CN101647032A - 具有变形传感装置的电子支付、信息或id卡 - Google Patents

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Abstract

一种例如信用卡的便携卡，其中具有例如处理器的电子部件，以及可变形开关元件或传感器，其中，所述传感器/开关的变形或者弯曲被确定并用于控制所述电子部件。在一个方面，弯曲压电元件提供使处理器脱离休眠模式的电力。

Description

具有变形传感装置的电子支付、信息或ID卡
技术领域
本发明涉及具有电子电路的便携卡，例如ID卡、信息卡或支付卡，所述电子电路当被用户指令时从一个模式转变到另一个模式。
背景技术
这种类型的技术可被用于各种目的。一个目的被当作例如支付卡或标识卡中的开关，其中，处理器或其他的电子电路被操作，或者通过开关从用户接收指令。为了增大卡的寿命，人们期望所述处理器和开关仅在需要时使用电力。
通常，这些卡包含要由用户按压以便例如激活处理器的机械顶盖或者薄膜开关。这些开关具有许多缺点。顶盖从大体平坦的卡表面延伸，并且卡的生产/层压工艺可能使得顶盖开关失效。两种开关方案在工作期间都需要电流，并且处于按压状态下永久变形的开关可能很快地耗尽卡的电源。
在US2003/169574、DE19947180、JP02307792、DE10342054和WO03/027949中可看到不同类型的卡传感器等。
所提出的可变形传感装置的另一目的是用于检测或确定卡的变形，用于例如向用户提供可视信息。在US-A-5,791,966或US2005/0277360中可看到在旋转时提供信息的充值卡。在http://www.loadsmorestuff.com/product info.php？products id＝1085和http://web.mit.edu/6.111/www/s2005/PROJECT/Groups/1/main.html中，可看到被摇动(waving)时提供信息的产品。但是，这些产品是不易弯曲的盒，并且似乎是相当简单的结构。
在第一方面，本发明涉及包含适于工作于第一和第二模式中的每一个模式的电子电路和在电气上连接到所述电路的传感装置的便携卡，所述传感装置包含适于在变形时输出电信号的压电元件，所述电路能够在接收到所述信号时从第一模式转变到第二模式，其中，所述电路包含处理器，第一模式是休眠模式，并且第二模式是处理器的工作模式。
在本说明书的上下文中，使传感装置变形将意味着通常是通过对其提供力使传感装置脱离静止位置(rest position)。该力通常被与一定方向成角度地提供，传感装置沿着所述方向具有比沿着与其垂直的方向更大的范围。因此，细长物体的弯曲通常通过与其纵轴成一角度提供力来实现，盘形元件的弯曲通常通过与盘形或板形元件的平面成一角度提供力来实现。
自然，传感装置在静止位置不一定是平的，而它在弯曲或者受力/变形位置可以是平的。
所提出的传感器类型是压电元件，因为它额外具有变形或弯曲时提供电力的能力。因此，这种类型的传感器不要求电力以用于操作，因此无需连接到任何电源。
通常，休眠模式是具有较低功耗的模式，而工作模式是具有较高功耗的模式。因此，传感装置在变形时适于向处理器提供信号或电力以便把处理器从休眠模式转入工作模式。因此，通过处理器在传感器被弯曲/变形之前不使用或使用极少的电力可以实现节电。
卡最好相当小，例如具有如下外围尺寸：小于10cm的长度、小于5cm的宽度和小于2mm的厚度。最优选的卡具有标准信用卡或ID卡的大小。
卡适合包含柔性基底元件(传感装置被固定于所述柔性基底元件)，以使卡可弯曲/变形，从而把弯曲/变形传递到传感装置。因此，传感装置可以例如在卡的层压成形期间被完全嵌入卡中，并且仍可以从卡的外部操作。自然，卡可以包含任何数量的层，例如层压到基底元件的层。这在提供例如芯片卡的技术中是公知的。
在一个实施例中，在垂直于卡平面的横截面中，传感装置被靠近一个层或元件提供，所述层或元件在传感装置的中心比在其外围部分的(材料或元件)更柔软。因此，传感装置可以被迫向该更柔软的层，以便在使传感装置变形的同时使该更柔软的层变形。因此，可以提供开关类型元件，所述元件通常仍可以完全位于卡的两个大致平坦的主外表面内。自然，传感装置顶部的顶盖在被按压时，也可被用来提供敲击(hammer)效果。
当弯曲/变形传感装置来执行转变时，在某些情况下，可能注意到如果传感装置或者卡经常被弯曲/变形而不采取进一步的动作，因而可能不打算发生作为结果的转变。弯曲/变形可能被意外地执行。一种情况可能是当检测到有节奏的弯曲时，例如当传感器被步行/奔跑/跳舞的人弯曲/变形时。
在这种情况下，卡还可以包含用于降低对传感装置的变形的灵敏度或者降低电路对来自传感装置的信号的灵敏度的装置。
在优选实施例中，卡还包含适于被操作并启动任务的操作装置，如果已经检测到传感装置的预定数量的变形而未执行操作装置的操作，所述降低装置被操作。
操作装置可以是被再次操作的传感装置，或者感测另一输入的装置，例如在卡的键盘上输入密码，利用指纹读卡器读取指纹，卡感测读卡器的接近，卡的光学传感器感测光学信号等。
自然，模式变化可以被执行或维持，直到执行了传感装置的新的变形，或者在初始变形后持续了一个时间期间。这个时间期间可以通过定时设备简单地确定，在传感设备变形时(或实际上利用传感设备变形)给RC电路提供电压，并且随后衰减。模式变化的时间点或者在变形时，或者在衰减的RC电路的电压到达阈值时。
