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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Displays
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, ein Verfahren zur Herstellung eines tragbaren
elektronischen Datenträgers
gemäß dem Oberbegriff
des nebengeordneten Patentanspruchs 12 sowie ein segmentiertes Display
nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche 14–16 und
einen tragbaren elektronischen Datenträger mit einem solchen Display
gemäß dem Oberbegriff
des nebengeordneten Patentanspruchs 21. Ein Herstellverfahren für ein solches
Display sowie ein segmentiertes Display und ein tragbarer elektronischer
Datenträger
mit einem solchen Display sind aus der
CA 2438603 A1 bekannt.
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Datenträger mit
Display werden beispielsweise als Ausweiskarten, Kreditkarten, Telefonkarten oder
sogenannte „elektronische
Geldbörsen" für den bargeldlosen
Zahlungsverkehr eingesetzt.
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Der
Einbau von Displays im kartenförmigen Datenträger ist
insoweit problematisch, als die Displays gegenüber Kartenbiegebelastungen
ausreichend flexibel sein müssen.
In der Druckschrift
US 6,293,470
B1 wird daher ein sukzessiver schichtweiser Aufbau des
Datenträgers
vorgeschlagen, wobei auch die einzelnen Funktionsschichten des Displays während der
Kartenherstellung aufeinander aufgebaut werden. Dies ist jedoch
sehr aufwendig.
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Bevorzugt
wird deshalb der Einbau von Standarddisplays. Verfügbare Flachdisplays
für den
Einsatz in der Kartentechnik sind aber bisher in der Regel aus Glassubstraten
aufgebaut, die extrem empfindlich gegen Biegebelastungen sind, wie
sie im üblichen
Gebrauch einer Chipkarte auftreten. Um dennoch eine sichere Funktion
und akzeptable Lebensdauer einer solchen Displaykarte zu gewährleisten, kann
eine Displayanzeige aus einzelnen vor gefertigten Displaysegmenten
bestehen, die auf einem Foliensubstrat zu dem gewünschten
Display zusammengesetzt und als Einheit in den Kartenkörper implantiert
werden. Dadurch werden Flexibilität und Biegebelastbarkeit des
Displays wesentlich erhöht.
Jedoch ist dieses Verfahren kostenintensiv und birgt zudem Prozeßrisiken,
etwa bei der genauen Positionierung und Kontaktierung der einzelnen
Displaysegmente auf dem Foliensubstrat.
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WO
01/13166 zeigt eine derartige Einheit mit Segmenten eines Displays,
die auf einem Substrat angeordnet sind.
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DE 19710 401 C1 zeigt
ein Verfahren zur Herstellung von Flüssigkristallzellen, in welchem
die Glasplatten für
die Flüssigkristallzellen
durch Anritzen und Brechen geteilt werden.
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CA 243 8603 A1 zeigt
ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Displays, in welchem
auf einem Substrat einzelne Displaysegmente angeordnet werden und
zwischen den Displaysegmenten Kerben in dem Substrat ausgebildet
werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein segmentiertes Display der
eingangs genannten Art zur Implantation in tragbare elektronische
Datenträger,
insbesondere Chipkarten, und einen mit einem solchen Display ausgestatteten
tragbaren Datenträger
vorzuschlagen, deren Herstellung einfach und preiswert ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Display und ein Verfahren zu dessen Herstellung
sowie durch einen Datenträger
mit einem solchen Display und ein Verfahren zu dessen Herstellung
mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Der
Lösung
dieser Aufgabe liegt der Gedanke zugrunde, daß die Herstellung des Displays
als segmentiertes Display wesentlich vereinfacht werden kann, wenn
zunächst
das Gesamtdisplay unsegmentiert auf die flexible Trägerfolie
aufgebracht wird und erst anschließend in voneinander getrennte
Displaysegmente unterteilt wird. Dadurch wird einerseits der Herstellungsaufwand
für das
Display um einen der Anzahl der Displaysegmente entsprechenden Faktor reduziert.
Andererseits wird gleichzeitig eine einfache und exakte Positionierbarkeit
aller Displaysegmente auf der Trägerfolie
und dementsprechend eine wesentlich zuverlässigere Kontaktierung der Displaysegmente
ermöglicht.
