin, geschützt ist.

RFID transponder with

• - UV sunburn sensor, which warns of too long stay in the sun;
• - Moisture sensor, which is placed in an encapsulated packaging and reports the ingress of moisture;
• - Humidity sensor, which reports falling below a minimum moisture of introduced into a planter plant substrate;
• - Humidity sensor, which reports the moisture saturation of diapers, tampons or the like;
• - Temperature sensor, which signals the interruption of a cold chain;
• - Pressure sensor, which is placed in a sports shoe and gives an alarm if the cushioning properties of the sports shoe are no longer guaranteed;
• - Pressure sensor, which is provided as a button for wireless signal transmission to the RFID reader;
• - chemical sensor reporting the presence of pollutants;
• - Chemical or biological sensor for medical use, whereby the evaluation device is protected from contamination by the biological samples, such as blood, saliva and urine.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenThe The invention will now be described in more detail with reference to exemplary embodiments explained. Show it

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen RFID-Transponders in der Draufsicht; 1 a schematic representation of an RFID transponder according to the invention in plan view;

2 eine schematische Schnittdarstellung des RFID-Transponders in 1 längs der Schnittlinie II-II; 2 a schematic sectional view of the RFID transponder in 1 along the section line II-II;

3 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines in den RFID-Transponder in 1 integrierten Sensors; 3 a schematic sectional view of a first embodiment of an RFID transponder in 1 integrated sensor;

4 ein Ausgangskennliniendiagramm des Sensors in 3; 4 an output characteristic diagram of the sensor in 3 ;

5 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines in den RFID-Transponder in 1 integrierten Sensors; 5 a schematic sectional view of a second embodiment of an RFID transponder in 1 integrated sensor;

6 ein Ausgangskennliniendiagramm des Sensors in 5; 6 an output characteristic diagram of the sensor in 5 ;

7 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines in den RFID-Transponder in 1 integrierten Sensors; 7 a schematic sectional view of a third embodiment of an RFID transponder in 1 integrated sensor;

8 ein Ausgangskennliniendiagramm des Sensors in 7; 8th an output characteristic diagram of the sensor in 7 ;

9 eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines in den RFID-Transponder in 1 integrierten Sensors; 9 a schematic sectional view of a fourth embodiment of an RFID transponder in 1 integrated sensor;

10 ein Ausgangskennliniendiagramm des Sensors in 9. 10 an output characteristic diagram of the sensor in 9 ,

Die 1 und 2 zeigen einen RFID-Transponder 1, der auf einer Trägerschicht 12 eine RFID-Schaltung 13, ein Sensorelement 14 und ein Anzeigeelement 15 aufweist. Der RFID-Transponder 1 ist als ein Mehrschichtkörper ausgebildet. Die Schichten können vorzugsweise nacheinander aufgedruckt sein, so dass der RFID-Transponder 1 kostengünstig herstellbar ist, beispielsweise in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess. Zur elektrischen Verbindung der RFID-Schaltung 13, des Sensorelements 14 und des Anzeigeelements 15 sind in den Schichtaufbau des RFID-Transponders 1 integrierte Verbindungselemente 19 vorgesehen.The 1 and 2 show an RFID transponder 1 standing on a backing 12 an RFID circuit 13 , a sensor element 14 and a display element 15 having. The RFID transponder 1 is formed as a multi-layer body. The layers may preferably be printed one after the other so that the RFID transponder 1 is inexpensive to produce, for example in a roll-to-roll process. For electrical connection of the RFID circuit 13 , of the sensor element 14 and the display element 15 are in the layer structure of the RFID transponder 1 integrated fasteners 19 intended.

Der RFID-Transponder 1 ist mit einer Antenne 11 elektrisch verbunden, wobei der RFID-Transponder 1 und die Antenne 11 auf einem Trägersubstrat 17 (siehe 2) angeordnet sind. Bei dem Trägersubstrat kann es sich beispielsweise um eine Kunststofffolie aus u. a. Polyester, Polyethylen, Polycarbonat, Polypropylen, Polyetheretherketonketon, Polyetheretherketon, Polyamid, Polyphthalamid, syndiotaktisches Polystyrol, Polyvinylidendiflourid, Polytetraflurethylen mit einer Schichtdicke von 12 bis 50 μm handeln. Es ist aber beispielsweise auch möglich, dass es sich um ein Papiersubstrat handelt, wie ein Warenetikett oder eine Verpackung oder dergleichen, auf das der RFID-Transponder 1 und die Antenne 11 aufgedruckt werden oder mittels eines Transferverfahrens als Halbproduktion aufgebracht werden. Die Antenne 11 kann auch in den RFID-Transponder 1 integriert sein.The RFID transponder 1 is with an antenna 11 electrically connected, wherein the RFID transponder 1 and the antenna 11 on a carrier substrate 17 (please refer 2 ) are arranged. The carrier substrate may be, for example, a plastic film of inter alia polyester, polyethylene, polycarbonate, polypropylene, polyetheretherketone ketone, polyetheretherketone, polyamide, polyphthalamide, syndiotactic polystyrene, polyvinylidene difluoride, polytetrafluoroethylene with a layer thickness of 12 to 50 μm. But it is also possible, for example, that it is a paper substrate, such as a product label or packaging or the like, on which the RFID transponder 1 and the antenna 11 be imprinted or applied by means of a transfer process as a semi-production. The antenna 11 can also be used in the RFID transponder 1 be integrated.

