专利名称：用于无接触便携物的无接触显示外围装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是例如灵巧卡那样的无接触便携物的外围装置，特别是无接触显示外围装置。
在公共运输方面，等同的装置以ISO卡的方式或用更为窄狭的方式如票已实施。用户将用户卡在阅读器前示出，以允许公共运输，在卡与阅读器间建立起的通讯使用户确认并确认在用户的账户上应付出运费。
将这种装置进一步发展成为付款装置，例如电子钱包，用电子钱包根据交易付给小额资金。电子钱包是由一个灵巧卡构成的，这种卡在一个特殊的付款机中充入钱，用户就可以用它在阅读器前示出来购物。此卡和阅读器之间的通讯就生成与购物相应的款的交割。
许多公司还发展用灵巧卡作为它们的员工的识别装置。在阅读机前划卡便识别出持卡人是否允许进入控制区。雇员还可以用这样的卡来作“考勤记录”。
这些不同的应用使得需要在卡上安装显示外围装置，使用户知道灵巧卡中的信息，如在电子钱包的情况下，在一次交易之后卡里面还有可支配的余额数，或在运输卡中还有可使用的行程数，或员工工作的时数、有权或禁止进入公司的场所。这样的外围装置还可以在卡的功能中为用户提供技术性更强的信息。
通常使用的方案是将液晶显示器和阅读器一体化，显示器告知用户通信正常执行，并向他指出由这个通信所产生的全部信息。然而集成在阅读机上的显示器的缺陷在于用户在划卡后只能知道来自阅读器的信息。当卡是一个识别卡，其妨碍并不大；当卡是电子钱包或运输卡时其妨碍就大了。事实上，用户希望能够确切查讯自已的余额，而这个余额却没有必要在构成阅读器的付款终端上显示。
有一种解决方案，是使用一个附加的阅读器，这个附加的阅读器可以同时起到读卡器和显示器的作用。事实上，这是一种可插卡的盒子，阅读器通过接触就对卡提供能量，这就能在卡与卡盒之间进行通讯，所有的信息就显示在卡盒的显示屏上。特别将这种卡盒用于电子钱包，以能随时查寻所剩的余额。这些卡盒的最大缺陷是它们自己的缺陷。事实上，这些卡盒的尺寸都是使之能够接收一种ISO形式的灵巧卡。然而和灵巧卡相反，它们不能装进公文包，也不应该在口袋里或在包里带着。
这种卡盒的另一种弊病是它需要内置能源。通常这种能源是一块电池，能使卡盒阅读卡中的信息并将之显示出来。因此必须每当电池耗尽后就得更换。
本发明还在于一种用于无接触便携物，例如灵巧卡的显示外围装置，能够显示和这个便携物的使用相联系的信息。在这个外围装置中，至少有一个芯片、一个显示装置、一个能量接收装置、以及与便携物之间的非欧姆接触相关的信息。该能量接收装置是一个平面状的线圈，起到变压器次级线圈的作用，而变压器的原级是由便携物的天线构成的，这个天线通过电磁耦合接收到来自便携物阅读器的能量。
根据一种特殊的实施方式，述及的显示外围装置是可以从无接触便携物上拆卸下来，且上面可装有一个双稳态液晶显示屏。
图2示出显示外围装置的运行图及构成这个装置的各个元件。
图3示出无接触灵巧卡的电路图。
图4示出显示外围装置的电路图。
根据图2，述及的显示外围装置20最好是由一个芯片22组成，这个芯片和线圈18及显示屏16相连。述及的芯片22是由三个模块组成的模拟模块24、信息解码模块26以及显示控制模块28。
述及的模拟模块24的作用是整流并调整线圈18两端的交变信号，这个信号是用13.56兆赫(MHz)的载波频率建立的，这个频率是无接触灵巧卡与阅读器之间的耦合频率，用以生成显示外围装置运行所需的直流供电电压。这个模块以这个13.56MHz的载波频率形成主时钟信号，主时钟信号使显示外围装置有序运行。这个模块根据13.56MHz的载波频率的调幅得出并形成迭加的数据，这些数据由阅读器传送到无接触灵巧卡和显示外围装置。可以在线圈18上接一电阻，改变线圈18的阻抗，以达到由主时钟生成的解调(rémodulation)副载波频率，以使借助于调制副载波频率的数据(与相应的天线的耦合调制)，使显示外围装置的数据向阅读器传输。根据一个特例，解调的副载波频率的值为847千赫(KHz)(现用标准)。亦可以被配置用于接收由灵巧卡解调的以副载波频率传输的数据。