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Die
exakte Segmentierung des Displays wird erleichtert, wenn am Display
Trennmarkierungen vorgesehen werden, entlang derer das Display in
die einzelnen Segmente unterteilt wird. Dabei kann es sich um gedruckte
oder in anderer Weise auf oder in dem Segment erzeugte Trennlinien
handeln, die zur Orientierung für
die spätere
Unterteilung des Displays in einzelne Displaysegmente dienen. Beispielsweise
kann das Segment entlang dieser Trennmarkierungen mittels eines
Scheibenfräsers,
diamantbesetzten Kreissägeblattes
oder dergleichen teilweise oder vollständig durchtrennt werden.
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Alternativ
können
die Trennmarkierungen als Sollbruchstellen im Display realisiert
werden. Die Unterteilung des Displays entlang der Sollbruchstellen kann
dann vor oder nach dem Einbau des Displays in den Datenträger, gegebenenfalls
auch erst bei starker Biegebeanspruchung des Datenträgers während seines üblichen
Gebrauchs stattfinden.
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Auch
eine Kombination dieser Alternativen ist möglich, indem beispielsweise
das Display entlang der vorgesehenen Trennmarkierungen nur bis zu
einer bestimmten Tiefe voneinander getrennt werden und über einen
Sollbruchsteg zunächst
noch verbunden bleiben.
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Der
Trennschnitt zur Unterteilung des Displays in voneinander getrennte
Displaysegmente kann aber auch so tief geführt werden, daß er sich
bis in die das Display tragende flexible Trägerfolie hinein erstreckt.
Dabei besteht allerdings die Gefahr, daß die auf der Folienoberfläche verlaufenden
Leiterbahnen zur Ansteuerung der einzelnen Displaysegmente ebenfalls
durchtrennt werden. Daher verlaufen die Steuerleitungen in diesem
Falle vorzugsweise auf der Rückseite
der Trägerfolie
und werden an geeigneter Stelle durch die Trägerfolie durchkontaktiert, um
sie mit Steuerkontaktanschlüssen
der Displaysegmente kontaktieren zu können.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Displaysegmente
für jeden ihrer
aktiven Displaysegmentflächen
einen separaten Steuerkontaktanschluss auf, die jeweils mit einem zugehörigen, zu
einer Ansteuerelektronik führenden Leiterbahnanschluß auf der
Trägerfolie
kontaktiert werden. Aufgrund der exakten Positionierung der Displaysegmente
auf der Trägerfolie
ist eine automatisierte Kontaktierung wesentlich zuverlässiger möglich, als
wenn die Segmente nacheinander auf die Trägerfolie appliziert würden.
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Die
Ansteuerelektronik ist vorzugsweise in einem Chip implementiert,
der in Flip-Chip-Technik oder mittels eines geeigneten Leitklebers
an die auf der Trägerfolie
verlaufenden Leiterbahnen angeschlossen ist, um den Aufwand zur
Herstellung des Displays gering zu halten.
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Vorzugsweise
auf derselben Seite der Trägerfolie
sind ferner Eingangskontakte vorgesehen, über die das Display parallele
Eingangssignale von einem anderen elektronischen Bauelement, etwa vom
Chipmodul einer Chipkarte, erhält.
Auf diese Weise ist ein einfacher Einbau des Displays in eine Kavität des Datenträgers derart
möglich,
daß die
flexible Trägerfolie
als Decksubstrat nach außen
weist und die Displaysegmente von der Datenträgeraußenseite her durch die Trägerfolie
sichtbar sind. Dazu muß die
Trägerfolie
zumindest im Bereich der Displaysegmente transparent sein. Eine
Kontaktierung der zum Kartenkörper
weisenden Eingangskontakte des Displays mit Gegenkontakten des Datenträgers ist
in einfacher Weise in Analogie zur Flip-Chip-Technologie oder mittels
eines geeigneten Leitklebers möglich.
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Nachfolgend
wird die Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen
erläutert.
Darin zeigen:
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1 eine
Chipkarte mit Display,
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2 ein
segmentiertes Display schematisch im Querschnitt,
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3 ein
Display im Biege-Lastfall,
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4 den
Aufbau eines Displays vor der Segmentierung,
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5 ein
segmentiertes Display in Draufsicht,
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6 eine
erste Variante zur Segmentierung des Displays,
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7 eine
zweite Variante zur Segmentierung des Displays,
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8 eine
dritte Variante zur Segmentierung des Displays, und
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9 ein
in einen Kartenkörper
integriertes segmentiertes Display schematisch im Querschnitt.
