专利名称：Ic卡阅读及无线发送装置、无源显示单元及ic卡的制作方法
技术领域：
本申请涉及非接触式IC(集成电路)卡领域，更为具体地，涉及ー种非接触式IC卡阅读及无线发送装置、用于非接触IC卡的无源显示单元以及非接触式IC卡。
背景技术：
目前市场上存在各式各样的IC卡，如交通卡、银行卡或会员卡，给我们的生活带来了极大的便利。但是普通的IC卡都没有显示功能，无 法在卡的表面显示和更改信息，因此带显示功能的IC卡应运而生。它的应用广泛，例如，在交通卡上显示余额，在会员卡上显示促销信息或者会员信息等。可视IC卡就是其中的ー种，它不借助于电池，就可以在卡的表面显示各种信息；而在刷卡的时候，这些可视信息会被更新。但是，目前的可视IC卡存在着一些缺陷，最突出的是它有重写次数的限制，一般在500次左右。而其他带显示的IC卡一般会使用电池来提供显示的能量，电池电量在耗尽之后，将无法再显示。为了既能够不借助于电池显示信息，又可以无限制的进行重写操作，已经提出了不少解决方法。例如，在日本专利JP/2003/271911 (2002年3月13日公开)中掲示了ー种带显示的接触式IC卡，包括带存储単元的微处理器、显示驱动和非易失显示单元。它的数据传输和能量获取是通过接触式IC卡的数据和电源引脚与外界的读写器交互完成的，但没有对非接触IC卡的情形进行描述。此外，在美国专利US 7，429，984(2008年9月30日公开)中掲示了ー种通过识别客户或者产品身份来显示个性化信息的系统和方法。该系统包括电磁感应信息读写器和无线显示単元。信息读写器通过读取RFID (射频识别)标签如HF(中高频)或者UHF (超高频)标签，来识别客户或者产品的身份，然后根据这个身份来获取个性化信息并且通过射频信号将这些信息发送到无线显示単元。但显示介质为如IXD等的易失性显示器。在中国专利CN101782958(2010年07月21日公开)中掲示了一种可以在表面直接显示数值的IC卡和系统。该系统包括检测处理端和数值显示IC卡。检测处理端由发送天线和信号处理模块组成。IC卡由接收天线、处理器和非易失显示屏组成。IC卡的接收天线接收检测处理端发出的电磁信号，其中包括数值信息和工作能量。数值信息经IC卡的处理器处理后在显示屏上显示，工作能量被IC卡的处理器和显示屏接收后用来给两者供电。但在此系统中的检测处理端不包含对于标准HF或者UHF IC卡的读写模块，此系统中的显示数值IC卡与目前普遍存在的非接触式IC卡不能通用。综上，上述现有技术的方案中不包括对于非接触式IC卡的无源显示方案。因此，需要提供一种新颖的方法和结构来实现非接触式IC卡的无源显示。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的之ー在于提供一种用于非接触式IC卡的无源显示系统，它通过搜集射无线信号来获取能量并显示数据，不需要电池或者任何外接电源。
根据本发明的一个方面，提供了一种非接触式IC卡阅读及无线发送装置，包括阅读电路，读取非接触式IC卡中存储的信息；控制器，对非接触式IC卡阅读及无线发送装置的操作进行控制，并对所读取的信息进行处理；以及无线发送电路，通过无线信号发送处理后的信息。优选地，阅读电路的工作频率可以为13. 56MHz、915MHz和/或2. 4GHz，和/或无线发送电路的工作频率可以为13. 56MHz,915MHz和/或2. 4GHz。优选地，阅读电路可以遵从非接触式智能卡的ISO标准协议，和/或无线发送电路可以遵从利用非接触式智能卡的ISO标准协议的物理层而派生的应用层补充协议。优选地，读取的信息和/或发送的信息可以包括非接触式IC卡的标识及有效数据。优选地，阅读电路和无线发送电路可以由同一电路模块实现，且控制器可以控制该电路模块在阅读电路功能和无线发送电路功能之间切换。 根据本发明的另一方面，提供了一种用于非接触式IC卡的无源显示单元，包括天线，从外部装置接收无线信号；能量捕获电路，收集无线信号的能量，以产生供无源显示单元工作的功率；解调电路，对接收到的无线信号进行解调，以获得无线信号携带的信息；控制器，确定信息是否针对非接触式IC卡；以及非易失性显示单元，其中，控制器从所确定的针对非接触式IC卡的信息中解析显示数据，并通过非易失性显示单元显示显示数据。