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Die Erfindung betrifft einen tragbaren
elektronischen Datenträger
mit integriertem Display, insbesondere Chipkarte, und ein Verfahren
zu dessen Herstellung.
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Datenträger mit Display werden beispielsweise
als Ausweiskarten, EC-Karten,
Telefonkarten oder sogenannte „elektronische
Geldbörsen" für den bargeldlosen
Zahlungsverkehr eingesetzt.
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Es sind bereits verschiedene Vorschläge zum Einbau
von Displays in kartenförmige
Datenträger
bekannt.
US 4,797,542
A und
US 6,293,470
B1 schlagen etwa einen sukzessiven, schichtweisen Aufbau
des Datenträgers
vor, wobei die Integration des Displays zu einem geeigneten Zeitpunkt
während
des sukzessiven Schichtaufbaus erfolgt. Nach der
US 6,293,470 B1 werden die
einzelnen Funktionsschichten des Displays erst während der Kartenherstellung
aufeinander aufgebaut. Diese Verfahren sind sehr aufwendig.
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Bevorzugt wird deshalb der Einbau
von Standarddisplays. Gängige
Standarddisplays sind allerdings in der Regel aus Glassubstraten
aufgebaut, die bei der Kartenfertigung leicht Schaden nehmen. Standarddisplays
werden aus diesem Grund vorzugsweise in einem letzten Herstellungsschritt
in eine im Kartenkörper
vorbereitete Kavität
eingesetzt. Derartige Displays sind von außen zugänglich und entsprechend vergleichsweise
leicht zu manipulieren. Dies ist kritisch für Anwendungen, die eine zuverlässige Anzeige
von Daten auf Kartendisplays erfordern, beispielsweise bei der Anzeige
von Gültigkeitsdaten
auf elektronischen Fahrscheinen. Durch Manipulation des Displays
oder der Datenleitungen zum Display könnte ein Angreifer versuchen,
die angezeigten Daten zu verändern
und beispielsweise einen bereits abgelaufenen Fahrschein aufzuwerten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, einen tragbaren elektronischen Datenträger mit Display vorzuschlagen,
der eine Manipulation des Displays erschwert.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
einen Datenträger
und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen der nebengeordneten
Ansprüche.
In davon abhängigen
Ansprüchen
sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
angegeben.
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Erfindungsgemäß wird das Display in eine mehrschichtige
Karte so integriert, daß die
Manipulation des Displays eine Zerstörung des Kartenverbunds erforderlich
macht und eine versuchte Wiederherstellung des zerstörten Kartenverbunds
optisch sichtbar bliebe.
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Zu diesem Zweck ist vorgesehen, zunächst einen
Teil einer äußeren Schicht
eines mehrschichtigen Kartenkörpers
entlang einer Trennkontur aus dem Kartenkörper herauszutrennen, beispielsweise auszustanzen,
und das Display in eine darunter befindliche Kavität, die gegebenenfalls
erst noch erzeugt werden muß,
einzusetzen. Anschließend
wird der herausgetrennte Teil der äußeren Schicht wieder in den
Kartenkörper
eingefügt
und unlösbar
so mit dem Kartenkörper
verbunden, beispielsweise verklebt, daß ein Zugriff auf das Display
nur durch Zerstörung
des Kartenverbunds möglich
ist.
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Angriffe auf ein Display werden mit
hoher Wahrscheinlichkeit entlang der Fuge bzw. Trennkontur geführt werden,
entlang welcher der die Kavität überdeckende
Teil der äußeren Schicht
aus dem Kartenverbund herausgelöst
und wieder eingeführt
wurde. Um zu erreichen, daß bei
einer versuchten Wiederherstellung des Schichtverbunds optisch sichtbare
Spuren zurückbleiben,
die den Manipulationsversuch ohne weiteres augenfällig werden
lassen, weist die äußere Schicht
ein die Fuge überbrückendes Muster auf.
Dieses Muster würde
bei einer Zerstörung
des Schichtverbunds entlang der Fuge mitzerstört, und eine exakte Wiederherstellung
des Musters wäre
nahezu ausgeschlossen. Vielmehr würden auffällige Unregelmäßigkeiten
des Musters im Bereich der Fuge bzw. Trennkontur zurückbleiben.