述及的显示外围装置还装有一个信息解码模块26。这个模块或多或少地复杂一些，它可以涉及到一个微控制器、一个简单的解码器，还有一个电缆逻辑电路。这个模块的作用在于在耦合器与无接触灵巧卡之间进行通信时，分开并处理其中的载波频率信息和副载波频率信息。
述及的显示控制模块28为一接口电路，用来将显示外围装置接收到的数据转化成与显示屏16所使用的显示技术可兼容的信息，以导引所有的相应的部分或象素。
至少显示外围装置的线圈18，其尺寸则非常不同，是由这个外围装置所需的能耗和电压决定的。
于是，在显示外围装置的耗能远小于灵巧卡的耗能这种情况下，显示外围装置的线圈18的尺寸就远小于无接触灵巧卡的尺寸(见
图1)。当显示外围装置的能耗与灵巧卡的能耗相比不小多少的情况下，则外围装置的线圈可以和灵巧卡的线圈交错或重迭，以获得更好的耦合。
述及的显示屏16最好为一液晶显示屏。
图3示出的是无接触灵巧卡的电路图30。这个灵巧卡的特征在于其耦合天线32，至少一个电容器33使这个灵巧卡具有的调谐电容能和阅读器以13.56MHz的频率耦合。这个灵巧卡中还有多个电阻，其中至少有一个电阻34可以借助于一个开关35进行接断，以能在灵巧卡和阅读器之间生成解调频率。
图4示出的是显示外围装置36的电路图，这个外围装置的特征在于它的平面线圈37，为的是能够从阅读器中获得外围装置运行所需的能量，其原理是将灵巧卡30的调谐主电路用作变压器的原级，这个显示外围装置的平面线圈37就成了这个变压器的次级，通过电磁耦合接收能量和信息。这个显示外围装置36还有一个电阻38，通过开关40进行接断，这样改变阻抗以生成解调的副载波。事实上，可以根据一种特殊的运行方式改变显示外围装置的阻抗，以通过解调向阅读器传输一个响应，这个响应是通过无接触灵巧卡的主调谐电路实现的。显示外围装置就可以按照解调的格式和解调器类型与无接触灵巧卡进行直接对话。
正如在图4中所看到的那样，显示外围装置36的电路中并没有调谐电容。它只能用独立的方式运行，于是它通过与主天线电路的耦合获得与无接触灵巧卡与阅读器的调谐相联系的过电压。
像在所有的变压器情况下那样，显示外围装置电路所表现的阻抗可以和无接触灵巧卡的主天线上的芯片中的阻抗并联，这和主天线与平面线圈之间互耦系数m有关，也和比n1/n2有关，此处n1是无接触灵巧卡的天线线圈的圈数，而n2是显示外围装置的天线线圈的圈数。
如果显示外围装置的阻抗很大，并且整流前的寄生电容很小，当将灵巧卡置于阅读器的磁场中时，这个外围装置就能获得能量供给，并且不使卡的运行有明显的损害。
根据显示外围装置的一种运行方式，显示外围装置用一特别指令的方式利用无接触灵巧卡所生成的数据，这些数据是由这个无接触灵巧卡的主天线发射的。一旦生成这个指令，无接触灵巧卡与阅读器之间的交易便进行。
根据显示外围装置的另一种运行方式，这种显示外围装置利用阅读器发射的数据以及能量，这些数据是以调幅的形式向无接触灵巧卡传输的，然后由灵巧卡的主天线发射而到达显示外围装置。
根据一种特殊的实施方式，显示外围装置的显示屏是有暂留的(rèmanent)，事实上在交易之后，所有的信息都停留显示在显示屏上，以使用户可以从中得知，直到下一个交易。这个有暂留的显示屏可以是由一个双稳液晶屏构成。这是一种刚刚使用的技术，即使用液晶在某种状态下具有停留的能力而不消耗能量，这些液晶仅在改变状态时使用能量。
使用的双稳态液晶显示屏的一种变型在于所用的显示外围装置使用了至少一个储能电容器。事实上，为了获得在液晶显示屏上显示的暂留性，必须在光屏的两极间加一足够的电压以保持液晶保持在它所处的状态，一种可能性是在显示外围装置中插入一电容器，当灵巧卡处在阅读器的磁场中时，这个电容器就充电。能量在整流之后经过接收信息和能量的显示外围装置的平面线圈传给电容器。在这个(或这些)电容器中存储的电荷使显示屏得到供电，于是就使液晶保持它所在状态的时间大于无接触灵巧卡在阅读器的磁场中通过两次之间的中间时间。
