CN204155313U - 一种能与电容触摸屏通信的ic卡及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能与电容触摸屏通信的IC卡及其系统，预期使个人将IC卡贴合在移动设备的电容触摸屏幕上，直接与移动设备通信，从而完成IC卡交易。IC卡被设计成朝向电容触摸屏幕的一面含有导电触点和光耦。移动设备通过屏幕上产生的光线变化向IC卡发送数据，而IC卡通过光耦感应和获取数据。IC卡通过在导电触点生成电场变化的向移动设备发送数据，而移动设备的电容触摸屏幕将电场变化识别为触摸效应并随之解码成接收数据。这种方法使用户能够在不必购买昂贵的读卡器设备的情况下，通过身边的支持电容触摸屏幕的移动设备，就可以直接操作本实用新型提出的IC卡，实现卡片交易、认证、数据读写等功能。拓展了IC卡应用场景。

Description

一种能与电容触摸屏通信的IC卡及其系统

技术领域

本发明涉及网上交易领域，尤其涉及通过与电容触摸屏通信的IC卡来交易的系统、方法和IC卡。

背景技术

在传统商业活动中，存在大量基于卡片的交易。例如通过信用卡、借记卡、预付卡等在POS机上购物。通过信用卡和借记卡在自动取款机(ATM)上可以取现金或进行转账、还款、缴费、圈存、圈提等操作。

现有的卡片依赖于专门的读卡器设备进行处理，如POS、ATM、柜面读卡器等。卡片通常通过磁条卡界面、接触卡界面、非接触界面进行读写。

随着以iPhone和安卓为代表的移动设备的普及。移动环境下联机交易类业务通过手机App的方式在手机和平板上得到推广。如手机银行、手机钱包、第三方支付应用等。由于手机缺乏专门内置的安全硬件单元。这些交易类操作暴露在开放环境下，极易受到安全攻击。此外这类应用依赖于联机账户体系，与基于卡片的业务不能很好的结合。

为了满足移动环境下联机交易的需求，出现了一些结合移动设备的外置式小型读卡器，比如通过移动设备的耳机接口或蓝牙接口进行通信的读卡器。这些设备的出现，解决了两个问题。一是借助卡片和读卡设备，提高了移动环境下联机业务的安全性。二是将线下的卡片业务和线上业务做了无缝整合。更方便持卡人，也拓展和巩固了现有发卡组织的市场优势。但这种外置读卡器的方式，需要额外增加个人持有的成本。如果能够通过不额外增加设备的方式，就能让移动设备直接读写卡片，将具有更大的优势。

市场上出现了一种新技术,近距场通信(NFC)。支持NFC技术的移动设备，具有直接访问卡片的能力。作为一种非强制性的配置要求，目前支持NFC的移动设备还比较有限。如果有一种方法，能够不依赖NFC这样的特殊装置，只需要利用移动设备普遍具有的装置(如电容触摸屏幕)就能读写卡片，将具有更大的优势。

也就是说，现有的移动设备的安全交互方式需要额外配置硬件，如购买昂贵的读卡器设备不仅成本高，而且给推广带来极大的不方便。

发明内容

本发明的目的在于一种通过与电容触摸屏通信的IC卡交易的系统、方法和IC卡，以解决现有技术中要额外配置硬件，如购买昂贵的读卡器设备不仅成本高，而且给推广带来极大的不方便的技术问题。

移动设备已经广泛采用多点电容触摸屏，可以将触摸事件编码成数据，这使得通过过电容触摸屏向手机发送数据变为可能。

一种通过IC卡与电容触摸屏通信的系统，其特征在于，包括具有电容触摸屏的移动设备、IC卡，其中：

IC卡可贴合在移动设备的电容触摸屏幕上，直接与移动设备通信以完成IC卡交易，并且，所述IC卡朝向电容触摸屏幕的一面含有用于向移动设备传递电场的导电触点和用于将所述电容触摸屏发出的光信号转换成电信号的光耦，

所述移动设备通过屏幕上产生的光线变化向IC卡发送数据，而IC卡通过光耦感应和获取数据，IC卡通过在导电点生成电场变化的向移动设备发送数据，而移动设备的电容触摸屏幕将电场变化识别为触摸效 应并随之解码成接收数据。