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Bei dem Muster handelt es sich vorzugsweise
um einen Sicherheitsdruck, insbesondere einen Guillochendruck, der
aufgrund seiner feinen Strukturen besonders schwer nachzuahmen ist.
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Besonders geeignet ist ein mit dem
Guillochendruck kombinierter Irisdruck, das heißt ein Guillochendruck mit
einem zufälligen
Farbverlauf innerhalb der feinen Linien des Guillochendrucks. In
diesem Fall kann die Wiederherstellung des zerstörten Kartenverbunds nur mit
dem ursprünglichen
Schichtmaterial des Datenträgers
selbst Erfolg haben, welches aber gerade wegen der vorherigen Zerstörung nicht
wiederverwendbar ist.
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Das Muster muß nicht gedruckt sein, sondern
kann auch auf andere Weise erzeugt werden, beispielsweise durch
Prägung,
Laser- oder Elektronenstrahlbearbeitung.
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Vorzugsweise wird das Muster in oder
auf die äußere Schicht
des Kartenkörpers
aufgebracht, bevor der die Kavität überdeckende
Teil der äußeren Schicht
aus dem Verbund herausgelöst
wird. Das Ein- oder Aufbringen des Musters erst nach dem Wiedereinfügen des
zuvor herausgelösten
Teils der äußeren Schicht
in den Kartenkörper
ist zwar auch möglich,
kann aber je nach eingesetztem Verfahren zu übermäßigen Belastungen und infolgedessen
zur Zerstörung
des Displays führen.
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Das Display kann auf die vorbeschriebene Weise
entweder von der Kartenvorderseite oder von der Kartenrückseite
in die Kavität
eingesetzt werden.
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Wird es von der Kartenvorderseite
eingesetzt, so sollte die äußere Schicht
zumindest im Bereich der aktiven Displaysegmente des Displays transparent
sein. Wird es von der Kartenrückseite eingesetzt,
so ist entsprechend darauf zu achten, daß der die Kartenvorderseite
bildende Boden der Kavität
transparent ist, damit zumindest die aktiven Displaysegmente des
Displays durch den Boden der Kavität hindurch sichtbar sind.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand
der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
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1 einen
tragbaren Datenträger
mit Display und Guillochendruck,
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2 einen
Datenträger
gemäß 1 mit herausgetrenntem Teil
der äußeren Schicht
und entnommenem Display,
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3a bis 3i ein Ausführungsbeispiel
zur Herstellung eines tragbaren Datenträgers,
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4 eine
Ausgestaltung eines trabaren Datenträgers,
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5 eine
Detailansicht eines Displays mit integriertem Ansteuerbaustein,
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6 schematisch
die Kontaktierung zwischen dem in einen Datenträger eingesetzten Display und
einem Kartenchip, und
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7 ein
Ausführungsbeispiel
eines Displays mit integriertem Ansteuerbaustein im Querschnitt.
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1 zeigt
einen tragbaren, kartenförmigen, elektronischen
Datenträger 1 in
Form einer Chipkarte mit integriertem Chipmodul 2 und Display 3 in
Draufsicht. Der Kartenkörper
der Chipkarte 1 umfasst mindestens zwei Kartenschichten.
In einer Kavität 4 des Kartenkörpers ist
unter einer äußeren Deckschicht ein
Display 3 eingesetzt. Die Kavität 4 mit dem darin eingesetzten
Display 3 wird dabei von einem Teil 6 der äußeren Deckschicht
abgedeckt, welcher durch eine Fuge 5 vom Rest der äußeren Deckschicht
abgegrenzt ist. Die äußere Deckschicht
weist ein Muster 7 in Form eines Sicherheitsdrucks auf,
im dargestellten Fall ein feines Guillochenmuster. Das Muster 7 ist
so plaziert, daß die
Fuge 5 durch das Muster 7 verläuft.
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Wie eingangs erläutert, dient der durch die Fuge 5 abgegrenzte
Teil 6 der äußeren Kartenschicht 8 mit
dem die Fuge 5 übergreifenden
Muster 7 der Sicherung des Displays 3 gegen äußere Manipulationen.
