CN103430187B - 用于将数据存储介质与终端相互作用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将便携式数据存储介质(1)与终端(50)相互作用的方法。关于这方面，数据存储介质(1)包括：具有至少一个或一组电容变送器元件(11、12、13、14)的变送器装置(10)，电容变送器元件放置在数据存储介质(1)之上或之中处于与数据存储介质(1)的几何结构有关的限定位置处；至少一个非接触式接口(34、36；38)；以及专用的能量供应体(32)。终端(50)包括具有触敏显示的电容显示屏(52)，该电容显示屏涉及数据存储介质(1)使用电容变送器元件(11、12、13、14)来产生信号，当数据存储介质(1)放置到显示屏(52)上时，该信号被终端(50)的显示屏(52)拾取并通过终端(50)被评估为输入信号。

Description

用于将数据存储介质与终端相互作用的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将例如芯片卡、有价文件、具有芯片的钞票、身份证、支付卡、入场券等便携式数据载体与终端设备相互作用的方法。终端设备应理解为例如计算机、笔记本电脑或膝上型电脑、收银机系统的收银机、或例如移动电话、平板电脑的手持单元、或检查单元。本发明还涉及上面指定种类的一种便携式数据载体以及一种终端设备。此外，本发明涉及一种用于将便携式数据载体与终端设备相互作用的系统。
背景技术
在公知的方法中，便携式数据载体的防伪元件的检查是通过放置在终端设备的显示屏上来进行的。WO2009/019038A1描述了对数据载体的检查，所述数据载体包括构造为透光区域的窗口元件。在窗口元件中，信息项目以可见或不可见结构的形式来构造。为了验证数据载体，采用计算机的显示屏，即常规的PC显示屏或手持单元的显示屏。为了进行对数据载体的验证，具有构造于其中的结构信息项目的窗口元件被放置在显示屏的某个区域上。在显示屏上，实现了与数据载体窗口元件中的结构信息项目关联的显示。通过叠加两个部分信息项目，隐藏的信息项目在数据载体的窗口元件中变得可见，借此使数据载体可验证。
该防伪构思的可操作性需要足够精确地叠加窗口元件，并需要将信息项目显示在显示屏上。此外，所描述过程并不适于以自动化方式找到待验证的数据载体的种类或类型。如果数据载体例如是具有窗口元件的银行票据，则将银行票据置于显示屏上以待验证的终端设备是未知的。
CN101819623A公开了一种具有IC的存储数据载体，其具有一组电容连接点，借助于这组电容连接点，它可以由具有触敏显示屏的读取设备来读取。一对连接点用来向数据载体供能，另一对用来通过读取设备来读取存储在数据载体上的信息。该解决方案在读取信息时简化了对存储数据载体的处理。然而，电容能量供应的实现是繁复的。
发明内容
本发明的目的是陈述一种解决上面提到的问题同时在将便携式数据载体与终端设备相互作用时能够具有更大灵活性的方法。本发明的另一目的是陈述能够灵活和安全地彼此相互作用的一种数据载体和一种终端设备。
这些目的通过根据权利要求1特征的方法以及根据其它独立权利要求特征的数据载体、终端设备和系统来实现。有利实施例可以在从属权利要求中找到。
本发明提供了一种用于将便携式数据载体与具有电容显示屏的终端设备相互作用的方法。便携式数据载体在此应具体理解为：芯片卡、有价文件、具有芯片的钞票、身份证、支付卡、入场券等。为了本发明的目的，终端设备例如是计算机、笔记本电脑或膝上型电脑、诸如移动无线电设备、平板电脑、收银机系统的收银机等手持单元。
一方面，相互作用可优选地以这样的方式发生，即终端设备确定数据载体在显示屏上的精确位置并产生与所述位置精确地配合的显示。因此，可以例如实现文本显示，其对准性精确地对应于数据载体的主轴的对准性。
在优选实施例中，另外在相互作用的框架内设立了从终端设备到数据载体的反向通道，经由该反向通道，终端设备可以将数据发送到数据载体，以赋予数据载体和终端设备之间的双向通信。
数据载体包括具有至少一个或一组电容换能器元件的换能器装置(transducerarrangement)，电容换能器元件放置在数据载体上或放置在数据载体中处于与数据载体的几何结构有关的限定位置处。
数据载体的换能器元件应理解为附加的电容面积，其连接到构造为集成电路(集成芯片、IC)的驱动器械。驱动换能器元件能够使信号产生，该信号被终端设备的显示屏拾取并被评估为输入信号。通过将换能器元件操作为传感器以及使显示屏适当地驱动，可以设立从终端设备到数据载体的反向通道。
数据载体还包括用于与终端设备通信的接口，可优选地是非接触式接口。特别在如钞票的实施例中，接口可优选地构造为纯粹非接触式的接口。
数据载体还包括专用的能量供应体，该能量供应体具体可提供用于操作换能器装置的能量。能量供应体与换能器装置独立地工作。它有利地以自主式能量供应的形式例如构造为电池，或者经由非接触式接口而实现。
数据载体还可以包括附加的接触类型接口。具有接触类型和非接触式接口的这种数据载体被指定为双接口数据载体；它们通常包括触垫和线圈。
终端设备包括具有触敏显示的电容显示屏。现在，该种类的显示屏很广泛，主要用在高性能移动电话(“智能手机”)或平板电脑中。电容显示屏利用在显示屏各自传感器面积上的施加电压的改变率。在此，显示屏的玻璃基底的表面由电容器组成，电容器根据手指碰触而改变它们的值。该改变通过与显示屏联接的逻辑电路被确定并被转换成显示屏的坐标。
