WO2001009954A1 - Aktive folie für chipkarten mit display - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates generally to the field of chip cards with a display, and in particular to a method for producing display elements with electronic control and control lines for these display elements, an active film with such display elements with control and control lines for use in chip cards with a display, and a chip card with corresponding display elements with control and control lines.
  • chip card technology is that chip cards will be provided with displays in the future, for example to indicate the amount of money available on the cash card in the case of a cash card.
  • Arsenic-based, flexible, organic semiconductor materials can be used as "active" material in the form of so-called plastic light-emitting diodes for chip cards. This means that very thin and, in particular, flexible displays with excellent optical properties can be produced.
  • the organic semiconductor materials have electrical properties that make it possible to manufacture electronic circuits similar to the use of inorganic semiconductor materials.
  • OLED and PLED technologies are based on organic semiconductor materials. Both technologies have in common that organic material is excited to electroluminescence by applying a voltage.
  • the usual structure of such a display provides that first control lines are applied to a substrate. About the Drive lines, the organic material is arranged as an "active" layer, and second drive lines are applied over the active layer as counter electrodes to the first drive lines.
  • Different types of displays can thereby be realized, it being possible, for example, by specifically controlling a selected control line of the first control lines and a selected control line of the second control lines, to place the pixel of the active layer between the corresponding crossing point of the two selected control lines to the electronic stimulate luminescence.
  • control lines located at different levels are contacted with a controller which is usually integrated in the silicon chip of the chip card provided separately (WO 98/41898; EP-A-0 852403).
  • a controller which is usually integrated in the silicon chip of the chip card provided separately (WO 98/41898; EP-A-0 852403).
  • other methods for controlling display elements are known, e.g. B. the separate control of each pixel or display element.
  • the displays described are complex and therefore expensive to manufacture. Due to the required contacting of the control lines with the controller or silicon chip, the production of displays is more complex the higher the number of required "display elements" or "pixels" and the resulting required control lines.
  • the object of the present invention is therefore to propose a chip card with a display and a manufacturing method which is less complex and therefore less expensive to manufacture.
  • the invention is characterized in that the active components for realizing the display, in particular thus the display elements and the control, ie the controller, and possibly also the control lines, are produced from organic semiconductor materials and are arranged next to one another on a common substrate.
  • the active components for realizing the display in particular thus the display elements and the control, ie the controller, and possibly also the control lines, are produced from organic semiconductor materials and are arranged next to one another on a common substrate.
  • the entire display including the control and control lines, can thus be implemented on a common substrate, the contacting of the individual elements and the elements themselves being able to be implemented directly in the course of the (multi-stage) production process by corresponding overlap. Since no complex arithmetic operations need to be carried out to control the displays, in particular of 7-segment displays, only a few circuits are required for the controller, so that the organic electrical circuit despite its comparatively slow operating speed and its comparatively large space requirement for the required purposes is completely sufficient.
  • a solar cell as a voltage source for the display and / or a photodiode can also be produced on the substrate based on organic materials.
  • the invention thus makes it possible to generate the entire active components for a display on a common surface. In particular, there are no additional steps for contacting the individual components. Furthermore, the implementation of the controller as a plastic chip is inexpensive compared to the silicon chips usually used. Overall, this results in a significant reduction in the manufacturing costs of chip cards with displays. In addition, the available space in the chip card is optimally used.
  • a plastic film 1 is shown as a substrate for five 7-segment displays 2.
  • Each individual one of the 7-segment displays 2 is composed of seven display elements 3.
  • the display elements 3 are applied directly to the plastic film 1. This results on the one hand on inner areas 4, which are surrounded by the display elements 3, and on the other hand a surrounding area 5, which surrounds the display elements 3, on the plastic film 1.
  • the components required to control the display elements 3 are produced on these areas 4, 5 of the plastic film 1.
  • a circuit 6 with control lines 7 for controlling the display elements 3 controlled by the circuit 6 is shown as an example in the surrounding area 5.
  • the circuit 6 and the control lines 7 are, as far as possible, generated together with the display elements 3.
  • the circuit 6 is connected to the display elements 3 via the control lines 7 in such a way that the voltage supplied by a voltage source 8 is applied to the display elements 3 parallel to the surface of the plastic film 1.
  • a separate circuit and possibly a separate voltage source can also be provided for the adjacent display elements 3 in each interior area 4, the individual circuits in the respective interior areas 4 being coordinated with one another by a higher-level circuit in the exterior area 5. This means that cable routes can be kept short and space can be optimally used.