另一种使显示保留的变型是使用一个电池。事实上可以使外围装置有一个用来保持显示的电池。最好使用一种称之为“纸状电池”的电池，这种电池的厚度非常小。
不管采用什么方法暂留显示，当无接触灵巧卡从阅读器的磁场中通过时，在它们之间进行信息传输时，就无可置疑地对显示器充能。
根据本发明的无接触显示外围装置可以在制造的过程中集成在无接触灵巧卡上。在这种情况下，显示器不能从卡上分开。这种无接触显示外围装置还可以和一个已有的无接触灵巧卡建立起关系，特别是通过粘结，在这种情况下是可以和卡分开的。
在无接触显示外围装置可以从卡上分开的情况下，仅当在把灵巧卡置于阅读器的磁场中时这个外围装置是在无接触灵巧卡的附近时它才有可能被充能。事实上，根据本发明的外围装置应该直接放在卡上，或非常接近于卡。
根据本发明的显示外围装置就构成了一个无接触的外围装置，它可以独立于无接触灵巧卡，不与它有电连接。显示外围装置的独立性的好处在于不具交联性，不仅与无接触灵巧卡的运行无交联性，也和灵巧卡和阅读器之间实现的交易不具交联性。这样在显示外围装置与无接触灵巧卡在物理上是相互独立的情况下，这两个装置中的一个故障运行并不会影响到另一个，只需要更换有故障的装置即可。
这样的外围装置可以应用为无接触的电话卡，还可为高速公路的付款卡所采用，假如未来这种卡的存储器存储有借贷的款项或是过路费的通过数。
权利要求
1.用于如灵巧卡10那样的无接触便携物的显示外围装置，这种装置用来显示和述及的便携物的使用相联系的信息，其特征在于其中至少具有一个芯片、一个显示器16和一个与述及的便携物之间没有欧姆接触的能量和信息接收装置18，述及的能量和信息接收装置是一个平面线圈起到一个变压器的次级线圈的作用，这个变压器的原级线圈是由便携物的天线14构成，便携物的天线14通过电磁耦合接收来自此便携物阅读器的能量和信息。
2.根据权利要求1的显示外围装置，当便携物与便携物的阅读器进行耦合时，这个显示外围装置中的平面线圈便接收到能量和信息。
3.根据权利要求2所述的显示外围装置，其中由便携物天线传输的能量和信息是由便携物的阅读器生成的。
4.根据权利要求2所述的显示外围装置，其中的由便携物的天线传输的信息都是由便携物的芯片生成的。
5.根据前述权利要求中任一项的显示外围装置，其中的显示器是有暂留的，以致在显示器上显示的信息停留的时间大于两次交易之间的中间时间。
6.根据权利要求5所述的显示外围装置，其中有暂留性的显示器是一个双稳液晶显示器。
7.根据前述的权利要求中之任一项所述的显示外围装置，其特征在于其中至少有一个能量存储器。
8.根据权利要求7所述的显示外围装置，其中述及的能量存储器是一个电容器。
9.根据权利要求7或8中任一项所述的显示外围装置，其中的显示器为有暂留的是因为能量存储器中存储有能量。
10.根据前述的权利要求中任一项所述的显示外围装置，其特征在于它和述及的便携物是集成的，述及的平面线圈和便携物的天线是在同一平面内。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的显示外围装置，其特征在于它是可和便携物分开的。
12.根据前述权利要求之一项的显示外围装置，其特征在于它可以借助于和便携物的天线耦合的平面线圈通过解调向便携物阅读器发送响应。
全文摘要
本发明涉及的是一个如灵巧卡(10)那样的便携物的显示外围装置,它能显示和这个便携物的使用相联系的信息。这个显示外围装置中至少有一个芯片,一个显示器(16)和一个与便携物为没有欧姆联系的能量和信息接收装置(18)。这个能量和信息接收装置是一个平面线圈,起到变压器次级线圈的作用,而这个变压器的原级是由便携物的天线(14)构成的,这个便携物的天线通过电磁耦合接收来自便携物阅读器的能量和信息。
文档编号B42D15/10GK1383526SQ018018
公开日2002年12月4日 申请日期2001年6月26日 优先权日2000年6月29日
发明者奥利维尔·帕尔劳特 申请人:Ask股份有限公司