Dieser Teil 6 der äußeren Deckschicht
wird deshalb nachfolgend auch als „Sicherheitsfolie" bezeichnet.
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2 zeigt
die Chipkarte 1 in teilweise explosionsartiger Darstellung
mit der aus der äußeren Schicht
herausgelösten
Sicherheitsfolie 6 und dem der Kavität 4 entnommenen Display 3.
Man erkennt, daß der
Sicherheitsdruck 7 teilweise auf der Sicherheitsfolie 6 und
teilweise auf der im Kartenverbund verbleibenden äußeren Schicht
des Kartenkörpers verläuft.
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Die äußere Schicht des Kartenkörpers besteht
aus transparentem Material, welches opak bedruckt oder eingefärbt sein
kann. Zumindest im Bereich der aktiven Anzeigefläche des Displays 3 ist
sie transparent. Dies hat den Vorteil, daß sich das Display optisch
ansprechend in das Kartenlayout einbetten läßt. Ferner kann dadurch die
für das
Display benötigte
Kartenoberfläche
auf das notwendige Maß reduziert
werden, da Displays technisch bedingt erheblich größer sind
als die eigentlich benötigte
aktive Anzeigefläche.
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Anstelle eines Sicherheitsdrucks
kann das Muster 7 auch geprägt oder in anderer Weise in
oder auf der äußeren Schicht
des Datenträgers
erzeugt sein, beispielsweise durch Laserstrahlbearbeitung oder Elektronenstrahlbearbeitung.
Im Falle eines Sicherheitsdrucks, insbesondere Guillochendrucks, kann
aus den eingangs genannten Gründen
die Kombination mit dem Irisdruck vorteilhaft sein.
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Anhand der 3a bis 3i wird
nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
erläutert,
wie die Chipkarte gemäß 1 und 2 hergestellt werden kann.
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Zunächst wird ein mehrschichtiger
Kartenkörper
zur Verfügung
gestellt, der eine äußere Schicht 8 und
mindestens eine weitere Schicht 9 umfaßt. Dabei kann es sich beispielsweise
um zwei Folien 8, 9 handeln, die miteinander und
gegebenenfalls mit weiteren Folien laminiert sind. Die Schicht 9 kann aber
auch ein Spritzgußteil
sein, auf welches die äußere Schicht 8 als
dünne Folie
aufgebracht und in geeigneter Weise mit dieser verbunden ist, beispielsweise
durch Heiß-
oder Kaltlaminieren mit oder ohne Verwendung eines Klebers.
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Im Bereich des späteren Display-Fensters liegt
eine Trennschicht 10 zwischen der äußeren Schicht 8 und
der weiteren Schicht 9, so daß sich die beiden Schichten
beim Laminieren in diesem Bereich nicht verbinden.
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Mittels eines Schneidwerkzeuges 11,
welches die Kontur des aus der äußeren Schicht 8 herauszulösenden Sicherheitsfolie 6 besitzt,
wird die Sicherheitsfolie 6 von oben aus dem Schichtverbund ausgestanzt,
wie in 3b und 3c dargestellt ist. Da die äußere Schicht
8 im Bereich der Sicherheitsfolie 6 aufgrund der Trennschicht 10 nicht
mit der darunterliegenden weite ren Schicht 9 verbunden
ist, läßt sich
die Sicherheitsfolie 6 entlang der Trennkontur 5 aus
dem Schichtverbund 8, 9 ohne weiteres herauslösen, wie
in 3d dargestellt ist.
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Das Herauslösen der Sicherheitsfolie 6 aus dem
Schichtverbund 8, 9 kann selbstverständlich auch
in vielfältiger
Weise anderweitig erfolgen. Beispielsweise kann die Sicherheitsfolie 6 entlang
der Trennkontur 5 mittels eines beliebigen geeigneten Werkzeuges
von der die Sicherheitsfolie 6 umgebenden äußeren Schicht 8 getrennt
werden, im einfachsten Falle mittels einer einfachen Messerschneide, und
anschließend
unter Verwendung eines Vakuumsaugers aus der Schicht 8 herausgelöst werden.
