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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Chipkarte und deren Verwendung.
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Stand der Technik
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Chipkarten
und deren Verwendung sind allgemein bekannt, beispielsweise aus
der
DE 196 09 149
A1 . Ein Überblick über Chipkarten
und deren Anwendung ist in der „Elektronik"-Zeitschrift, Heft 26/1993,
gegeben. Chipkarten gelangen beispielsweise als Telefonkarten, Krankenkassenkarten
oder Zutrittskontrollkarten zur Anwendung. Weit verbreitet sind
reine Kontakt-Chipkarten,
die aus einem Kartenkörper
und einem mit Kontaktflächen
versehenden Modul bestehen. Diese Karten können über ihre Kontakte Energie und
Daten mit einem Schreib-/Lesegerät
austauschen. Weiterhin sind demnach kontaktlose Chipkarten bekannt,
die durch induktive oder kapazitive Kopplung Energie und Daten mit
dafür geeigneten
Schreib-/Lesegeräten
austauschen. Eine dritte Ausführungsform
ist durch sogenannte Kombinationschipkarten gebildet, die Energie
und Daten sowohl über
Kontakte als auch kontaktlos mit Schreib-/Lesegeräten austauschen
können.
Gespeicherte Daten können
an der Chipkarte selbst nicht abgelesen werden. Bei vorbekannten
kontaktlosen Karten besteht außerdem
die Gefahr, dass Daten von unbefugten Dritten in der Karte unbemerkt
verändert oder
unbemerkt gelesen werden können.
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Aus
der
DE 196 09 732
A1 ist eine Chipkarte bekannt, umfassend einen Kartenkörper mit
zumindest einem integrierten Schaltkreis und zumindest einem Signalübertragungsmittel,
mit einem Taster, einem Funktionsmodul, das als Display ausgebildet
ist und einer Energiequelle, wobei sämtliche Bauteile signalleitend
miteinander und elektrisch leitend mit der Energiequelle verbunden
sind. Angaben darüber,
wie die einzelnen Bauteile elektrisch leitend miteinander verbunden
sind, sind der zuvor genannten Druckschrift nicht zu entnehmen.
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Aus
der
EP 0 436 134 A2 ist
eine weitere Chipkarte bekannt, wobei die Bestandteile der Chipkarte
in
3 als Explosionszeichnung dargestellt sind.
Eine Tragplatte aus Kunststoff weist auf ihrer Oberfläche abgegrenzte
Bereiche für
eine Vielzahl unterschiedlicher Schaltungsfolien auf, wobei auf
der Tragplatte die Energiequelle in Form einer Batterie, eine flexible
Leiterbahn, eine Folie mit Leiterbahnstruktur und ein LCD-Display
angeordnet sind. Die zuvor genannten Bauteile sind jeweils separat
erzeugt und elektrisch leitend miteinander verbunden. Im Hinblick
auf einen einfachen und kostengünstigen Aufbau
der Chipkarte ist eine derartige Ausgestaltung wenig zufriedenstellend.
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Darstellung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Chipkarte derart weiterzuentwickeln,
dass eine Schaltungsfolie als Systemträgerfolie ausgebildet ist und
das zentrale Element bildet, um alle Bauteile und Funktionselemente
der Chipkarte zu integrieren. Die Schaltungsfolie soll dabei mehrere
Aufgaben erfüllen.
Außerdem
soll eine weitere Verwendung angegeben werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen von Anspruch 1 und Anspruch 13 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen
nehmen die Unteransprüche
Bezug.
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Zur
Lösung
der Aufgabe ist eine Chipkarte vorgesehen, umfassend einen Kartenkörper mit
nur einer Schaltungsfolie, die eine Tragplatte bildet und zumindest
einen integrierten Schaltkreis und zumindest ein Signalübertragungsmittel
aufweist, wobei die Schaltungsfolie mit zumindest einem Funktionsmodul
elektrisch leitend verbunden ist, wobei der integrierte Schaltkreis
mittels zumindest einem an der Schaltungsfolie angebrachten Taster
betätigbar
ist, wobei die Schaltungsfolie einen Bestandteil des Tasters bildet
und wobei der integrierte Schaltkreis, die Taster, das Funktionsmodul
und das Signalübertragungsmittel
mittels der Schaltungsfolie jeweils signalleitend miteinander und
jeweils elektrisch leitend mit einer Energiequelle verbunden sind.