  • the display elements 3, the circuit 6 and possibly the control lines 7 belonging to the circuit 6 are all made of organic semiconductor material.
  • the control lines 7 can consist of the same material as the circuit 6. However, they can also consist of a metal layer or of indium tin oxide (ITO) if they are to be transparent.
  • the voltage source 8 is also implemented as a solar cell made of organic semiconductor material on the surface of the plastic film 1. In this context, however, other techniques are also known, for example the vapor deposition of a silicon layer on the plastic film. Other voltage sources 8, such as. B. batteries are possible and can also be applied in flat form on the plastic film 1.
  • the individual organic semiconductor materials differ depending on their function, whether display element, solar cell or circuit component. Suitable materials for realizing circuits and solar cells and for realizing the display elements 3, each made of organic material, are well known and varied. Poly-thienylene vinylene, polyvinylphenol, alpha-hexathienylene, poly-para-phenylene, polythiophene or polyacetylene are particularly suitable as organic materials. Solar cells can also be made from amorphous silicon, which is applied to the substrate in a thin layer. Compared to single-crystalline silicon, this has the advantage of being mechanically much more robust (e.g. bending) and requiring less manufacturing effort. Likewise, the possibilities for realizing these components are varied and well known. It is Z. B. possible to spray on, sputter on, evaporate, print on, produce by photochemical processes, dope, etc.
  • the plastic film 1 with the applied components thus forms an active film overall, which can be integrated into a chip card as a display.

Abstract

Die Erfindung betrifft Chipkarten mit Display und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von Anzeigeelementen mit elektronischer Ansteuerung und Ansteuerungsleitungen für die Anzeigeelemente. Es wird vorgeschlagen, sowohl die optischen Anzeigeelemente (3) als auch die elektronischen Ansteuerungsbestandteile (6, 7) und gegebenenfalls auch die Spannungsquelle (8), beispielsweise als Solarzelle, mittels organischen Halbleitermaterialien nebeneinander auf einer Kunststofffolie (1) anzuordnen. Der zur Ausbildung der elektronischen Schaltkreise in organischer Halbleitertechnik erforderliche Platzbedarf ist auf der Kunststofffolie (1) insbesondere bei 7-Segment-Displays ausreichend vorhanden. Die so hergestellte aktive Folie für ein Display einer Chipkarte ist in einfacher Weise zu realisieren sowie preiswert und dünn.

Description

Aktive Folie für Chipkarten mit Display
Die Erfindung betrifft ganz allgemein das Gebiet der Chipkarten mit Display, und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von Anzeigeelementen mit elektronischer Ansteuerung und Ansteuerungsleitungen für diese Anzeigeelemente, eine aktive Folie mit solchen Anzeigeelementen mit Ansteue- rung und Ansteuerungsleitungen zur Verwendung in Chipkarten mit Display sowie eine Chipkarte mit entsprechenden Anzeigeelementen mit Ansteuerung und Ansteuerungsleitungen.
Die Entwicklung der Chipkartentechnik geht dahin, daß Chipkarten zu- künftig mit Displays bzw. Anzeigen versehen sein werden, beispielsweise um im Falle einer Geldkarte den auf der Geldkarte verfügbaren Geldbetrag anzuzeigen.
Anstelle der üblichen spröden, anorganischen Halbleitermaterialien für her- kömmliche LED-Displays, beispielsweise auf Silizium- oder Gallium-
Arsenid-Basis, können für Chipkarten flexible, organische Halbleitermaterialien als "aktives" Material in Form sogenannter Kunststoffleuchtdioden eingesetzt werden. Damit sind sehr dünne und insbesondere flexible Displays mit hervorragenden optischen Eigenschaften herstellbar. Die organi- sehen Halbleitermaterialien haben elektrische Eigenschaften, die es erlauben, elektronische Schaltkreise ähnlich dem Einsatz anorganischen Halbleitermaterialien herzustellen.