Die Verwendung des Stanzwerkzeugs 11 besitzt aber den zusätzlichen
Vorteil, daß die
Sicherheitsfolie 6 beim Herauslösen aus der äußeren Schicht 8 in
dem Stanzwerkzeug 11 verbleiben und am Ende des Herstellungsverfahrens
unmittelbar aus dem Stanzwerkzeug 11 wieder in die äußere Schicht 8 eingesetzt werden
kann. Dadurch ist ein positionsgenaues Wiedereinsetzen der Sicherheitsfolie 6 in
besonderem Maße
gewährleistet.
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Nachdem die Sicherheitsfolie 6 aus
dem Schichtverbund 8, 9 herausgelöst worden
ist, wird in der daran angrenzenden Schicht 9 die Kavität 4 zur späteren Aufnahme
des Displays 3 erzeugt. Die Kavität 4 kann beispielsweise
mittels eines Fräsers 12 in der
Schicht 9 erzeugt werden, wie in 3e dargestellt ist, oder im Falle einer
mehrlagigen Schicht in ähnlicher
Weise ausgestanzt werden wie die Sicherheitsfolie 6. Alternativ
kann die Kavität 4 in
der Schicht 9 auch schon vorbereitet sein, bevor die Schichten 8, 9 miteinander
laminiert werden. Dies insbesondere dann, wenn die Schicht 9 durch
ein Spritzgußteil
gebildet wird, in welchem die Kavität 4 bereits beim Spritzvorgang
erzeugt wurde. Dadurch läßt sich
das Verfahren zum Einbringen des Displays wesentlich verkürzen.
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Die Umfangskontur 13 der
Kavität 4 ist
so gewählt,
daß sie
zumindest teilweise innerhalb der Trennkontur 5 der aus
der äußeren Schicht 8 herausgelösten Sicherheitsfolie 6 liegt.
Dadurch bleibt ein Teil der Trennschicht 10 erhalten, der
später
als Auflagefläche
zum Wiedereinfügen
der herausgetrennten Sicherheitsfolie 6 in den Schichtverbund
dient.
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Sofern die Sicherheitsfolie 6 nach
ihrer Wiedereinfügung
in den Schichtverbund auf dieser Auflageschulter verklebt werden
soll, kann die dort noch vorhandene Trennschicht 10 störend sein.
In diesem Falle ist es zweckmäßig, die
noch vorhandene Trennschicht 10 zu entfernen, beispielsweise
mittels des bereits zur Schaffung der Kavität 4 verwendeten Fräsers 12.
Dies ist in 3f dargestellt.
Dadurch entstehen saubere Auflageflächen 14 zum Verkleben der Sicherheitsfolie 6.
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Vorzugsweise werden die Auflageflächen 14 entsprechend
der späteren
Kleberdicke in die Kartenschicht 9 gefräst, so daß die eingefügte Sicherheitsfolie
wieder bündig
mit der Außenseite
des Schichtaufbaus abschließt.
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Anschließend wird das Display 3 in
die Kavität 4 eingesetzt
und in geeigneter Weise elektrisch mit Kontaktanschlüssen verbunden,
die an die Kavität 4 angrenzen
und zu weiteren elektronischen Bauelementen des elektronischen Datenträgers führen. Diese
hierbei üblichen
Maßnahmen
sind in der Fachwelt bekannt und werden deshalb hier nicht weiter
erläutert.
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Anschließend wird die Sicherheitsfolie 6 in die
in der äußeren Schicht 8 verbliebene
Aussparung wieder eingefügt
und über
einen Kleber 15 auf der Auflageschulter 14 verklebt,
wie in 3h gezeigt ist. 3i zeigt schließlich den
fertigen Kartenaufbau mit darin unlösbar verbundener Sicherheitsfolie 6.
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Das Entfernen der Trennschicht 10 von
der Auflageschulter 14 (3f)
kann auch entfallen, wenn die unlösbare Verbindung der in die äußere Schicht 8 wieder
eingesetzten Sicherheitsfolie 6 nicht über die Auflageschulter 14 zur
unteren Schicht 9 sondern entlang der Trennkontur 5 in
seitlicher Richtung zur äußeren Schicht 8 erfolgt.