Außerdem
ist zur Lösung
der Aufgabe die Verwendung einer Chipkarte als bargeldloses Zahlungssmittel
vorgesehen, wobei der Zahlenwert auf der Signalanzeige dem gespeicherten
Geldwert auf der Chipkarte und/oder dem zu transferrierenden Betrag
entspricht. Hierbei ist von Vorteil, dass der Benutzer der Chipkarte
durch ein als Signalanzeige ausgebildetes Funktionsmodul über Daten
informiert wird, die in der Chipkarte gespeichert sind. Wird die
Chipkarte beispielsweise als bargeldloses Zahlungsmittel verwendet,
kann der Zahlenwert der Signalanzeige dem auf der Chipkarte gespeicherten
Geldwert entsprechen. Es besteht beispielsweise die Möglichkeit,
einen bestimmten Betrag mittels eines Schreib-/Lesegeräts, wie
beispielsweise einem Bankautomat, auf die Karte einzuzahlen, wobei
der Betrag anschließend
durch die Signalanzeige angezeigt wird. Wird die Chipkarte als bargeldloses
Zahlungsmittel eingesetzt und beispielsweise von einem externen
Lesegerät
gebucht, dann wird der zu zahlende Geldbetrag mittels Tastern eingegeben
und kann erst dann von einem externen Lesegerät gebucht werden. Mit der Buchung
wird der Betrag vom Zahlenwert der Signalanzeige subtrahiert und
der verbleibende Geldwert auf der Signalanzeige angezeigt. Im Gegensatz
zu Chipkarten, die als herkömmliche
Kreditkarten zur Anwendung gelangen, gibt der Benutzer der erfindungsgemäßen Chipkarte
also den abzubuchenden Betrag über
die Taster selbst ein. Von der Chipkarte kann nicht mehr Geld abgebucht
werden, als der mittels Taster eingegebene Geldwert. Derartige Chipkarten
sind besonders sicher, da der Benutzer den abzubuchenden Betrag
selbst eingibt, und von der Karte nur das abgebucht werden kann,
was eingegeben und angezeigt wird, so dass er stets Klarheit über den
Geldtransfer und den Geldwert auf der Karte hat. Die Sicherheit kann
noch erhöht
werden, wenn vor einer Abbuchung immer ein Pin-Code eingegeben werden
muss oder durch einen biometrischen Sensor als Funktionsmodul auf
der Chipkarte selbst der rechtmäßige Besitzer der
Karte erkannt und die Karte nur dann zur Benutzung freigegeben wird.
Ungewolltes Lesen oder Verändern
der Chipkartendaten kann auch in der Form verhindert werden, dass
die Karte für
eine Transaktion durch Tastendruck benutzbar gemacht und danach
wieder automatisch gesperrt wird.
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Die
Schaltungsfolie ist als Systemträgerfolie ausgebildet
und das zentrale Element, um alle Bauteile und Funktionselemente
der Chipkarte zu integrieren, die erforderlich sind, um eine Vielzahl
von Funktionen mit der Chipkarte ausführen zu können. Die Schaltungsfolie für eine solche
Multifunktions-Chipkarte erfüllt
dabei mehrere Aufgaben. Erstens ist sie Verbindungselement zu allen
elektronischen Bauteilen und zur Energiequelle. Zweitens sind auf
ihr Antennen- und Spulenstrukturen für die Funkübertragung von Energie und
Daten ausgebildet. Drittens besitzt sie Anschlüsse für die in den Kartenkörper integrierten
Funktionsblöcke,
wie beispielsweise Signalübertragungs-/Signalverarbeitungselemente,
ein Display mit der entsprechenden Displayansteuerung, einen Verstärkerbaustein und/oder
einen Controllerbaustein. Viertens ist die Schaltungsfolie mit Tastern
signalleitend verbunden. Außerdem
besteht die Möglichkeit,
Sensoren, Schnittstellen und/oder Solarzellen auf der Schaltungsfolie
zu platzieren.