Der RFID-Transponder 1 ist von einer Schutzschicht 16 überdeckt, die den RFID-Transponder 1 von Umwelteinflüssen, welche die Funktion des RFID-Transponders negativ beeinflussen können, abschirmt. Schädliche Umwelteinflüsse können beispielsweise Feuchtigkeit, Luftsauerstoff, Licht oder Schmutzpartikel sein, die insbesondere die Haltbarkeit organischer leitender und/oder halbleitender Schichten signifikant verringern können. Bei der Schutzschicht kann es sich beispielsweise um eine dünne auflaminierte Polyesterfolie oder einer aus Lösung aufgebrachten Polymerschicht mit einer Schichtdicke von 1 bis 10 μm handeln. Es kann sich aber auch um eine mittels Thermotransferdruck übertragene Schutzschicht aus Styrolacrylat oder einem Ethylenvinylacetat-Copolymer mit einer Schichtdicke von 1 bis 10 μm handeln.The RFID transponder 1 is from a protective layer 16 covers the RFID transponder 1 environmental influences that can adversely affect the function of the RFID transponder, shields. Harmful environmental influences can be, for example, moisture, atmospheric oxygen, light or dirt particles, which in particular can significantly reduce the durability of organic conductive and / or semiconducting layers. The protective layer may be, for example, a thin laminated polyester film or a polymer layer applied from solution with a layer thickness of 1 to 10 μm. However, it may also be a transfer by thermal transfer printing protective layer of styrene acrylate or ethylene vinyl acetate copolymer having a layer thickness of 1 to 10 microns.

Die Schutzschicht 16 weist eine als Öffnung in der Schutzschicht ausgebildetes Fenster 18 auf, das über dem Sensorelement 14 angeordnet ist, so dass die Oberfläche des Sensorelements 14 mit der Umwelt in Wechselwirkung treten kann. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Sensorelement um einen Sensor zur Bestimmung des Blutzuckerspiegels, der drahtlos mit einem nicht dargestellten Auswertungsgerät kommuniziert. Diese Lösung ist vorteilhaft, weil das Auswertegerät mit der Blutprobe nicht in Kontakt gerät und daher Krankheitserreger nicht übertragbar sind, wenn Blutproben unterschiedlicher Personen ausgewertet werden. Es kann sich bei dem Fenster 18 aber auch um ein Fenster handeln, das selektiv eine mit dem Sensorelement 14 bestimmbare Messgröße hindurchtreten lässt, für die übrigen Umweltgrößen jedoch als Barriere wirkt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Schutzschicht 16 aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wobei im Bereich des Fensters 18 mindestens eine der Teilschichten entfernt sein kann, um den Zutritt der Messgröße zum Sensorelement 14 zu ermöglichen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Schutzschicht 16 im Bereich des Fensters 18 mit geringerer Schichtdicke ausgebildet ist, so dass die Schutzschicht 16 dort in ihrer Schutzfunktion herabgesetzt ist und mindestens den Durchgang der Messgröße bei hoher Konzentration und/oder langer Einwirkungszeit ermöglicht.The protective layer 16 has a window formed as an opening in the protective layer 18 on, that over the sensor element 14 is arranged so that the surface of the sensor element 14 interact with the environment. In the in 1 In the embodiment shown, the sensor element is a sensor for determining the blood sugar level, which communicates wirelessly with an evaluation device (not shown). This solution is advantageous because the evaluation device does not come into contact with the blood sample and therefore pathogens are not transferable when blood samples from different persons are evaluated. It may be at the window 18 but also act around a window that selectively one with the sensor element 14 determinable measurable variable, but acts as a barrier for other environmental variables. For this purpose, for example, the protective layer 16 be constructed of several sub-layers, wherein in the region of the window 18 at least one of the partial layers can be removed in order to allow access of the measured variable to the sensor element 14 to enable. But it can also be provided that the protective layer 16 in the area of the window 18 is formed with a smaller layer thickness, so that the protective layer 16 There is reduced in their protective function and allows at least the passage of the measured variable at high concentration and / or long exposure time.

3 zeigt nun in einer schematischen unmaßstäblichen Schnittdarstellung ein in einen erfindungsgemäßen RFID-Transponder integriertes Sensorelement 3, das als ein Feldeffekttransistor ausgebildet ist. 3 shows now in a schematic, not to scale sectional view of an integrated RFID transponder sensor element according to the invention 3 which is formed as a field effect transistor.

Auf einer Trägerschicht 31 sind eine Source-Elektrode 32s und eine Gate-Elektrode 32d voneinander beabstandet aufgebracht, die von einer Halbleiterschicht 33 überdeckt sind. Bei der Halbleiterschicht 33 handelt es sich vorzugsweise um eine organische Halbleiterschicht. Auf die Oberseite der Halbleiterschicht 33 ist eine Isolatorschicht 34 aufgebracht, die vorzugsweise ebenfalls als eine organische Schicht ausgebildet ist. Eine Drain-Elektrode 35 ist auf der Oberseite der Isolatorschicht 34 angeordnet. Bei der Trägerschicht 31 kann es sich um die Trägerschicht des vorgenannten Mehrschichtkörpers handeln. Der besagte Feldeffekttransistor kann ein Bauelement einer Speicherschaltung sein.On a carrier layer 31 are a source electrode 32s and a gate electrode 32d spaced from each other, that of a semiconductor layer 33 are covered. In the semiconductor layer 33 it is preferably an organic semiconductor layer. On top of the semiconductor layer 33 is an insulator layer 34 applied, which is preferably also formed as an organic layer. A drain electrode 35 is on top of the insulator layer 34 arranged. In the carrier layer 31 it may be the carrier layer of the aforementioned multilayer body. Said field effect transistor may be a component of a memory circuit.