Dies ist beispielsweise durch entsprechend dünnes Auftragen eines geeigneten
Klebers möglich.
Dann kann auf den Einsatz eines Fräsers unter Umständen vollkommen verzichtet
werden, wenn nämlich
die Kavität 4 in
der Schicht 9 schon vor dem Herauslösen der Sicherheitsfolie 6 vorhanden
war, also nicht erst erzeugt werden muß.
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Das Muster 7 kann von vornherein,
das heißt bereits
vor dem Herauslösen
der Sicherheitsfolie 6 aus dem Schichtverbund, auf oder
in der äußeren Schicht 8 vorhanden
sein. Alternativ dazu ist es möglich,
das Muster erst nach dem Wiedereinfügen der Sicherheitsfolie 6 in
den Schichtverbund auf oder in der Sicherheitsfolie 6 und
dem daran angrenzenden Bereich der äußeren Schicht 8 zu
erzeugen.
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Insbesondere ist es möglich, beim
Einfügen der
Sicherheitsfolie 6 gleichzeitig eine Prägestruktur in der Kartenoberfläche zu erzeugen.
Dies insbesondere dann, wenn die Sicherheitsfolie 6 auf
der Auflageschulter 14 im Heißsiegelverfahren
verklebt wird. In diesem Falle bietet es sich an, den Siegelstempel zusätzlich mit
einer Prägestruktur
zu versehen, der auf der Karte einen um das Display herumlaufenden Prägerand 16 mit
optisch erkennbaren Strukturen erzeugt, wie in 4 gezeigt. Der Prägerand 15 muß aber nicht
notwendigerweise auf die Sicherheitsfolie 6 beschränkt sein.
Er kann sich auf die Trennkontur bzw. Fuge 5 übergreifend
teilweise auf die Sicherheitsfolie 6 und teilweise auf
den daran angrenzenden Bereich der äußeren Schicht 8 erstrecken.
Insbesondere kann der Prägerand 15 in
diesem Fall das Sicherheitsmuster 7 bilden. Der Prägerand 15 kann aber
auch zusätzlich
zu dem Muster 7 als weiteres Sicherheitsmerkmal dienen.
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Es ist nicht ausgeschlossen, über der äußeren Schicht 8 weitere
Schichten vorzusehen.
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Zwar zeigen die 3a bis 3i ein
Ausführungsbeispiel,
bei welchem das Display von der Kartenvorderseite in den Kartenverbund
eingesetzt wird. Jedoch ist es auf dieselbe Weise möglich, das
Display von der Kartenrückseite
in den Kartenverbund zu integrieren. Dementsprechend bildet dann
die äußere Schicht 8 die
Kartenrückseite.
Sie braucht daher auch nicht transparent zu sein. Stattdessen ist
es erforderlich, daß der
Boden der Kavität 4 zumindest
in dem Bereich transparent ist, durch den hindurch die aktive Displayfläche sichtbar
sein muß.
Beispielsweise kann die Kavität 4 so
tief in die Schicht 9 eingefräst oder eingestanzt werden,
daß dabei
eine gegenüberliegende
transparente Kartendeckschicht freigelegt wird. Selbstverständlich wird
das Display 3 bei dieser Verfahrensvariante mit zum Boden
der Kavität
weisender aktiver Displayfläche
in die Kavität
eingesetzt. Je nach verwendetem Standarddisplay kann diese Variante
in Bezug auf die Kontaktierung des Displays vorteilhaft sein.
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Nachfolgend werden anhand der 5 bis 7 drei besondere Ausgestaltungen der
Erfindung erläutert,
die auch für
sich genommen jeweils erfinderische Qualität aufweisen.