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1 zeigt
einen tragbaren elektronischen Datenträger in Form einer Chipkarte 1 mit
einem in eine Kavität 2 eingesetzten
Display 3. Das Display 3 ist durch eine Schutzfolie 4,
die auf einer Auflageschulter 5 des Kartenkörpers aufliegt,
gegen äußere Druckbelastung
geschützt.
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Das
Display 3 ist segmentiert ausgebildet und auf einer flexiblen
Trägerfolie
aufgebracht. Dies ist in 2 schematisch anhand eines Fünf-Ziffern-Displays dargestellt.
Das Gesamtdisplay setzt sich zusammen aus einer Trägerfolie 6,
einem segmentierten unteren Glassubstrat 7, einem segmentierten
oberen Glassubstrat 8 und einer zwischen den beiden segmentierten
Glassubstraten 7, 8 angeordneten, entsprechend
segmentierten aktiven Displayschicht 9. Einzelne Displaysegmentflächen der
Displayschicht 9 sind durch hier nicht im einzelnen dargestellte
oberhalb und/oder unterhalb der Displayschicht 9 angeordnete
Kontaktanschlüsse
individuell aktivierbar, um unterschiedliche Ziffern darstellen
zu können.
Diese Kontaktanschlüsse
sind über
eine auf der Trägerfolie 6 befindliche
Kontaktebene 10 an eine hier ebenfalls nicht dargestellte
elektronische Ansteuereinheit angeschlossen.
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Entsprechend
der Anzahl der Ziffern ist das Fünf-Ziffern-Display 3 in
fünf separate
Ziffern-Segmente 11 unterteilt. Die Ziffernsegmente 11 sind
vollständig
voneinander getrennt. Sie können
sich jedoch vollständig
oder teilweise berühren
oder, wie in 2 gezeigt, voneinander beabstandet
sein. Dies hängt
von der Art und Weise ab, wie die Unterteilung des Displays in einzelne
Displaysegmente realisiert wird, und wird nachfolgend noch detaillierter
erläutert.
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3 zeigt
schematisch einen Biegelastfall. Die stärkste Biegebelastung ist zu
erwarten, wenn Biegemomente von den Schmalseiten des Datenträgers induziert
werden. Daher wird das segmentierte Display, wie in 1 gezeigt,
vorzugsweise parallel zu einer Kartenlängskante angeordnet, so daß die Trennfugen
zwischen benachbarten Displayelementen 11 quer dazu bzw.
parallel zu den Kartenschmalseiten verlaufen. So kann eine effektive
Biegeentlastung derart erreicht werden, daß die lediglich über die flexible
Trägerfolie 6 miteinander
verbundenen Displayelemente 11 im Biegelastfall auseinandergespreizt
werden.
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4 zeigt
detaillierter den Aufbau des Displays, bevor es in Segmente unterteilt
wird. Wie erwähnt,
umfaßt
das Display 3 ein unteres Substrat 7, ein oberes
Substrat 8 und eine dazwischen liegende aktive Displayschicht 9,
welche üblicherweise
eine Polymerschicht ist, die beispielsweise im Siebdruckverfahren
auf eine der beiden Substrate 7, 8 aufgebracht
werden kann. Zur Darstellung einer speziellen Ziffer werden entsprechende
Bereiche der Displayschicht 9 über Elektroden 12, 13 individuell
aktiviert, die nach Art eines Kondensators oberhalb und unterhalb
der Displayschicht 9 liegen. Diese Elektroden werden durch
geeignet strukturierte Schichten aus Indiumzinnoxid (ITO) gebildet,
welche jeweils auf einer Oberfläche
des oberen bzw. unteren Substrats 7, 8 aufgebracht
sind. Die ITO-Schichten sind trans parent und beeinträchtigen
daher das Erscheinungsbild der Displayschicht nicht.
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Zur
Darstellung von Ziffern ist es ausreichend, wenn nur die ITO-Schicht 13 auf
dem unteren Substrat 7 so strukturiert ist, daß die entsprechenden Displaysegmentflächen eines
Displaysegments 11 aktivierbar sind. Die Gegenelektrode 12 des
gegenüberliegenden
oberen Substrats 8 kann als durchgehende ITO-Schicht ausgebildet
sein. Die einzelnen Displaysegmentflächen werden in geeigneter Weise über die
strukturierte Elektrode 13 angesteuert. Für komplexere
Anzeigen ist eine kreuzweise Anordnung von Elektroden und Gegenelektroden
zweckmäßig, um
eine Pixelauflösung
zu ermöglichen.