Der den Feldeffekttransistor bildende Schichtaufbau ist durch eine aus zwei Teilschichten gebildete Schutzschicht überdeckt, die zugleich die Schutzschicht des in 3 nicht weiter dargestellten RFID-Transponder bildet. Eine innere Schutzschicht 36 ist aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoff gebildet und überdeckt den besagten RFID-Transponder vollständig. Die innere Schutzschicht 36 ist gasdicht mit der Trägerschicht 31 verbunden (in 3 nicht dargestellt), so dass die Schichten des RFID-Transponder gasdicht gekapselt sind. Eine äußere Schutzschicht 37 ist als eine opake Schicht ausgebildet und schützt den RFID-Transponder vor Lichteinwirkungen, insbesondere vor dem UV-Anteil des auf den RFID-Transponder auftreffenden Lichtes. Bei der äußeren Schutzschicht 37 kann es sich beispielsweise um eine Lackschicht handeln, die Farbpigmente aufweist, die insbesondere für UV-Licht undurchlässig sind. Die äußere Schutzschicht 37 weist einen als Fenster 39 ausgebildeten Bereich auf, in dem die Schutzschicht 37 entfernt ist. Auf diese Weise kann Licht 38 auf das Sensorelement 3 fallen und auf die vorzugsweise organische Halbleiterschicht 33 einwirken. Das Einwirken von UV-Strahlung auf die organische Halbleiterschicht 33 kann kurzfristig beispielsweise den Offstrom des Feldeffekttransistors erhöhen. Diese Änderung ist als Sensorsignal auslesbar. Langfristige Einwirkung von UV-Strahlung verringert dagegen die Leitfähigkeit der organischen Halbleiterschicht 33 oder hebt sie völlig auf, weil UV-Strahlung die Polymerbindungen angreift und auflöst, wie beispielsweise in dem Artikel "Influence of Intensive light exposure an polymer filed-effect transistors" (Applied Physics Letter, Vol. 85, Nr. 8, 23.08.2004; American Institute of Physics) beschrieben. Bezüglich zu verwendender Materialien, Schichtdicken und Herstellungsverfahren wird ebenfalls auf diesen Artikel verwiesen.The layer structure forming the field-effect transistor is covered by a protective layer formed from two partial layers, which at the same time covers the protective layer of the protective layer 3 not further illustrated RFID transponder forms. An inner protective layer 36 is formed of a transparent thermoplastic material and completely covers the said RFID transponder. The inner protective layer 36 is gas-tight with the carrier layer 31 connected (in 3 not shown), so that the layers of the RFID transponder are gas-tightly encapsulated. An outer protective layer 37 is designed as an opaque layer and protects the RFID transponder from the effects of light, in particular against the UV component of the light striking the RFID transponder. At the outer protective layer 37 it may, for example, be a lacquer layer which has color pigments which are impermeable in particular to UV light. The outer protective layer 37 has one as a window 39 trained area in which the protective layer 37 is removed. That way, light can 38 on the sensor element 3 fall and on the preferably organic semiconductor layer 33 act. The effect of UV radiation on the organic semiconductor layer 33 can in the short term, for example, increase the off-current of the field effect transistor. This change can be read out as a sensor signal. In contrast, long-term exposure to UV radiation reduces the conductivity of the organic semiconductor layer 33 or abolishes them completely because UV radiation attacks and dissolves the polymer bonds, as for example in the article "Influence of Intensive Light Exposure to Polymer-filed-effect Transistors" (Applied Physics Letter, Vol. 85, No. 8, 23.08.2004 American Institute of Physics). Regarding materials to be used, layer thicknesses and manufacturing processes, reference is also made to this article.

Die als Sensorschicht wirkende Halbleiterschicht 33 kann beispielsweise aus Polythiopen, Polyterthropen, Polyfluoren, Pentaceen, Tetraceen, Oligothropen, anorganischem Silizium eingebettet in einer Polymermatrix, Nano-Siliziium oder Poilyarylamin mit einer Schichtdicke von 5 nm bis 1 μm bestehen.The semiconductor layer acting as a sensor layer 33 may for example consist of polythiophene, polyterthropene, polyfluorene, pentacene, tetracenes, oligothropes, inorganic silicon embedded in a polymer matrix, nano-silicium or polyarylamine with a layer thickness of 5 nm to 1 micron.

4 zeigt nun ein Kennliniendiagramm, welches den zeitlichen Verlauf des Source-Drain-Stromes des Sensorelements 3 nach 3 verdeutlicht. 4 now shows a characteristic diagram, which shows the time course of the source-drain current of the sensor element 3 to 3 clarified.

Eine Kennlinie 43 beschreibt den Verlauf eines auf einer Ordinate 42 abgetragenen elektrischen Parameters, hier des Source-Drain-Stromes I, in Abhängigkeit von einer auf einer Abszisse 41 abgetragenen zeitlichen Dauer t. Bei der Ausgangskennlinie 43 handelt es sich um die Kennlinie des Sensorelements 3 in 3, das einer Dauerbestrahlung mit Sonnenlicht ausgesetzt ist. Der UV-Anteil des Sonnenlichtes verringert die Leitfähigkeit der organischen Halbleiterschicht in Abhängigkeit von der Dauer t der Bestrahlung. Infolgedessen sinkt der Source-Drain-Strom I ab und unterschreitet dabei einen Schwellwert 44. Bei dem Sensor handelt es sich folglich um einen irreversibel veränderbarer Sensor, der für einen einmaligen Gebrauch bestimmt ist.A characteristic 43 describes the course of an ordinate 42 aborted electrical parameter, here the source-drain current I, in Ab dependence of one on an abscissa 41 worn time duration t. At the output characteristic 43 it is the characteristic of the sensor element 3 in 3 , which is exposed to a permanent irradiation with sunlight. The UV component of the sunlight reduces the conductivity of the organic semiconductor layer as a function of the duration t of the irradiation. As a result, the source-drain current I decreases and falls below a threshold value 44 , The sensor is thus an irreversibly changeable sensor intended for single use.