在一个实施例中，所述电路可以是RFID标签电路，其中，在传感装置变形时或者其后的预定的时间期间后，所述RFID标签电路的发射/接收电路被使能或禁用。实际上，RFID标签的操作可以被变形时的传感装置提供的电力供电。在这种情况下，使RFID标签工作不需要电池。
应该注意，传感装置的变形可被确定并用于多种目的。其第一操作或“点击”可被用于转变。“双击”可被用于开始预定的任务，并且任意数量的变形，例如在一定时间期间内或者不长于各变形之间的预定时间期间内执行的(非常像使用计算机鼠标或者移动电话)变形，可被用作输入并用于控制卡电路的工作。如下面将进一步描述的那样，作为选择，变形的量化可被用于选择模式。
特别是当卡还包含电源时(处理器耦合到所述电源)，传感装置适于从传感装置的操作中提供电力/信号，如果传感装置无需连接到电源，或者不被连接到电源，则优点是明显的。以该种方式，传感装置的故障不必耗尽电源。
通常，智能卡也包含用于从卡输出信息的装置。这些装置可以是一个或多个磁条、有源或无源的(可被电路/处理器改变或不可改变)，通过卡上的导电垫片，或者通过无线装置，例如无线电波、磁场、RFID、IR辐射或者蓝牙。自然，这种通信可以受处理器控制，并且仅在例如处理器已由传感器的操作唤醒时启动。
在很多有趣的实施例中，卡还包含用于呈现可视信息的装置。这种可视信息可以向用户通知电路的状态或者电路所执行的处理。它可被用于向用户输出信息，供在其他过程中使用，所述信息例如是要被输入到ATM、计算机、控制台等的密码。
在特定实施例中，卡包含用于根据来自传感装置的信号向呈现装置提供第二信息或信号的装置。因此，可以导出并使用关于变形程度或变形量、变形方向、变形频率的信息，或者从变形可导出的其他信息。
传感装置可适于输出具有和变形程度和/或方向相关的电压和/或电流的信号，或者，信号的持续时间可以用于估计变形的程度。
本发明的第二个方面涉及这种类型的卡，所述卡包含：
柔性基底元件，
用于呈现可视信息的装置，
用于检测基底元件的弯曲并输出信号的装置，
用于从传感装置接收所述信号，并根据所述信号确定提供给呈现装置的第二信息或信号的装置。
在此上下文中，柔性元件是适于被摇动时折曲或弯曲的元件。
摇动(waving)是例如人握持着元件的一部分并以往复的方式移动所述元件。于是，该元件将因变化的加速度和其柔性以及在摇动期间作用于卡上的风阻而弯曲或折曲。
而且，目前卡是这样的元件，其一个维度的范围明显小于另外两个维度的范围(厚度vs.宽度和长度)，主要是因为这有助于期望的弯曲。但是，可以使用和例如信用卡相比相对较大的“厚度”，只要基底元件保持柔性即可。
可视信息可以是任何类型的可视信息，例如图像、图片、文本，等等。由于人眼系统较慢的本质所致，即使由在一维上具有较小横截面的呈现器提供，这种信息也将被人看作2D图像。
弯曲的检测或量化能够产生描述呈现装置的运动的信息，所述信息被控制呈现装置的接收装置使用。
在第一方面的特定实施例或第二方面中，传感装置可以位于基底元件的一侧处或基底元件的一侧上，或者位于卡的外围部分、表面或边缘，并且适于输出对应于传感装置的拉伸/压缩的信号。因此，可以使用标准元件，例如压电换能器、应变计或压敏电阻。
某些类型的加速计或者变形检测器如果被馈以适当信号，实际上能够输出声音。因此，在第一方面的特定实施例或第二方面中的一种情况下，传感装置还适于提供对应于接收到的信号的声音，所述卡还包含用于向传感装置提供信号的装置。
所述卡最好具有第一边缘和一个或多个相对的边缘，呈现装置位于卡的第一边缘处或卡的第一边缘上，并且传感装置离所述相对的边缘比离所述第一边缘更近。以这种方式，实际上适于在相对的边缘和传感装置之间握住卡，从而摇动卡优选地将在传感装置处产生最大弯曲。
在优选实施例中，呈现装置包含一行或多行通常平行的发光器，每一个均可由确定装置控制。可以使用任何数量的行，并且可以使用任意类型的发光器，例如LED、激光器、VXEL。可以使用单色发光器，可以使用单色发光器的混合体，以便可以提供多种颜色的信息，或者可以使用适于发射各种颜色的光的多个发光器。
在边缘处提供发光器只是为了提供最大的摇动距离。发光器可以被在卡的任何位置提供。
卡或确定装置最好还包含适于提供定时信息的定时装置，确定装置也根据定时信息提供第二信息。因此，不仅可以使用弯曲/加速度，而且可以使用自从例如上次运动的转折点起的时间点，或者不再感测到弯曲/加速度的最后时间点。
在优选实施例中，确定装置适于从信号和定时信息估计呈现装置在往复运动期间移动的第一距离。因此，这个第一距离可以是往复运动的两个极限点之间的距离。这个距离和定时信息可以使确定装置能够在所有时间点上确定信息呈现器的实际位置。
然后，确定装置可以适于保持要提供的2D信息，并顺序地向所述呈现装置转发表示2D信息的相邻、细长部分的数据。当执行往复运动时，提供装置将“扫描”所述距离，并且接收器将根据呈现器沿着所述距离的位置把信息转发到呈现器。于是，很自然，发送到提供器的信息将表示整个2D信息的更多细长部分(横跨弯曲/摇动的方向划分)。
因此，2D信息可以被看作作为许多行或列提供，然后它们以和CRT中相同的方式被顺序地发送到呈现装置。为了仅在沿一个方向运动时提供信息，可以使用标准单向CRT束扫描。或者，相同的信息可以在两个方向上被提供，由此使到发光装置的信息馈送适应实际的运动方向。
在呈现装置具有一行或多行发光器的情况下，确定装置可以适于把沿着第一维度的2D信息的期望范围和距离相关联，并使呈现装置的每一行发光器的数量(所提供的信息的实际范围)适于使卡在往复运动期间呈现的2D信息在沿着摇动方向的维度和与其垂直的方向之间具有预定的关系。