优选地，该无源显示单元还可以包括非易失存储器，用于存储无源显示单元的标志，无源显示单元的标志与非接触式IC卡的标识相对应。无线信号携带的信息也可以包括IC卡标识和有效数据。控制器可以读取非易失存储器中存储的无源显示单元的标志，并通过判断无源显示单元的标志与接收到的信息中包含的IC卡标识是否相对应，来确定所接收到的信息是否针对非接触式IC卡。优选地，在无源显示单元的标志与接收到的信息中包含的IC卡标识相对应的情况下，控制器可以将所接收到的信息中包含的有效数据存储在非易失存储器中。优选地，非易失性显示单元可以包括电子纸。根据本发明的再一方面，提供了一种非接触式IC卡，包括根据本发明的无源显示单元。优选地，该非接触式IC卡还可以包括标签1C，其中存储有非接触式IC卡的标识和有效数据；以及天线，其中，经由天线对标签IC进行读写操作。本发明可以适用于各种非接触式IC卡，如银行卡、交通卡、会员卡等。
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中图I示出了根据常规技术的非接触式IC卡系统；图2示出了根据本发明实施例的包括无源显示功能的非接触式IC卡系统；图3示出了根据本发明实施例的IC卡阅读及无线发送装置的方框图；图4示出了根据本发明实施例的无源显示单元的方框图；以及图5示出了能量捕获电路的一个例子。
附图中相同或相似的附图标记表示相同或相对应的部件。
具体实施例方式以下，通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。在附图中示出了作为示例的处理模块。但是，这些处理模块中的一些可以结合为单个模块，或者其中某ー个模块能够拆分为若干子模块。需要指出的是，可以通过硬件、软件、固件或其组合来实施这些处理模块。图I示出了根据常规技术的非接触式IC卡系统。如图I所示，该非接触式IC卡系统包括非接触式IC卡读卡器1000和非接触式IC卡2000。读卡器1000包括用于以非接触的方式(例如，通过无线电波)对IC卡2000进行读写操作的阅读电路1001，以及用于对读卡器特别是阅读电路1001进行控制的控制器1003。IC卡2000包括以非接触的方式与 读卡器1000进行通信的装置2001，例如接收/发送无线电波的天线；以及置于该卡中的标签IC 2010。标签IC 2010可以包括以各种方式实现的集成电路，可以用于存储该IC卡的标识、有效数据，并可以用于控制IC卡2000的操作。这种常规非接触式IC卡系统对于本领域技术人员而言是公知的，在此不对其结构和操作进行详细描述。在此需要指出的是，在图I中用箭头示出了读写IC卡的操作在阅读电路1001和标签IC 2010之间进行。事实上，这种操作经由天线2001在阅读电路1001和标签IC 2010之间执行。本发明的目的在于在这种现有非接触式IC卡系统的基础上，为非接触式IC卡增加无源显示功能，同时尽可能保持原有系统结构不变。为此目的，根据本发明的实施例，提供了ー种图2所示的非接触式IC卡系统。如图2所示，根据该实施例的非接触式IC卡系统包括IC卡阅读及无线发送装置100和非接触式IC卡200。IC卡阅读及无线发送装置100除了上述读卡器1000的功能(具体地，读写IC卡)之外，还能够另外发射无线信号例如电磁波。此外，IC卡200除了上述IC卡2000的电路(天线201和标签IC 210，与常规的天线2001和标签IC 2010相同)之外，还另外增加了无源显示単元300。无源显示単元300可以通过各种方式附在非接触式IC卡200表面或嵌在非接触式IC卡200内部。IC卡阅读及无线发送装置100所发射的无线信号如电磁波由IC卡200 (具体地，无源显示単元300)接收后从中获取能量，以供无源显示之用。以下，将结合本发明的实施例，详细描述IC卡阅读及无线发送装置100和无源显示单元300。图3示出了根据本发明实施例的IC卡阅读及无线发送装置100的方框图。如图3所示，IC卡阅读及无线发送装置100包括阅读电路101、控制器103和无线发送电路105。阅读电路101可以包括天线和信号处理电路。阅读电路101可以对非接触式IC卡例如根据本发明的非接触式IC卡200进行读写，例如，读取非接触式IC卡中的信息以及向非接触式IC卡中写入信息。阅读电路101的典型工作频率为13. 56MHz,915MHz和/或
