專利名稱：用于無(wú)接觸便攜物的無(wú)接觸顯示外圍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是例如靈巧卡那樣的無(wú)接觸便攜物的外圍裝置，特別是無(wú)接觸顯示外圍裝置。
在公共運(yùn)輸方面，等同的裝置以ISO卡的方式或用更為窄狹的方式如票已實(shí)施。用戶將用戶卡在閱讀器前示出，以允許公共運(yùn)輸，在卡與閱讀器間建立起的通訊使用戶確認(rèn)并確認(rèn)在用戶的賬戶上應(yīng)付出運(yùn)費(fèi)。
將這種裝置進(jìn)一步發(fā)展成為付款裝置，例如電子錢包，用電子錢包根據(jù)交易付給小額資金。電子錢包是由一個(gè)靈巧卡構(gòu)成的，這種卡在一個(gè)特殊的付款機(jī)中充入錢，用戶就可以用它在閱讀器前示出來(lái)購(gòu)物。此卡和閱讀器之間的通訊就生成與購(gòu)物相應(yīng)的款的交割。
許多公司還發(fā)展用靈巧卡作為它們的員工的識(shí)別裝置。在閱讀機(jī)前劃卡便識(shí)別出持卡人是否允許進(jìn)入控制區(qū)。雇員還可以用這樣的卡來(lái)作“考勤記錄”。
這些不同的應(yīng)用使得需要在卡上安裝顯示外圍裝置，使用戶知道靈巧卡中的信息，如在電子錢包的情況下，在一次交易之后卡里面還有可支配的余額數(shù)，或在運(yùn)輸卡中還有可使用的行程數(shù)，或員工工作的時(shí)數(shù)、有權(quán)或禁止進(jìn)入公司的場(chǎng)所。這樣的外圍裝置還可以在卡的功能中為用戶提供技術(shù)性更強(qiáng)的信息。
通常使用的方案是將液晶顯示器和閱讀器一體化，顯示器告知用戶通信正常執(zhí)行，并向他指出由這個(gè)通信所產(chǎn)生的全部信息。然而集成在閱讀機(jī)上的顯示器的缺陷在于用戶在劃卡后只能知道來(lái)自閱讀器的信息。當(dāng)卡是一個(gè)識(shí)別卡，其妨礙并不大；當(dāng)卡是電子錢包或運(yùn)輸卡時(shí)其妨礙就大了。事實(shí)上，用戶希望能夠確切查訊自已的余額，而這個(gè)余額卻沒有必要在構(gòu)成閱讀器的付款終端上顯示。
有一種解決方案，是使用一個(gè)附加的閱讀器，這個(gè)附加的閱讀器可以同時(shí)起到讀卡器和顯示器的作用。事實(shí)上，這是一種可插卡的盒子，閱讀器通過接觸就對(duì)卡提供能量，這就能在卡與卡盒之間進(jìn)行通訊，所有的信息就顯示在卡盒的顯示屏上。特別將這種卡盒用于電子錢包，以能隨時(shí)查尋所剩的余額。這些卡盒的最大缺陷是它們自己的缺陷。事實(shí)上，這些卡盒的尺寸都是使之能夠接收一種ISO形式的靈巧卡。然而和靈巧卡相反，它們不能裝進(jìn)公文包，也不應(yīng)該在口袋里或在包里帶著。
這種卡盒的另一種弊病是它需要內(nèi)置能源。通常這種能源是一塊電池，能使卡盒閱讀卡中的信息并將之顯示出來(lái)。因此必須每當(dāng)電池耗盡后就得更換。
本發(fā)明還在于一種用于無(wú)接觸便攜物，例如靈巧卡的顯示外圍裝置，能夠顯示和這個(gè)便攜物的使用相聯(lián)系的信息。在這個(gè)外圍裝置中，至少有一個(gè)芯片、一個(gè)顯示裝置、一個(gè)能量接收裝置、以及與便攜物之間的非歐姆接觸相關(guān)的信息。該能量接收裝置是一個(gè)平面狀的線圈，起到變壓器次級(jí)線圈的作用，而變壓器的原級(jí)是由便攜物的天線構(gòu)成的，這個(gè)天線通過電磁耦合接收到來(lái)自便攜物閱讀器的能量。
根據(jù)一種特殊的實(shí)施方式，述及的顯示外圍裝置是可以從無(wú)接觸便攜物上拆卸下來(lái)，且上面可裝有一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)液晶顯示屏。
圖2示出顯示外圍裝置的運(yùn)行圖及構(gòu)成這個(gè)裝置的各個(gè)元件。
圖3示出無(wú)接觸靈巧卡的電路圖。
圖4示出顯示外圍裝置的電路圖。
根據(jù)圖2，述及的顯示外圍裝置20最好是由一個(gè)芯片22組成，這個(gè)芯片和線圈18及顯示屏16相連。述及的芯片22是由三個(gè)模塊組成的模擬模塊24、信息解碼模塊26以及顯示控制模塊28。