在另一种情况下，确定装置适于从所述2D信息确定呈现信息所需的第二距离，并把对应于第一和第二距离之间的关系的一部分2D信息转发到呈现装置。因此，如果往复运动的距离小于所要求的第二距离，不是调整沿着发光器行的方向，而是只提供一部分2D信息。然后，用户可能希望以更大的运动来摇动，或者他可能希望首先“摇动”信息的一部分，然后，例如在把卡移动到侧面后，“摇动”信息的剩余部分。
因此，如果要提供给定的图像或文本，则沿着发光器的行的范围将随着往复摇动的距离变化。然后，较大距离将利用发光器的行的较大范围，而较小距离将减小发光器的行的方向上的信息的总体范围。
自然，在往复运动期间提供的文本或信息可以是静态的(相同的)，或者可以变化，例如通过滚动信息。这种滚动可以是水平滚动，其中，所提供的信息被沿着运动的方向移动，和老式的滚动行情显示或公告牌非常相似，其中，各个数据(例如数字或字母)随着各个发光器开启和关闭在表面上滚动(这里在2维显示器中)。或者，滚动可以沿垂直方向，和电影结尾的致谢名单非常相似。
在一个实施例中，确定装置适于估计在弯曲平面内被呈现装置采用的曲线，并相应地调整第二信息。实际上，这条曲线不需要被估计。它可以被预先编程到接收器中，或者被接收器已知。可以进行这种调整，例如使所提供的信息好像由平面元件而非曲形元件提供。这将意味着确定装置以特定方式安排提供2D元件的各部分的时间。
一般来说，确定装置可以适于根据信号和定时信息估计呈现装置的位置，并根据所估计的位置提供第二信息。因此，当优选在相同位置提供信息的相同部分(以便提供稳定的图像)时，非常期望这种位置确定。
在另一方面，本发明涉及操作便携卡的方法，所述便携卡包括包含处理器的电子电路和传感装置，传感装置包含压电元件，所述方法包含使压电元件变形，由此压电元件输出信号，处理器从压电元件接收信号，并从休眠模式转换到工作模式。
可以仅仅根据由传感器通过弯曲产生的电力或信号把处理器从休眠模式转入工作模式中。在该种情况下，传感装置在处理器处于休眠模式中并且传感器未被弯曲时不需要从卡的电源抽取任何电力(因为压电元件仅通过变形即可提供电力)。
然后，也如上所述那样，卡可以包含柔性基底层，传感装置固定于所述柔性基底层，其中，变形步骤包含弯曲卡或者基底层。
或者，在垂直于卡平面的横截面中，传感装置被靠近一个层或元件提供，所述层或元件在传感装置的中心比在其外围部分的(例如，另外的材料或元件)更柔软，变形步骤包含至少把传感装置的中心部分迫向该更柔软的层，从而使该更柔软的层变形。以该种方式，传感装置可以被提供在卡的期望的均匀表面内，同时可作为开关工作。通过把传感装置(或更柔软材料上方的那部分)向更柔软材料按压以便使这个材料也变形来实现传感装置的变形。
自然，更柔软的材料或元件可以简单地被基底层中的孔或腔代替，以便为传感装置提供向其中变形的空间。
在一个实施例中，所述方法还包含降低传感装置或电路的灵敏度的步骤。在降低步骤之前是感测传感装置的预定数量的变形/弯曲而未接收到执行额外任务的指令的步骤时特别重要。可以通过其他类型的传感器接收这些指令，例如扫描传感器、接触垫片，其他开关或相同的开关。这在上面描述过。
在一个实施例中，所述方法还包含从卡向用户呈现可视信息的步骤。这种呈现可以通过卡的显示器来完成。
然后，可以提供一个实施例，所述实施例还包含电路根据来自传感装置的信号向呈现装置提供第二信息的步骤。
因此，当使卡的传感装置变形时可以启动某些工作模式，并且可以向用户提供有关卡或处理器/电路所处工作模式的信息。
在另一个实施例中，卡的一部分在弯曲/变形期间的位移被用于提供所述信息。
这是下一个方面的目的，其涉及使用上面的特定实施例或第二方面，这个方面涉及一种方法，包含：
使卡弯曲，
传感装置向电路提供信号，
电路接收信号并向呈现装置提供第二信息，
呈现装置呈现和第二信息相关的可视信息。
在一个实施例中，传感装置位于基底元件的一侧处或基底元件的一侧上，并且输出对应于传感装置的拉伸/压缩的信号。
在另一个实施例中，传感装置还提供对应于第二信号的声音。该第二信号被从例如处理器/电路或另一来源提供给传感装置。当把第二信号提供给传感装置时，最好检测不到弯曲/变形。
在优选实施例中，卡具有第一边缘和一个或多个相对的边缘，呈现装置位于卡的第一边缘处或第一边缘上，弯曲主要发生在离所述相对的边缘比离所述第一边缘更近处，并且其中传感装置离所述相对的边缘比离所述第一边缘更近。
如上所述，呈现步骤包含一行或多行发光器中的每一个发光器受所述提供装置控制。可以使用大量发光器。
所述方法最好还包含提供定时信息的步骤，其中，还根据定时信息确定第二信息。
然后，所述方法还包含从信号和定时信息估计呈现装置在往复运动期间移动的第一距离。这可以提供有关要被提供的信息的可能(物理)范围的知识。
然后，提供装置可以保持要提供的2D信息，顺序地向呈现装置转发表示2D信息的相邻、细长部分的数据。以这种方式，当呈现装置在运动距离上运动时，信息被顺序地提供。
在一个实施例中，所述方法可以包含以下步骤：把沿着第一维度的2D信息的范围和第一距离相关联，并调整由呈现步骤在垂直于弯曲方向的方向上提供的信息的范围以使得卡在往复运动期间呈现的2D信息在沿着摇动方向的维度和与其垂直的方向之间具有预定的关系。因此，运动可以更改维度之间的比例而非关系。
在另一个实施例中，所述方法包含从所述2D信息确定呈现信息所需的第二距离，并把对应于第一和第二距离之间的关系的一部分2D信息转发到呈现装置的步骤。太小的距离可能导致只提供一部分信息。
在一个实施例中，所述方法可以包含估计在弯曲平面内被呈现装置采用的曲线，并相应地调整第二信息的步骤。这可以是为了模拟该信息由例如平面元件提供。