2.4GHz，典型读写距离约10厘米左右(在13. 56MHZ的工作频率下)和/或2米 5米(在915MHz/2. 4GHz的工作频率下)。阅读电路101支持的协议可以是用于非接触式智能卡的ISO 标准协议，如 IS014443A/B、IS015693、IS018000-3、IS018000-6、EPC Gen I/EPC Gen 2
坐寸o控制器103用于控制IC卡阅读及无线发送装置100的操作。具体地，控制器103产生控制逻辑信号和实现读写协议。控制器103—方面实现阅读电路101的协议，例如非接触式智能卡的 ISO 标准协议如 IS014443A/B、IS015693、IS018000-3、IS018000-6、EPC Genl/EPC Gen 2等；另一方面实现无线发送电路105的协议。在本发明中，由于无线发送电路105的接收方是无源显示单元而并非是标准智能卡，因此无线发送电路105的协议可以是利用非接触式智能卡的 ISO 标准协议(如 IS014443A/B 或 IS015693, IS018000-3 (13. 56MHz)，或者IS018000-6，EPC Gen I/EPC Gen 2(915MHz)等)的物理层而派生出来的应用层补充协议。 另外，控制器103对阅读电路101所读取的非接触式IC卡的信息进行处理，并将处理后的信息发送至无线发送电路105。无线发送电路105将处理后的信息通过无线信号发送到空间中。具体地，例如无线发送电路105将处理后的信息调制到一定频率的载波信号中，并发送调制后的信号。所述频率例如包括中高频段(HF)射频和超高频(UHF)射频，例如典型的工作频率为13. 56MHz、915MHz和/或2. 4GHz。无线发送电路105可以与阅读电路101实现为同一电路，由控制器103通过切换不同的协议类型来切换IC卡阅读和无线发送功能。可选地，无线发送电路105可以实现为独立电路，包括天线和信号处理电路，工作频率包括中高频(HF，如13. 56MHz)和超高频(UHF，如915MHz/2. 4GHz)。图4示出了根据本发明实施例的无源显示单元300的方框图。如图4所示，无源显示单元300包括天线301、解调电路302、能量捕获电路303、控制器304、非易失性存储器305和非易失性显示单元306。解调电路302经由天线301，接收外部装置(在图2所示的应用中，为非接触式IC卡阅读及无线发送装置100，具体地，其中的无线发送电路105)发送的无线信号并解调出其中携带的信息。解调电路302可以由天线和信号处理电路组成。解调电路302可以实现为与能量捕获电路303共用同一天线，且工作频率相同。可选地，解调电路302具有独立的天线，且工作频率与无线发送电路105的频率一致。在图4中，示出了解调电路302和能量捕获电路303共用同一天线301的示例。能量捕获电路303收集经由天线301接收到的无线信号的能量并将其转化为无源显示单元300内各部件的工作电源。能量捕获电路可以由天线、整流电路和电压输出电路组成。在图2所示的应用中，能量捕获电路303的工作频率与无线发送电路105的工作频率对应，如无线发送电路105的工作频率为13. 56MHz，则能量捕获电路303的工作频率也为13. 56MHz ;同样，若无线发送电路105的工作频率为915MHz或2. 4GHz，则能量捕获电路303的工作频率也为915MHz或2. 4GHz。图5中示出了能量捕获电路303的一个例子。