述及的模擬模塊24的作用是整流并調(diào)整線圈18兩端的交變信號(hào)，這個(gè)信號(hào)是用13.56兆赫(MHz)的載波頻率建立的，這個(gè)頻率是無(wú)接觸靈巧卡與閱讀器之間的耦合頻率，用以生成顯示外圍裝置運(yùn)行所需的直流供電電壓。這個(gè)模塊以這個(gè)13.56MHz的載波頻率形成主時(shí)鐘信號(hào)，主時(shí)鐘信號(hào)使顯示外圍裝置有序運(yùn)行。這個(gè)模塊根據(jù)13.56MHz的載波頻率的調(diào)幅得出并形成迭加的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)由閱讀器傳送到無(wú)接觸靈巧卡和顯示外圍裝置。可以在線圈18上接一電阻，改變線圈18的阻抗，以達(dá)到由主時(shí)鐘生成的解調(diào)(rémodulation)副載波頻率，以使借助于調(diào)制副載波頻率的數(shù)據(jù)(與相應(yīng)的天線的耦合調(diào)制)，使顯示外圍裝置的數(shù)據(jù)向閱讀器傳輸。根據(jù)一個(gè)特例，解調(diào)的副載波頻率的值為847千赫(KHz)(現(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn))。亦可以被配置用于接收由靈巧卡解調(diào)的以副載波頻率傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
述及的顯示外圍裝置還裝有一個(gè)信息解碼模塊26。這個(gè)模塊或多或少地復(fù)雜一些，它可以涉及到一個(gè)微控制器、一個(gè)簡(jiǎn)單的解碼器，還有一個(gè)電纜邏輯電路。這個(gè)模塊的作用在于在耦合器與無(wú)接觸靈巧卡之間進(jìn)行通信時(shí)，分開并處理其中的載波頻率信息和副載波頻率信息。
述及的顯示控制模塊28為一接口電路，用來(lái)將顯示外圍裝置接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成與顯示屏16所使用的顯示技術(shù)可兼容的信息，以導(dǎo)引所有的相應(yīng)的部分或象素。
至少顯示外圍裝置的線圈18，其尺寸則非常不同，是由這個(gè)外圍裝置所需的能耗和電壓決定的。
于是，在顯示外圍裝置的耗能遠(yuǎn)小于靈巧卡的耗能這種情況下，顯示外圍裝置的線圈18的尺寸就遠(yuǎn)小于無(wú)接觸靈巧卡的尺寸(見

圖1)。當(dāng)顯示外圍裝置的能耗與靈巧卡的能耗相比不小多少的情況下，則外圍裝置的線圈可以和靈巧卡的線圈交錯(cuò)或重迭，以獲得更好的耦合。
述及的顯示屏16最好為一液晶顯示屏。
圖3示出的是無(wú)接觸靈巧卡的電路圖30。這個(gè)靈巧卡的特征在于其耦合天線32，至少一個(gè)電容器33使這個(gè)靈巧卡具有的調(diào)諧電容能和閱讀器以13.56MHz的頻率耦合。這個(gè)靈巧卡中還有多個(gè)電阻，其中至少有一個(gè)電阻34可以借助于一個(gè)開關(guān)35進(jìn)行接斷，以能在靈巧卡和閱讀器之間生成解調(diào)頻率。
圖4示出的是顯示外圍裝置36的電路圖，這個(gè)外圍裝置的特征在于它的平面線圈37，為的是能夠從閱讀器中獲得外圍裝置運(yùn)行所需的能量，其原理是將靈巧卡30的調(diào)諧主電路用作變壓器的原級(jí)，這個(gè)顯示外圍裝置的平面線圈37就成了這個(gè)變壓器的次級(jí)，通過電磁耦合接收能量和信息。這個(gè)顯示外圍裝置36還有一個(gè)電阻38，通過開關(guān)40進(jìn)行接斷，這樣改變阻抗以生成解調(diào)的副載波。事實(shí)上，可以根據(jù)一種特殊的運(yùn)行方式改變顯示外圍裝置的阻抗，以通過解調(diào)向閱讀器傳輸一個(gè)響應(yīng)，這個(gè)響應(yīng)是通過無(wú)接觸靈巧卡的主調(diào)諧電路實(shí)現(xiàn)的。顯示外圍裝置就可以按照解調(diào)的格式和解調(diào)器類型與無(wú)接觸靈巧卡進(jìn)行直接對(duì)話。
正如在圖4中所看到的那樣，顯示外圍裝置36的電路中并沒有調(diào)諧電容。它只能用獨(dú)立的方式運(yùn)行，于是它通過與主天線電路的耦合獲得與無(wú)接觸靈巧卡與閱讀器的調(diào)諧相聯(lián)系的過電壓。