在另一个实施例中，所述方法包含根据信号和定时信息估计呈现装置的位置，并根据所估计的位置提供第二信息的步骤。
在最后一个方面，本发明涉及一种便携卡，所述便携卡包含适于工作于第一和第二模式中的每一个模式的电子电路和在电气上连接到所述电路的传感装置，所述传感装置适于在变形时输出电信号，所述电路能够在接收到所述信号时从第一模式转变到第二模式，其中，在垂直于卡平面的横截面中，传感装置被靠近一个层提供，所述层在传感装置的中心比在其外围部分更柔软。
在本说明书的上下文中，使传感装置变形将意味着通常是通过对其提供力使传感装置脱离静止位置。该力通常被与一定方向成角度地提供，传感装置沿着所述方向具有比沿着与该方向垂直的方向更大的范围。因此，细长物体的弯曲通常通过与其纵轴成一定角度提供力来实现，并且盘形元件的弯曲通常通过与盘形或板形元件的平面成一定角度提供力来实现。
自然，传感装置在静止位置无需是平的，而它在弯曲或者受力/变形位置可以是平的。
根据本发明的这个方面，在垂直于卡平面的横截面中，传感装置被靠近一个层或元件提供，所述层或元件在传感装置的中心比在其外围部分的(该位置的材料或元件)更柔软。实际上，在中心无需提供材料，开口、缺口或孔就足够了。因此，传感装置可以被迫向该更柔软的层，以便在使传感装置变形的同时使该更柔软的层变形。因此，提供开关类型元件，所述元件通常仍可以完全位于卡的两个大致平坦的主外表面内。自然，传感装置顶部的顶盖在被按压时，也可被用来提供敲击效果。
卡最好相当小，例如具有如下外围尺寸：小于10cm的长度、小于5cm的宽度和小于2mm的厚度。最优选的卡具有标准信用卡或ID卡的大小。
卡适合包含柔性基底元件(传感装置被固定于所述柔性基底元件)，以使卡可弯曲或变形，从而把弯曲/变形传递到传感装置。因此，传感装置可以例如在卡的层压成形期间被完全嵌入卡中，并且仍被从卡的外部操作，或者可以从卡的外部操作。自然，卡可以包含任何数量的层，例如层压到基底元件的层。这在例如提供芯片卡的技术领域中是公知的。
一般来说，很多传感器类型是有用的，并被弯曲/变形激活，例如：应力计、力敏电阻器、弯曲传感器、电容传感器、电感传感器，和/或位移传感器。最优选的传感器类型是压电元件，因为它额外具有变形或弯曲时提供电力的能力。因此，这种类型的传感器不要求电力用于工作。
当弯曲/变形传感装置来执行转变时，在某些情况下，可能注意到如果传感装置或者卡经常被弯曲/变形而不采取进一步的动作，因而可能不打算发生作为结果的转变。弯曲/变形可能被意外地执行。一种情况可能是当检测到有节奏的弯曲时，例如当传感器被步行/奔跑/跳舞的人弯曲/变形时。
在这些情况下，卡还可以包含用于降低对传感装置的变形的灵敏度或者降低电路对来自传感装置的信号的灵敏度的装置。
在优选实施例中，卡还包含适于被操作并启动任务的操作装置，如果已经检测到传感装置的预定数量的变形而未执行操作装置的操作，所述降低装置被操作。
操作装置可以是被再次操作的传感装置，或者感测另一输入的装置，例如在卡的键盘上输入密码，利用指纹读卡器读取指纹，卡感测读卡器附近，卡的光学传感器感测光学信号等。
一般来说，电路可以是非常简单的电路或元件，或者甚至是分立元件，例如单个触发器(例如双稳态)，但是也可以是复杂得多的电路。自然，使用分立电路可以获得利用处理器可获得的任何功能或操作。
分立电路可以是单稳态触发器，当传感装置变形时，所述单稳态触发器被带入不稳定模式。在这种模式中，所述触发器可以对其他电路加电，例如LED，或者发送/接收电路。
电路的模式可以是简单模式，例如触发器的那些模式，或者是由例如处理器执行的相当不同的任务。电路可以包含执行或处理不同模式的不同部分，或者，同一部分能够工作于两种模式。
自然，电路通常可以包含处理器，其中，第一模式可以是休眠模式(例如具有较低功耗的模式)，并且第二模式可以是工作模式(例如具有较高功耗的模式)。因此，传感装置在变形时适于向处理器提供信号或电力，以便把处理器从休眠模式转入工作模式。因此，通过处理器在传感器被弯曲/变形之前不使用或使用极少的电力可以实现节电。
自然，模式变化可以被执行或维持，直到执行了传感装置的新的变形，或者在初始变形后持续一个时间期间。这个时间期间可以通过定时设备简单地确定，在传感设备变形时(或实际上利用传感设备变形)给RC电路提供电压，并且随后衰减。那么，模式变化的时间点或者在变形时，或者在衰减的RC电路的电压到达阈值时。
在一个实施例中，所述电路可以是RFID标签电路，其中，在传感装置变形时或者其后的预定的时间期间后，其发射/接收电路被使能或禁用。实际上，RFID标签的操作可以被传感装置变形时提供的电力供电。在这种情况下，使RFID标签工作不需要电池。
应该注意，传感装置的变形可被确定并用于多种目的。其第一操作或“点击”可被用于转变。“双击”可被用于开始预定的任务，并且任意数量的变形，例如在一定时间期间内或者不长于各变形之间的预定的时间期间内执行的(非常像使用计算机鼠标或者移动电话)的变形，可被用作输入并用于控制卡电路的工作。如下面将进一步描述的那样，作为选择，变形的量化可被用于选择模式。
特别是当卡还包含电源时(处理器耦合到所述电源)，传感装置适于从传感装置的操作提供电力/信号，如果传感装置无需连接到电源，则优点是明显的。以该种方式，传感装置的故障不必耗尽电源。
附图说明
下面，将参考附图描述本发明的优选实施例，在附图中：
图1示出了根据本发明的卡的第一优选实施例的元件，
图2示出了降低压电传感器的灵敏度的方式，
图3示出了在根据本发明的卡中提供开关的一种方式，
图4示出了根据本发明的第二优选实施例的卡，
图5示出了在图4的卡移动/摇动期间的弯曲。
具体实施例