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Das
Display 3 kann als vorgefertigte Einheit über einen
geeigneten Kleber 14 mit der Trägerfolie 6 verbunden
werden. Es ist aber auch möglich,
die einzelnen Schichten 7 bis 9 des Displays 3 sukzessive
auf der Trägerfolie 6 aufzubauen.
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Anschließend werden
die Elektroden in geeigneter Weise an auf der Trägerfolie 6 verlaufende Leiterbahnen 15 angeschlossen,
die zur Ansteuerelektronik führen.
Dies ist in 5, welche eine Draufsicht auf
ein bereits segmentiertes Display zeigt, deutlicher dargestellt.
Demnach besitzt jedes Displaysegment 11 eine Anzahl von
Steuerkontaktanschlüssen 16 entsprechend
der Anzahl der anzusteuernden Displaysegmentflächen des Displaysegments. Die
Steuerkontaktanschlüsse 16 der
Displaysegmente 11 sind dabei auf einer oder beiden freien Displaysegmentseiten
in linearer Weise nebeneinander platziert, so daß sie für die Kontaktierung an die zur
Ansteuerelektronik führenden
Leiterbahnen 15 in einfacher Weise zugänglich sind.
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Die
Ansteuerung der zu aktivierenden Displaysegmentflächen erfolgt
seriell über
einen Ansteuerchip 17. Der Ansteuerchip 17 erhält seinerseits Steuersi gnale über eine
parallele Schnittstelle, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel
vier Eingangskontakte 18 umfasst. Die Kontaktierung des Ansteuerchips
an die zu den Eingangskontakten 18 und den Display-Steuerkontaktanschlüssen 16 führenden
Leiterbahnen 15 kann beispielsweise im Flip-Chip-Bondverfahren
oder mittels geeigneter leitfähiger
Kontaktkleber erfolgen. Auf diese Weise läßt sich mittels der vorhandenen
Trägerfolie 6 zur
Aufnahme der Displaysegmente 11 und durch entsprechende
Strukturierung der Trägerfolie
als Steuersubstrat ein Funktionsmodul mit integriertem Ansteuerchip 17 und
entsprechenden Eingangskontakten 18 bilden.
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Nachfolgend
werden anhand der 6 bis 8 Varianten
zur Segmentierung des zunächst unsegmentiert
auf die Trägerfolie 6 aufgebrachten Displays 3 erläutert.
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Gemäß der in 6 dargestellten
ersten Variante sind in die Glassubstrate 7, 8 Sollbruchmarkierungen 19 eingeritzt.
Die Sollbruchmarkierungen verlaufen vorzugsweise über die
gesamte Länge
der Trennlinie. Sie werden in die Glassubstrate eingebracht, bevor
die Glassubstrate in den Displayaufbau eingebunden werden. Die zwischen
den Glassubstraten liegende Displayschicht 9 kann entsprechend der
Displaysegmentierung lediglich lokal vorgesehen werden, so daß die Trennbereiche
frei bleiben, beispielsweise als im Siebdruckverfahren aufgebrachtes
Polymersegment. Das die Schichten 7 bis 9 umfassende
und über
den Kleber 14 mit der Trägerfolie 6 verbundene
Display 3 kann anschließend durch geeignetes Biegen
der Trägerfolie 6 entlang
der Sollbruchmarkierungen in voneinander getrennte Displaysegmente 11 unterteilt
werden. Benachbarte Displaysegmente grenzen dann im Bereich der
Sollbruchstellen kongruent aneinander.
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Die
in 7 dargestellte Variante unterscheidet sich von
der in 6 dargestellten Variante dadurch, daß die Sollbruchmarkierungen
erst in das Display eingebracht werden, nachdem die einzelnen Schichten 7, 8, 9 des
Displays 3 zusammengefügt und über den
Kleber 14 auf der Trägerfolie 6 fixiert sind.
Dazu wird das auf der Trägerfolie
fixierte Display in einzelne voneinander getrennte Displaysegmente 11 unterteilt,
die lediglich noch über
Sollbruchstege 20 des unteren Glassubstrats 7 miteinander verbunden
sind. Der Trennvorgang kann beispielsweise mittels eines Scheibenfräsers erfolgen.