根据本发明，数据载体经由电容换能器元件产生信号，当数据载体放置到显示屏上时，该信号通过终端设备被终端设备的显示屏拾取并被评估为输入信号。通过评估换能器元件的信号，终端设备得到了数据载体在显示屏上的精确位置，并基于数据载体在显示屏上精确位置这一认知而执行至少一个行为。在此，用于驱动换能器元件的能量可经由非接触式接口得到，或者源于数据载体的专用的能量供应体。
本发明另外提供了一种用于与终端设备相互作用的数据载体。数据载体包括具有至少一个或一组电容换能器元件的换能器装置，电容换能器元件在与数据载体的几何结构有关的预定位置处放置在数据载体上或放置在数据载体中。此外，数据载体包括至少一个非接触式接口和专用的能量供应体。
数据载体可以以双接口卡片的形式呈现，在该情况下，它在非接触式接口之外另外具有接触类型接口。还可以规定，为数据载体配备用于近场通信(NFC)的NFC单元，NFC单元除了可提供数据转移通道，还可以用于向数据载体的部件供能。
本发明另外提供了一种用于与根据本发明的数据载体相互作用的终端设备。例如计算机、膝上型电脑或笔记本电脑、平板电脑、移动电话、收银机系统的收银机等的终端设备被构造为用于通过评估根据本发明数据载体的换能器元件的信号而得到数据载体在显示屏上的精确位置。
此外，本发明提出了一种用于将便携式数据载体与终端设备相互作用的系统，该系统包括根据本发明的至少一个数据载体以及根据本发明的至少一个终端设备。
在一个技术上特别容易实现的实施例中，数据载体包括具有若干触垫的接触类型接口。根据该实施例，数据载体被构造为双接口数据载体。根据本发明，接触类型接口的触垫被用作电容换能器元件，在电容换能器元件上产生用于显示屏的信号。这需要将数据载体向下放置到具有接触类型接口的显示屏上，使得用作电容换能器元件的触垫的信号可以借助于终端设备的电容显示屏而被检测并被评估为输入信号。
选择性地，电容换能器元件被单独或联合驱动。在与数据载体的几何结构有关的限定位置处放置换能器元件。换能器元件可以设置为分布在数据载体的面积上。它们同样可以以空间集中的方式并且与各部件有关以与之相对的限定方式设置在数据载体上或设置在数据载体中。
为了驱动换能器元件，驱动器械在换能器元件上导致电荷改变，特别是以从2pF到1nF范围内的数量级导致电荷改变。驱动换能器元件所需的能量从数据载体的内部能量供应体获取，或者经由电感耦合通过非接触式接口从终端设备传输。在此，用诸如移动无线电终端设备、平板电脑等公知的终端设备可靠地获得足够的能量供应，即使当终端设备的天线放置在终端设备的背离显示屏的一侧也是如此。
在另一有利的实施例中，数据载体包括窗口元件，换能器元件放置在数据载体上或放置在数据载体中处于与窗口元件有关的预定位置处。在此，如申请人在WO2009/019038A1中描述的，窗口元件应理解为透光区域。该出版物的内容通过引用被并入本发明的说明书中。根据WO2009/019038A1中给出的定义，第一信息项目放置在透光区域中。第二信息项目至少显示在终端设备的分离的显示屏的某些区域中。或者在第一信息项目中或者在第二信息项目中，又或者在两个信息项目中，隐藏了没有辅助手段对观察者而言就不可认出和/或不可读取或者只是很难认出和/或读取的另一信息项目。通过使数据载体的半透明区域中的第一信息项目位于显示屏的第二信息项目上以及使隐藏的信息项目能够认出和/或读取为图案和/或同色异谱，来实现数据载体的验证。
在根据本发明的方法中，应规定，终端设备通过评估换能器元件的信号而得到数据载体在显示屏上的精确位置，并在显示屏上输出相对于数据载体和窗口元件正确定位的内容信息项目。该过程的优点在于，数据载体的窗口元件的叠加以及显示屏上的显示现在不再需要手动执行。反而，基于以与窗口元件有关的限定方式放置的换能器元件，使第一信息项目包含于其中的窗口元件的位置被显示屏自动查明。因此，可以更精确地实现第一信息项目和第二信息项目在窗口元件和显示屏中的叠加。
产生于终端设备的显示屏上的信号可以涉及各内容信息项目。它们准许特别是终端设备得到数据载体的精确位置或放置在数据载体中的窗口元件的精确位置。基于窗口元件的确定了的位置，终端设备可以在其显示屏上产生一显示，该显示相对于窗口元件精确地正确定位。利用具有窗口元件的数据载体，存在正确定位的显示对用户构成了数据载体和显示屏或终端设备一起工作的必要反馈。利用具有窗口元件的钞票，该显示特别准许真实性检查。对数据载体的必要的终端设备侧调整可以通过相应的软件实现，例如通过存储小程序(即相应的应用程序)实现。
在另一实施例中，经由换能器元件实现了从显示屏到数据载体的信号交换，通过将换能器元件操作为传感器以及通过显示屏使信号取决于位置而产生，该信号被操作为传感器的换能器元件检测，并通过数据载体被评估为输入信号。这能够使反向通道从终端设备经由其显示屏到数据载体而实现。这样做，换能器元件11、12、13、14可以被单独地寻址，因此使快速且更复杂的信号传输得以实现。