较佳地，IC卡导电层、用于各个部件之间绝缘的绝缘层和IC卡内部结构，所述导电触点和所述光耦设置在所述绝缘层上，所述IC卡内部结构进一步包括：IC卡芯片：用于完成卡功能；调制/解调电路：设置在所述IC卡芯片与所述导电触点之间，用于将IC卡芯片发出的数据进行调制并发送到导电触点上；及设置在IC卡芯片与所述光耦之间，用于将光耦的数据通过解调方式发送至所述IC卡芯片上。

较佳地，IC卡还包括电源，所述电源连接光耦，用于在IC卡与移动设备进行双向数据通信时向所述IC卡提供电力。 

较佳地，IC卡还包括设置在IC卡内部结构内的IC卡线圈，以完成IC卡与外设的非接触通信。

较佳地，IC卡还包括设置在绝缘层的IC卡触点，所述IC卡触点外露于所述绝缘层，可被所述读卡器设备物理和电器接触。

较佳地，IC卡一表面结构设置用于提醒用户在操作卡片时需要将标识所在区域置于电容触摸屏幕范围内的区域图形标识，其对立面上在图形标识垂直投影对应区域内设置其多个所述导电触点和多个光耦。

较佳地，导电触点具有n组，每组数量为等同于电容触摸屏通常支持的最大触摸点数，以支持(n+1)进制编码数据发送。

较佳地，光耦配置用于抗干扰和抗互扰的不同颜色的滤光片。

较佳地，移动设备进一步包括：在工作过程中动态产生的电容感应点和发光点、解码/编码引擎，所述解码/编码引擎与调制/解调电路相对应，以共同完成IC卡与移动设备之间的数据传输。

一种IC卡与电容触摸屏通信方法，包括以下步骤：

IC卡贴合在移动设备的电容触摸屏幕上，直接与移动设备通信以完成IC卡交易，并且，所述IC卡朝向电容触摸屏幕的一面含有用于向移动设备传递电场的导电触点和用于将所述电容触摸屏发出的光信号转换成电信号的光耦，

所述移动设备通过屏幕上产生的光线变化向IC卡发送数据，而IC卡通过光耦感应和获取数据，IC卡通过在导电点生成电场变化的向移动设备发送数据，而移动设备的电容触摸屏幕将电场变化识别为触摸效应并随之解码成接收数据。

IC卡通过默认导通的导电触点获得屏幕定位：在卡片贴合到屏幕并开始工作时，移动设备精确知道IC卡上导电触点和光偶的位置，以便在对应的屏幕位置建立起数据发送和接收通道。

IC卡在初始放置到屏幕区域后，通过默认导通人体的至少三个导电触点，移动设备的解码引擎将感应到的触摸点进行连线，并将连线形状和事先存储的IC卡导电触点分布图进行匹配，如匹配，则记录当前感应到的导电触点位置，并进一步推算其他非默认导通导电触点和光偶位置。

该方法还包括：

IC卡电源默认关闭，通过光偶间隔选择开启的方式来激活开启。

IC卡通过调制电路，在导电触点生成电场变化，以便向移动设备发送数据，调制有两种方式，被动电容方式和主动电容方式：

被动电容方式下，调制电路通过接通或断开导电触点到人体的通路，从而使移动设备将之识别为“触摸”/“非触摸”事件；

主动电容方式下，调制电路能够将预采样的触摸屏扫描信号，以有源的方式在导电触点反相送出或停止送出，这将削弱或停止削弱触摸屏扫描电路的采集电容量，从而使移动设备识别为“触摸”/“非触摸”事件，

以上通过调制产生的持续的“触摸”/“非触摸”事件序列将进一步被解码引擎解码为数据的“1”/“0”位序列。

卡片交易过程中，要求操作者保持手指与卡片的接触，这避免了操作者不在场时，卡片无意中贴合在移动设备表面，被木马进行远程劫持的可能。

其方法可以用于持卡人联机身份认证、卡片合法性验证、圈存、圈提、联机消费、转账、交易数字签名、卡片数据在线更新在内的交易用途。

一种IC卡，其特征在于：IC卡可贴合在移动设备的电容触摸屏幕上，直接与移动设备通信以完成IC卡交易，IC卡包括导电层、用于各个部件之间绝缘的绝缘层和IC卡内部结构，所述导电触点和所述光耦设置在所述绝缘层上，