Die in 4 dargestellte Kennlinie 43 kann beispielsweise die Kennlinie eines UV-Sensors für die zeitliche Begrenzung eines Sonnenbades sein. In diesem Fall ist die Auswertungslogik so eingestellt, dass sie eine logische „0" ausgibt, wenn der Messwert auf der Ordinate 42 oberhalb des Schwellwertes 44 ist, und dass sie eine logische „1" ausgibt, wenn der Messwert auf der Ordinate 42 unterhalb des Schwellwertes 44 ist. Bei Unterschreitung des Schwellwertes 44 kann beispielsweise ein in eine Liege integriertes RFID-Lesegerät einen Alarm ausgeben. Der das Sensorelement 3 aufweisende RFID-Transponder kann beispielsweise als ein auf die Liege aufklebbarer Teststreifen ausgebildet sein, der vor der Verwendung einer lichtdichten Verpackung entnommen wird und der nach der Verwendung entsorgt wird.In the 4 illustrated characteristic 43 may be, for example, the characteristic of a UV sensor for the time limit of a sunbathing. In this case, the evaluation logic is set to output a logical "0" when the reading is on the ordinate 42 above the threshold 44 is, and that it outputs a logical "1" when the reading is on the ordinate 42 below the threshold 44 is. When falling below the threshold value 44 For example, an RFID reader integrated in a couch can issue an alarm. The the sensor element 3 For example, RFID transponders may be embodied as a test strip which can be stuck onto the couch and which is removed before use of a light-tight packaging and which is disposed of after use.

5 zeigt nun in einer schematischen unmaßstäblichen Schnittdarstellung ein in einen erfindungsgemäßen RFID-Transponder integriertes Sensorelement 5, das als eine Diode ausgebildet ist. Auf einer Trägerschicht 51 ist eine untere Elektrode 52 aufgebracht, die von einer Halbleiterschicht 53 überdeckt ist. Bei der Halbleiterschicht 53 handelt es sich vorzugsweise um eine organische Halbleiterschicht. Auf die Oberseite der Halbleiterschicht 53 ist eine obere Elektrode 54 aufgebracht. Bei der Trägerschicht 51 kann es sich um die Trägerschicht des vorgenannten RFID-Transponders handeln. Die als Sensorschicht wirkende Halbleiterschicht 53 kann beispielsweise aus P3HT mit einer Schichtdicke von 5 nm bis 1 μm bestehen. 5 shows now in a schematic, not to scale sectional view of an integrated RFID transponder sensor element according to the invention 5 which is formed as a diode. On a carrier layer 51 is a lower electrode 52 applied by a semiconductor layer 53 is covered. In the semiconductor layer 53 it is preferably an organic semiconductor layer. On top of the semiconductor layer 53 is an upper electrode 54 applied. In the carrier layer 51 it may be the carrier layer of the aforementioned RFID transponder. The semiconductor layer acting as a sensor layer 53 may for example consist of P3HT with a layer thickness of 5 nm to 1 micron.

Der die Diode bildende Schichtaufbau ist durch eine aus zwei Teilschichten gebildete Schutzschicht überdeckt, die zugleich die Schutzschicht des in 5 nicht weiter dargestellten RFID-Transponders bildet. Eine innere Schutzschicht 55 ist aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoff gebildet und überdeckt den besagten RFID-Transponder vollständig. Die innere Schutzschicht 55 ist gasdicht mit der Trägerschicht 51 verbunden (in 5 nicht dargestellt), so dass die Schichten des RFID-Transponders gasdicht gekapselt sind. Eine äußere Schutzschicht 56 ist als eine opake Schicht ausgebildet und schützt den RFID-Transponder vor Lichteinwirkungen, insbesondere vor dem UV-Anteil des auf den RFID-Transponder auftreffenden Lichtes. Bei der äußeren Schutzschicht 56 kann es sich beispielsweise um eine Lackschicht handeln, die Farbpigmente aufweist, die insbesondere für UV-Licht undurchlässig sind. Die äußere Schutzschicht 56 weist einen als Fenster 58 ausgebildeten Bereich auf, in dem die Schutzschicht 56 entfernt ist. Auf diese Weise kann Licht 57 auf das Sensorelement 5 fallen und auf die vorzugsweise organische Halbleiterschicht 53 einwirken. Lichteinwirkung auf die organische Halbleiterschicht 53 kann kurzfristig beispielsweise den Spannungsabfall über der Diode erhöhen, ohne die Funktion der Diode in Frage zu stellen. Diese Änderung des Spannungsabfalls ist als Sensorsignal auslesbar. Langfristige Lichteinwirkung, insbesondere mit hohem UV-Anteil, kann hingegen, wie weiter oben beschrieben, die organische Halbleiterschicht 53 dauerhaft zerstören.The layer structure forming the diode is covered by a protective layer formed from two partial layers, which at the same time covers the protective layer of the protective layer 5 not further illustrated RFID transponder forms. An inner protective layer 55 is formed of a transparent thermoplastic material and completely covers the said RFID transponder. The inner protective layer 55 is gas-tight with the carrier layer 51 connected (in 5 not shown), so that the layers of the RFID transponder are gas-tightly encapsulated. An outer protective layer 56 is designed as an opaque layer and protects the RFID transponder from the effects of light, in particular against the UV component of the light striking the RFID transponder. At the outer protective layer 56 it may, for example, be a lacquer layer which has color pigments which are impermeable in particular to UV light. The outer protective layer 56 has one as a window 58 trained area in which the protective layer 56 is removed. That way, light can 57 on the sensor element 5 fall and on the preferably organic semiconductor layer 53 act. Light effect on the organic semiconductor layer 53 For example, in the short term, it may increase the voltage drop across the diode without compromising the function of the diode. This change in the voltage drop can be read out as a sensor signal. Long-term exposure to light, in particular with high UV content, however, can, as described above, the organic semiconductor layer 53 permanently destroy.

6 zeigt nun ein Kennliniendiagramm, welches den zeitlichen Verlauf des Stromes bzw. der Spannung des Sensorelements 5 nach 5 verdeutlicht. 6 now shows a characteristic diagram, which shows the time course of the current or the voltage of the sensor element 5 to 5 clarified.