在反向通道的特别简单的实施例中，反向通道可以通过将终端设备的显示屏的电容驱动整体地开启和关闭以及使这些开启和关闭操作由换能器元件检测来实现。这样做，显示屏可以保持激活以显示信息，只有用于用户输入的驱动失效。在此，实际信号传输可以例如通过开启时间对指定时间单元的总持续时间的比率来实现，其中，比某一参考值更小的开启时间例如认定为逻辑“0”，而比参考值更大的开启时间认定为逻辑“1”，从而能够使信号从终端设备传输到数据载体。
在有利的替代实施例的变型中，反向通道也可以通过将形成在数据载体中的加速度传感器与构造在终端设备中的振动器械配合以及作用于显示屏上而实现。通过相应地驱动振动器械，产生了由加速度传感器检测的信号。
有利地，将反向通道设立在终端设备上常常可以通过软件调整来实现，无需改变任何硬件。例如，小程序可以为此提供在数据载体中，小程序从数据载体转移到终端设备。使用从终端设备到数据载体的反向通道具有实际的重要性，特别是对于构造为卡片的数据载体，例如支付卡、入场券、有价卡片等。
在有利的改进中，根据本发明的数据载体配备有启用器械(consentapparatus)，该启用器械具有的效果是，当数据载体放置在上面时，数据载体和显示屏之间的信号传输仅当用户通过某一动作证实这一点时而得以实现。有利地，启用器械可以特别地包括后接触区域，经由该后接触区域，用户通过同时碰触连接到显示屏的外侧接触面积而闭合线路，闭合的线路成为在数据载体和显示屏之间改变电容的可能性的条件，因此成为信号传输的条件。
除了快速和精确地检查数据载体、特别是钞票的真实性之外，借助于构造为检查单元的终端设备，根据本发明的方法还准许大量的基础的有价交易。如前面内容所描述的，这些需要将数据载体放置到终端设备的电容显示屏上。
在第一变型中，为了在终端设备上进行防伪性重要的交易(security-criticaltransaction)，交易被转移到计算机，计算机使交易数据加密为具有专门用于数据载体的密钥的图像，并经由单独的通道将交易数据连同交易码(TAN)一起转移到终端设备，图像加密的数据显示在终端设备的显示屏上。单独的通道可以例如是SMS(短消息服务)。有利地，仅在正确定位地叠加具有在显示屏上显示的图像加密数据的窗口元件的情况下，实现对图像加密的数据的解密。
为了进行根据第一变型的有价交易，需要一种根据本发明的、具有换能器装置并可选地具有窗口元件的数据载体。
在交易的第二变型中，数据载体不必具有窗口元件。为了在根据第二变型终端设备上进行防伪性重要的交易，交易数据经由非接触式接口从终端设备转移到数据载体。
在替代的第三变型中，使用具有换能器装置和反向通道的数据载体，为了在终端设备上进行防伪性重要的交易，交易数据经由数据载体的换能器元件转移到数据载体。
在第二变型和第三变型中，另外可以规定，通过数据载体，专门用于交易的交易码得以产生，并经由非接触式接口或换能器元件选择性地转移到终端设备，终端设备特别地经由一安全通道将交易数据连同交易码一起转移到计算机，以进行进一步处理。
如果数据载体具有窗口元件，则可以以简单的方式利用后者，以通过例如将呈送于终端设备的显示屏上的交易数据如此对准使得它们精确地出现在数据载体的窗口元件中，来证明数据载体的可操作性。仅仅当数据载体的通过数据载体驱动的换能器元件适当运行时，才可以通过数据载体独立地进行这样的对准。该功能于是构成了数据载体以预期方式工作的证明。
在此，交易数据的转移可以经由非接触式接口实现，例如经由NFC接口实现。经由反向通道，实现了数据载体和终端设备之间的认证。
在另一变型中，数据载体和终端设备之间的认证也可以经由非接触式接口实现，例如经由NFC接口实现。如果数据载体具有NFC接口，则后者可以另外设置另一非接触式接口。特别是在终端设备具有特别安全的运行环境时，两个所描述的变型是有利的。数据载体的这种安全运行环境例如是来自申请人的操作系统MobiCore，它在数据载体的安全运行环境下被采用。作为安全运行环境，可以采用例如ARMTrustZone技术。
附图说明
下文中，将基于示例性实施例来更仔细地说明本发明。图中所示是为了更好地理解而示意化，并不反映实际情况。另外，为了清楚起见，所描述实施例减少至关键核心信息。图中所示比例同样不对应于现实中存在的关系，只用来改进清晰性。示出了：
图1是采用卡片形式的根据本发明的数据载体的示意图，
图2是具有本发明必要元件的终端设备的部分示意性图，
图3是采用钞票形式的根据本发明的数据载体，
图4是同时采用根据本发明的方法的有价交易顺序的示意图，以及
图5是启用器械的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的便携式数据载体1的第一示例性实施例。便携式数据载体1基本上是具有减少的整体尺寸和范围源的计算机，其具有微控制器和用于与外部设备通信的至少一个接口。它常常不具备、或只具备初步的、专用的用户数据输出。微控制器通常具备几平方毫米的整体尺寸，并且与常规PC相比，单独通过其较小整体尺寸，无论在数据处理能力方面还是在存储容量方面均在其性能上大大受限。其外部构造形式如此设计，使得用户可以随时方便地携带它。便携式数据载体的典型实施例例如是芯片卡(卡片)、支付卡、入场券等。便携式数据载体也可以以钞票、护照或另一有价文件的形式来实现。
在第一实施例中，举例来说，数据载体1构造为所谓的双接口卡片，并具有非接触式以及接触类型的接口，以与终端设备(图1中未示出)进行通信。非接触式接口由天线36和NFC(近场通信)线路(芯片)34表示。参考符号38指定接触类型接口的接触元件。然而，在其适当的功能中，接触元件基本上与采用如在此提出的数据载体1无关。