像在所有的變壓器情況下那樣，顯示外圍裝置電路所表現(xiàn)的阻抗可以和無(wú)接觸靈巧卡的主天線上的芯片中的阻抗并聯(lián)，這和主天線與平面線圈之間互耦系數(shù)m有關(guān)，也和比n1/n2有關(guān)，此處n1是無(wú)接觸靈巧卡的天線線圈的圈數(shù)，而n2是顯示外圍裝置的天線線圈的圈數(shù)。
如果顯示外圍裝置的阻抗很大，并且整流前的寄生電容很小，當(dāng)將靈巧卡置于閱讀器的磁場(chǎng)中時(shí)，這個(gè)外圍裝置就能獲得能量供給，并且不使卡的運(yùn)行有明顯的損害。
根據(jù)顯示外圍裝置的一種運(yùn)行方式，顯示外圍裝置用一特別指令的方式利用無(wú)接觸靈巧卡所生成的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是由這個(gè)無(wú)接觸靈巧卡的主天線發(fā)射的。一旦生成這個(gè)指令，無(wú)接觸靈巧卡與閱讀器之間的交易便進(jìn)行。
根據(jù)顯示外圍裝置的另一種運(yùn)行方式，這種顯示外圍裝置利用閱讀器發(fā)射的數(shù)據(jù)以及能量，這些數(shù)據(jù)是以調(diào)幅的形式向無(wú)接觸靈巧卡傳輸?shù)?，然后由靈巧卡的主天線發(fā)射而到達(dá)顯示外圍裝置。
根據(jù)一種特殊的實(shí)施方式，顯示外圍裝置的顯示屏是有暫留的(rèmanent)，事實(shí)上在交易之后，所有的信息都停留顯示在顯示屏上，以使用戶可以從中得知，直到下一個(gè)交易。這個(gè)有暫留的顯示屏可以是由一個(gè)雙穩(wěn)液晶屏構(gòu)成。這是一種剛剛使用的技術(shù)，即使用液晶在某種狀態(tài)下具有停留的能力而不消耗能量，這些液晶僅在改變狀態(tài)時(shí)使用能量。
使用的雙穩(wěn)態(tài)液晶顯示屏的一種變型在于所用的顯示外圍裝置使用了至少一個(gè)儲(chǔ)能電容器。事實(shí)上，為了獲得在液晶顯示屏上顯示的暫留性，必須在光屏的兩極間加一足夠的電壓以保持液晶保持在它所處的狀態(tài)，一種可能性是在顯示外圍裝置中插入一電容器，當(dāng)靈巧卡處在閱讀器的磁場(chǎng)中時(shí)，這個(gè)電容器就充電。能量在整流之后經(jīng)過接收信息和能量的顯示外圍裝置的平面線圈傳給電容器。在這個(gè)(或這些)電容器中存儲(chǔ)的電荷使顯示屏得到供電，于是就使液晶保持它所在狀態(tài)的時(shí)間大于無(wú)接觸靈巧卡在閱讀器的磁場(chǎng)中通過兩次之間的中間時(shí)間。
另一種使顯示保留的變型是使用一個(gè)電池。事實(shí)上可以使外圍裝置有一個(gè)用來(lái)保持顯示的電池。最好使用一種稱之為“紙狀電池”的電池，這種電池的厚度非常小。
不管采用什么方法暫留顯示，當(dāng)無(wú)接觸靈巧卡從閱讀器的磁場(chǎng)中通過時(shí)，在它們之間進(jìn)行信息傳輸時(shí)，就無(wú)可置疑地對(duì)顯示器充能。
根據(jù)本發(fā)明的無(wú)接觸顯示外圍裝置可以在制造的過程中集成在無(wú)接觸靈巧卡上。在這種情況下，顯示器不能從卡上分開。這種無(wú)接觸顯示外圍裝置還可以和一個(gè)已有的無(wú)接觸靈巧卡建立起關(guān)系，特別是通過粘結(jié)，在這種情況下是可以和卡分開的。
在無(wú)接觸顯示外圍裝置可以從卡上分開的情況下，僅當(dāng)在把靈巧卡置于閱讀器的磁場(chǎng)中時(shí)這個(gè)外圍裝置是在無(wú)接觸靈巧卡的附近時(shí)它才有可能被充能。事實(shí)上，根據(jù)本發(fā)明的外圍裝置應(yīng)該直接放在卡上，或非常接近于卡。
根據(jù)本發(fā)明的顯示外圍裝置就構(gòu)成了一個(gè)無(wú)接觸的外圍裝置，它可以獨(dú)立于無(wú)接觸靈巧卡，不與它有電連接。顯示外圍裝置的獨(dú)立性的好處在于不具交聯(lián)性，不僅與無(wú)接觸靈巧卡的運(yùn)行無(wú)交聯(lián)性，也和靈巧卡和閱讀器之間實(shí)現(xiàn)的交易不具交聯(lián)性。這樣在顯示外圍裝置與無(wú)接觸靈巧卡在物理上是相互獨(dú)立的情況下，這兩個(gè)裝置中的一個(gè)故障運(yùn)行并不會(huì)影響到另一個(gè)，只需要更換有故障的裝置即可。
