一種能與電容觸控螢幕通信的ic卡及其系統的製作方法

2023-04-23 09:31:36

一種能與電容觸控螢幕通信的ic卡及其系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種能與電容觸控螢幕通信的IC卡及其系統，預期使個人將IC卡貼合在行動裝置的電容觸控螢幕幕上，直接與行動裝置通信，從而完成IC卡交易。IC卡被設計成朝向電容觸控螢幕幕的一面含有導電觸點和光耦。行動裝置通過屏幕上產生的光線變化向IC卡發送數據，而IC卡通過光耦感應和獲取數據。IC卡通過在導電觸點生成電場變化的向行動裝置發送數據，而行動裝置的電容觸控螢幕幕將電場變化識別為觸摸效應並隨之解碼成接收數據。這種方法使用戶能夠在不必購買昂貴的讀卡器設備的情況下，通過身邊的支持電容觸控螢幕幕的行動裝置，就可以直接操作本實用新型提出的IC卡，實現卡片交易、認證、數據讀寫等功能。拓展了IC卡應用場景。
【專利說明】一種能與電容觸控螢幕通信的IC卡及其系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及網上交易領域，尤其涉及通過與電容觸控螢幕通信的IC卡來交易的系統、方法和IC卡。

【背景技術】
[0002]在傳統商業活動中，存在大量基於卡片的交易。例如通過信用卡、借記卡、預付卡等在POS機上購物。通過信用卡和借記卡在自動取款機(ATM)上可以取現金或進行轉帳、還款、繳費、圈存、圈提等操作。
[0003]現有的卡片依賴於專門的讀卡器設備進行處理，如P0S、ATM、櫃面讀卡器等。卡片通常通過磁條卡界面、接觸卡界面、非接觸界面進行讀寫。
[0004]隨著以iPhone和安卓為代表的行動裝置的普及。移動環境下聯機交易類業務通過手機App的方式在手機和平板上得到推廣。如手機銀行、手機錢包、第三方支付應用等。由於手機缺乏專門內置的安全硬體單元。這些交易類操作暴露在開放環境下，極易受到安全攻擊。此外這類應用依賴於聯機帳戶體系，與基於卡片的業務不能很好的結合。
[0005]為了滿足移動環境下聯機交易的需求，出現了一些結合行動裝置的外置式小型讀卡器，比如通過行動裝置的耳機接口或藍牙接口進行通信的讀卡器。這些設備的出現，解決了兩個問題。一是藉助卡片和讀卡設備，提高了移動環境下聯機業務的安全性。二是將線下的卡片業務和線上業務做了無縫整合。更方便持卡人，也拓展和鞏固了現有發卡組織的市場優勢。但這種外置讀卡器的方式，需要額外增加個人持有的成本。如果能夠通過不額外增加設備的方式，就能讓行動裝置直接讀寫卡片，將具有更大的優勢。
[0006]市場上出現了一種新技術，近距場通信(NFC)。支持NFC技術的行動裝置，具有直接訪問卡片的能力。作為一種非強制性的配置要求，目前支持NFC的行動裝置還比較有限。如果有一種方法，能夠不依賴NFC這樣的特殊裝置，只需要利用行動裝置普遍具有的裝置(如電容觸控螢幕幕)就能讀寫卡片，將具有更大的優勢。
[0007]也就是說，現有的行動裝置的安全交互方式需要額外配置硬體，如購買昂貴的讀卡器設備不僅成本高，而且給推廣帶來極大的不方便。


【發明內容】

[0008]本發明的目的在於一種通過與電容觸控螢幕通信的IC卡交易的系統、方法和IC卡，以解決現有技術中要額外配置硬體，如購買昂貴的讀卡器設備不僅成本高，而且給推廣帶來極大的不方便的技術問題。
[0009]行動裝置已經廣泛採用多點電容觸控螢幕，可以將觸摸事件編碼成數據，這使得通過過電容觸控螢幕向手機發送數據變為可能。
[0010]一種通過IC卡與電容觸控螢幕通信的系統，其特徵在於，包括具有電容觸控螢幕的行動裝置、IC卡，其中:
[0011 ] IC卡可貼合在行動裝置的電容觸控螢幕幕上，直接與行動裝置通信以完成IC卡交易，並且，所述IC卡朝向電容觸控螢幕幕的一面含有用於向行動裝置傳遞電場的導電觸點和用於將所述電容觸控螢幕發出的光信號轉換成電信號的光耦，
[0012]所述行動裝置通過屏幕上產生的光線變化向IC卡發送數據，而IC卡通過光耦感應和獲取數據，IC卡通過在導電點生成電場變化的向行動裝置發送數據，而行動裝置的電容觸控螢幕幕將電場變化識別為觸摸效應並隨之解碼成接收數據。
[0013]較佳地，IC卡導電層、用於各個部件之間絕緣的絕緣層和IC卡內部結構，所述導電觸點和所述光耦設置在所述絕緣層上，所述IC卡內部結構進一步包括:IC卡晶片:用於完成卡功能；調製/解調電路:設置在所述IC卡晶片與所述導電觸點之間，用於將IC卡晶片發出的數據進行調製並發送到導電觸點上；及設置在IC卡晶片與所述光耦之間，用於將光耦的數據通過解調方式發送至所述IC卡晶片上。
[0014]較佳地，IC卡還包括電源，所述電源連接光耦，用於在IC卡與行動裝置進行雙向數據通信時向所述IC卡提供電力。
[0015]較佳地，IC卡還包括設置在IC卡內部結構內的IC卡線圈，以完成IC卡與外設的非接觸通信。
[0016]較佳地，IC卡還包括設置在絕緣層的IC卡觸點，所述IC卡觸點外露於所述絕緣層，可被所述讀卡器設備物理和電器接觸。
[0017]較佳地，IC卡一表面結構設置用於提醒用戶在操作卡片時需要將標識所在區域置於電容觸控螢幕幕範圍內的區域圖形標識，其對立面上在圖形標識垂直投影對應區域內設置其多個所述導電觸點和多個光耦。
[0018]較佳地，導電觸點具有η組，每組數量為等同於電容觸控螢幕通常支持的最大觸摸點數，以支持(η+1)進位編碼數據發送。
[0019]較佳地，光耦配置用於抗幹擾和抗互擾的不同顏色的濾光片。
[0020]較佳地，行動裝置進一步包括:在工作過程中動態產生的電容感應點和發光點、解碼/編碼引擎，所述解碼/編碼引擎與調製/解調電路相對應，以共同完成IC卡與行動裝置之間的數據傳輸。
[0021]一種IC卡與電容觸控螢幕通信方法，包括以下步驟:
[0022]IC卡貼合在行動裝置的電容觸控螢幕幕上，直接與行動裝置通信以完成IC卡交易，並且，所述IC卡朝向電容觸控螢幕幕的一面含有用於向行動裝置傳遞電場的導電觸點和用於將所述電容觸控螢幕發出的光信號轉換成電信號的光耦，
[0023]所述行動裝置通過屏幕上產生的光線變化向IC卡發送數據，而IC卡通過光耦感應和獲取數據，IC卡通過在導電點生成電場變化的向行動裝置發送數據，而行動裝置的電容觸控螢幕幕將電場變化識別為觸摸效應並隨之解碼成接收數據。
[0024]IC卡通過默認導通的導電觸點獲得屏幕定位:在卡片貼合到屏幕並開始工作時，行動裝置精確知道IC卡上導電觸點和光偶的位置，以便在對應的屏幕位置建立起數據發送和接收通道。
[0025]IC卡在初始放置到屏幕區域後，通過默認導通人體的至少三個導電觸點，行動裝置的解碼引擎將感應到的觸摸點進行連線，並將連線形狀和事先存儲的IC卡導電觸點分布圖進行匹配，如匹配，則記錄當前感應到的導電觸點位置，並進一步推算其他非默認導通導電觸點和光偶位置。
[0026]該方法還包括:
[0027]IC卡電源默認關閉，通過光偶間隔選擇開啟的方式來激活開啟。
[0028]IC卡通過調製電路，在導電觸點生成電場變化，以便向行動裝置發送數據，調製有兩種方式，被動電容方式和主動電容方式:
[0029]被動電容方式下，調製電路通過接通或斷開導電觸點到人體的通路，從而使行動裝置將之識別為「觸摸」/ 「非觸摸」事件；