卡10具有连接到传感器14、电源16、输出装置18和显示器20的处理器12。电源16可以是电池等，并且它可以是可充电的或不可充电的，并且向输出装置18和显示器20供电。
卡最好是标准信用卡的大小，并且满足涉及标识卡的物理特性的ISO标准No.7810。
输出装置18可以是任何类型的输出装置，例如“老式”的磁条、动态磁条，关于是否提供磁场以及通过磁场提供哪些信息，其可以受处理器12控制。作为另一选择，或者除此以外，输出装置可以是一个或多个连接到处理器12的导电垫片，通过所述导电垫片可以进行与读卡器的通信。卡和读卡器之间另一种通信方式是通过无线标准，例如蓝牙、RFID、磁场、无线电波，或者通过电磁辐射。在本申请人的WO2005/086102中可看到适当的输出装置。
处理器可以包含一个或多个存储器，例如ROM、FRAM、RAM、PROM、EPROM、EEPROM、闪存，等等，用于存储涉及卡、卡所有人、卡用户的数据，以及存储控制处理器的程序指令。处理器是可被置入休眠模式的类型，例如不消耗或消耗极少功率的模式。当从传感器14接收信号时，处理器12被激活或可操作，此后，其程序控制所发生的事情。这使用来自电源16的电力执行。优选的处理器可以是Atmel AVR Tiny或Mega系列。
处理器可以控制通过输出装置18以及显示器20的通信，显示器20可被用于向用户提供信息。在卡丢失的情况下，这个信息可以是用户的身份，或者，向用户提供例如密码(例如依赖于时间的密码)供在现金交易中使用。自然，显示器20对于卡的大量使用的操作不是必需的。
显示器可以是任何合适的显示器，例如电子墨水显示器或者塑料LCD显示器。
自然，处理器可被静态的或硬连线电路代替。使用硬连线电路，可以获得利用软件控制的处理器可获得的所有操作。这种电路可能极为简单，例如只使用触发器，并且其可以用于控制(使能或禁用)输出装置18。
传感器14是通过弯曲或其他变形可操作的传感器。因此，当弯曲传感器14时，例如通过弯曲卡10，传感器14将发送信号到处理器12，以便使处理器12执行预定的任务，或从一个操作模式转变到另一个。目前，当处理器12处于节电休眠模式中时，被来自传感器14的信号唤醒，此后，由控制处理器12的程序定义预定的操作。
优选的传感器14是薄而平坦的压电元件。这种元件具有在弯曲或变形时产生电力(在这种情况下是电压)的优点。这个电力被发送到处于休眠模式时的处理器12。因此，传感器14无需被供应电力，因而传感器14的任何故障将不从电源16支取不必要的电力。
因此，处理器12可被传感器14提供的信号唤醒。此外，传感器14只在弯曲期间提供信号，因此其永久弯曲将不产生信号并因而保持处理器12唤醒或使处理器12操作输出装置18或显示器20，这将是额外的电力损耗。
传感器14可以位于卡10的任何期望位置。标准ID/信用卡必须满足某些有关可弯曲性等的要求，因而这些卡的所有部分都可以容纳传感器14。为了让用户很好地抓住卡10以对它进行弯曲，优选使传感器14位于卡的中心。
为了很容易地获得传感器14的适当变形，其大小(在卡平面中或至少弯曲方向上的范围)可以适于各种使用。
依赖于卡的操作，可以期望其他类型的传感器或其他装置以操作卡或者指令卡10或处理器12执行期望的动作。
最简单的卡10只需要被操作/启动，此后，不要求进一步的交互作用。
其他卡可以更为复杂，并且可以具有用于感测例如读卡器/读取头的接近的传感器，通过读卡器/读取头，卡可以执行动作以通过磁条提供信息。
其他类型的卡可以适于使用例如IR、磁场、RFID、蓝牙、无线电波等的无线技术接收或输出信息，并且可以在使用该技术实际接收到信息之前不启动信息的输出。
或者，传感器14可被再次使用(例如在激活之间具有预定的定时)，以使卡执行规定的动作。
只有在传感器14的初始弯曲/变形之后接收到某个指令、动作或信号，才可以执行卡10的元件的这些额外的动作。如果未接收到这些额外的指令/动作/信号，则传感器14的初始弯曲可以被当作意外，并且处理器12可以返回到休眠模式。
如果传感器14被经常，例如有节奏地弯曲和激活而没有接收到这些额外的指令/动作/信号，则处理器12可以确定传感器14的灵敏度太高，那么，这个灵敏度可以被降低，以便减小传感器14的意外或无意激活的次数。自然，如果确定一个时间期间内没有激活，或者在激活后跟着额外的指令/动作/信号，则灵敏度可以被再次提高。
图2中可看到一种降低压电传感器14的灵敏度的方式，其中，传感器14位于地和处理器12的唤醒(WU)输入端之间。传感器14的输出也通过电阻器R连接到处理器的通用输出端(GP)。不操作GP输出端将保留其浮动(floating)(电气上)，并把传感器14的输出无扰动或负载地直接提供给WU输入端。但是，把GP输出接地将给传感器14的输出加负载，从而减小WU输入端接收或感测到的信号。实际上，因为处理器12的WU输入端将不根据高电平输入阈值下的信号帮助唤醒处理器12，因此处理器14的总体灵敏度-或者对处理器14的输出的灵敏度-被降低了。由于电阻器R和传感器14的内部输出电阻所提供的分压器所致，那么为了唤醒处理器12，传感器需要提供更大的信号。
因此，灵敏度可以被设置成许多阈值中的其中之一。当被设置在一个阈值时，如果卡或处理器仍被唤醒而不使用，则该阈值可以被进一步提高。
实际上，阈值可以被设置得足够高，用于使使能或唤醒相当困难。在传感器14是压电元件的情况下，阈值可以被设置得如此高以至于缓慢或者中等速度弯曲将不足用，而是要求快速折曲或者实际上猛折所述卡(打击所述卡或者用其猛触坚硬表面)。
而且，因为传感器14可以依赖于变形的程度或变形的速度输出不同的输出，不同的输出可被用于选择电路中不同的模式。
