DE10215398B4

DE10215398B4 - Tragbarer Datenträger mit Display

Info

Publication number: DE10215398B4
Application number: DE2002115398
Authority: DE
Inventors: Joachim Hoppe; Arno Hohmann
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: FR2838220A1; FR2838220B1; DE10215398A1

Abstract

Tragbarer Datenträger, insbesondere Chipkarte (1), mit einem Display (3) und einem Kartenkörper (6) mit einer Aussparung (2), in der das Display (3) aufgenommen ist, wobei die Aussparung (2) von einer transparenten, mit dem Kartenkörper (6) fest verbundenen Deckfolie (4) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Display (3) aus mehreren Displaysegmenten (14) besteht, die unabhängig voneinander in der Aussparung (2) aufgenommen sind, und die Deckfolie (4) von dem Display (3) ferner derart beabstandet ist, daß zwischen Displayoberfläche und Deckfolie (4) ein Luftspalt (7) verbleibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen tragbaren, kartenförmigen, elektronischen Datenträger, insbesondere in Form einer als Kreditkarte, Scheckkarte, Geldkarte und dergleichen genutzten Chipkarte mit einem Display und einem Kartenkörper mit Aussparung, in welcher das Display aufgenommen ist und welche von einer mit dem Kartenkörper fest verbundenen Transparenten Deckfolie abgedeckt ist.

Eine Chipkarte der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der US 4,797,542 bekannt. Dort wird das Display an eine Hauptleiterplatte angeschlossen, auf der weitere elektronische Bauteile, insbesondere IC-Chips, angeordnet sind, und es wird dann mit der Hauptleiterplatte in einen Kartenrahmen eingesetzt. Der Kartenrahmen wird schließlich beidseitig vollflächig mit Abdeckfolien beklebt. Die auf die Displayvorderseite applizierte Deckfolie ist im Bereich des Displays transparent.

Aus der nur nach § 2 Abs. 3 PatG zu berücksichtigenden DE 100 65 748 A1 ist ein tragbarer Datenträger mit einer Ausnehmung, in die ein Display eingesetzt ist, bekannt. Das Display ist von einer Deckschicht überdeckt und lediglich an der Bodenseite über eine elektrische Kontaktverbindung mit dem Kartenkörper verbunden. Zur Reduzierung von Quer- und Scherkräften bei Biegebeanspruchungen wird vorgeschlagen, zwischen Deckschicht und Display bzw. zwischen Display und Kartenkörper ein Gleitmittel einzubringen.

Aus der DE 199 23 138 C1 ist eine Displayträgerschicht entnehmbar, auf der neben einer Anzeige weitere Bauelemente angeordnet sind. Die Anordnung soll als Display in kartenförmige Trägermedien, insbesondere in Chipkarten, integriert werden.

DE 199 63165 C1 offenbart ebenfalls eine Chipkarte mit einem Display. Zur Verbesserung der Bruchsicherheit des Displays wird vorgeschlagen, für den Displayaufbau speziell gestaltete Trägerschichten, insbesondere einen flexiblen Glas-Kunststoff-Verbund, zu verwenden.