[0030]主動電容方式下，調製電路能夠將預採樣的觸控螢幕掃描信號，以有源的方式在導電觸點反相送出或停止送出，這將削弱或停止削弱觸控螢幕掃描電路的採集電容量，從而使行動裝置識別為「觸摸」 / 「非觸摸」事件，
[0031]以上通過調製產生的持續的「觸摸」/ 「非觸摸」事件序列將進一步被解碼引擎解碼為數據的「I」/ 「O」位序列。
[0032]卡片交易過程中，要求操作者保持手指與卡片的接觸，這避免了操作者不在場時，卡片無意中貼合在行動裝置表面，被木馬進行遠程劫持的可能。
[0033]其方法可以用於持卡人聯機身份認證、卡片合法性驗證、圈存、圈提、聯機消費、轉帳、交易數字籤名、卡片數據在線更新在內的交易用途。
[0034]一種IC卡，其特徵在於:IC卡可貼合在行動裝置的電容觸控螢幕幕上，直接與行動裝置通信以完成IC卡交易，IC卡包括導電層、用於各個部件之間絕緣的絕緣層和IC卡內部結構，所述導電觸點和所述光耦設置在所述絕緣層上，
[0035]所述IC卡朝向電容觸控螢幕幕的一面含有用於向行動裝置傳遞電場的導電觸點和用於將所述電容觸控螢幕發出的光信號轉換成電信號的光耦；
[0036]IC卡晶片:用於完成IC卡功能；
[0037]調製/解調電路:設置在所述IC卡晶片與所述導電觸點之間，用於將IC卡晶片發出的數據進行調製並發送到導電觸點上；及設置在IC卡晶片與所述光耦之間，用於將光耦的數據通過解調方式發送至所述IC卡晶片上。
[0038]與現有技術相比，本發明不需要額外購買昂貴的讀卡器設備即可實現IC卡安全交易，成本低，並且具有極強的擴展性。
[0039]相關領域的上述示例和其有關的限制旨在使說明性的不是排他性的。當閱讀說明書和研宄附圖時，相關領域的其他限制將變得清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1示出通過能與電容觸控螢幕通信的IC卡進行聯機交易的系統示意圖的範例；
[0041]圖2示出IC卡內部部件示意圖的範例；
[0042]圖3(a) -圖3(b)示出IC卡外部結構示意圖的範例；
[0043]圖4(a)-圖4(b)示出使用戶正確將IC卡放在屏幕操作區域的範例；
[0044]圖5(a)-圖5(b)示出被動電容方式下，IC卡通過導電觸點向電容觸控螢幕發送信號的示意圖的範例；
[0045]圖6(a)-圖6(c)示出主動電容方式下，IC卡通過導電觸點向電容觸控螢幕發送信號的示意圖的範例；
[0046]圖7(a)-圖7(b)示出行動裝置通過屏幕上發光點向IC卡發送數據的範例；
[0047]圖8(a)-圖8(b)示出IC卡通過默認導通的導電觸點獲得屏幕定位的範例；
[0048]圖9示出行動裝置通過特定光信號啟動IC卡電源的範例；
[0049]圖10示出IC卡在交易開始前貼合屏幕，獲得定位和電源開啟的流程的範例；
[0050]圖11(a)-圖11(b)示出通過η進位編碼(η>2)的方式，提高IC卡發送數據速率的範例；
[0051]圖12(a)-圖12(h)示出IC卡電子現金圈存交易流程的範例。

【具體實施方式】
[0052]在附圖中，方法是作為示例而不是作為限制說明的，附圖中類似的附圖標記表示類似的元件。應當注意，本發明公開中引用的「一個」或「一些」實施例不一定指相同實施例，這種應用意味著至少一個。
[0053]提出了一種新方法，該新方法預期使個人將IC卡貼合在行動裝置的電容觸控螢幕幕上，直接與行動裝置通信，從而完成IC卡交易的系統和方法。IC卡被設計成朝向電容觸控螢幕幕的一面含有導電觸點和光耦。行動裝置通過屏幕上產生的光線變化向IC卡發送數據，而IC卡通過光耦感應和獲取數據。IC卡通過在導電觸點生成電場變化的向行動裝置發送數據，行動裝置的電容觸控螢幕幕將電場變化識別為觸摸效應並隨之解碼成接收數據。這種方法使用戶能夠在不必購買昂貴的讀卡器設備的情況下，通過身邊的支持電容觸控螢幕幕的行動裝置，就可以直接操作本發明提出的IC卡，實現卡片交易、認證、數據讀寫等功能。拓展了 IC卡應用場景。