参考符号32表示用于向数据载体供能的单元。在图1的示例性实施例中，它从NFC芯片34得到其能量。也就是说，能量供应体经由天线36以电感方式得以实现。可替代地，能量供应体32也可以例如通过电池或通过蓄电池构造为自主式能量源的形式。同样，能量供应体32可以通过太阳能电池形成，其可以通过环境光、或特别地通过由终端设备的显示屏发射的光进行驱动；通过终端设备发光可以有针对性地实现为用于太阳能电池，例如通过产生闪光来实现。在NFC芯片34和接触元件38之间，可以发生数据交换。如果使用电池、蓄电池或太阳能电池，则无需非接触式接口，只要它用于能量传输。
数据载体1还包括具有至少一个电容换能器元件的换能器装置10，举例来说，在图1所示的实施例中，设置有四个电容换能器元件11、12、13、14。一方面，换能器元件11、12、13、14分别包括具有两个电容面积的电容器121、122、123、124，其中一个电容面积分别连接到驱动器械30；另一方面，换能器元件11、12、13、14分别包括接触面积111、112、112、114。在第一实施例中，接触面积111、112、112、114直接放置在数据载体1的上侧，使得当数据载体1放置在上面时，与显示屏52的玻璃基底的表面直接接触。在替代实施例中，保护性箔片放置在接触面积上。
驱动器械30可以例如实现为用于芯片卡的单个芯片控制器的一部分，或者被构造为分离的部件。它连接到能量供应体32。驱动器械30可以有针对性地影响换能器元件11、12、13、14的充电状态，特别是影响供能。它从能量供应体32提取所需能量。在与数据载体1几何结构有关的、而且与可选地设置在数据载体1中的窗口元件20有关的限定位置处，将换能器元件11、12、13、14放置在数据载体1中或放置在其上。举例来说，在图1中，换能器元件11、12、13、14放置在窗口元件20周围。换能器元件11、12、13、14的数量和放置也可以与图中所示的偏离。
在图1所示的实施例中，示出了分离的换能器元件11、12、13、14。然而，举例来说，在图示的双接口卡片中，接触元件38的未特别示出的触垫也可特别有利地形成为换能器元件11、12、13、14的接触面积。
换能器元件11、12、13、14可以选择性地单独或联合驱动，驱动取决于数据载体的采用。
图1所示的数据载体与终端设备50的电容显示屏52相互作用，在此，其基本相关元件在图2中很简略地示出。电容显示屏52由显示屏控制单元55驱动。显示屏控制单元55同时评估显示屏52与由电容符号标示的相对元件、特别是与手指或数据载体1的换能器元件之间的电容改变，。还可以规定，电容显示屏52经由合适连接51电气连接到外侧接触面积53，其位于终端设备50的外侧，使得它可以被用户碰触。外侧接触面积53可以以简单的方式通过终端设备50的金属壳体来实现，而连接51可以通过安装装置或连接装置来实现。许多终端设备50具有相应的设备，它无需专门设立。终端设备50经常具有其它部分和部件，其对在此描述的发明不重要，因此未示出。
终端设备50可以例如是公众可接触的终端。另外，然而，终端设备50一般还可以是计算机、膝上型电脑、上网本、平板电脑、移动无线电终端设备、个人数字助理(PDA)等，其同时常常配备有电容显示屏52。
在电容显示屏52中，显示屏表面一直以高的局部分辨率扫描电容改变。为此使用合适的公知方法。根据一个公知方法，在显示屏控制单元55的控制下，由不同振幅的信号包组成的测试信号顺序取决于位置而产生。通过外部影响、特别是通过电容影响，借由手指碰触来改变测试信号顺序会被显示屏控制单元55检测到。这样的改变也可以通过数据载体1中示出的换能器元件11、12、13、14导致而成，通过换能器元件11、12、13、14将另一个添加到电容显示屏52的现有电容值。
根据本发明，数据载体1经由电容换能器元件11、12、13、14产生信号，当数据载体放置到显示屏52上时，该信号由终端设备50的显示屏52拾取并通过终端设备50评估为输入信号。
这样做，数据载体1放置到显示屏52上，使得换能器元件11、12、13、14的接触面积111、112、112、114直接位于显示屏52上。换能器元件11、12、13、14的驱动由驱动器械30来实现，通过来自能量供应体32的能量的受控供应，导致换能器元件11、12、13、14的相连电容面积的电荷改变最小，因此导致换能器元件11、12、13、14的电容改变最小。电荷改变的数量级有利地处于2pF至1nF的范围内，但小于2pF直到1pF的电荷改变也已经在技术上可开发。原理上，较大的值支持信号传输的质量，而较小的值赋予较小的构造形式并特别适于例如实现本发明的钞票。用于驱动换能器元件11、12、13、14的能量可以经由天线线圈36从终端设备50由数据载体1获得。即使当终端设备侧的天线放置在设备的背离显示屏52的后侧时，也会获得足够的能量供应。
终端设备50例如借助于如上文中说明的测试信号顺序来检测换能器元件11、12、13、14导致的电荷改变，并从中查明换能器元件11、12、13、14在显示屏52上的精确位置。因为相对于窗口元件20使换能器元件11、12、13、14以给定距离放置，或放置在给定位置中，所以基于该信息，终端设备可以查明窗口元件20在显示屏上的精确位置或数据载体1在显示屏上的精确位置。为了进行对位置的确定，可以在终端设备50中设置相应的软件应用程序，例如由显示屏控制单元55实行的小程序。