具体地，能量捕获电路303可以包括天线，天线可以是线圈稱合(在13. 56MHz的情况下)或者极化天线(在915MHz或2. 4GHz的情况下)。天线可以与接收到的无线信号产生谐振，谐振后的信号经限压后通过整流电路(图中二极管符号所示)并经过稳压(图中电容器所示)后，得到工作需要的电路电源电压U例如，图5所示的3. 3V)和电路逻辑电压Vltjg (例如，图5所示的3. 3V)。这种能量捕获电路303本身的结构和操作在本领域中是公知的，在此不再详细描述。控制器304控制无源显示单元300的操作，具体地产生电路工作所需的逻辑信号并驱动显示。优选的，控制器304在工作状态下功耗应该较低，例如可以选用超低功耗的单片机实现。非易失存储器305可以保存控制器304进行工作所需的逻辑、该无源显示单元的
唯一标志(可以与包含该无源显示单元的非接触式IC卡的全球唯一标识--对应)等。非
易失存储器305可以包括铁电存储器(FRAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)等。尽管在图中将非易失性存储器305示出为包含在控制器304中，但是它们可以是分立的部件。非易失显示单元306包括显示驱动和显示介质。显示内容在掉电的情况下能够保持。非易失显示介质例如包括基于电子墨水技术的电子纸等。 以下，将描述上述非接触式IC卡系统的操作。当非接触式IC卡200 (包括无源显示单元300)进入IC卡阅读及无线发送装置100的读写范围内时，IC卡阅读及无线发送装置100的控制器103控制阅读电路101读取IC卡200的标签210中存储的信息如该IC卡的全球唯一标识及有效数据。随后，控制器103对接收到的信息进行处理，例如与相应IC卡的最新数据进行比较并进行更新等。接着，控制器103控制无线发送电路105对IC卡的全球唯一标识和处理后的有效数据进行调制并通过无线信号如射频载波信号发送出去。能量捕获电路303经由天线301，收集从无线发送电路105发出的无线信号能量，并为整个无源显示单元300提供工作电压。控制器304在接收到工作电压时上电，并控制解调电路302工作，对经由天线301从无线发送电路105接收到的无线信号进行解调并得到其中携带的信息。该信息例如包括IC卡标识以及有效数据(例如，更新后的IC卡有效数据，反映该IC卡的最新状态)。控制器304确定该信息是否是针对该非接触式IC卡200的信息。如果该信息是针对该非接触式IC卡200的信息，则控制器304从该信息中解析出显示数据用以显示；控制器304还可以将该信息中包含的IC卡有效数据存储在非易失性存储器305中。控制器304可以通过以下步骤来确定接收到的信息是否是针对该非接触式IC卡200的信息。具体地，控制器304读取保存于非易失存储器305的无源显示单元的唯一标志并与接收到的信息中的IC卡标识进行比较。如果比较结果表明这两者相互对应，则接收到的信息针对该非接触式IC卡200，且控制器将该信息中的显示数据发送给非易失显示单元306 ;如果不对应，则接收到的信息并非针对该非接触式IC卡200，且不进行显示。非易失显示单元306得到显示数据,驱动显示介质进行显示。当IC卡离开IC卡阅读及无线发送装置100的读写范围时，无源显示单元300掉电，但是显示内容保持在非易失性显示介质上。根据本发明的实施例，在不改变原有非接触式IC卡读写功能的基础上，通过向IC卡附加无源显示单元，向非接触式IC卡增加了无源显示功能，而不需要单独开发一套可进行显示的IC卡系统。这样，既保证了与现有非接触式IC卡兼容，同时又实现了无源显示功能。而且，擦除次数没有限制，并且不需要电池供应能量，解决了目前带显示IC卡领域面临的主要问题。以上参照本发明的实施例对本发明予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。 不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种非接触式IC卡阅读及无线发送装置(100)，包括 阅读电路(101)，读取非接触式IC卡中存储的信息； 控制器(103)，对所述非接触式IC卡阅读及无线发送装置(100)的操作进行控制，并对所读取的信息进行处理；以及 无线发送电路(105)，通过无线信号发送处理后的信息。