Mehrere im geeigneten Abstand nebeneinander auf einer gemeinsamen
Welle angeordnete Scheibenfräser können eingesetzt
werden, um in einem Arbeitsgang das gesamte Display 3 in
die gewünschte
Anzahl Displaysegmente 11 zu unterteilen. Die Sollbruchstege 20 werden
nachfolgend durch geeignetes Biegen der Trägerfolie 6 durchgebrochen,
so daß die
Displaysegmente im Bereich der Sollbruchstege wiederum kongruent
aneinandergrenzen.
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Im
Gegensatz zur Variante gemäß 6 kann
ein Einritzen der Glassubstrate 7, 8 entfallen, obwohl
ein Einritzen des oberen Glassubstrats 8 hilfreich sein
kann, um ein Verlaufen des Werkzeugs beim Einstechen in die Displayoberfläche zur
Erzeugung der Sollbruchstege 20 zu vermeiden.
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In 8 ist
eine weitere Variante zur Segmentierung des Displays 3 in
voneinander getrennte Displaysegmente 11 dargestellt, die
sich von der in Bezug auf 7 erläuterten
Variante im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß sich der
Trennschnitt bis in die Trägerfolie 6 erstreckt.
Bei dieser Variante verbleibt daher kein Sollbruchsteg. Stattdessen
sind die Displaysegmente 11 unmittelbar nach Durchführung des
Trennschnitts durch eine Fuge vollständig voneinander getrennt.
Um in diesem Fall zu vermeiden, daß bei der Erzeugung des Trennschnitts
auch die Steuerleitungen 15 auf der Trägerfolie 6 durchtrennt
werden, liegen die Steuerleitungen 15 auf der dem Display 3 gegenüberliegenden Seite
der Trägerfolie 6 und
sind an geeigneter Stelle durch die Trägerfolie 6 durchkontaktiert,
um sie an den Ansteuerchip 17 anzuschließen, der
auf der Displayseite der Trägerfolie 6 liegt.
In 8 ist lediglich diese Durchkontaktierung 21 dargestellt.
Die Steuerleitungen 15 sind aber auch an weiteren geeigneten Stellen
durch die Träger-Folie 6 durchkontaktiert,
um sie an die Display-Steuerkontaktanschlüsse 16 anschließen zu können.
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Die
vorbeschriebenen segmentierten Displays können in üblicher Weise als Implantationsmodul
in eine vorgefertigte Kavität
eines Kartenkörpers einsetzt
werden. Dazu zeigt 9 ein Implantationsbeispiel
eines spritzgegossenen Kartenkörpers 22 mit
einer beispielsweise als Inlettfolie integrierten Kontaktebene 23,
die zu einem nicht dargestellten elektronischen Bauelement, insbesondere
einem Chipmodul, führt.
Kontaktanschlüsse 24 dieser
Kontaktebene 23 ragen in eine Kavität 25, in welche das Display 3 eingesetzt
ist. Das Display 3 ist analog zur Flip-Chip-Bondtechnologie
mit seinen Eingangskontakten 18 an diese Kontaktanschlüsse 24 angeschlossen.
Um das Display 3 zusätzlich
davor zu schützen,
daß Kräfte vom
Kartenkörper 22 auf
das Display 3 übertragen
werden, ist das Display 3 in der Kavität 25 rundherum von
einer elastischen Vergussmasse 26 umgeben.
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Die
Trägerfolie 6 für das Display 3 kann
zusätzlich
mit Fixiermerkmalen so ausgelegt werden, daß das Displaymodul auch laminiertechnisch
in den Datenträger
eingebettet werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Einbettung durch
Kaltlaminierung. Die Fixiermerkmale können beispielsweise als Halterahmen
realisiert sein.
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- 1
- Datenträger/Chipkarte
- 2
- Kavität
- 3
- Display
- 4
- Schutzfolie
- 5
- Auflageschulter
- 6
- Trägerfolie
- 7
- unteres
Glassubstrat
- 8
- oberes
Glassubstrat
- 9
- aktive
Displayschicht/Polymerschicht
- 10
- Kontaktebene
- 11
- Displaysegment
- 12
- Elektrode
- 13
- strukturierte
Elektrode
- 14
- Kleber
- 15
- Leiterbahn
- 16
- Steuerkontaktanschlüsse
- 17
- Ansteuerchip
- 18
- Eingangskontakte
- 19
- Sollbruchmarkierung
- 20
- Sollbruchsteg
- 21
- Durchkontaktierung
- 22
- Kartenkörper
- 23
- Kontaktebene
- 24
- Kontaktanschlüsse
- 25
- Kavität
- 26
- elastische
Vergussmasse