所述IC卡朝向电容触摸屏幕的一面含有用于向移动设备传递电场的导电触点和用于将所述电容触摸屏发出的光信号转换成电信号的光耦；

IC卡芯片：用于完成IC卡功能；

调制/解调电路：设置在所述IC卡芯片与所述导电触点之间，用于将IC卡芯片发出的数据进行调制并发送到导电触点上；及设置在IC卡芯片与所述光耦之间，用于将光耦的数据通过解调方式发送至所述IC卡芯片上。

与现有技术相比，本发明不需要额外购买昂贵的读卡器设备即可实现IC卡安全交易，成本低，并且具有极强的扩展性。

相关领域的上述示例和其有关的限制旨在使说明性的不是排他性的。当阅读说明书和研究附图时，相关领域的其他限制将变得清楚。

附图说明

图1示出通过能与电容触摸屏通信的IC卡进行联机交易的系统示意图的范例；

图2示出IC卡内部部件示意图的范例；

图3(a)-图3(b)示出IC卡外部结构示意图的范例；

图4(a)-图4(b)示出使用户正确将IC卡放在屏幕操作区域的范例；

图5(a)-图5(b)示出被动电容方式下，IC卡通过导电触点向电容触摸屏发送信号的示意图的范例；

图6(a)-图6(c)示出主动电容方式下，IC卡通过导电触点向电容触摸屏发送信号的示意图的范例；

图7(a)-图7(b)示出移动设备通过屏幕上发光点向IC卡发送数据的范例；

图8(a)-图8(b)示出IC卡通过默认导通的导电触点获得屏幕定位的范例；

图9示出移动设备通过特定光信号启动IC卡电源的范例；

图10示出IC卡在交易开始前贴合屏幕，获得定位和电源开启的流程的范例；

图11(a)-图11(b)示出通过n进制编码(n>2)的方式，提高IC卡发送数据速率的范例；

图12(a)-图12(h)示出IC卡电子现金圈存交易流程的范例。

具体实施方式

在附图中，方法是作为示例而不是作为限制说明的，附图中类似的附图标记表示类似的元件。应当注意，本发明公开中引用的“一个”或“一些”实施例不一定指相同实施例，这种应用意味着至少一个。

提出了一种新方法，该新方法预期使个人将IC卡贴合在移动设备的电容触摸屏幕上，直接与移动设备通信，从而完成IC卡交易的系统和方法。IC卡被设计成朝向电容触摸屏幕的一面含有导电触点和光耦。移动设备通过屏幕上产生的光线变化向IC卡发送数据，而IC卡通过光耦感应和获取数据。IC卡通过在导电触点生成电场变化的向移动设备发送数据，移动设备的电容触摸屏幕将电场变化识别为触摸效应并随之解码成接收数据。这种方法使用户能够在不必购买昂贵的读卡器设备的情况下，通过身边的支持电容触摸屏幕的移动设备，就可以直接操作本发明提出的IC卡，实现卡片交易、认证、数据读写等功能。拓展了IC卡应用场景。

图1示出通过能与电容触摸屏通信的IC卡进行联机交易的系统示意图的范例。虽然示意图将多个部件示出为在功能上分离，但是这种图示仅用于说明用途。很明显，该图中描绘的部件可以任意组合或划分成分离的软件，固件和/或硬件部件。而且，还可以理解，无论如何组合或划分这些部件，这些部件都能够在同一主机或多个主机上执行，并且其中多个主机可以通过一个或多个网络连接。

在图1的范例中，系统包括了IC卡10，以及IC卡10所包含的IC卡芯片17、调制电路13、解调电路14、导电触点16和光耦15；还包括了移动设备100，以及移动设备所具有的电容触摸屏110、电容触摸屏110在工作过程中动态产生的电容感应点111和发光点112、解码引擎121、编码引擎122、交易引擎130；还可以包括交易主机140。