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Die
Signalübertragungselemente
sind zum Generieren von Signalen vorgesehen. Für den Fall, dass die Displayansteuerung
eine Bestandteil des Displays bildet, ist von Vorteil, dass insgesamt
nur wenige Leitungen vorzusehen sind. Ein HF-Verstärkerbaustein
kann für
eine Antennenverstärkung
vorgesehen sein, um eine bessere Übertragungsqualität und größere Reichweite
sicherzustellen. Der Controllerbaustein ist für die Überwachung des Zusammenwirkens
der auf der Schaltungsfolie angeordneten elektronischen Bausteine
vorgesehen.
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Die
Schaltungsfolie ermöglicht
es daher, Multifunktions-Chipkarten modular aufzubauen. Vorstellbar
ist also, dass je nach bestimmter Funktion und Anwendung der Chipkarte
nur eine Teilmenge der genannten Funktionselemente integriert wird
und dadurch eine Auslegung der Schaltungsfolie für viele unterschiedliche Ausgestaltungen
ermöglicht
wird.
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Bevorzugt
besteht die Schaltungsfolie aus dem Kunststoff, aus dem der Kartenkörper selbst
aufgebaut ist, wie z. B. aus PVC, ABS, PET, PEN, papierverstärktem Laminat,
wobei die Trägerdicke
50 bis 400 μm
beträgt.
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Wird
ein sehr biegesteifer Kartenkörper
benötigt,
zum Beispiel für
rauhen Einsatz, so kann die Schaltungsfolie aus faser- oder gewebeverstärktem Laminat,
z. B. Epoxidglashartgewebe hergestellt sein und eine Dicke von 50
bis 400 μm
aufweisen. Ein solches Material ist vergleichsweise biegesteif,
so dass auch bei häufiger
Betätigung
des Tasters eine lange Lebensdauer gewährleistet ist.
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Das
Signalübertragungsmittel
für kontaktlose Übertragung
wird bevorzugt durch eine Antenne gebildet, die sich ringförmig entlang
des Außenumfangs
der Schaltungsfolie erstreckt. Die Antenne ist als Induktionsspule
ausgebildet. Hierbei ist von Vorteil, dass die Antenne durch mehrere
Windungen der Induktionsspule gebildet sein kann und sich dadurch eine
vergleichsweise große
Umfangslänge
und demzufolge eine große
Reichweite der Funksignale ergibt.
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Taster,
die ohne Hilfsmittel von Hand betätigt werden sollen, müssen in
Form und Größe im wesentlichen
der Fingerkuppe eines menschlichen Zeigefingers entsprechen. Durch
eine solche Ausgestaltung ist einerseits eine leichte und sichere
Bedienbarkeit mit den Fingern gewährleistet. Andererseits nimmt
ein aus solchen Tasten gebildetes Tastenfeld mit zum Beispiel zehn
Bedienoberflächen
eine Größe ein,
die auf Chipkarten mit genormten Abmessungen nur schwer bedienerfreundlich
unterzubringen sind.
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Folientastaturen,
wie sie zum Beispiel in Taschenrechnern benutzt werden, sind nur
als zusammenhängendes
Tastaturfeld bekannt und außerdem aufgrund
ihres Aufbaus und der erforderlichen Gesamtdicke nicht für den Einsatz
in Chipkarten mit genormter Dicke und die an sie gestellten Anforderungen
bezüglich
Biege-Torsionsfestigkeit geeignet.
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Die
vorteilhafte Weiterentwicklung der Schaltungsfolie als Teil der
Tastatur erlaubt es nun, einzelne oder mehrere Taster an beliebigen
Stellen der Chipkarte auszubilden. Dazu wird auf der der Bedieneroberfläche zugewandten
Schaltungsseite der Schaltungsfolie ein Teil des Schaltungsmusters
als Schaltkontaktfläche
ausgelegt.