或者，变形的数量(例如在预定的时间期间内)可被用于选择期望的模式。
图3示出了通过根据本发明的实施例的卡10的横截面。可以看出卡10具有基底元件22，传感器14位于所述基底元件22中，并且提供了外层24用于保护传感器14并用于提供卡10的期望的表面。自然，可以提供进一步的层，如在信用卡技术中常见的那样。传感器14可以被和RFID卡中硅管芯或芯片卡中微模块(micro module)相同的方式层压/模压/碾压到卡中。
由比基底元件22的材料更柔软的材料制成的元件或层26位于传感器14下面。自然，元件26可以简单地被作为基底元件22中的孔或腔提供。
使用这种结构，通过把传感器14简单按压到元件26中，或把其朝向元件26按压，然后元件26变形，可以操作传感器14。因此，不需要卡10的弯曲或者变形，因为卡10的部分26变形的方式使得被层压到卡10中并且在卡10的大致平坦的表面28外部不形成延伸或凸起的传感器14可变形。
事实是在所有描述过的实施例中，传感器14可以被在卡内并且在卡10的两个大致平坦的主表面28和30内提供。因此，可以使用已知的并且广泛使用的芯片卡、RFID卡等的制造过程来生产卡10。因此，不存在卡的生产将因卡的开关等所致导致有缺陷的卡10的风险，所述卡的开关从卡的平坦表面凸起，在生产过程中永久变形。
图4和图5示出了根据本发明的卡的不同实施例。
在图4中，卡10在一个边缘32包含一行发光器40。发光器40受从弯曲估计器/传感器14接收信息的接收器或控制器12控制。
弯曲估计器14可以是压电元件、应力计、压敏电阻器等。这个估计器12在卡10的基底材料22(通常是塑料)的一侧上或一侧处提供，以便估计器14在卡10的弯曲期间被延伸/压缩进/出该图的平面，并输出对应于压缩/延伸的信号。
如例如信用卡中已知的那样，像发光器40一样，估计器和控制器12可被层压或固定在卡10的基底元件22的表面上。
适于在和边缘32相对的边缘34或靠近边缘34握持并“摇动”所述卡10。这种摇动将使卡10弯曲，并且这种弯曲将提供关于摇动的运动的信息。估计器14靠近边缘34定位，因为这是弯曲将会最大的位置。也可以使用其他的位置，尽管这些位置将弯曲得较少。
来自估计器14的信息或信号被馈送到接收器12，然后，接收器12也可以基于其中提供的定时电路来确定弯曲的程度或者边缘32的位置。很清楚，卡10的弯曲与例如自从往复的摇动运动中的转折点起已过去的时间期间组合，将指向边缘32的位置。
此外，弯曲(加速)以及在连续的转折点之间的时间流逝将提供对往复运动的全长的估计。
因此，接收器将既能够估计边缘32的运动，也能够估计边缘32和发光器40的实际位置。
当希望使用发光器40发射的光提供信息时，控制器12具有涉及要被提供的2D图像等的信息。这个图像可以是图画、照片，或者文本。任何类型的2D信息均可被提供。
因为这个信息是在摇动期间并由相对较窄、细长的一行或多行发光器40提供的，控制器12把信息或信号转发到对应于往复运动中边缘32的位置的发光器40。控制器12使用这个信息把2D信息的正确部分转发到发光器40，以使作为结果提供的信息对应于2D信息。这个位置确定比较重要，因为否则所看到的总体图像将从往复运动的一次经过到另一次经过跳动。
在一个实施例中，控制器12跟踪边缘32的运动，并使总的往复距离适于2D信息的宽度，以便能够呈现所有的2D信息。
或者，2D信息可以要求(为了具有例如正确的分辨率等)最小的摇动距离。如果当前摇动未达到这个距离，则控制器可以决定只提供一部分2D信息。因此，如果达到最小距离，则可以提供文本“Mickeyis a mouse”，但是，如果在摇动期间达到了更小的距离，则只提供“Mickey”或者“Mickey is a”。对于图像也是同样的情况。
在另一种方式中，2D信息可以在发光器40的往复运动产生的“表面”或“显示器”上滚动。这种滚动可以是垂直的，如同电影末尾的致谢名单，或者是水平的，如同显示例如股票报价的行情显示。
这个实施例可以被更改为以下情况：不仅跟踪边缘32相对于例如边缘34的相对位置，也跟踪边缘32的实际位置，因而把卡10摇动一个小距离并提供“Mickey”，然后沿着从“M”到“y”的方向移动卡将使控制器转而提供“is a”，并且沿该方向的进一步的运动将提供“mouse”。因此，在仍摇动较小距离的同时，卡10沿该方向的运动可以补偿小的摇动距离。
在另一个实施例中，沿着所提供的信息的发光器行的宽度W的范围可以被改变，以便把实际的摇动距离纳入考虑。因此，如果要提供的2D信息在W的方向和与其垂直的方向之间应该具有一定的关系，则较小的摇动距离可以减小所提供信息沿着W的范围。摇动较长距离可能使控制器12增加使用的发光器的数量，以便增大沿着W方向的信息(例如图像)的范围。
在文本的例子中，控制器12可以更改文本的字体大小，以便在实际摇动距离上被完整地表示。摇动较大距离将使字体大小增加。
在一个实施例中，卡10还适于输出声音。控制器12可以保持和声音相关的信息。实际上，某些弯曲估计器，例如压电晶体，如果接收到对应的信号，也能够输出声音。因此，弯曲估计器14也可以用于从控制器12接收信号，并用于输出对应的声音。为了能够把估计器14用于两个目的，期望在未发生弯曲和未提供光时只使能声音输出动作。
图5示出了从上方看到的摇动/弯曲。卡10被在一个极端位置36示出，并且在38示出了另一极端位置。
边缘32经历的距离可以被看作沿着边缘经历的实际曲线C那样，或者，它可以被当作沿着极端点36、38之间的直线L的位置。