这里所述的术语“引擎”指的是软件、固件、硬件或用来实现某种目的的其他部件。引擎通常会包括存储在非易失性存储器(也称为次存储器)中软件指令。当执行这些软件指令时，处理器将软件指令的至少一部分装在存储器(也称为主存储器)内。然后处理器执行存储器中的软件指令。处理器可以是共用处理器、专用处理器或共用处理器和专用处理器的结合。通常的程序包括对硬件部件(例如I/O设备)的调用。这通常需要执行驱动程序。驱动程序可以认为是或不是引擎的一部分，但是这种区别并不重要。

这里使用的术语“交易主机”，宽泛的用来包括用于进行联机交易以及相关的认证、查询、数据同步等用途的主机设备和交易系统软件。“交易主机”可以有一台或多台，可以具有双机热备或负载均衡。交易主机可以自带或外部连接交易数据库。交易主机一般通过通过防火墙、路由器,间接的与移动设备100获得远程联接。

在图1的范例中，IC卡10所交互的移动设备100可以是但不限于其中所述移动设备是具有电容式触摸屏幕的移动电话，包括：苹果iPhone、苹果iPod、苹果iPad、苹果iTouch、谷歌的安卓设备、windows的移动设备、黑莓的移动设备，或其他操作系统的移动设备。以及包括至少带有具有电容触摸屏110，在需要时进行解码和编码，与交易主机交换信息以验证用户的账户信息，执行交易并与卡片交互的软件、固件、硬件或其他组合的任何其他便携式电子设备。移动设备100的典型部件可以包括但不限于永久性存储 器(例如快闪ROM)、随机存取存储器(例如SRAM)、照相机、电池、LCD驱动器、电容触摸屏、蜂窝天线、扬声器、蓝牙电路和WIFI电路。其中永久性存储器可以包含移动设备的程序、应用程序和/或操作系统。

同样，IC卡，可以是金融IC卡、公共交通IC卡、储值IC卡、安全认证IC卡、身份ID卡、数据存储IC卡或其他类型IC卡的一种。并且，IC卡，其尺寸可以设计成与标准IC卡相同，也可以不同。另外，IC卡还可以增加磁条，以便于在传统的读卡设备，如台式读卡器、自助柜员机、ATM机等设备上受理。

即，一种IC卡，其可以包括：

壳体，用于封装IC卡内各零件和电路。壳体包括了导电层(上表面)、绝缘层(下表面及侧面)及IC卡内部结构。IC卡内部结构主要是指封装在其内的结构。IC卡内部结构可以包括IC卡芯片、IC卡线圈、电源。绝缘层内包括IC卡触点、导电触点和光耦15(这些结构在后续会着重介绍，现仅简单说明)。其中：

IC卡线圈，如果IC卡具有非接触通信界面，则具有该部件。如果IC卡为接触式通信，则可以没有IC卡线圈。

IC卡芯片，指封装在IC卡内部，完成IC卡卡片功能的芯片，从内部功能划分的角度，通常包括交易模块171，IO模块172，处理器模块173、密钥模块174，存储模块175。其中交易模块用于完成卡片的认证、消费、充值、圈存、圈提、加解密、数字签名等业务。交易模块可以通过逻辑电路实现，也可以通过运行在处理器模块上的卡片操作系统(COS)和卡片应用软件实现。

调制/解调电路，用于在IC卡和移动设备之间进行数据收发和编解码处理。

电源，在IC卡与移动设备进行双向数据通信时，向IC卡提供电源。 

IC卡触点，如果IC卡具有接触通信界面时，则具有该部件。IC卡触点外露于绝缘层，可以被读卡器设备物理和电器接触。

导电触点，用于调制解调电路向移动设备传递电场。导电触点外露于绝缘层。

光耦15，用于将移动设备屏幕发出的光信号转换成电信号。光耦外露于绝缘层，可以直接感知到外部光源。并且，光耦15，可以是光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管，也可以是CMOS图像传感器或CCD图像传感器，或上述器件的组合应用。