Eine Kennlinie 63 beschreibt den Verlauf eines auf einer Ordinate 62 abgetragenen elektrischen Parameters, hier des Diodenstromes I oder der über der Diode abfallenden Spannung U, in Abhängigkeit von einer auf einer Abszisse 61 abgetragenen zeitlichen Dauer t. Bei der Kennlinie 63 handelt es sich um die Kennlinie des Sensorelements 5 in 5, das in diesem Anwendungsbeispiel kurzzeitigen Lichteinwirkungen ausgesetzt ist. Infolge der Lichteinwirkung überschreitet die Kennlinie 63 einen Schwellwert 64 und unterschreitet den Schwellwert 64, sobald die Lichteinwirkung beendet ist. Bei dem Sensor handelt es sich folglich um einen reversibel veränderbaren Sensor, der für einen mehrmaligen Gebrauch bestimmt ist.A characteristic 63 describes the course of an ordinate 62 aborted electrical parameter, here the diode current I or the voltage drop across the diode U, as a function of one on an abscissa 61 worn time duration t. In the characteristic 63 it is the characteristic of the sensor element 5 in 5 , which is exposed to brief light effects in this application example. As a result of the action of light, the characteristic curve exceeds 63 a threshold 64 and falls below the threshold 64 as soon as the light is finished. The sensor is thus a reversibly changeable sensor intended for repeated use.

Die in 6 dargestellte Ausgangskennlinie 63 kann beispielsweise die Ausgangskennlinie eines in einen RFID-Transponder integrierten Licht-Sensors für eine Raumüberwachung sein. In diesem Fall ist die Auswertungslogik so eingestellt, dass sie eine logische „1" ausgibt, wenn der Messwert auf der Ordinate 62 oberhalb des Schwellwertes 64 ist, d. h. wenn Licht auf den Sensor fällt, und dass sie eine logische „0" ausgibt, wenn der Messwert auf der Ordinate 62 unterhalb des Schwellwertes 64 ist, d. h. wenn kein Licht auf den Sensor fällt. Bei Überschreitung des Schwellwertes 64 kann beispielsweise ein RFID-Lesegerät einen Alarm ausgeben, der anzeigt, dass in einem abgedunkelten Raum eine Lichtquelle aktiviert ist und/oder dass eine Tür des Raumes geöffnet ist. Bei dem Raum kann es sich beispielsweise auch um den Innenraum einer lichtdichten Verpackung handeln, wobei der Sensor das Öffnen der Verpackung anzeigen kann.In the 6 illustrated output characteristic 63 For example, the output characteristic of a light sensor integrated into an RFID transponder can be used for room monitoring. In this case, the evaluation logic is set to output a logical "1" when the reading is on the ordinate 62 above the threshold 64 ie, when light falls on the sensor and that it outputs a logic "0" when the reading is on the ordinate 62 below the threshold 64 is, ie when no light falls on the sensor. When exceeding the threshold value 64 For example, an RFID reader may issue an alarm indicating that a light source is activated in a darkened room and / or that a door of the room is open. The space can also be, for example, the interior of a light-tight packaging, wherein the sensor can indicate the opening of the packaging.

7 zeigt nun in einer schematischen unmaßstäblichen Schnittdarstellung ein in einen erfindungsgemäßen RFID-Transponder integriertes Sensorelement 7, das als ein Kondensator ausgebildet ist. Auf einer Trägerschicht 71 ist eine untere Elektrodenschicht 72 aufgebracht, die von einer dielektrischen Schicht 73 überdeckt ist. Bei der dielektrischen Schicht 73 handelt es sich vorzugsweise um eine Polymerschicht, beispielsweise aus Polymethylmethacrylat (PMMA), PVP, PHS, PS, Polystyrolcopolymeren, Harnstoffharzen oder PMMA-Copolymeren mit einer Schichtdicke von 5 nm bis 1 μm. Auf die Oberseite der dielektrischen Schicht 73 ist eine obere Elektrodenschicht 74 aufgebracht. Bei der Trägerschicht 71 kann es sich um die Trägerschicht des vorgenannten RFID-Transponders handeln. 7 shows now in a schematic, not to scale sectional view of an integrated RFID transponder sensor element according to the invention 7 which is formed as a capacitor. On a carrier layer 71 is a lower electrode layer 72 applied by a dielectric layer 73 is covered. In the dielectric layer 73 it is preferably a polymer layer, for example of polymethyl methacrylate (PMMA), PVP, PHS, PS, polystyrene copolymers, urea resins or PMMA copolymers having a layer thickness of 5 nm to 1 micron. On top of the dielectric layer 73 is an upper electrode layer 74 applied. In the carrier layer 71 it may be the carrier layer of the aforementioned RFID transponder.

Der den Kondensator bildende Schichtaufbau ist durch eine Schutzschicht 75 überdeckt, die zugleich die Schutzschicht des in 7 nicht weiter dargestellten RFID-Transponders bildet. Die Schutzschicht 75 ist gasdicht mit der Trägerschicht 71 verbunden (in 7 nicht dargestellt), so dass die Schichten des RFID-Transponders gasdicht gekapselt sind. Ein über dem Sensorelement 7 angeordnetes Fenster in der Schutzschicht 75 ist entbehrlich, sofern die Schutzschicht 75 Krafteinwirkungen 76, 77 auf das als Drucksensor ausgebildete Sensorelement 7 zu übertragen vermögen. Es kann also vorgesehen sein, die Schutzschicht 75 als eine elastisch verformbare Schicht auszubilden. Es kann sich dabei um eine Folie aus thermoplastischem Kunststoff geeigneter Dicke handeln. Es kann aber auch vorgesehen sein, die Schutzschicht 75 nur im Bereich des Fensters elastisch verformbar auszubilden und die Schutzschicht 75 in den Bereichen des RFID-Transponders außerhalb des Sensorelements 7 mit einer solchen Dicke auszubilden, dass Druckbelastungen zumindest verringert werden.The layer structure forming the capacitor is provided by a protective layer 75 covered, which at the same time the protective layer of in 7 not further illustrated RFID transponder forms. The protective layer 75 is gas-tight with the carrier layer 71 connected (in 7 not shown), so that the layers of the RFID transponder are gas-tightly encapsulated. One above the sensor element 7 arranged window in the protective layer 75 is dispensable, provided the protective layer 75 force effects 76 . 77 on the trained as a pressure sensor sensor element 7 able to transfer. It can therefore be provided, the protective layer 75 as an elastically deformable layer. It may be a film of thermoplastic material of suitable thickness. But it can also be provided, the protective layer 75 form elastically deformable only in the region of the window and the protective layer 75 in the areas of the RFID transponder outside the sensor element 7 with a thickness such that compressive loads are at least reduced.