Auf organischen Halbleitermaterialien basieren beispielsweise die OLED- und PLED-Technologien (OLED = organic light emitting diode; PLED = po- lymer light emitting diode). Beiden Technologien ist gemeinsam, daß organisches Material durch Anlegen einer Spannung zur Elektrolumineszenz angeregt wird. Der übliche Aufbau eines solchen Displays sieht vor, daß auf einem Substrat erste Ansteuerungsleitungen aufgebracht werden. Über die Ansteuerungsleitungen wird das organische Material als "aktive" Schicht angeordnet, und über der aktiven Schicht werden zweite Ansteuerungsleitungen als Gegenelektroden zu den ersten Ansteuerungsleitungen aufgebracht. Dadurch können verschiedene Typen von Anzeigen realisiet werden, wobei es beispielsweise durch gezieltes Ansteuern einer ausgewählten An- steuerungsleirung der ersten Ansteuerungsleitungen und einer ausgewählten Ansteuerungsleitung der zweiten Ansteuerungsleitungen möglich ist, das zwischen dem entsprechenden Kreuzungspunkt der beiden ausgewählten Ansteuerungsleitungen liegende Pixel der aktiven Schicht zur Elektro- lumineszenz anregen. Da die Elektrolumineszenz vergleichsweise langsam abklingt, läßt sich durch schnelles Multiplexen der Ansteuerungsleitungen scheinbar gleichzeitig eine ein Bild ergebende Anzahl von Pixeln auf dem Display zur Elektrolumineszenz anregen. Die in unterschiedlichen Ebenen befindlichen Ansteuerungsleitungen sind mit einem Controller kontaktiert, der üblicherweise in dem separat vorgesehenen Siliziumchip der Chipkarte integriert ist (WO 98/41898; EP-A-0 852403). Neben dem Multiplexen der einzelnen Pixel oder Anzeigenelemente sind andere Verfahren zur Ansteuerung von Anzeigenelementen bekannt, z. B. die separate Ansteuerung eines jeden Pixels oder Anzeigenelements.
Die beschriebenen Displays sind komplex und daher teuer in der Herstellung. Wegen der erfoderlichen Kontaktierung der Ansteuerungsleitungen mit dem Controller bzw. Siliziumchip ist die Herstellung von Displays umso aufwendiger, je höher die Anzahl von benötigten "Anzeigeelementen" bzw. "Bildpunkten" und den daraus resultierenden erforderlichen Ansteuerleitungen ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Chipkarte mit Display und ein Herstellungsverfahren vorzuschlagen, das weniger aufwendig und daher kostengünstiger in der Herstellung ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Herstellungsverfahren und durch eine Chipkarte mit Display sowie durch eine aktive Folie für den Einsatz in einer solchen Chipkarte gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die aktiven Bestandteile zur Realisierung des Displays, insbesondere also die Anzeigeelemente und die Ansteuerung, d.h. der Controller, und gegebenenfalls auch die Ansteuerungsleitungen aus organischen Halbleitermaterialien erzeugt und neben- einander auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet werden. Dies ist insbesondere bei einfach aufgebauten Displays, beispielsweise 7-Segment- Anzeigen, vorteilhaft, da solche Displays nur wenige Anzeigeelemente aufweisen, so daß genug Platz zur Verfügung steht, um auf der Substratoberfläche desweiteren einerseits einen Controller in Form eines Schaltkreises aus organischem Material (Kunststoffchip) und andererseits Ansteuerungsleitungen zum Anlegen einer Anregungsspannung an jedes einzelne Anzeigeelement parallel zur Substratoberfläche vorzusehen. Es ergeben sich dabei auch keine Kontaktierungsprobleme mehr, da die Ansteuerung als organische elektronische Schaltung sowie die Ansteuerungsleitungen auf dem Substrat selbst erzeugt werden. Das gesamte Display einschließlich Ansteuerung und Ansteuerungsleitungen kann somit auf einem gemeinsamen Substrat realisiert werden, wobei sich die Kontaktierung der einzelnen Elemente sowie die Elemente selbst im Zuge des (mehrstufigen) Herstellungsvorgangs durch entsprechende Überlappung unmittelbar realisieren lassen. Da für die Ansteuerung der Displays, insbesondere von 7-Segment-Displays, keine aufwendigen Rechenoperationen durchzuführen sind, werden für den Controller nur wenige Schaltkreise benötigt, so daß die organische elektrische Schaltung trotz ihrer vergleichsweise langsamen Operationsgeschwin- digkeit und ihres vergleichsweise großen Platzbedarfs für die benötigten Zwecke vollkommen ausreichend ist.
Auf dem Substrat kann zusätzlich zu den Anzeigeelementen und der Ansteuerung für die Anzeigeelemente eine Solarzelle als Spannungsquelle für die Anzeige und/ oder eine Photodiode ebenfalls auf Basis organischer Materialien erzeugt werden.