IC卡可以按已有行业标准与系统进行通信，包括：按ISO7816等标准进行接触卡界面通信，或ISO14443、ISO15693、ISO18000等标准进行非接触卡界面通信，或ISO7811标准进行磁条卡界面通信。在标准通信模式下，需要相应的读卡设备。

IC卡还可以设置为屏幕通信模式，其是指IC卡可以通过移动设备的电容触摸屏进行通信，不需要专门的读卡设备。要求在通信过程中用户手指保持与IC卡的持续接触。该要求起到了让用户对当前业务进行亲自确认的作用。可以避免用户不在业务现场的情况下，IC卡业务被木马等黑客行为劫持。

在屏幕通信模式，IC卡在非工作状态下，会默认导通不少于三个导电触点。当应用软件提示用户将IC卡贴合到屏幕后，移动设备可以通过所感应到导电触点的位置推算出IC卡的轮廓和位置。并自动完成对IC卡光耦或其他未导通导电触点的位置定位，为后继通信做好准备。并且，屏幕通信模式，为了适应在屏幕通信模式下的较低的通信速率，IC卡可以提供一套专有的联机交易指令集，减少通信数据量。

实施例：

以下具体说明IC卡及其具体的通信方式。

图2示出能与电容触摸屏通信的IC卡10具有的内部结构，包括了：导电层11、绝缘层12、调制电路13、解调电路14、光耦15、导电触点16、IC卡芯片17、电池18。此外为了兼容传统IC卡，可以选配 符合ISO7816规范的IC卡触点20，也可以选配符合ISO14443或ISO15693规范的IC卡感应线圈19。

图2所示的导电层11，在和电容触摸屏幕通信过程中，背向屏幕，朝向持卡人。导电介质可以覆盖整个卡片上表面，也可以是局部区域。采用局部区域导电的方式时，应具有一定的区域标识，以提醒持卡人将手指和该区域保持接触。

图2所示的绝缘层12，在和电容触摸屏幕通信过程中，朝向屏幕，背向持卡人。绝缘层12用于保护卡片，以及用于将光耦15、导电触点16和IC卡触点20进行隔离。进一步说明绝缘层12，使IC卡触点20(如果存在)、导电触点16、光耦15之间保持绝缘。当导电触点16多于一个时，导电触点16之间也保持绝缘。

图2所示的调制电路13，用于将IC卡芯片17发出的数据进行调制，并发送到导电触点16上。调制电路可以采用被动电容方式，参见图5(a)-图5(b)。也可以采用主动电容方式，参见图6(a)-图6(c)。

图2所示的解调电路14，用于将光耦15所上送的电信号进行整形和解码。并转发给IC卡芯片17。参见图7(a)-图7(b)。

图2所示的光耦15，可以具有颜色滤光片，通过过滤非指定颜色光线，来提高抗干扰性。光耦可以具有多个，以提高卡片接收数据的速率。

图2所示的光耦15，可以是光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管，也可以是CMOS图像传感器或CCD图像传感器，或上述材料的组合。

图2所示的导电触点16，用于向电容触摸屏幕传递电场信号变化。导电触点16可以由金属或渗透导电介质的可注塑材料制作。导电触点16可以具有多个，以提高卡片发送数据的速率。

图2所示的IC卡芯片17，用于完成IC卡交易功能。一般采用符合ISO7816和ISO14443规范，或其他行业规范，如EMV规范、PBOC规范的IC卡芯片。典型的IC卡芯片在硬件上包括了FLASH、处理器、密钥安全模块、协处理器、IO通信、时钟、随机数发生器等；在软件上内置了卡片操作系统(COS)、卡片应用。IC卡芯片还会在个人化时，加载个人化数据。

图2所示的电源18，包括了电池和电源控制电路。电源18可以由特点的信号开启，进入到开启状态。并在一定时间内收不到信号时返回关闭状态。本专利中通过来自光耦15的电信号对电源18进行开启控制。

图3(a)-图3(b)示出了能够与电容触摸屏幕进行通信的IC卡10所具有的典型外部结构。图3(a)为IC卡10上表面(朝向持卡人)结构，区域图形标识30用于提醒用户在操作卡片时，需要将标识30所在区域置于电容触摸屏幕范围内。图3(b)为IC卡下表面(朝向电容触摸屏幕)结构。多个导电触点16和多个光耦15，处在图形标识30垂直投影对应的区域内。本实现例对标识30采用圆形布局，但并不限定其他形状布局，如矩形、多边形或非规则形状等。