Die dielektrische Schicht 73 wird durch die Krafteinwirkungen 76, 77 zusammengepresst, d. h. in der Dicke verringert, so dass der Abstand zwischen der oberen Elektrodenschicht 74 und der unteren Elektrodenschicht 72 sinkt, wodurch die Kapazität des als Kondensator ausgebildeten Sensorelements 7 ansteigt.The dielectric layer 73 is due to the forces 76 . 77 compressed, ie reduced in thickness, so that the distance between the upper electrode layer 74 and the lower electrode layer 72 decreases, causing the capacitance of the sensor element designed as a capacitor 7 increases.

8 zeigt nun ein Kennliniendiagramm, welches den zeitlichen Verlauf de-rs elektrischen Parameter des Sensorelements 7 nach 7 verdeutlicht. 8th now shows a characteristic diagram, which shows the time course de-rs electrical parameters of the sensor element 7 to 7 clarified.

Eine Kennlinie 83 beschreibt den Verlauf eines auf einer Ordinate 82 abgetragenen elektrischen Parameters, hier der Kondensator-Kapazität C oder die über dem Kondensator abfallenden Spannung U, in Abhängigkeit von einer auf einer Abszisse 81 abgetragenen zeitlichen Dauer t. Bei der Kennlinie 83 handelt es sich um die Kennlinie des Sensorelements 7 in 7, das in diesem Anwendungsbeispiel kurzzeitigen Druckeinwirkungen ausgesetzt ist. Infolge der Druckeinwirkung überschreitet die Ausgangskennlinie 83 einen Schwellwert 84. Die Ausgangskennlinie 83 unterschreitet den Schwellwert 84, sobald die Druckeinwirkung beendet ist. Bei dem Sensor handelt es sich folglich um einen reversibel veränderbaren Sensor, der für einen mehrmaligen Gebrauch bestimmt ist.A characteristic 83 describes the course of an ordinate 82 aborted electrical parameter, here the capacitor capacitance C or the voltage drop across the capacitor U, as a function of one on an abscissa 81 worn time duration t. In the characteristic 83 it is the characteristic of the sensor element 7 in 7 , which is exposed to short-term pressure effects in this application example. As a result of the pressure, the output characteristic exceeds 83 a threshold 84 , The output characteristic 83 falls below the threshold 84 as soon as the pressure is finished. The sensor is thus a reversibly changeable sensor intended for repeated use.

Die in 8 dargestellte Ausgangskennlinie 83 kann beispielsweise die Ausgangskennlinie eines in einen RFID-Transponder integrierten Drucksensors sein, wobei der RFID-Transponder in der Sohle eines mit einer Dämpfungsvorrichtung ausgebildeten Sportschuhs angeordnet ist. In diesem Fall ist die Auswertungslogik so eingestellt, dass sie eine logische „1" ausgibt, wenn der Messwert auf der Ordinate 82 oberhalb des Schwellwertes 84 ist, d. h. wenn die Dämpfungsvorrichtung nicht mehr ihre Aufgabe erfüllt und folglich der Druck auf den Sensor den Grenzwert überschreitet, und dass sie eine logische „0" ausgibt, wenn der Messwert auf der Ordinate 62 unterhalb des Schwellwertes 64 ist, d. h. wenn die Dämpfungswerte unter einen vorgegeben Grenzwert absinken. Der Alarm kann von einem RFID-Lesegerät abgegeben werden, das beispielsweise der Sportler am Körper trägt. Das Sensorelement 7 wird also bei normaler Beanspruchung des Sportschuhs ständig ein Alarmsignal auslösen, wenn die Dämpfungsvorrichtung ausgefallen ist, hingegen bei intakter Dämpfungsvorrichtung nur zeitweilig ein Alarmsignal auslösen, wenn die Beanspruchung des Sportschuhs über dem Normalwert ist, beispielsweise infolge eines Sprunges oder dergleichen.In the 8th illustrated output characteristic 83 For example, the output characteristic of a pressure sensor integrated in an RFID transponder can be, wherein the RFID transponder is arranged in the sole of a sports shoe formed with a damping device. In this case, the evaluation logic is set to output a logical "1" when the reading is on the ordinate 82 above the threshold 84 is, ie when the damping device no longer fulfills its task and consequently the pressure on the sensor exceeds the limit, and that it outputs a logical "0" when the measured value is on the ordinate 62 below the threshold 64 is, ie when the attenuation values fall below a predetermined limit. The alarm can be issued by an RFID reader, which carries for example the athlete on the body. The sensor element 7 Thus, under normal stress of the sports shoe is constantly trigger an alarm when the damping device has failed, however, with intact damping device only temporarily trigger an alarm when the stress of the sports shoe is above normal, for example as a result of a jump or the like.