可以规定，将显示屏52上的图形或字母控制信息输出向用户显示，其中数据载体1的方向必须相对于数据载体1的当前位置移位，以便可以实现对位置的确定。
应向用户传达的是，已经顺利进行了数据载体1在显示屏52上位置的检测。为此，换能器元件11、12、13、14可以例如在顺时针方向上例如被陆续激活，并且可以例如设置有与窗口元件20相配合且示出显示屏52中所示信息项目54的文本输出，在图1中例如是字词“测试”。一旦顺利检测到位置，则所示信息项目54、即例如字词“测试”在正确方位上跳入窗口元件20的区域中。在顺时针方向上，从换能器元件的激活顺序来查明该方位。
在此例如通过开启时间对指定时间单元的总持续时间、例如开关周期的比率可以实现实际的信号传输，其中，比某一参考值更小的开启时间例如认定为逻辑“0”，而比参考值更大的开启时间认定为逻辑“1”。甚至通过开启时间对时间单元比率更精确地分辨，可以进一步单独地鉴定单个换能器元件11、12、13、14。然后，基于开启时间对时间单元的某一更长或更短的比率，在平视下可以明确地认出例如放置在右上的换能器元件，使得对数据载体1方位的确定是明确可行的，即使当偶数个换能器元件以点或轴对称的方式放置在数据载体上也是如此。
在替代的可行实施例中，字词“测试”可在顺时针方向上在窗口元件20内旋转。当然，所示信息项目54并不限于示出字词，而是可以是任意的图形表示；当然，也可以静态地实现再现。
在本发明非常有利的改进中，可以规定，在显示屏52和数据载体1之间经由换能器元件11、12、13、14设立反向通道，经由该通道，终端设备50向数据载体1传输信号。
通过使换能器元件11、12、13、14操作为传感器并且使显示屏52合适地驱动，可以实现反向通道。在这种情况下，驱动器械30被构造为检测换能器元件11、12、13、14的充电状态或电容改变并且将它们评估为输入信号。在反向通道的第一实施例中，通过相应地驱动测试信号顺序来产生对于放置在显示屏52上的数据载体1的位置相关信号。为了形成测试信号顺序，利用了先前认出的数据载体1的位置。换能器元件11、12、13、14可以如此单独地寻址，因此实现了快速且更复杂的信号传输。由操作为传感器的数据载体侧换能器元件11、12、13、14来检测信号。
可替代地，例如通过整体地开启和关闭显示屏52以及将之经由换能器元件11、12、13、14由驱动器械30检测，可以实现反向通道。在此例如通过开启时间对指定时间单元的总持续时间的比率，可以实现实际的信号传输，其中，比某一参考值更小的开启时间例如认定为逻辑“0”，而比参考值更大的开启时间认定为逻辑“1”。
在终端设备50上设立反向通道可以通过软件实现，例如通过安装在终端设备50上的小程序实现。软件也可以由数据载体1提供，并从后者转移到终端设备50。
在替代实施例中，反向通道通过振动器械和加速度传感器的配合来实现。公知地，振动器械用于终端设备，在那里被频繁使用以警示用户。同样公知地，加速度传感器用于数据载体，其中它们例如用于查明空间中位置的改变。为了实现反向通道，数据载体1配备有加速度传感器，而终端设备50配备有振动器械。后者通过相应的软件例如被间歇地驱动，其中信号传输通过开启和关闭时间的比率来实现。
为了确保由用户实现将数据载体1放置到显示屏52上，在另一改进中，“碰触”和“未碰触”之间的改变也可以使用终端设备50的软件或软件扩展来评估。结果，可以确保的是，用户积极地将数据载体1放置到显示屏52上，例如放置到收银台设备或支付设备的显示屏52上。该方法使重播攻击(relayattack)不可能。
为了确保在数据载体1和终端设备50之间故意地实现数据交换，在实施例的变型中，如图5中示意性示出的，数据载体1可以具有启用器械40。它包括：至少一个后接触区域41，其形成在数据载体1的背离换能器元件111、112的后侧；至少一个电气开关42，其连接到驱动器械30；以及电气连接43，其在后接触区域41和换能器元件111、112中的至少一个之间引导经过开关42。
后接触区域41可以例如基于石墨或炭黑或者由导电聚合物组成，并且有利地具备适度的导电性，其中电阻<100kΩ。有利地，开关42是晶体管、FET、继电器或类似部件。它可以构造为数据载体1的微控制器的分离部件或集成部分。电气连接43可以例如借助于导线来实现。一个后接触区域41经由一个或若干个开关42可以连接到一个或若干个换能器元件111、112，或者也可以设置若干个后接触区域41，其经由相关联的开关42分别连接到一个或若干个换能器元件111、112。换能器元件111、112基本上在数量和放置方面对应于根据图1的换能器元件11、12、13、14，但与之不同的是，分别仅包括连接到一个或多个开关42的一个接触面积111、112；换能器元件111、112不具备与换能器元件11、12、13、14一样的附加的电容。用于实现电容的各自第二电容面积由显示屏52形成。当数据载体1构造为接触类型芯片卡时，接触面积111、112例如有利地由已经存在的接触面积实现。驱动器械30可以被包装45围绕，所陈述部件42、43、111、112中的另外一些也可以全部或部分地嵌入到包装45中。