图4(a)-图4(b)示出了使用户正确将IC卡放在屏幕操作区域的范例。不论操作者以何种平面相交角度将卡片置于移动设备100的电容触摸屏幕表面，只要标识30处于屏幕区域内，卡片就能正常工作。

图5(a)-图5(b)示出被动电容方式下，IC卡10通过导电触点16向电容触摸屏发送信号的示意图的范例；在被动电容方式下，调制电路13通过继电器131控制人体电场到导电触点16的通断，以断开表示逻辑’0’，以接通表示逻辑’1’。

图5(a)示出了IC卡10在被动电容方式下发送逻辑信号’0’。此时，继电器器131断开。人体电场与导电触点16的电器联接断开。电容屏行扫描线116发出的高频驱动信号将主要被电容屏列扫描线115接收。电容触摸屏幕扫描获得电容量为Cx＝Cp。Cp为扫描线互相耦合电容量。此时，触摸屏扫描电路会识别为“非触摸”状态，解码引擎将该状态解码为逻辑信号’0’。

图5(b)示出了IC卡10在被动电容方式下发送逻辑信号’1’。此时，继电器器131接通。人体电场与导电触点16的电器联接导通。电容屏行扫描线116发出的高频驱动信号将一部分被电容屏列扫描线115接收，一部分被人体分流和吸收，电容触摸屏幕扫描获得电容量为Cx’＝Cp-Ci。Ci为人体等效电容量。此时，因为Cx’与Cx的差量，触摸屏扫描电路会识别为“触摸”状态，解码引擎将该状态解码为逻辑信号’1’。

图5(a)-(b)所采用的被动电容方式，需要借助人体效应。且触点区域需要一定大小的面积。这对提高导电触点密度，增加导电触点数量带来一定困难。因此也可以采取主动电容方式。

图6(a)-图6(c)示出主动电容方式下，IC卡10通过导电触点16向电容触摸屏发送信号的示意图的范例；在主动电容方式下，调制电路13具有采样电路132，锁频电路133和反相驱动电路134。采样电路132从导电触点16进行信号耦合和采样(AD转换)。锁频电路133分析采样电路132传送的信号，并进行频率分析和复原(DA转换)，向反相驱动电路134送出相同频率的信号。反相驱动电路134对锁频电路送出的信号进行反相和放大处理，并发送到导电触点16。

图6(a)示出了IC卡10在主动电容方式下发送逻辑信号’0’。此时，调制电路13处于静默状态。导电触点16不会对电容触摸屏幕形成电场影响。电容屏行扫描线116发出的高频驱动信号将主要被电容屏列扫描线115接收。电容触摸屏幕扫描获得电容量为Cx＝Cp。Cp为扫描线互相耦合电容量。此时，触摸屏扫描电路会识别为“非触摸”状态，解码引擎将该状态解码成逻辑信号’0’

图6(b)-图6(c)示出了IC卡10在主动电容方式下发送逻辑信号’1’。此时，调制电路13处于工作状态。在t0时刻，电容屏行扫描线116发出的高频驱动信号通过导电触点16被采样电路132采样、在t1时刻，锁频电路133完成信号频率分析，采样电路关闭，反相驱动电路134向导电触点送出与扫描信号反相的电场信号。电容屏列扫描线115获得信号被削弱。电容触摸屏幕扫描获得电容量为Cx’＝Cp-Ca。Ca为反相驱动电路造成的负电场电容量。此时，因为Cx’与Cx的差量，触摸屏扫描电路会识别为“触摸”状态，解码引擎将改状态解码为逻辑信号’1’。

对于主动电容方式的调制电路，由于同一款电容触摸屏幕的驱动扫描信号的频率总是固定的，因此为了降低成本。可以只在一个导电触点上配备一路采样电路和一路锁频电路。其余导电触点采用更简单的触发电路来替代采样电路，并共享唯一的锁频电路信号。