Übliche Flachdisplays für den Einsatz in der Kartentechnik sind mehr oder weniger empfindlich gegenüber Dehnungs- und Druckspannungen, die auf die Anzeigefläche und die funktionalen Displayschichten wirken. Dieses Problem stellt sich besonders bei solchen Karten, bei denen das Display ungeschützt an der Kartenoberfläche liegt. Flachdisplays für den Einsatz in der Kartentechnik sind typischerweise auf flexiblen Kunststoffsubstraten, insbesondere PET-Substraten anstelle von spröden Glassubstraten, als LCD-Displays aufgebaut, d.h. sie besitzen Flüssigkristallschichten bzw. Polymer-Flüssigkristallschichten. Derartige Displays können durch Druckbeaufschlagung irreversibel geschädigt werden, wodurch die Anzeigestabilität verloren geht. Dies gilt bedingt auch für die eingangs genannten Chipkartendisplays, die mit einer transparenten Kartendeckschicht abgedeckt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen tragbaren Datenträger, insbesondere eine Chipkarte, mit Display vorzuschlagen, welcher gegenüber Druckbeaufschlagung weitgehend unempfindlich ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen tragbaren elektronischen Datenträger mit den Merkmalen des Anspruchs 1. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Dementsprechend ist vorgesehen, daß die das Display abdeckende Deckfolie vom Display derart beabstandet ist, daß zwischen Displayoberfläche und Deckfolie ein Luftspalt verbleibt. Etwaige Druckbelastungen auf die Deckfolie im Bereich des Displays werden dann nicht auf das Display übertragen. Stattdessen biegt sich die Deckfolie in die das Display aufnehmende Aussparung unter Verringerung der Spaltweite durch, und die Druckkräfte werden innerhalb der Deckfolie seitlich weggeführt und auf den Kartenkörper übertragen. Der Luftspalt und/oder die Biegefestigkeit der Deckfolie im Bereich des Displays sind derart zu wählen, daß typische Druckbelastungen im täglichen Gebrauch des Datenträgers lediglich zu einer Spaltweitenverringerung, nicht aber zum Kontakt zwischen Deckfolie und Display führen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Display in der Kartenkörperaussparung schwimmend gelagert, d.h. ohne weitere mechanische Befestigung in die Aussparung eingelegt, und lediglich über elektrische Kontakte mit dem Datenträger verbunden. Dadurch wird erreicht, daß das Display auch gegen Biegespannungen, die an der Karte bei Biegung des Kartenkörpers auftreten können, in Grenzen geschützt ist. Denn Biegespannungen werden aufgrund der schwimmenden Lagerung des Displays nicht direkt auf das Display übertragen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Display aus mehreren, voneinander unabhängigen Displaysegmenten, die jeweils nur einen Bruchteil der Fläche des Gesamtdisplays ausmachen. Solche kleinen Displaysegmente sind noch unempfindlicher gegenüber auf den Kartenkörper wirkende Biegebeanspruchung. Sie lassen sich auch besser vor Druckbelastungen schützen. Dazu weist die transparente Deckfolie vorzugsweise zum Karteninneren gerichtete Stege auf, welche Kammern zur Aufnahme von jeweils mindestens einem Displaysegment bilden. Druckbelastungen werden teilweise oder vollständig von den Stegen an den Displayelementen vorbei auf den Grund der Aussparung geleitet, in welcher die Displayelemente aufgenommen sind.

Vorzugsweise ist die transparente Deckfolie nach Art einer (Fenster-) Scheibe über dem Display in die Karte integriert. Dazu ist die Aussparung im Kartenkörper mehrstufig ausgeführt und bildet eine Auflageschulter, auf der die transparente Scheibe derart aufliegt, daß sie bündig mit der Kartenkörperoberfläche abschließt. Dies bietet den Vorteil, daß das Display, welches das empfindlichste elektronische Bauteil einer Chipkarte ist, erst zu einem möglichst späten Herstellungszeitpunkt in die Chipkarte eingesetzt und nachfolgend lediglich noch mit der transparenten Scheibe abgedeckt werden muß. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das Material für die transparente Scheibe vergleichsweise frei wählbar ist und hinsichtlich ihrer Druckbelastungseigenschaften optimiert werden kann, während das die transparente Scheibe umgebende Oberflächenmaterial der Chipkarte für ein einwandfreies Bedrucken optimiert werden kann.

Das kartenintegrierte Schutzfenster eröffnet auch die Möglichkeit, die einzelnen Schichten des Displays zum Schluß des Herstellungsverfahrens in der Aussparung sukzessive aufzubauen und schließlich lediglich noch mit dem Schutzfenster abzudecken.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:

1 eine Chipkarte mit integriertem Display;

2 die Chipkarte aus 1 teilweise im Querschnitt unter Druckbelastung;

3 die Chipkarte aus 1 teilweise im Querschnitt unter Biegebelastung;

4 eine teilweise bedruckte Deckfolie für ein Display;

5 – 8 verschiedene Ausführungsformen eines schwimmend angeordneten Displays; und

9 eine Chipkarte teilweise im Querschnitt mit segmentweise aufgebautem Display.

1 zeigt eine Norm-Chipkarte im ID1-Format mit in einer Aussparung 2 integriertem Display 3. Die Aussparung 2 ist gestuft ausgebildet und besitzt eine Auflageschulter 5, auf der eine das Display 3 abdeckende transparente Deckfolie 4 als Schutzscheibe aufliegt. Die Schutzscheibe 4 ist auf der Auflageschulter 5 verklebt und schließt die Aussparung 2 vollständig ab.

Gleichzeitig schließt die Schutzscheibe 4 mit der Oberfläche der Chipkarte 1 bündig ab.