终端设备50具有的外侧接触面积53经由合适的连接51被电气连接到显示屏52。
启用器械40运行如下。为了使驱动器械30可以导致换能器元件111、112充电状态的改变，它必须驱动一个或多个开关42。而且，在换能器元件111、112和显示屏52之间必须能够电气过渡。这需要经由后接触区域41、终端设备50和显示屏52使换能器元件111、112闭合的线路。为此，一方面，用户必须经身体碰触数据载体1的后接触区域41，同时另一方面，终端设备50的外侧接触面积53连接到显示屏52。经由用户的身体，于是使线路闭合，如虚线标示，从而使电荷在换能器元件111、112和显示屏52之间流动，从而改变电荷。
如上文中描述所构造的数据载体1使数据在数据载体1和终端设备50之间转移，这基于经由换能器元件111、112的电容面积产生电气降(electricalsinks)的原理，该电气降可以等同于手指碰触。换能器元件111、112的接触面积在显示屏52电容面积上惰性地表现–即它们为高欧姆，只要它们没有连接到固定电位即可。只要换能器元件111、112没有被驱动器械30积极地加以驱动，它们就处于所谓的三态下。如果数据载体1一方面具备例如接触元件，另一方面具备非接触式接口，并且数据载体1处于非接触式操作下，则所有的经由接触元件实现的输入均处于三态下。使用软件可以经由用于驱动器械30的开关42来将换能器元件111、112的接触面积切换到固定的参考点–因此结束三态。通过两个状态之间的改变，位于终端设备50的电容显示屏52上的数据载体1可以在接触面积上施加改变的信号水平。这些水平改变被电容显示屏52认定为手指碰触，并报告给终端设备侧的评估单元，即例如报告给显示屏控制单元55。然后，信号传输又可以例如经由开启时间对某一时间单元的比率而实现。
为了验证所示的信息项目，可以采用例如WO2009/019038A1中描述的方法。
图2示出了根据本发明的数据载体1的第二示例性实施例，其采用钞票或银行票据的形式。举例来说，示意性地示出了面值20的票据，其基本上可以例如是所标示的20欧元票据。银行票据同样包括窗口元件20，仅仅举例来说，其周围再次放置了四个换能器元件11、12、13、14。正如前述示例性实施例中的，换能器元件11、12、13、14连接到驱动器械30。后者直接联接到银行票据中的天线36，以便可提供无导线的通信接口以及用于驱动器械30的能量供应体。因此，银行票据中的线路如此构建，使得直接实现能量收回，无需断开终端设备NFC场的电压供应。这可以是因为没有独立的NFC通信需要实现。驱动器械如此构建，使得某一信息顺序得以实现在每张银行票据的换能器元件11、12、13、14上。例如，开关元件可以交替地开启和关闭换能器元件的电容，并因此交替地开启和关闭其接触面积。
将钞票配备窗口元件20和换能器装置10准许使用相应的检查单元来快速且非常精确地检查钞票的真实性。
用根据本发明描述的换能器装置并且可选地用窗口元件配备数据载体准许进行大量的基本电子交易。根据本发明的解决方案具体适用于办理交易，其中数据载体1与终端设备50通信，以便例如用经由基本上不安全的数据网络连接的服务器经由终端设备50进行电子交易。
作为电子交易的示例，图3图示了借助于以芯片卡形式构造的数据载体1将终端设备50上的大量钱从用户的账户转移到由服务器表示的服务提供者的账户的动机；在此采用芯片-卡片的实施例仅仅是为了描述的目的；数据载体1的其它实施例当然是可行的。终端设备50具有电容显示屏52。
交易开始于终端设备50在显示屏52上产生关于预期交易的相关信息。举例来说，在电容显示屏52上显示信息项目54，向芯片卡1的所有者传达：他执行的交易价值例如为15.00欧元；并由服务器(未示出)形式的服务提供者“xy商店”执行。为了完成交易，用户被显示屏52上的显示“请出示卡”输出要求将他的芯片卡1放置到终端设备50的显示屏52上。于是，用户将他的芯片卡1放置到电容显示屏52上，并如下文中更紧密描述地实行该交易。为了可以实行，可以规定，用户通过同时碰触芯片卡1和终端设备50而至少暂时地建立两者之间的物理接触，由此闭合线路。在进行有价交易之后，例如经由显示屏52告知用户，交易已经顺利地完成：“交易完成”。
当芯片卡1放置在上面时交易的精确实行取决于如何精确地配备芯片卡1和终端设备50。第一实施例的变型基于芯片卡1，芯片卡1具有换能器装置10以及窗口元件20。终端设备50可以例如是移动无线电终端设备、平板电脑等。
交易数据从终端设备50传输到服务提供者的服务器。针对交易数据，后者形成针对于交易的交易信息项目，为此，举例来说，将在下文中采用交易码(TAN)，并使之受到图像加密，图像加密用卡片特定窗口密钥来实行。图像加密具有的效果是，图像加密的交易数据在显示屏52上不变的图形再现可以读取出来。同样，交易数据也可以被图像加密。服务器经由分离的通信通道将图像加密的交易码和其中可施加的图像加密交易数据发送回终端设备50，终端设备50将之显示在其显示屏52上。分离的通信通道可以是例如SMS。数据载体1的窗口元件20构造为仅在正确定位叠加的情况下通过将可读取、可理解的交易码再现和其中可施加的交易数据实现在显示屏52上来去除图像加密。这样的加密/解密可以以简单的方式实现，例如使用纳入到窗口元件20中的透镜结构，其仅在待呈送的图形图案以专门与透镜结构配合的方式示出在显示屏52上时传送有效的、可读取的图像。