从图的右方观看被呈现的信息的用户当然将会看到从曲线C呈现的信息。但是，控制器12可以校正把信息的各个部分发送到发光器40的定时，以便模拟在平坦屏幕上提供信息。因此，这要求控制器12输出不是沿着曲线C均匀隔开而是沿着直线L均匀隔开的所有部分(沿着进/出图5平面的方向)。
自然，控制器12在卡10已经摇动几次之前可以不提供任何信息，以便控制器12获得关于摇动(距离、弯曲、速度、加速度，等等)的信息，并确定如何在运动的不同位置提供信息。否则，或者除此以外，控制器12可以适于适应摇动距离的变化，以便更改摇动期间的提供的信息。
而且，控制器12可以提供只沿一个方向(图5中从上往下或者从下往上)运动时的信息，或者，它可以提供两个方向上的信息。
可以使用任意行数的发光器。而且，可以使用任何类型的发光器40(LED、激光器、VXEL，等等)。而且，可以使用单色发光器40，例如和其他颜色的发光器混和，或者，可以使用能够输出变化的颜色的发光器。
自然，所述卡可以配备多组估计器14和发光器40，例如当在另一边缘，例如边缘34，提供另一组发光器40，并且和该组发光器40相关的估计器14被相反地，即靠近边缘32提供时。在那种情况下，这两个不同的组可被用于提供两个不同的消息或信息。而且，可以提供两个不同的控制器12，或者，控制器12可以通过确定哪个估计器14检测到最大的弯曲来决定使用哪个组。
而且，通过在距边缘32的不同距离提供发光装置，可以提供3D图像或信息。以这种方式，多个2D信息可以被提供，其中每一个针对一组发光装置，即，一个2D信息针对一个信息对其可用的“深度”。如果卡的基底材料透明，则可以在卡10的侧面上或在卡内部距边缘32某个距离处提供这些额外的发光装置。
控制器12可以针对任何类型的信息预先设置，或者能够只输出预定的信息。控制器12能够以任何适当的方式更改所提供的信息，例如随机地或者顺序地在其中存储的信息之间改变或者通过和适于把要提供的信息输入到控制器12中的外部设备通信。这种通信可以是无线的，或者通过电线。
或者，卡10可以包含键盘，例如图3中所示的开关键盘。又或者，卡10可以包含连接到控制器12的光学传感器42。光学传感器42可以暴露给例如计算机监视器，计算机监视器操作以用于调制发射的辐射，从而把信息通过传感器42发送到控制器12。自然，可以使用所有其他类型的信息传输，例如通过磁条18、RFID、蓝牙、无线以太网，或者任何其他标准。
一般来说，这些方法可被用于控制控制器12的工作模式，或者可以用于把期望的由发光器40提供的信息输入控制器12中。

Claims (48)

1.一种便携卡，包含适于工作于第一和第二模式中的每一个模式的电子电路和在电气上连接到所述电路的传感装置，所述传感装置包含适于在变形时输出电信号的压电元件，所述电路能够在接收到所述信号时从第一模式转变到第二模式，
其中，所述电路包含处理器，所述第一模式是休眠模式，并且所述第二模式是处理器的工作模式。
2.如权利要求1所述的卡，具有如下外围尺寸：小于10cm的长度、小于5cm的宽度和小于2mm的厚度。
3.如权利要求1所述的卡，所述卡包含柔性基底元件，传感装置被固定于所述柔性基底元件。
4.如权利要求1或2所述的卡，其中，在垂直于卡平面的横截面中，所述传感装置被靠近一个层提供，所述层在传感装置的中心比在其外围部分更柔软。
5.如前面权利要求中的任何一个所述的卡，还包含用于降低对所述传感装置的变形的灵敏度的装置。
6.如权利要求5所述的卡，其中，所述电路还包含适于被操作并启动任务的操作装置，如果已经检测到所述传感装置的预定数量的变形而未执行操作装置的操作，所述降低装置被操作。
7.如前面权利要求中的任何一个所述的卡，还包含电源，所述处理器耦合到所述电源，所述传感装置适于由所述传感装置的变形提供电力。
8.如前面权利要求中的任何一个所述的卡，还包含用于呈现可视信息的装置。
9.如权利要求3和8所述的卡，所述卡包含用于根据来自所述传感装置的所述信号确定提供给所述呈现装置的第二信息或信号的装置。
10.一种卡，包含：
柔性基底元件，
用于呈现可视信息的装置，
用于检测所述基底元件的弯曲并输出信号的传感装置，
用于从所述传感装置接收所述信号，并根据所述信号确定提供给所述呈现装置的第二信息或信号的装置。
11.如权利要求9或10所述的卡，所述传感装置位于所述基底元件的一侧处或所述基底元件的一侧上，并且适于输出对应于所述传感装置的拉伸/压缩的信号。
12.如权利要求10-11中的任何一个所述的卡，其中，所述传感装置还适于提供对应于接收到的第二信号的声音，所述卡还包含用于向所述传感装置提供第二信号的装置。
13.如权利要求10-12中的任何一个所述的卡，所述卡具有第一边缘和一个或多个相对的边缘，所述呈现装置位于所述卡的第一边缘处或所述卡的第一边缘上，并且所述传感装置离所述相对的边缘比离所述第一边缘更近。
14.如权利要求10-13中的任何一个所述的卡，其中，所述呈现装置包含一行或多行发光器，每一个发光器均可受所述确定装置控制。
15.如权利要求10-14中的任何一个所述的卡，其中，所述确定装置还包含适于提供定时信息的定时装置，所述确定装置也根据所述定时信息提供所述第二信息。
16.如权利要求15所述的卡，所述确定装置适于根据所述信号和所述定时信息来估计所述呈现装置在往复运动期间移动经过的第一距离。
17.如权利要求16所述的卡，其中，所述确定装置适于保持要提供的2D信息，并顺序地向所述呈现装置转发表示2D信息的相邻、细长部分的数据。
18.如权利要求14和17所述的卡，其中，所述确定装置适于把所述2D信息沿着第一维度的范围和所述第一距离相关联，并调整所述呈现装置的每一行发光器的数量以使得所述卡在所述往复运动期间呈现的所述2D信息在沿着摇动方向的维度和与其垂直的方向之间具有预定的关系。