[0054]圖1示出通過能與電容觸控螢幕通信的IC卡進行聯機交易的系統示意圖的範例。雖然示意圖將多個部件示出為在功能上分離，但是這種圖示僅用於說明用途。很明顯，該圖中描繪的部件可以任意組合或劃分成分離的軟體，固件和/或硬體部件。而且，還可以理解，無論如何組合或劃分這些部件，這些部件都能夠在同一主機或多個主機上執行，並且其中多個主機可以通過一個或多個網絡連接。
[0055]在圖1的範例中，系統包括了 IC卡10，以及IC卡10所包含的IC卡晶片17、調製電路13、解調電路14、導電觸點16和光耦15 ;還包括了行動裝置100，以及行動裝置所具有的電容觸控螢幕110、電容觸控螢幕110在工作過程中動態產生的電容感應點111和發光點112、解碼引擎121、編碼引擎122、交易引擎130 ;還可以包括交易主機140。
[0056]這裡所述的術語「引擎」指的是軟體、固件、硬體或用來實現某種目的的其他部件。引擎通常會包括存儲在非易失性存儲器(也稱為次存儲器)中軟體指令。當執行這些軟體指令時，處理器將軟體指令的至少一部分裝在存儲器(也稱為主存儲器)內。然後處理器執行存儲器中的軟體指令。處理器可以是共用處理器、專用處理器或共用處理器和專用處理器的結合。通常的程序包括對硬體部件(例如I/o設備)的調用。這通常需要執行驅動程序。驅動程序可以認為是或不是引擎的一部分，但是這種區別並不重要。
[0057]這裡使用的術語「交易主機」，寬泛的用來包括用於進行聯機交易以及相關的認證、查詢、數據同步等用途的主機設備和交易系統軟體。「交易主機」可以有一臺或多臺，可以具有雙機熱備或負載均衡。交易主機可以自帶或外部連接交易資料庫。交易主機一般通過通過防火牆、路由器，間接的與行動裝置100獲得遠程聯接。
[0058]在圖1的範例中，IC卡10所交互的行動裝置100可以是但不限於其中所述行動裝置是具有電容式觸控螢幕幕的行動電話，包括:蘋果iPhone、蘋果iPod、蘋果iPad、蘋果iTouch、谷歌的安卓設備、windows的行動裝置、黑莓的行動裝置，或其他作業系統的行動裝置。以及包括至少帶有具有電容觸控螢幕110，在需要時進行解碼和編碼，與交易主機交換信息以驗證用戶的帳戶信息，執行交易並與卡片交互的軟體、固件、硬體或其他組合的任何其他可攜式電子設備。行動裝置100的典型部件可以包括但不限於永久性存儲器(例如快閃ROM)、隨機存取存儲器(例如SRAM)、照相機、電池、IXD驅動器、電容觸控螢幕、蜂窩天線、揚聲器、藍牙電路和WIFI電路。其中永久性存儲器可以包含行動裝置的程序、應用程式和/或作業系統。
[0059]同樣，IC卡，可以是金融IC卡、公共運輸IC卡、儲值IC卡、安全認證IC卡、身份ID卡、數據存儲IC卡或其他類型IC卡的一種。並且，IC卡，其尺寸可以設計成與標準IC卡相同，也可以不同。另外，IC卡還可以增加磁條，以便於在傳統的讀卡設備，如臺式讀卡器、自助櫃員機、ATM機等設備上受理。
[0060]S卩，一種IC卡，其可以包括:
[0061]殼體，用於封裝IC卡內各零件和電路。殼體包括了導電層(上表面)、絕緣層(下表面及側面)及IC卡內部結構。IC卡內部結構主要是指封裝在其內的結構。IC卡內部結構可以包括IC卡晶片、IC卡線圈、電源。絕緣層內包括IC卡觸點、導電觸點和光耦15 (這些結構在後續會著重介紹，現僅簡單說明)。其中:
[0062]IC卡線圈，如果IC卡具有非接觸通信界面，則具有該部件。如果IC卡為接觸式通信，則可以沒有IC卡線圈。