在第一实施例的变型的修改中，使用了具有换能器装置10但不具有窗口元件的芯片卡1。交易数据被再次传输到服务提供者的服务器，其形成用于交易数据的交易码(TAN)并经由分离的通信通道将之发送回终端设备50，终端设备50将之显示在其显示屏52上。与第一实施例的变型相比，在该变型中没有图像加密。反而，交易码和其中可施加的交易数据的输出以与芯片卡1成某种关系地加以实现。为此，终端设备50首先确定芯片卡1在显示屏52上的精确位置，而后输出与查明的位置相配合的交易码和其中可施加的交易数据，使得它们与在显示屏52被芯片卡1覆盖的面积外侧的芯片卡1呈限定关系。例如，交易码和其中可施加的交易数据的再现可以实现在芯片卡1与纵向边缘平行对准的某一纵向边缘上。而且，再现可以与设置在芯片卡1上的标记配合。然后，与标记的偏离对准或不匹配标示出不准许、不可信的再现。
在第二实施例的变型中，使用了仅配备有换能器装置的芯片卡1，没有窗口元件。现在，经由芯片卡1的非接触式接口、例如NFC接口将交易数据从终端设备50转移到芯片卡1。于是，芯片卡1例如产生交易码，并经由换能器元件将之发送回终端设备50。最后，终端设备50将由交易码和交易数据组成的完成数据转移到服务器，用于进一步地处理。
第三实施例的变型基于具有换能器装置以及另外具有反向通道的芯片卡1。经由反向通道，终端设备50将交易数据发送到芯片卡。于是，芯片卡1例如产生交易码，并经由换能器装置将之发送回终端设备50。而后，后者将之传递给服务提供者的服务器。如果芯片卡1/数据载体1另外具有窗口元件，则后者可以通过将交易数据如此对准使其精确地出现在窗口元件中而以简单的方式用来证明芯片卡1的可操作性。
在具有相同数据载体设计的实施例的变型中，如图1中标示的，交易数据的转移并非经由反向通道而实现，而是经由芯片卡1的非接触式接口而实现，例如经由NFC接口36而实现。经由反向通道，认证发生在芯片卡1和终端设备50之间。基本上在终端设备50具有特别安全的运行环境时，认证是有利的，这样，特别地，由这样的安全运行环境执行的认证结果是可信的。这样的安全运行环境可以例如在与终端设备50有关的、集成的但基本上自主式的防伪元件上实现，所述防伪元件例如是SIM卡。
当数据载体1并不赋予经由显示屏52的反向通道时，通过安全运行环境的这种认证也还是有利的。然后，数据交换例如经由非接触式接口实现到芯片卡1，并经由换能器装置实现到终端设备50。

Claims (20)

1.一种用于将便携式数据载体(1)与终端设备(50)相互作用的方法，其中
-所述数据载体(1)包括具有至少一个或一组电容换能器元件(11、12、13、14)的换能器装置(10)，所述电容换能器元件(11、12、13、14)放置在所述数据载体(1)上或放置在所述数据载体(1)中处于与所述数据载体(1)的几何结构有关的限定位置处，并且所述数据载体被供以能量；
-所述终端设备(50)包括具有触敏显示的电容显示屏(52)，
其中，将所述数据载体(1)放置到所述显示屏(52)上，经由所述电容换能器元件(11、12、13、14)，产生了被所述终端设备(50)拾取并被评估为输入信号的信号，
其特征在于
驱动所述换能器元件(11、12、13、14)所需的能量可通过数据载体(1)的内部的能量供应体提供，或者经由非接触式接口(34、36)通过电感耦合从所述终端设备(50)进行传输，所述终端设备(50)通过评估所述输入信号得到所述数据载体(1)在所述显示屏(52)上的精确位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据载体(1)包括具有若干个触垫的接触类型接口(38)，所述触垫被用为所述电容换能器元件(11、12、13、14)的部分，在所述电容换能器元件(11、12、13、14)上产生用于所述显示屏(52)的信号。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，为了驱动所述换能器元件(11、12、13、14)，驱动器械(30)在所述换能器元件(11、12、13、14)上导致电荷改变，所述电荷改变处于1pF至1nF的数量级。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了驱动所述换能器元件(11、12、13、14)，驱动器械(30)在所述换能器元件(11、12、13、14)上导致电荷改变，所述电荷改变处于小于2pF的数量级。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述数据载体(1)包括窗口元件(20)，所述换能器元件(11、12、13、14)放置在所述数据载体(1)上或放置在所述数据载体(1)中处于与所述窗口元件(20)有关的限定位置处，其中，在得到所述数据载体(1)在所述显示屏(52)上的精确位置之后，终端设备(50)输出相对于所述窗口元件(20)正确定位的内容信息项目。