2.如权利要求I所述的非接触式IC卡阅读及无线发送装置(100)，其中， 阅读电路(101)的工作频率为13. 56MHz,915MHz和/或2. 4GHz，和/或 无线发送电路(105)的工作频率为13. 56MHz,915MHz和/或2. 4GHz。
3.如权利要求I所述的非接触式IC卡阅读及无线发送装置(100)，其中， 阅读电路(101)遵从非接触式智能卡的ISO标准协议，和/或 无线发送电路(105)遵从利用非接触式智能卡的ISO标准协议的物理层而派生的应用层补充协议。
4.如权利要求I所述的非接触式IC卡阅读及无线发送装置(100)，其中，读取的信息和/或发送的信息包括所述非接触式IC卡的标识及有效数据。
5.如权利要求I所述的非接触式IC卡阅读及无线发送装置(100)，其中，所述阅读电路(101)和无线发送电路(105)由同一电路模块实现，且控制器(103)控制该电路模块在阅读电路功能和无线发送电路功能之间切换。
6.一种用于非接触式IC卡的无源显示单元(300)，包括 天线(301)，从外部装置接收无线信号； 能量捕获电路(303)，收集无线信号的能量，以产生供所述无源显示单元工作的功率； 解调电路(302)，对接收到的无线信号进行解调，以获得所述无线信号携带的信息； 控制器(304)，确定所述信息是否针对所述非接触式IC卡；以及 非易失性显示单元(306), 其中，控制器(304)从所确定的针对所述非接触式IC卡的信息中解析显示数据，并通过非易失性显示单元(306)显示所述显示数据。
7.如权利要求6所述的无源显示单元(300)，还包括非易失存储器(305)，用于存储无源显示单元的标志,所述无源显示单元的标志与所述非接触式IC卡的标识相对应， 其中，所述无线信号携带的信息包括IC卡标识和有效数据，以及所述控制器(304)读取所述非易失存储器(305)中存储的所述无源显示单元的标志，并通过判断所述无源显示单元的标志与接收到的信息中包含的IC卡标识是否相对应，来确定所接收到的信息是否针对所述非接触式IC卡。
8.如权利要求7所述的无源显示单元(300)，其中，在所述无源显示单元的标志与接收至IJ的信息中包含的IC卡标识相对应的情况下，所述控制器(304)将所接收到的信息中包含的有效数据存储在所述非易失存储器(305)中。
9.如权利要求6所述的无源显示单元(300)，其中，非易失性显示单元(306)包括电子纸。
10.一种非接触式IC卡(200)，包括如权利要求6所述的无源显示单元(300)。
11.如权利要求10所述的非接触式IC卡(200)，还包括 标签IC(210)，其中存储有所述非接触式IC卡的标识和有效数据；以及天线(201)，其中 ，经由天线(201)对所述标签IC(210)进行读写操作。
全文摘要
本发明公开了IC卡阅读及无线发送装置、无源显示单元及IC卡。IC卡阅读及无线发送装置包括阅读电路，读取非接触式IC卡中存储的信息；控制器，对IC卡阅读及无线发送装置的操作进行控制，并对所读取的信息进行处理；以及无线发送电路，通过无线信号发送处理后的信息。无源显示单元包括天线，从外部装置接收无线信号；能量捕获电路，收集无线信号的能量，以产生供无源显示单元工作的功率；解调电路，对接收到的无线信号进行解调，以获得无线信号携带的信息；控制器，确定信息是否针对非接触式IC卡；以及非易失性显示单元，其中，控制器从所确定的针对非接触式IC卡的信息中解析显示数据，并通过非易失性显示单元显示显示数据。
文档编号G06K7/00GK102810147SQ20111014787
公开日2012年12月5日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者王文清, 问治国, 徐军 申请人:3M创新有限公司