9 zeigt nun in einer schematischen unmaßstäblichen Schnittdarstellung ein in einen erfindungsgemäßen RFID-Transponder integriertes Sensorelement 9, das als ein Widerstand ausgebildet ist. Auf einer Trägerschicht 91 sind zwei voneinander beabstandete Elektroden 92 aufgebracht, die durch eine Widerstandsschicht 93 elektrisch miteinander verbunden sind. Bei der Widerstandsschicht 93 handelt es sich vorzugsweise um eine elektrisch leitfähige Polymerschicht, beispielsweise aus P3HT mit einer Schichtdicke von 5 nm bis 1 μm. 9 shows now in a schematic, not to scale sectional view of an integrated RFID transponder sensor element according to the invention 9 which is designed as a resistor. On a carrier layer 91 are two spaced apart electrodes 92 applied by a resistance layer 93 electrically connected to each other. At the resistance layer 93 it is preferably an electrically conductive polymer layer, for example of P3HT with a layer thickness of 5 nm to 1 micron.

Der den Widerstand bildende Schichtaufbau ist durch eine Schutzschicht 94 überdeckt, die zugleich die Schutzschicht des in 9 nicht weiter dargestellten RFID-Transponders bildet. Die Schutzschicht 94 ist gasdicht mit der Trägerschicht 91 verbunden (in 9 nicht dargestellt), so dass die Schichten des RFID-Transponders gasdicht gekapselt sind. Ein über dem Sensorelement 9 angeordnetes Fenster 95 in der Schutzschicht 94 setzt die Widerstandsschicht 93 den Umwelteinflüssen aus, hier insbesondere der Feuchtigkeit. In die Widerstandsschicht eindringende Feuchtigkeit 96 beeinflusst den spezifischen Widerstand der Widerstandsschicht 93.The layer structure forming the resistor is provided by a protective layer 94 covered, which at the same time the protective layer of in 9 not further illustrated RFID transponder forms. The protective layer 94 is gas-tight with the carrier layer 91 connected (in 9 not shown), so that the layers of the RFID transponder are gas-tightly encapsulated. One above the sensor element 9 arranged window 95 in the protective layer 94 sets the resistance layer 93 the environmental influences, in particular the humidity. Moisture entering the resistance layer 96 influences the resistivity of the resistive layer 93 ,

10 zeigt nun ein Kennliniendiagramm, welches den zeitlichen Verlauf eines elektrischen Parameters des Sensorelements 9 nach 9 verdeutlicht. 10 now shows a characteristic diagram, which shows the time course of an electrical parameter of the sensor element 9 to 9 clarified.

Eine Kennlinie 103 beschreibt den Verlauf eines auf einer Ordinate 102 abgetragenen elektrischen Parameters, hier der Widerstand R, in Abhängigkeit von einer auf einer Abszisse 81 abgetragenen zeitlichen Dauer t. Bei der Kennlinie 103 handelt es sich um die Kennlinie des Sensorelements 9 in 9, das in diesem Anwendungsbeispiel als irreversibel veränderbarer Sensor ausgebildet ist. Durch Feuchteeinwirkung wird der Widerstand der Widerstandsschicht 93 (9) irreversibel erhöht. Infolge der Feuchteeinwirkung überschreitet die Kennlinie 103 einen Schwellwert 104.A characteristic 103 describes the course of an ordinate 102 aborted electrical parameter, here the resistance R, as a function of one on an abscissa 81 worn time duration t. In the characteristic 103 it is the characteristic of the sensor element 9 in 9 , which is designed in this application example as an irreversibly changeable sensor. Moisture causes the resistance of the resistive layer 93 ( 9 ) increased irreversibly. Due to the effect of moisture, the characteristic curve exceeds 103 a threshold 104 ,

Die in 10 dargestellte Kennlinie 103 kann beispielsweise die Ausgangskennlinie eines in einen RFID-Transponder integrierten Feuchtesensors sein. Der RFID-Transponder kann in einer Verpackung angeordnet sein, deren Verpackungsinhalt gegen Feuchtigkeit geschützt werden muss. Bei dem Verpackungsinhalt kann es sich beispielsweise um hygroskopisches Material, wie Kochsalz, handeln. In diesem Fall ist die Auswertungslogik so eingestellt, dass sie eine logische „1" ausgibt, wenn der Messwert auf der Ordinate 82 oberhalb des Schwellwertes 84 ist, d. h. wenn der Verpackungsinhalt nicht mehr gebrauchsfähig ist, weil er unzulässig durchfeuchtet ist. Ein RFID-Lesegerät kann beispielsweise in einer Küchenzeile angebracht sein und ein Alarmsignal abgeben, wenn der Verpackungsinhalt nicht mehr gebrauchsfähig ist.In the 10 illustrated characteristic 103 For example, the output characteristic of a humidity sensor integrated in an RFID transponder can be. The RFID transponder can be arranged in a package whose packaging contents must be protected against moisture. The contents of the package may be, for example, hygroscopic material, such as common salt. In this case, the evaluation logic is set to output a logical "1" when the reading is on the ordinate 82 above the threshold 84 is, ie if the packaging content is no longer usable because it is impermissibly moistened. An RFID reader, for example, be mounted in a kitchenette and give an alarm when the contents of the package is no longer usable.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - DE 102004043956 A1 [0003] - DE 102004043956 A1 [0003]
• - DE 69628147 T2 [0004] - DE 69628147 T2 [0004]
• - DE 102004056379 A1 [0005] DE 102004056379 A1 [0005]

Claims (20)

