TWI383573B - 壓電式自供電卡片 - Google Patents

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Wu Sung Yao
Mi Ching Tsai
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Univ Nat Cheng Kung
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壓電式自供電卡片
本發明關於一種壓電式自供電卡片，其可藉由撥動卡片的方式產生電力而作為卡片內部電子元件的驅動電源，使該卡片可獨立執行相關附加功能。
現今有關卡片的應用已經相當普及，除了基本的身分證件，生活凡事講求便利現代人還會隨身攜帶如提款卡、信用卡、悠遊卡或通行證等內儲卡片資訊的卡片，然而該些卡片在使用上仍有許多不便，例如當欲查詢金融卡的餘額或信用卡的消費額度時，都必須親自到櫃台或提款機處操作才能查詢。
再者，諸如搭乘大眾交通工具會用到的悠遊卡、在便利商店消費時所使用的感應式信用卡，甚至是門禁管制用的MiFare晶片卡，皆為卡片搭配無線射頻辨識系統(RFID)的實際應用。無線射頻辨識系統係一種非接觸式自動識別系統，可利用無線電波來傳送識別資料，主要由標籤與讀取器所構成，其中標籤上設有電路且不具電池，必須由讀取器於短距離間歇發射能量給標籤，使標籤上的電路導通而與讀取器交換訊息，因此該方式侷限於辨識距離不能太遠；且無線射頻辨識系統在使用時並無法對使用者進行身份驗証，其標籤一旦接近讀取器，就會無條件自動發出訊息，無法辨識該讀取器是否合法。
若能使該些卡片具備電源將可提供更方便的附加功能。惟若使用外接的電池供應電源，由於電池在製造過程會耗損地球資源且易造成環境污染，並且日後還必需充電或回收更換，故不適合作為卡片的電源；而若採用自行發電的方式，一般較常使用的發電技術係利用太陽能電池，惟太陽能板具有體積大、能量密度小、能量轉換效率低，且無法在昏暗環境中使用等缺點，亦不適宜作為卡片的電源裝置。
由上述說明可知，一般內儲資訊的卡片在使用上有諸多不便，欲使用既有的電源供應方式來增加卡片的附加功能又可能衍生出其他缺點。
有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種壓電式自供電卡片，其利用壓電材料之特性與可撓性的卡片結合，使卡片可不受環境限制而自行發電，進一步增加可能的附加功能。
欲達上述目的所使用之技術手段，係令該壓電式自供電卡片包含：一卡片本體，係具可撓性；一壓電薄片，係設於該卡片本體內，該壓電薄片為壓電材料所製成之構件，可於卡片本體受力變形時產生電能；以及一電子裝置，係設於該卡片本體內，並電性連接該壓電薄片而接收來自壓電薄片的電能作為驅動電源。
由於壓電材料具有機電能量直接轉換的特性，且體積小、結構簡單、能量密度高，因此令卡片與壓電元件結合一體，僅需要藉由撥動卡片的方式，即可達到自行供電的效果，提供電源給予卡片的電子裝置使用，啟動相關的附加功能，具有環保節能之功效。
請參考第一圖所示，係本發明壓電式自供電卡片一較佳實施例之方塊圖，係主要包含一卡片本體(10)、一壓電薄片(11)、一電子裝置(12)。
該卡片本體(10)為具有可撓性及彈性之卡片狀本體，可受外力彎曲變形並迅速恢復原狀。
該壓電薄片(11)係設於該卡片本體(10)內，其為壓電材料所製成之構件，因壓電材料具有機電能量直接轉換的特性，故該壓電薄片(11)可於卡片本體(10)受力變形時產生電能。
該電子裝置(12)係設於該卡片本體(10)內，並電性連接該壓電薄片(11)，以接收該壓電薄片所產生的電能，作為其驅動電源。
本實施例中進一步包含一儲能單元(13)，連接於壓電薄片(11)與電子裝置(12)之間，以預先儲存壓電薄片(11)產生的電能來提供電子裝置(12)使用。
請參考第二圖及第三圖所示，以金融卡餘額顯示之功能需求設計為例，該電子裝置(12)可包含一柔性顯示面板(12a)、一記憶單元(12b)以及一控制單元(12c)，該記憶單元(12b)係可儲存有數位資料；該控制單元(12c)係連接該記憶單元(12b)與該柔性顯示面板(12a)，並對記憶單元(12b)內的數位資料進行讀取或寫入之動作，且於引取時將數位資料之資訊顯示於柔性顯示面板(12a)。
若欲使卡片具備無線感應功能，該電子裝置(12)可進一步包含一無線傳輸單元(12d)，該無線傳輸單元(12d)係連接該控制單元，可傳送或接收一無線訊號；該控制單元(12c)係可對所接收的無線訊號進行解碼或對欲傳送的無線訊號進行編碼處理，並根據解碼後的無線訊號執行對應指令；該無線傳輸單元(12d)可為一射頻識別標籤(RFID TAG)，其可與一相對應的讀取器(RFID READER)相互感應而進行數據傳送。
該電子裝置(12)進一步包含一連接前述控制單元(12c)的指紋辨識器(12e)，該控制單元(12c)係透過該指紋辨識器(12e)對一指紋進行認證比對，進而根據比對結果判斷是否可執行其他指令動作。
由於本發明將卡片與壓電材料整合於一體，使用者隨意撥動卡片使卡片彎曲變形便可產生電力，所產生之電力得以啟動卡片上附加元件之應用功能，使得卡片的應用場合更為廣泛，例如從柔性顯示面板顯示卡片內儲資訊。應用於無線射頻辨識系統時，可因具有主動式的電源而使辨識距離加大；同時卡片可進行指紋辨識以管制使用者權限，省去帳號、密碼輸入上的麻煩，並增加卡片使用的安全性；再者，此電能自行供應方式具有環保節能之功效。
(10)．．．卡片本體
(11)．．．壓電薄片
(12)．．．電子裝置
(12a)．．．柔性顯示面板
(12b)．．．記憶單元
(12c)．．．控制單元
(12d)．．．無線傳輸單元
(12e)．．．指紋辨識器
(13)．．．儲能單元
第一圖：本發明一較佳實施例之方塊圖。
第二圖：本發明一較佳實施例之電子裝置方塊圖。
第三圖：本發明一較佳實施例之平面示意圖。
(10)．．．卡片本體
(11)．．．壓電薄片
(12)．．．電子裝置
(13)．．．儲能單元