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，经由所述换能器元件(11、12、13、14)实现了从所述显示屏(52)到所述数据载体(1)的信号交换，通过使测试信号顺序借由所述显示屏(52)而取决于位置而产生，所述顺序被操作为传感器的所述换能器元件(11、12、13、14)检测，并通过所述数据载体(1)被评估为输入信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述终端设备(50)的显示屏(52)的电容驱动整体地开启和关闭。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使所述数据载体(1)配备有加速度传感器以及使所述显示屏(52)被间歇地刺激而振动，从所述显示屏(52)到所述数据载体(1)的信号交换得以实现，所述振动被所述加速度传感器检测，并通过所述数据载体被评估为输入信号。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，为了在所述终端设备(50)上进行防伪性重要的电子交易，将交易数据转移到服务器，所述服务器形成交易码并将交易码加密为具有专门用于所述数据载体(1)的密钥的图像，并经由单独的通道将交易码连同交易数据一起转移到所述终端设备(50)，图像加密的数据显示在所述终端设备(50)的显示屏(52)上，在正确定位地叠加具有在所述显示屏(52)上显示的图像加密的数据的所述窗口元件(20)的情况下，实现对图像加密的数据的解密。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了在所述终端设备(50)上进行防伪性重要的交易，经由所述换能器元件(11、12、13、14)将交易数据转移到所述数据载体(1)。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其中，通过所述数据载体(1)，专门用于交易的交易信息项目得以产生，并经由所述非接触式接口(34、36、38)或所述换能器元件(11、12、13、14)选择性地转移到所述终端设备(50)，所述终端设备(50)特别地经由一安全通道将所述交易数据连同所述交易信息项目一起转移到服务器，用于进一步处理。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，为了证明所述数据载体(1)对用户的可操作性，在所述终端设备(50)的显示屏(52)上示出所述交易数据，使得所述交易数据出现在所述数据载体(1)的窗口元件(20)中。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，从所述数据载体(1)到显示屏(52)的信号传输仅在数据载体(1)和终端设备(50)之间的线路经由用户闭合时才可以进行。
14.一种用于与根据权利要求1至13任一项所述的终端设备(50)相互作用的数据载体(1)，包括
-换能器装置(10)，所述换能器装置(10)具有至少一个或一组电容换能器元件(11、12、13、14)，所述电容换能器元件(11、12、13、14)放置在所述数据载体(1)上或放置在所述数据载体(1)中处于与所述数据载体(1)的几何结构有关的限定位置处；
-专用的能量供应体(32)或非接触式接口(34、36)，能量经由所述专用的能量供应体(32)或非接触式接口(34、36)通过电感耦合从所述终端设备(50)进行传输，以及
-驱动器械(30)，所述驱动器械(30)连接到所述能量供应体(32)，并被构造为用于有针对性地改变所述电容换能器元件(11、12、13、14)的充电状态。
15.根据权利要求14所述的数据载体，所述数据载体还包括窗口元件(20)，所述换能器元件(11、12、13、14)放置在所述数据载体(1)上或放置在所述数据载体(1)中处于与所述窗口元件(20)有关的限定位置处。
16.根据权利要求14所述的数据载体，所述数据载体具有作为启用器械的后接触区域(41)以及开关(42)，所述开关(42)连接到所述后接触区域(41)和至少一个换能器元件(111、112)，其中，当用户通过同时碰触连接到所述显示屏的外侧接触面积而在后接触区域(41)和所述终端设备(50)之间形成导电连接时，通过致动所述开关(42)，所述被连接的至少一个换能器元件(11、12、13、14)的电位可以改变。
17.一种用于与根据权利要求1至16任一项所述的数据载体(1)相互作用的终端设备，其中，所述终端设备(50)被构造为用于通过评估所述换能器元件(11、12、13、14)的信号而得到所述数据载体(1)在所述显示屏(52)上的精确位置。
18.根据权利要求17所述的终端设备，所述终端设备被构造为用于在所述显示屏(52)上输出相对于所述数据载体(1)的窗口元件(20)正确定位的内容信息项目。
19.根据权利要求17所述的终端设备，所述终端设备具有外侧接触面积(52)，所述外侧接触面积(52)导电地连接到所述显示屏(52)。
20.一种用于将便携式数据载体与终端设备(50)相互作用的系统，包括根据权利要求14至16任一项所述的至少一个数据载体(1)以及根据权利要求17至19任一项所述的至少一个终端设备(50)。
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