這樣的外圍裝置可以應(yīng)用為無(wú)接觸的電話卡，還可為高速公路的付款卡所采用，假如未來(lái)這種卡的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有借貸的款項(xiàng)或是過路費(fèi)的通過數(shù)。
權(quán)利要求
1.用于如靈巧卡10那樣的無(wú)接觸便攜物的顯示外圍裝置，這種裝置用來(lái)顯示和述及的便攜物的使用相聯(lián)系的信息，其特征在于其中至少具有一個(gè)芯片、一個(gè)顯示器16和一個(gè)與述及的便攜物之間沒有歐姆接觸的能量和信息接收裝置18，述及的能量和信息接收裝置是一個(gè)平面線圈起到一個(gè)變壓器的次級(jí)線圈的作用，這個(gè)變壓器的原級(jí)線圈是由便攜物的天線14構(gòu)成，便攜物的天線14通過電磁耦合接收來(lái)自此便攜物閱讀器的能量和信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的顯示外圍裝置，當(dāng)便攜物與便攜物的閱讀器進(jìn)行耦合時(shí)，這個(gè)顯示外圍裝置中的平面線圈便接收到能量和信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示外圍裝置，其中由便攜物天線傳輸?shù)哪芰亢托畔⑹怯杀銛y物的閱讀器生成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示外圍裝置，其中的由便攜物的天線傳輸?shù)男畔⒍际怯杀銛y物的芯片生成的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的顯示外圍裝置，其中的顯示器是有暫留的，以致在顯示器上顯示的信息停留的時(shí)間大于兩次交易之間的中間時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示外圍裝置，其中有暫留性的顯示器是一個(gè)雙穩(wěn)液晶顯示器。
7.根據(jù)前述的權(quán)利要求中之任一項(xiàng)所述的顯示外圍裝置，其特征在于其中至少有一個(gè)能量存儲(chǔ)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示外圍裝置，其中述及的能量存儲(chǔ)器是一個(gè)電容器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8中任一項(xiàng)所述的顯示外圍裝置，其中的顯示器為有暫留的是因?yàn)槟芰看鎯?chǔ)器中存儲(chǔ)有能量。
10.根據(jù)前述的權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的顯示外圍裝置，其特征在于它和述及的便攜物是集成的，述及的平面線圈和便攜物的天線是在同一平面內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的顯示外圍裝置，其特征在于它是可和便攜物分開的。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一項(xiàng)的顯示外圍裝置，其特征在于它可以借助于和便攜物的天線耦合的平面線圈通過解調(diào)向便攜物閱讀器發(fā)送響應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一個(gè)如靈巧卡(10)那樣的便攜物的顯示外圍裝置,它能顯示和這個(gè)便攜物的使用相聯(lián)系的信息。這個(gè)顯示外圍裝置中至少有一個(gè)芯片,一個(gè)顯示器(16)和一個(gè)與便攜物為沒有歐姆聯(lián)系的能量和信息接收裝置(18)。這個(gè)能量和信息接收裝置是一個(gè)平面線圈,起到變壓器次級(jí)線圈的作用,而這個(gè)變壓器的原級(jí)是由便攜物的天線(14)構(gòu)成的,這個(gè)便攜物的天線通過電磁耦合接收來(lái)自便攜物閱讀器的能量和信息。
文檔編號(hào)B42D15/10GK1383526SQ018018
公開日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月29日
發(fā)明者奧利維爾·帕爾勞特 申請(qǐng)人:Ask股份有限公司