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Bevorzugt
bilden mehrere Taster ein Tastenfeld, wobei sich die Tasten entlang
des umfangsseitigen Rands der Schaltungsfolie erstrecken. Die Kennzeichnung
der Taster kann beispielsweise durch beschriftete und/oder geprägte Ziffern
erfolgen. Eine Kennzeichnung der Taster mit Ziffern ist besonders dann
vorteilhaft, wenn die Chipkarte als bargeldloses Zahlungsmittel
zur Anwendung gelangt. Eine davon abweichende Kennzeichnung ist
in Abhängigkeit vom
jeweiligen Anwendungsfall ebenfalls möglich. Im Hinblick auf eine
leichte, sichere Bedienbarkeit der leicht biegbaren Chipkarte in
der Hand sind die Taster bevorzugt gleichmäßig in Umfangsrichtung auf
der Tragplatte verteilt angeordnet. So kann die Karte mit einer
Hand festgehalten und mit den Fingern der anderen Hand betätigt werden,
ohne dass die Karte dabei verbogen wird.
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Zum
Korrigieren der Eingabe kann ein Korrekturtaster auf der Tragplatte
angebracht sein. Fehlerhafte Eingaben durch die Taster in den Signalverarbeitungschip
können
dadurch annulliert werden. Im Anschluss an das Löschen der fehlerhaften Eingabe besteht
die Möglichkeit
der richtigen Eingabe.
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Ein
weiterer Taster kann vorgesehen sein, zum Ein- oder Ausschalten
der Signalanzeige. Hierbei ist von Vorteil, dass die Signalanzeige
nur dann eingeschaltet ist, wenn tatsächlich Informationen abgelesen
werden sollen. Der Energieverbrauch ist dadurch auf ein Minimum
begrenzt, was im Hinblick auf eine möglichst lange Haltbarkeit,
beispielsweise einer in den Kartenkörper eingebauten und mit der Schaltungsfolie
verbundenen Batterie, von hervorzuhebendem Vorteil ist. Davon abweichende
Energiequellen, beispielsweise Solarzellen, die elektrische Energie
für die
Signalanzeige liefern, sind ebenfalls denkbar.
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Die
Signalanzeige kann durch Segemte für alphanummerische Anzeigen
oder durch eine matrixförmige
Darstellung gebildet sein. In Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall
besteht die Möglichkeit,
dass das Display zur Darstellung von Zahlen zumindest drei Stellen
vor einem Komma und zwei Nachkommastellen aufweist.
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Gelangt
die erfindungsgemäße Chipkarte
als bargeldloses Zahlungsmittel zur Anwendung, entspricht der Zahlenwert
auf der Signalanzeige dem gespeicherten Geldwert auf der Chipkarte
und/oder dem zu transferierenden Betrag. Der zu transferierende
Betrag wird mittels der Taster eingegeben, von einem externen Lesegerät gebucht
und anschließend
vom Zahlenwert der Signalanzeige subtrahiert. Dadurch ist eine gute
Kontrolle der Ausgaben gegeben und ein unbeabsichtigtes Überziehen
des auf der Chipkarte gespeicherten Geldwerts ausgeschlossen.
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Bei
den Verwendungen der Chipkarte kann ein Pin-Code zur Aktivierung
eines Datentransfers mittels des Tastenfelds eingebbar sein. Der
Pin-Code kann als Eingangsberechtigung, als elektronische Unterschrift
in Form einer Bestätigung
oder als Einverständnis
zu dem durchgeführten
Transfer gewertet werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Chipkarte
zur erfindungsgemäßen Verwendung
wird nachfolgend anhand der 1 und 2 näher beschrieben.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
einer Chipkarte; transparente Folien erlauben dabei die Sicht auf
die einlaminierte Schaltungsfolie.