In 2 ist der Kartenkörper 6 der Chipkarte 1 mit der Aussparung 2 schematisch teilweise im Querschnitt dargestellt. Das Display 3 ist derart in der Aussparung 2 des Kartenkörpers 6 angeordnet, daß zwischen der Schutzscheibe 4 und dem Display 4 ein Luftspalt 7 verbleibt. Unter Druckbelastung in Pfeilrichtung verformt sich die Schutzscheibe 4 in die Aussparung 2 hinein, wodurch sich die Weite des Spalts 7 verringert. Man erkennt, daß das Display 3 aufgrund des Spalts 7 weitgehend gegen äußere Druckbelastungen geschützt ist. Die Schutzscheibe 4 kann aus üblichen Kartenfolienmaterialien bestehen, wie beispielsweise PVC, ABS, PET, PC, wobei diese Materialien durch geeignete Wahl von Additiven entsprechend druckstabil ausgebildet sein können. Der Kartenkörper 6 kann einschichtig oder mehrschichtig, beispielsweise im Spritzgießverfahren oder im Laminierverfahren oder in einer Kombination der beiden Verfahren, ebenfalls aus üblichen Kartenmaterialien erzeugt werden.

Das Display 3 kann in Form eines Displaymoduls in die Aussparung 2 eingeklebt sein. Alternativ können die Funktionsschichten, aus denen das Display 3 besteht, erst bei der Kartenfertigung in der Aussparung 2 aufgebaut werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Display 3 schwimmend in der Aussparung 2 gelagert ist. Denn dann ist das Display 3 in Grenzen auch gegen auf die Karte wirkende Biegebelastungen geschützt, wie in 3 angedeutet ist. „Schwimmende Lagerung" bedeutet, daß das Display abgesehen von einer elektrischen Kontaktierung in keiner Weise mechanisch in der Aussparung 2 fixiert ist.

4 zeigt ein Display 3, dessen Schutzscheibe 4 so bedruckt ist, daß die einzelnen Displaysegmente individuell umrahmt sind. Ein solcher Rahmendruck ist sinnvoll zur Abdeckung der Steuerleitungen, die von einer Ansteuerelektronik zu den einzelnen Displaysegmenten führen, und ggf. auch zur Abdeckung der Ansteuerelektronik selbst. Die Ansteuerelektronik ist häufig gemeinsam mit dem Display auf einem Substrat vorgesehen. Der Aufdruck kann auch unveränderliche Informationen wiedergeben.

In den 5 bis 8 sind Ausführungsbeispiele für ein schwimmend gelagertes Display 3 gezeigt.

5 zeigt einen mehrschichtig aufgebauten Kartenkörper 6, dessen einzelne Schichten über eine Klebefuge 8 miteinander fest verbunden sind. Das Display 3 besitzt auf der Displayrückseite Bumps 9 zur Kontaktierung des Displays mit weiteren elektronischen Bauteilen im Kartenkörper 6. Die Bumps 9 grenzen an Kontaktflächen 10 an, welche Bestandteil eines im Karteninneren liegenden Leiterbahninletts 11 sind und welche in die Aussparung 2 des Kartenkörpers 6 hineinragen. Die Kontaktierung erfolgt in einfacher Weise in der Flip-Chip-Technik. Die Bumps 9 sind mittels Durchkontaktierung an die auf der gegenüberliegenden Seite des Displaysubstrats liegenden leitenden Schichten des Displays 3 angeschlossen. In einem letzten Verfahrensschritt wird die Schutzscheibe 4 über die Aussparung 2 auf die Auflageschulter 5 appliziert, wobei die Schutzscheibe 4 beispielsweise vorgestanzt auf einem Transport- oder Transferband zugeführt wird.

In 6 ist eine Chipkarte entsprechend 5 jedoch mit einem anderen Kartenkörperaufbau gezeigt. In diesem Falle ist der Kartenkern einschichtig ausgeführt mit jeweils einer Deckschicht auf der Ober- und Unterseite, wobei die obere Deckschicht 12 eine Öffnung zur Aufnahme der Schutzscheibe 4 besitzt.

Eine weitere Ausführungsform gemäß 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 6 dadurch, daß anstelle der lediglich im Bereich der Aussparung 2 vorgesehenen Schutzscheibe 4 eine ganzflächige transpa rente obere Deckschicht 12 vorgesehen ist. Dadurch kann das Herstellungsverfahren verkürzt werden. Allerdings sind in diesem Falle Kompromisse bezüglich der Materialauswahl einzugehen, um einerseits eine ausreichende Druckstabilität im Displaybereich und andererseits eine gute optische Qualität im angrenzenden Grafikbereich der Chipkarte zu gewährleisten.

8 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der das Display 3 von der Kartenkörperrückseite in die Aussparung 2, die vorderseitig bereits mit der Schutzscheibe 4 beziehungsweise der transparenten Deckfolie 12 ausgestattet ist, eingefügt wird. Die Kontaktierung des Displays 3 mit Kontaktflächen des Leiterbahninletts 11 erfolgt in einfacher Weise über einen Leitkleber 13. Bei dieser Ausführungsvariante wird das Display 3 somit in einem allerletzten Verfahrensschritt in die ansonsten bereits fertiggestellte Chipkarte eingefügt, so daß die Gefahr der Beschädigung des empfindlichen Displays durch nachfolgende Prozeßschritte ausgeschlossen ist. Der Leitkleber 13 ist vorzugsweise ein anisotroper Leitkleber, um einen elektrischen Kurzschluß zwischen benachbarten Kontakten aufgrund seitlich verlaufenden Leitklebers zu vermeiden.