Die Erfindung ermöglicht es somit, die gesamten aktiven Bestandteile für ein Display auf einer gemeinsamen Oberfläche zu erzeugen. Insbesondere ent- fallen zusätzliche Schritte zur Kontaktierung der einzelnen Bestandteile. Desweiteren ist die Realisierung des Controllers als Plastikchip preiswert gegenüber den üblicherweise verwendeten Siliziumchips. Insgesamt ergibt sich dadurch eine wesentliche Reduzierung der Herstellungskosten von Chipkarten mit Displays. Außerdem wird der vorhandene Platz in der Chipkarte optimal ausgenutzt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer einzigen Figur beschrieben, in der auf einem Substrat 1 eine 7-Segment- Anzeige 2 mit Bereichen 4, 5 dargestellt ist, die Platz für die Ansteuerung 6 und Ansteuerungsleitungen 7 zur Ansteuerung der Anzeigeelemente 3 bieten.
In der Figur ist eine Kunststoffolie 1 als Substrat für fünf 7-Segment- Anzeigen 2 dargestellt. Jede einzelne der 7-Segment- Anzeigen 2 setzt sich aus sieben Anzeigeelementen 3 zusammen. Die Anzeigeelemente 3 sind di- rekt auf der Kunststoffolie 1 aufgebracht. Dadurch ergeben sich auf der Kunststoffolie 1 einerseits Innenbereiche 4, die von den Anzeigeelementen 3 umgeben sind, und andererseits ein Umgebungsbereich 5, der die Anzeigeelemente 3 umgibt. Auf diesen Bereichen 4, 5 der Kunststoffolie 1 werden die zur Ansteuerung der Anzeigeelemente 3 notwendigen Bestandteile erzeugt. Beispielhaft ist in dem Umgebungsbereich 5 ein Schaltkreis 6 mit Ansteuerungsleitungen 7 zur Ansteuerung der vom Schaltkreis 6 gesteuerten Anzeigeelemente 3 dargestellt. Der Schaltkreis 6 und die Ansteuerungsleitungen 7 werden, soweit möglich, zusammen mit den Anezeigeelementen 3 erzeugt.
In der Figur ist zu sehen, daß der Schaltkreis 6 über die Ansteuerungsleitungen 7 mit den Anzeigeelementen 3 derart verbunden ist, daß die von einer Spannungsquelle 8 gelieferte Spannung parallel zur Oberfläche der Kunststoffolie 1 an den Anzeigeelementen 3 angelegt ist. Es kann auch in jedem Innenbereich 4 für die angrenzenden Anzeigeelemente 3 ein eigener Schaltkreis und gegebenenfalls eine eigene Spannungsquelle vorgesehen sein, wobei die einzelnen Schaltkreise in den jeweiligen Innenbereichen 4 durch einen übergeordneten Schaltkreis im Außenbereich 5 miteinander koordiniert werden. Dadurch können Leitungswege gering gehalten und der Platz opti- mal genutzt werden.
Die Anzeigeelemente 3, der Schaltkreis 6 und gegebenenfalls die dem Schaltkreis 6 zugehörigen Ansteuerungsleitungen 7 werden alle aus organischem Halbleitermaterial hergestellt. Die Ansteuerungsleitungen 7 können als Bestandteil des Schaltkreises 6 aus demselben Material bestehen, wie der Schaltkreis 6. Sie können aber auch aus einer Metallschicht oder aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen, wenn sie transparent sein sollen. Die Spannungsquelle 8 ist als Solarzelle ebenfalls aus organischem Halbleitermaterial auf der Oberfläche der Kunststoffolie 1 realisiert. Bekannt sind in diesem Zusammenhang aber auch andere Techniken, beispielsweise das Aufdampfen einer Siliziumschicht auf der Kunststoffolie. Andere Span- nungsquellen 8, wie z. B. Batterien, sind möglich und können ebenfalls in flacher Form auf der Kunststoffolie 1 aufgebracht werden.
Die einzelnen organischen Halbleitermaterialien sind je nach ihrer Funktion, ob Anzeigeelement, Solarzelle oder Schaltkreisbestandteil, unterschiedlich. Geeignete Materialien zur Realisierung von Schaltkreisen und Solarzellen sowie zur Realisierung der Anzeigeelemente 3 jeweils aus organischem Material sind hinlänglich bekannt und vielfältig. Als organische Materialien kommen insbesondere Poly-Thienylenvinylen, Polyvinylphenol, Alpha- Hexathienylen, Poly-Para-Phenylen, Polythiophen oder Polyacetylen in Fra- ge. Solarzellen lassen sich auch aus amorphem Silizium herstellen, das in einer dünnen Schicht auf das Substrat aufgebracht wird. Dies hat gegenüber einkristallinem Silizium den Vorteil, mechanisch (z. B. Biegung) wesentlich robuster zu sein sowie einen geringeren Herstellungsaufwand zu erfordern. Ebenso sind die Möglichkeiten zur Realisierung dieser Bestandteile vielfältig und hinlänglich bekannt. Es ist z. B. möglich, die gewünschten Strukturen aufzusprühen, aufzusputtern, aufzudampfen, aufzudrucken, durch fotochemische Verfahren herzustellen, sie zu dotieren usw.