19.如权利要求17所述的卡，其中，所述确定装置适于根据所述2D信息来确定呈现所述信息所需的第二距离，并把对应于所述第一和第二距离之间的关系的一部分所述2D信息转发到所述呈现装置。
20.如权利要求9或10所述的卡，其中，所述确定装置适于估计在所述弯曲平面内被所述呈现装置采用的曲线，并相应地调整所述第二信息。
21.如权利要求15所述的卡，其中，确定装置适于根据所述信号和所述定时信息来估计所述呈现装置的位置，并根据所估计的位置来提供所述第二信息。
22.一种操作便携卡的方法，所述便携卡包括电子电路和传感装置，所述电子电路包含处理器，所述传感装置包含压电元件，所述方法包含使所述压电元件变形，由此所述压电元件输出信号，所述处理器从压电元件接收所述信号，并从休眠模式转换到工作模式。
23.如权利要求22所述的方法，所述卡包含柔性基底层，传感装置固定于所述柔性基底层，其中，所述变形步骤包含弯曲所述卡。
24.如权利要求22所述的方法，其中，在垂直于所述卡平面的横截面中，传感装置被靠近一个层提供，所述层在传感装置的中心比在其外围部分更柔软，所述变形步骤包含至少把传感装置的中心部分迫向所述更柔软的层，从而使所述更柔软的层变形。
25.如权利要求22-24中的任何一个所述的方法，还包含降低所述传感装置的灵敏度的步骤。
26.如权利要求25所述的方法，其中，在所述降低步骤之前是感测所述传感装置的预定数量的变形而未接收到执行额外任务的指令的步骤。
27.如权利要求22-26中的任何一个所述的方法，还包含从所述卡向用户呈现可视信息的步骤。
28.如权利要求25和27所述的方法，还包含所述电路根据来自所述传感装置的所述信号向所述呈现装置提供第二信息的步骤。
29.一种操作如权利要求9或10所述的卡的方法，所述方法包含：
弯曲所述卡，
所述传感装置向所述电路提供所述信号，
所述电路接收所述信号并向所述呈现装置提供所述第二信息，
所述呈现装置呈现和所述第二信息相关的可视信息。
30.如权利要求28或29所述的方法，其中，所述传感装置位于所述基底元件的一侧处或所述基底元件的一侧上，并且输出对应于所述传感装置的拉伸/压缩的信号。
31.如权利要求28或29所述的方法，其中，所述传感装置还提供对应于第二信号的声音。
32.如权利要求28或29所述的方法，其中，所述卡具有第一边缘和一个或多个相对的边缘，所述呈现装置位于所述卡的第一边缘处或所述卡的第一边缘上，所述弯曲主要发生在离所述相对的边缘比离所述第一边缘更近处，并且，其中所述传感装置离所述相对的边缘比离所述第一边缘更近。
33.如权利要求28或29所述的方法，其中，所述呈现步骤包含一行或多行发光器中的每一个发光器受所述提供装置控制。
34.如权利要求28或29所述的方法，其中，还包含提供定时信息，其中，还根据所述定时信息确定所述第二信息。
35.如权利要求34所述的方法，还包含根据所述信号和所述定时信息估计所述呈现装置在往复运动期间移动的第一距离。
36.如权利要求35所述的方法，其中，所述提供装置保持要被提供的2D信息，并顺序地向所述呈现装置转发表示所述2D信息的相邻、细长部分的数据。
37.如权利要求33和36所述的方法，包含把2D信息沿着第一维度的范围和所述第一距离相关联，并调整由所述呈现步骤在垂直于弯曲方向的方向上提供的所述信息的范围以使得所述卡在所述往复运动期间呈现的所述2D信息在沿着所述摇动方向的维度和与其垂直的方向之间具有预定的关系。
38.如权利要求36所述的方法，包含根据所述2D信息确定呈现信息所需的第二距离，并把对应于所述第一和第二距离之间的关系的一部分所述2D信息转发到所述呈现装置。
39.如权利要求28到38中的任何一个所述的方法，包含估计在所述弯曲平面内被所述呈现装置采用的曲线，并相应地调整所述第二信息。
40.如权利要求34所述的方法，包含根据所述信号和所述定时信息估计所述呈现装置的位置，并根据所估计的位置提供所述第二信息。
41.一种便携卡，包含适于工作于第一和第二模式中的每一个模式的电子电路和在电气上连接到所述电路的传感装置，所述传感装置适于在变形时输出电信号，所述电路能够在接收到所述信号时从第一模式转变到第二模式，其中，在垂直于卡平面的横截面中，传感装置被靠近一个层提供，所述层在所述传感装置的中心比在其外围部分更柔软。
42.如权利要求41所述的卡，具有如下外围尺寸：小于10cm的长度、小于5cm的宽度和小于2mm的厚度。
43.如权利要求41所述的卡，所述卡包含柔性基底元件，所述传感装置被固定于所述柔性基底元件。
44.如权利要求41到43中的任何一个所述的卡，其中，所述传感装置从下列装置的组中选择：压电元件、应力计、力敏电阻器、弯曲传感器、电容传感器、电感传感器，和/或位移传感器。
45.如权利要求41到44中的任何一个所述的卡，还包含用于降低对所述传感装置的变形的灵敏度的装置。
46.如权利要求45所述的卡，其中，所述电路还包含适于被操作并启动任务的操作装置，如果已经检测到所述传感装置的预定数量的变形而未执行所述操作装置的操作，所述降低装置被操作。
47.如权利要求41到46中的任何一个所述的卡，其中，所述电路包含处理器，所述第一模式是休眠模式，并且所述第二模式是所述处理器的工作模式。
48.如权利要求47所述的卡，还包含电源，所述处理器耦合到所述电源，所述传感装置适于由所述传感装置的变形提供电力。
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