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2 zeigt
einen Schnitt durch die Chipkarte aus 1
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Ausführung der Erfindung
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Die
Chipkarte umfasst einen Kartenkörper 14 mit
einer Tragplatte, die als Schaltungsfolie 1 ausgebildet
ist. Die Schaltungsfolie 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel
drei integrierte Schaltkreise 2 und ein Signalübertragungsmittel 3 auf.
Das Signalübertragungsmittel 3 ist
als Antenne 8 und als Kontaktfeld 20 des Chipmoduls 2 ausgebildet.
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Der
integrierte Schaltkreis 2 besteht aus einem üblichen
Chip und kann beispielsweise durch ein genormtes Kontaktmodul mit
Kontaktflächen 20 gebildet
sein, wobei die Kontakte Energie und Daten mit einem Schreib-Lesegerät austauschen.
Ein Signalverarbeitungschip 4 ist ebenfalls auf der Schaltungsfolie
angeordnet und elektrisch leitend mit den übrigen elektronischen Bauteilen
auf der Schaltungsfolie 1 verbunden. Der Signalverarbeitungschip 4 ist signalleitend
mit der Signalanzeige 5 verbunden, wobei die als Funktionsmodul 15 ausgebildete
Signalanzeige 5 durch die Taster 6 des Tastenfelds 22 betätigbar ist.
Die Taster 6 des Tastenfelds 22 sind entlang des
umfangsseitigen Rands des Kartenkörpers 14 platziert,
damit sie leicht und sicher ohne Auflage auf eine ebene Fläche in der
Hand des Benutzers sicher und leicht betätigt werden können. Mit
einem Finger kann die Betätigungskraft
auf den Taster 6 und mit einem anderen Finger die Gegenkraft
zur Auslösung
des Schaltkontakts des Tasters 6 aufgebracht werden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
wird die Chipkarte als bargeldloses Zahlungsmittel verwendet, wobei
der abzubuchende Betrag über
die Taster 6 auf der Chipkarte eingegeben und anschließend durch
den Signalverarbeitungschip 4 und den integrierten Schaltkreis 2 abgebucht
sowie mittels des Signalverarbeitungschip 4 von der Signalanzeige 5 subtrahiert
wird.
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Im
Kartenkörper 14 sind
Kavitäten 19 angeordnet,
um Funktionsmodule 15, wie beispielsweise die Signalanzeige 5 oder
das Chipmodul 2 von außen in
den Kartenkörper 14 integrieren
zu können.
Kavitäten
innerhalb des Kartenkörpers
werden genutzt, um weitere Funktionsbauteile, wie beispielsweise den
Ansteuerchip 16, den Verstärkerbaustein 17, einen
Controllerbaustein 18 oder die Signalanzeige 5 in
die Chipkarte zu integrieren oder Schaltkammern für die Taster 6 auszubilden.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist es vorgesehen, dass das Display 11 zur Darstellung
von Zahlen drei Stellen 12 vor dem Komma und zwei Nachkommastellen 13 aufweist.
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In 2 ist
ein Querschnitt aus 1 gezeigt und der schichtweise
Aufbau der erfindungsgemäßen Chipkarte
dargestellt. Die Energiequelle 7 ist als Batterie ausgebildet
und vollständig
in den Kartenkörper 14 und
die Schaltungsfolie 1 integriert, ebenso wie die Kontaktelemente
der jeweiligen Taster 6. Jede Schicht der Chipkarte richtet
sich nach den Anforderungen an ihre Funktion in der Karte unter
der Maßgabe,
dass die Gesamtdicke des Kartenaufbaus innerhalb des genormten Dickenbereichs liegt
und die Schaltungsfolie 1 möglichst nahe in der neutralen
Faser der Karte Liegt. Der integrierte Schaltkreis 2 ist
als Kontaktmodul ausgebildet und bildet einen Teil der Oberfläche der
Chipkarte und ist ebenso wie die Signalanzeige 5 an der
Außenseite 21 des
Kartenkörpers 14 angeordnet.
Die Schaltungsfolie 1 besteht in diesem Ausführungsbeispiel aus
einer Trägerfolie
von etwa 100 μm
Dicke.