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Gemäß der ersten Ausgestaltung
wird in die Karte ein Display 3 eingesetzt, welches einen
integrierten Ansteuerbaustein 17 aufweist, so daß beide Elemente
eine technische Einheit bilden. Solche Displays werden auch als „Displaymodul" bezeichnet. Ein
solches Displaymodul 16 mit integriertem Ansteuerbaustein 17 ist
in 5 in Draufsicht und
in 7 im Querschnitt
beispielhaft dargestellt. Der Ansteuerbaustein 17 hat die
Aufgabe, ein elektrisches Eingangssignal in ein optisches Ausgangssignal
zu wandeln, also in Abhängigkeit
der eingehenden Informationen die einzelnen Segmente des Displays 3 ein-
und auszuschalten. Dadurch wird es möglich, eine einfach gestaltete
Eingangsschnittstelle 18 zu schaffen, welche möglichst
wenige elektrische Eingangsleitungen besitzt und daher leicht mit
anderen elektronischen Bauelementen kontaktierbar ist. Andererseits
bietet sich dadurch die Eingangsseite des Displaymoduls für Manipulationsangriffe
geradezu an, zumal die Verbindungsleitungen 19 zwischen dem
Display 3 und dem Kartenchip 2 innerhalb der Karte 1 mehr
oder weniger ungeschützt
verlaufen, wie in 6 schematisch
dargestellt ist.
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Die Ausgestaltung der Erfindung sieht
daher als weitere separate Schutzmaßnahme gegen Manipulationen
der auf dem Display angezeigten Daten vor, den Ansteuerbaustein 17 mit
Kryptofunktionen auszustatten, um darüber die über die Eingangsschnittstelle 18 eingehenden
Steuersignale zu entschlüsseln.
Dadurch wird verhindert, daß ein
Angreifer einfache Signale über
die Eingangsschnittstelle einspeist und falsche Anzeigewerte in
das Display einschreibt.
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Vorzugsweise ist in dem Ansteuerbaustein 17 ein
Speicher zur Speicherung eines individuellen Schlüssels vorgesehen,
so daß selbst
bei Kenntnis eines speziellen individuellen Schlüssels Angriffe dieser Art auf
andere Displaykarten mit entsprechend anderen individuellen Schlüsseln nicht
erfolgreich wären.
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Die zweite Ausgestaltung als weitere
separate Schutzmaßnahme
gegen Manipulationen der Displaykarte sieht vor, daß auf der
nach außen
weisenden Seite des Ansteuerbausteins 17 optisch sichtbare
Merkmale angeordnet sind. Dies verhindert einen Austausch des Bausteins
gegen andere Elemente, zum Beispiel gegen einfachere integrierte
Schaltkreise, mittels deren falsche In formationen auf dem Display 3 simuliert
werden könnten,
oder das vollständige
Entfernen des Bausteins und Kurzschließen von Displaysegmenten.
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Dazu ist in 7 ein Ausführungsbeispiel eines Displaymoduls
16 im Querschnitt gezeigt, bei welchem der Ansteuerbaustein 17 auf
der Rückseite des
nach außen
weisenden, oberen transparenten Displaysubstrats 20 als
Flip-Chip kontaktiert ist. In diesem Falle sind die optisch sichtbaren
Merkmale, welche nicht explizit dargestellt sind, auf der Kontaktseite
des Ansteuerbausteins 17 angeordnet.
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Gemäß der dritten besonderen Ausgestaltung
der Displaykarte ist auf dem Ansteuerbaustein 17 eine optische
Schnittstelle integriert, über
die Informationen, beispielsweise ein Schlüssel zur Entschlüsselung
der Steuersignale, ausgetauscht bzw. nur ein- oder ausgegeben werden
können.
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- 1
- Datenträger, Chipkarte
- 2
- Chip
- 3
- Display
- 4
- Kavität
- 5
- Fuge,
Trennkontur
- 6
- Teil
der äußeren Schicht 8,
Sicherheitsfolie
- 7
- Muster
- 8
- äußere Schicht
- 9
- weitere
Schicht(en)
- 10
- Trennschicht
- 11
- Schneidwerkzeug
- 12
- Fräser
- 13
- Umfangskontur
- 14
- Auflageschulter
- 15
- Kleber
- 16
- Displaymodul
- 17
- Ansteuerbaustein
- 18
- Eingangsschnittstelle
- 19
- Verbindungsleitungen
- 20
- oberes
Displaysubstrat