Als Mehrschichtkörper ausgebildeter und mit einer Schutzschicht überdeckter RFID-Transponder mit mindestens einer aus einer Lösung aufgebrachten, insbesondere organischen Halbleiterschicht, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Transponder (1) mindestens ein Sensorelement (14, 3, 5, 9) und eine Transponder-Elektronik umfasst und dass die Schutzschicht (16, 37, 56, 94) ein über dem mindestens einen Sensorelement (14, 3, 5, 9) angeordnetes Messfenster (18, 39, 58, 95) aufweist, das für die durch das Sensorelement (14, 3, 5, 9) zu bestimmende Messgröße durchlässig ist oder dass die Schutzschicht für die durch das Sensorelement (14, 3, 5, 9) zu bestimmende Messgröße durchlässig ist.An RFID transponder formed as a multilayer body and covered with a protective layer with at least one, in particular organic, semiconductor layer applied from a solution, characterized in that the RFID transponder ( 1 ) at least one sensor element ( 14 . 3 . 5 . 9 ) and a transponder electronics and that the protective layer ( 16 . 37 . 56 . 94 ) above the at least one sensor element ( 14 . 3 . 5 . 9 ) arranged measuring window ( 18 . 39 . 58 . 95 ), which is suitable for use by the sensor element ( 14 . 3 . 5 . 9 ) is permeable to be determined or that the protective layer for the by the sensor element ( 14 . 3 . 5 . 9 ) is permeable to determining measure. RFID-Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Transponder mindestens eine gemeinsame Schicht aufweist, die sowohl eine Funktionsschicht des mindestens einen Sensorelements als auch eine Funktionsschicht der Transponder-Elektronik bildet.RFID transponder according to claim 1, characterized that the RFID transponder has at least one common layer, both a functional layer of the at least one sensor element as well as forms a functional layer of the transponder electronics. RFID-Transponder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine gemeinsame Schicht eine aus einer Lösung aufgebrachte Schicht ist.RFID transponder according to claim 2, characterized that the at least one common layer one from a solution applied layer is. RFID-Transponder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine gemeinsame Schicht eine in einem Druckprozess aufgebrachte Schicht ist.RFID transponder according to claim 3, characterized that the at least one common layer is one in a printing process applied layer is. RFID-Transponder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine gemeinsame Schicht eine Sensorschicht des mindestens einen Sensorelements ist, deren elektrische Eigenschaften durch die zu bestimmende Messgröße beeinflusst werden.RFID transponder according to claim 4, characterized the at least one common layer is a sensor layer of the is at least one sensor element whose electrical properties influenced by the measurand to be determined become. RFID-Transponder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine gemeinsame Schicht aus einem organischen Halbleitermaterial besteht.RFID transponder according to Claims 1 to 5, characterized that the at least one common layer of an organic Semiconductor material consists. RFID-Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Sensorelement (14, 3, 5, 7, 9) einen Messwertspeicher bildet.RFID transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor element ( 14 . 3 . 5 . 7 . 9 ) forms a measured value memory. RFID-Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr der Sensorelemente (14, 3, 5, 7, 9) mit unterschiedlicher Messempfindlichkeit ausgebildet sind.RFID transponder according to one of the preceding claims, characterized in that two or more of the sensor elements ( 14 . 3 . 5 . 7 . 9 ) are formed with different sensitivity. RFID-Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr der Messfenster mit unterschiedlicher Durchlässigkeit für die Messgröße ausgebildet sind.RFID transponder according to one of the preceding claims, characterized in that two or more of the measuring windows with different permeability for the measured variable are formed. RFID-Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht zwei oder mehr Teilschichten (55, 56) aufweist.RFID transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the protective layer comprises two or more sublayers ( 55 . 56 ) having. RFID-Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfenster (18, 39, 95) durch einen Bereich der Schutzschicht gebildet ist, in dem die Schutzschicht (16, 37, 94) mindestens partiell entfernt ist.RFID transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring window ( 18 . 39 . 95 ) is formed by a region of the protective layer in which the protective layer ( 16 . 37 . 94 ) is at least partially removed. RFID-Transponder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfenster (58) durch einen Bereich der Schutzschicht gebildet ist, in dem die Schutzschicht (55, 56) für die Messgröße durchlässig ausgebildet ist.RFID transponder according to one of claims 1 to 10, characterized in that the measuring window ( 58 ) is formed by a region of the protective layer in which the protective layer ( 55 . 56 ) is designed to be permeable to the measured variable. RFID-Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messfenster (18, 39, 58, 95) von einer ablösbaren Abdeckschicht überdeckt ist.RFID transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring window ( 18 . 39 . 58 . 95 ) is covered by a removable cover layer. RFID-Transponder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckschicht aus zwei oder mehr Teilschichten gebildet ist, die separat ablösbar sind.RFID transponder according to claim 13, characterized in that the covering layer is formed from two or more partial layers is, which are separately removable. RFID-Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (14, 3, 5, 7, 9) ein passiver Sensor ist.RFID transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 14 . 3 . 5 . 7 . 9 ) is a passive sensor. RFID-Transponder nach Anspruch 5 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) nach Art eines Transistors oder einer Diode oder eines Widerstands aufgebaut ist und die Sensorschicht eine aus einer Lösung aufgebrachte, insbesondere organische Halbleiterschicht ist.RFID transponder according to claim 5 and 15, characterized in that the sensor element ( 3 ) is constructed in the manner of a transistor or a diode or a resistor and the sensor layer is applied to a solution, in particular organic semiconductor layer. RFID-Transponder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (7) nach Art eines Kondensators aufgebaut ist und die eine Sensorschicht bildende dielektrische Schicht des Sensorelements (7) eine aus einer Lösung aufgebrachte, insbesondere organische dielektrische Schicht ist.RFID transponder according to claim 15, characterized in that the sensor element ( 7 ) is constructed in the manner of a capacitor and the sensor layer forming a dielectric layer of the sensor element ( 7 ) is a deposited from a solution, in particular organic dielectric layer. RFID-Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (14) ein aktiver Sensor insbesondere ein Piezoelement, eine Solarzelle oder ein Thermoelement ist.RFID transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 14 ) is an active sensor, in particular a piezoelectric element, a solar cell or a thermocouple. RFID-Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (14) als ein durch die Messgröße irreversibel veränderbarer Sensor ausgebildet ist.RFID transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 14 ) is designed as a sensor irreversibly changeable by the measured variable. RFID-Transponder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (14, 3, 5, 7, 9) eine Transferschicht einer Prägefolie ist.RFID transponder according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 14 . 3 . 5 . 7 . 9 ) is a transfer layer of a stamping foil.