Claims (7)

  1. 一種壓電式自供電卡片，係包含：一卡片本體，係具可撓性及彈性；一壓電薄片，係設於該卡片本體內，該壓電薄片為壓電材料所製成之構件，可於卡片本體受力變形時產生電能；以及一電子裝置，係設於該卡片本體內，並電性連接該壓電薄片而接收來自壓電薄片的電能作為驅動電源。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之壓電式自供電卡片，該電子裝置包含一柔性顯示面板、一記憶單元及一控制單元，該記憶單元係儲存有數位資料；該控制單元係連接該記憶單元與該柔性顯示面板，並對記憶單元內的數位資料進行讀取或寫入之動作，且於讀取時將數位資料之資訊顯示於柔性顯示面板。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之壓電式自供電卡片，該電子裝置進一步包含一無線傳輸單元，該無線傳輸單元係連接該控制單元並可傳送或接收一訊號；該控制單元係對所接收的無線訊號進行解碼或對欲傳送的無線訊號進行編碼處理，並根據解碼後的無線訊號執行對應指令。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之壓電式自供電卡片，該無線傳輸單元係為一射頻識別標籤，可與一相對應的讀取器相互感應而進行數據傳送。
  5. 如申請專利範圍第2至4項中任一項所述之壓電式自供電卡片，該電子裝置進一步包含一指紋辨識器連接前述控制單元，該控制單元係透過該指紋辨識器對一指紋進行認證比對，進而根據比對結果判斷是否可執行其他指令動作。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之壓電式自供電卡片，係進一步包含一儲能單元連接於壓電薄片與電子裝置之間，以儲存壓電薄片之電能而提供電子裝置使用。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之壓電式自供電卡片，係進一步包含一儲能單元連接於壓電薄片與電子裝置之間，以儲存壓電薄片之電能而提供電子裝置使用。
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廖偉翔，"壓電換能器於低頻發電應用之設計與分析"，國立成功大學機械工程學系碩士論文，2007/7 *

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