Vorzugsweise ist im Display 3 bereits die Ansteuerelektronik integriert, mit welcher die zahlreichen parallelen Verbindungsleitungen von den einzelnen Displaysegmenten auf wenige serielle Verbindungsleitungen zum CPU-Chip der Chipkarte reduziert werden. Dadurch wird der Aufwand der Kontaktierung des Displays 3 an die Kontaktflächen des Leiterbahninletts 11 in allen vorbeschriebenen Ausführungsformen wesentlich vereinfacht.

9 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, mit der die Druck- und Biegebelastungen in besonderem Maße vom Display 3 entfernt gehalten werden können. Dazu ist das Display 3 in einzelne, völlig separate Displaysegmente 14 unterteilt. Jedes Displaysegment kann als Mini-Display angesehen werden und besitzt dementsprechend nur einen Bruchteil der Größe des Gesamtdisplays, welches aus der Summe der Displaysegmente 14 besteht. Ein fünfstelliges 7-Segment-Display gemäß 4 würde beispielsweise in fünf einzelne 7-Segment-Displaysegmente 14 bzw. Minidisplays unterteilt. Aufgrund der vergleichsweise geringen Größe der Displaysegmente 14 sind diese gegenüber Biegebelastungen relativ unempflindlich.

Gegen Druckbelastungen läßt sich das segmentierte Display mit der in 9 gezeigten segmentierten Schutzscheibe 15 besonders effektiv schützen. Die Schutzscheibe 15 füllt die Aussparung 2 im Kartenkörper 6 vollständig aus, bildet aber durch Stege 16 voneinander getrennte Kammern 17, in denen jeweils ein Displaysegment, gegebenenfalls auch mehrere Displaysegmente, aufgenommen und vorzugsweise schwimmend gelagert sind. Etwaige Druckbelastungen auf die Oberfläche der segmentierten Schutzscheibe 15 werden teilweise oder vollständig über die Stege 16 auf die Grundfläche 18 oder entsprechende – nicht gezeigte – Auflageschultern der Aussparung 2 übertragen. Die Schutzscheibe kann als Form- oder Gußteil, beispielsweise im Spritzguß, hergestellt sein.

Claims

Tragbarer Datenträger, insbesondere Chipkarte (1), mit einem Display (3) und einem Kartenkörper (6) mit einer Aussparung (2), in der das Display (3) aufgenommen ist, wobei die Aussparung (2) von einer transparenten, mit dem Kartenkörper (6) fest verbundenen Deckfolie (4) abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Display (3) aus mehreren Displaysegmenten (14) besteht, die unabhängig voneinander in der Aussparung (2) aufgenommen sind, und die Deckfolie (4) von dem Display (3) ferner derart beabstandet ist, daß zwischen Displayoberfläche und Deckfolie (4) ein Luftspalt (7) verbleibt.
Datenträger nach Anspruch 1, wobei die Aussparung (2) mehrstufig ausgebildet ist und eine Auflageschulter (5) besitzt, auf der die transparente Deckfolie (4) derart aufliegt, daß sie bündig mit einer Kartenkörperoberfläche abschließt.
Datenträger nach Anspruch 2, wobei die transparente Deckfolie (4) teilweise bedruckt ist.
Datenträger nach Anspruch 1, wobei die transparente Deckfolie (4) als Formteil oder Gußteil mit zum Karteninneren gerichteten Stegen (16) ausgebildet ist, welche Kammern (17) zur Aufnahme mindestens eines Displaysegments (14) bilden.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Display (3) von der der Deckfolie (4) gegenüberliegenden Seite des Kartenkörpers (6) in die Aussparung (2) eingesetzt ist.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Display (3) in der Aussparung (2) schwimmend gelagert ist.
Datenträger nach Anspruch 6, wobei das Display (3) lediglich über elektrische Kontakte (9;13) mit dem Datenträger mechanisch verbunden ist.
Datenträger nach Anspruch 7, wobei die elektrischen Kontakte (9) in der Flip-Chip-Technik ausgeführt sind.
Datenträger nach Anspruch 7, wobei die elektrischen Kontakte (13) durch einen elektrisch leitfähigen Kleber gebildet werden.
Datenträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Display (3) als integraler Bestandteil des Datenträgers (1) in der Aussparung (2) aufgebaut ist.