Die Kunststoffolie 1 mit den applizierten Bestandteilen bildet somit insge- samt eine aktive Folie, die in eine Chipkarte als Display integriert werden kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen von Anzeigeelementen (3) mit elektronischer Ansteuerung (6) und Ansteuerungsleitungen (7) für die Anzeigeelemente (3), dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Anzeigeelemente (3) als auch die Ansteuerung (6) für die Anzeigeelemente (3) einschließlich der Ansteuerungsleitungen (7) auf einem gemeinsamen Substrat (1) nebeneinander angeordnet werden, wobei zumindest die Anzeigeelemente (3) und die elektronische Ansteuerung (6) mittels organischer Halbleitermaterialien erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat (1) des weiteren eine Solarzelle (8) aus organischem Halbleitermaterial oder aus amorphem Silizium erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat (1) desweiteren eine Photodiode aus organischem Halbleitermaterial erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelemente (3) eine 7-Segment- Anzeige (2) bilden, die von den Anzeigeelementen (3) umschlossene Innenbereiche (4) aufweist, wobei die Ansteuerung (6) für die Anzeigeelemente (3) und/ oder die Solarzelle (8) und/ oder die Photodiode zumindest teilweise in einem Innenbereich (4) er- zeugt werden.
5. Chipkarte mit Display, umfassend Anzeigeelemente (3) mit elektronischer Ansteuerung (6) und Ansteuerungsleitungen (7) für die Anzeigeelemente (3), dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Anzeigeelemente (3) als auch die Ansteuerung (6) für die Anzeigeelemente (3) einschließlich der Ansteuerungsleitungen (7) nebeneinander auf einem Substrat (1) angeordnet sind, welches in die Chipkarte integriert ist, und zumindest die Anzeigeelemente (3) und die elektronische Ansteuerung (6) aus organischem Halbleitermate- rial bestehen.
6. Chipkarte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat (1) des weiteren eine Solarzelle (8) aus organischem Halbleitermaterial oder aus amorphem Silizium angeordnet ist.
7. Chipkarte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat (1) desweiteren eine Photodiode aus organischem Halbleitermaterial angeordnet ist.
8. Chipkarte nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelemente (3) eine 7-Segment- Anzeige (2) bilden, die von den Anzeigeelementen (3) umschlossene Innenbereiche (4) aufweisen, wobei die Ansteuerungen (6, 7) für die Anzeigeelemente (3) und/ oder die Solarzelle (8) und/ oder die Photodiode zumindest teilweise in einem Innenbereich (4) an- geordnet sind.
9. Aktive Folie für eine Chipkarte mit Display, wobei die aktive Folie Anzeigeelemente (3) mit elektronischer Ansteuerung (6) und Ansteuerungsleitungen (7) für die Anzeigeelemente (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Anzeigeelemente (3) als auch die Ansteuerung (6) einschließlich der Ansteuerungsleitungen (7) nebeneinander auf einer Kunststoffolie (1) angeordnet sind, wobei zumindest die Anzeigeelemente (3) und die elektronische Ansteuerung (6) aus organischem Halbleitermaterial bestehen.
10. Aktive Folie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kunststoffolie (1) des weiteren eine Solarzelle (8) aus organischem Halbleitermaterial oder aus amorphem Silizium angeordnet ist.
11. Aktive Folie nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kunststoffolie (1) desweiteren eine Photodiode aus organischem Halbleitermaterial angeordnet ist.
12. Aktive Folie nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeich- net, daß die Anzeigeelemente (3) eine 7-Segment- Anzeige (2) bilden, die von den Anzeigeelementen (3) umschlossene Innenbereiche (4) aufweisen, wobei die Ansteuerung (6) für die Anzeigeelemente (3) und/ oder die Solarzelle (8) und/ oder die Photodiode zumindest teilweise in einem Innenbereich (4) angeordnet sind.
PCT/EP2000/006961 1999-07-28 2000-07-20 Aktive folie für chipkarten mit display WO2001009954A1 (de)

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