图7(a)-图7(b)示出移动设备向IC卡10发送数据的范例。IC卡10的解调电路14从光偶15接收电信号，并解码成串行位流数据发送给IC卡芯片。调制电路14包括了整形电路141和移位寄存器142。在实现例中多个光偶和多个整形电路共用一个移位寄存器。

图7(a)示出移动设备发送逻辑信号’0’。此时，移动设备在对应光偶15的发光点112，保持相应像素于“黑色”状态。光偶未感应到光线，未进行光电转换，整形电路141送出’0’电平，由移位寄存器缓冲为位信号，并向IC卡芯片按串行时序次第送出。

图7(b)示出移动设备发送逻辑信号’1’。此时，移动设备在对应光偶15的发光点112，保持相应像素于“有色”发光状态。所发出光线颜色与光偶的滤光片颜色一致。光偶感应到光线，进行光电转换，整形电路141送出’1’电平，由移位寄存器缓冲为位信号，并向IC卡芯片按串行时序次第送出。

以上给出的是IC卡与电容触摸屏的一种实现数据通信方式，但仅是举例之用，并非局限于此。

图8(a)-图8(b)示出IC卡通过默认导通的导电触点获得屏幕定位的范例。在卡片贴合到屏幕并开始工作时，移动设备需要精确的知道IC卡上导电触点和光偶的位置，以便在对应的屏幕位置建立起数据发送和接收通道。

图8(a)示出IC卡10总是默认的导通多个导电触点16至导电层11。不论是被动电容方式还是主动电 容方式。

图8(b)示出IC卡10在初始放置到屏幕区域后。通过默认导通人体的多个导电触点，移动设备的解码引擎将感应到的触摸点进行连线，并将连线形状和事先存储的IC卡导电触点分布图进行匹配。如匹配，则记录当前感应到的导电触点位置，并进一步推算其他非默认导通导电触点和光偶位置。

为了降低卡片功耗。IC卡电源默认关闭。需要通过特定的信号来激活开启。本实现例用光偶感应信号的来激活。为了避免误动作，除了通过滤光片和特定颜色光线外，本实现例进一步采用了光偶间隔选择开启的方式。图9示出移动设备在相邻的发光点a’,b’,c’,d’。向对应的光偶a,b,c,d间隔送出信号。电源开关电路通过反相器和与门进行预先逻辑识别。这样避免了可能存在的外部强光无差别性误开启。

图10完整的描述了IC卡在交易开始前贴合屏幕，获得定位和电源开启的流程的范例

图11(a)-图11(b)示出通过n进制编码(n>2)的方式，提高IC卡发送数据速率的范例。对于电容触摸屏，最大触控点数T是固定的，当前比较常见的是5个点,T＝5。但是仍然可以增加导电触点数S，使得S>T。只要控制IC卡同时发送的感应触发信号不超过T即可。这意味着将对导电触点进行分组，每组对应一个数据位。对于S＝n*T。传输编码为(n+1)进制。

图11(a)示出n＝3时，单个数据位的编码方式。此时每3个导电触点编码为1个数据位。同时只能导通0个或1个导电触点，因此可以获得0、1、2、3三个位编码，实现4进制数据位。作为不同的实现例，也可以选择3进制、5进制或其他进制编码方式。

图11(b)示出S＝n*T,n＝3，T＝5的情形。此时总计15个导电触点，具有5个四进制位，相当于10个二进制位。可以一次传输超过1字节(8个二进制位)数据。实例中以十六进制数3A5做了编码演示。

图12(a)-图12(h)示出IC卡电子现金圈存交易流程的范例，该范例对于其他交易，如圈提、联机消费、转账、联机认证等也具有参考意义。

图12(a)示出系统在圈存交易开始前，先提示用户输入交易金额。图12(b)示出系统随之提示用户输入密码。图12(c)示出系统提示用户将卡片贴合到屏幕指定区域。图12(d)示出系统获得对卡片定位。图12(e)示出系统对卡片进行认证，这里的认证可以通过对称密钥或非对称密钥进行。除了对卡片的认证，本步骤还进行了对密码的认证，用户密码由卡片加密和数字签名后，回送到交易主机。图12(f)示出卡片对系统的认证以防止钓鱼网站和钓鱼应用攻击，这里的认证可以通过对称密钥或非对称密钥进行。图12(g)示出各种认证通过后，卡片开始对电子现金脱机余额进行更新。图12(h)示出交易完成后，系统显示交易后余额并提示用户移开卡片。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (12)

1.一种通过IC卡与电容触摸屏通信的系统，其特征在于，包括具有电容触摸屏的移动设备、IC卡，其中：

IC卡可贴合在移动设备的电容触摸屏幕上，直接与移动设备通信以完成IC卡交易，并且，所述IC卡朝向电容触摸屏幕的一面含有用于向移动设备传递电场的导电触点和用于将所述电容触摸屏发出的光信号转换成电信号的光耦，

所述移动设备通过屏幕上产生的光线变化向IC卡发送数据，而IC卡通过光耦感应和获取数据，IC卡通过在导电点生成电场变化的向移动设备发送数据，而移动设备的电容触摸屏幕将电场变化识别为触摸效应并随之解码成接收数据。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，IC卡导电层、用于各个部件之间绝缘的绝缘层和IC卡内部结构，所述导电触点和所述光耦设置在所述绝缘层上，所述IC卡内部结构进一步包括：

IC卡芯片：用于完成卡功能；

调制/解调电路：设置在所述IC卡芯片与所述导电触点之间，用于将IC卡芯片发出的数据进行调制并发送到导电触点上；及设置在IC卡芯片与所述光耦之间，用于将光耦的数据通过解调方式发送至所述IC卡芯片上。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，IC卡还包括电源，所述电源连接光耦，用于在IC卡与移动设备进行双向数据通信时向所述IC卡提供电力，电源可以是可充电电池、一次性电池，也可以是光伏电池。

4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，IC卡还包括设置在IC卡内部结构内的IC卡线圈，以完成IC卡与外设的非接触通信。

5.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，IC卡还包括设置在绝缘层的IC卡触点，所述IC卡触点外露于所述绝缘层，可被读卡器设备物理和电器接触。

6.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，IC卡一表面结构设置用于提醒用户在操作卡片时需要将标识所在区域置于电容触摸屏幕范围内的区域图形标识，其对立面上在图形标识垂直投影对应区域内设置其多个所述导电触点和多个光耦。

7.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，导电触点具有n组，每组数量为等同于电容触摸屏通常支持的最大触摸点数，以支持(n+1)进制编码数据发送。

8.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，光耦配置用于抗干扰和抗互扰的不同颜色的滤光片。

9.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，移动设备进一步包括：在工作过程中动态产生的电容感应点和发光点、解码/编码引擎，所述解码/编码引擎与调制/解调电路相对应，以共同完成IC卡与移动设备之间的数据传输。

10.一种IC卡，其特征在于：IC卡可贴合在移动设备的电容触摸屏幕上，直接与移动设备通信以完成IC卡交易，IC卡包括导电层、用于各个部件之间绝缘的绝缘层和IC卡内部结构，

所述IC卡朝向电容触摸屏幕的一面含有用于向移动设备传递电场的导电触点和用于将所述电容触摸屏发出的光信号转换成电信号的光耦，所述导电触点和所述光耦设置在所述绝缘层上；

IC卡芯片：用于完成IC卡功能；

调制/解调电路：设置在所述IC卡芯片与所述导电触点之间，用于将IC卡芯片发出的数据进行调制并发送到导电触点上；及设置在IC卡芯片与所述光耦之间，用于将光耦的数据通过解调方式发送至所述IC卡芯片上。

11.如权利要求10所述的IC卡，其特征在于，IC卡还包括电源，所述电源连接光耦，用于在IC卡与移动设备进行双向数据通信时向所述IC卡提供电力。

12.如权利要求10或11所述的IC卡，其特征在于，IC卡还包括设置在IC卡内部结构内的IC卡线圈，以完成IC卡与外设的非接触通信，或

IC卡还包括设置在绝缘层的IC卡触点，所述IC卡触点外露于所述绝缘层，可被读卡器设备物理和电器接触。