[0063]IC卡晶片，指封裝在IC卡內部，完成IC卡卡片功能的晶片，從內部功能劃分的角度，通常包括交易模塊171，1模塊172，處理器模塊173、密鑰模塊174，存儲模塊175。其中交易模塊用於完成卡片的認證、消費、充值、圈存、圈提、加解密、數字籤名等業務。交易模塊可以通過邏輯電路實現，也可以通過運行在處理器模塊上的卡片作業系統(COS)和卡片應用軟體實現。
[0064]調製/解調電路，用於在IC卡和行動裝置之間進行數據收發和編解碼處理。
[0065]電源，在IC卡與行動裝置進行雙向數據通信時，向IC卡提供電源。
[0066]IC卡觸點，如果IC卡具有接觸通信界面時，則具有該部件。IC卡觸點外露於絕緣層，可以被讀卡器設備物理和電器接觸。
[0067]導電觸點，用於調製解調電路向行動裝置傳遞電場。導電觸點外露於絕緣層。
[0068]光耦15，用於將行動裝置屏幕發出的光信號轉換成電信號。光耦外露於絕緣層，可以直接感知到外部光源。並且，光耦15，可以是光敏電阻、光敏二極體、光敏三極體，也可以是CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器，或上述器件的組合應用。
[0069]IC卡可以按已有行業標準與系統進行通信，包括:按IS07816等標準進行接觸卡界面通信，或IS014443、IS015693、IS018000等標準進行非接觸卡界面通信，或IS07811標準進行磁條卡界面通信。在標準通信模式下，需要相應的讀卡設備。
[0070]IC卡還可以設置為屏幕通信模式，其是指IC卡可以通過行動裝置的電容觸控螢幕進行通信，不需要專門的讀卡設備。要求在通信過程中用戶手指保持與IC卡的持續接觸。該要求起到了讓用戶對當前業務進行親自確認的作用。可以避免用戶不在業務現場的情況下，IC卡業務被木馬等黑客行為劫持。
[0071]在屏幕通信模式，IC卡在非工作狀態下，會默認導通不少於三個導電觸點。當應用軟體提示用戶將IC卡貼合到屏幕後，行動裝置可以通過所感應到導電觸點的位置推算出IC卡的輪廓和位置。並自動完成對IC卡光耦或其他未導通導電觸點的位置定位，為後繼通信做好準備。並且，屏幕通信模式，為了適應在屏幕通信模式下的較低的通信速率，IC卡可以提供一套專有的聯機交易指令集，減少通信數據量。
[0072]實施例:
[0073]以下具體說明IC卡及其具體的通信方式。
[0074]圖2示出能與電容觸控螢幕通信的IC卡10具有的內部結構，包括了:導電層11、絕緣層12、調製電路13、解調電路14、光耦15、導電觸點16、IC卡晶片17、電池18。此外為了兼容傳統IC卡，可以選配符合IS07816規範的IC卡觸點20，也可以選配符合IS014443或IS015693規範的IC卡感應線圈19。
[0075]圖2所示的導電層11，在和電容觸控螢幕幕通信過程中，背向屏幕，朝向持卡人。導電介質可以覆蓋整個卡片上表面，也可以是局部區域。採用局部區域導電的方式時，應具有一定的區域標識，以提醒持卡人將手指和該區域保持接觸。
[0076]圖2所示的絕緣層12，在和電容觸控螢幕幕通信過程中，朝向屏幕，背向持卡人。絕緣層12用於保護卡片，以及用於將光耦15、導電觸點16和IC卡觸點20進行隔離。進一步說明絕緣層12，使IC卡觸點20(如果存在)、導電觸點16、光耦15之間保持絕緣。當導電觸點16多於一個時，導電觸點16之間也保持絕緣。
[0077]圖2所示的調製電路13，用於將IC卡晶片17發出的數據進行調製，並發送到導電觸點16上。調製電路可以採用被動電容方式，參見圖5(a)-圖5(b)。也可以採用主動電容方式，參見圖6(a)-圖6(c) ο
[0078]圖2所示的解調電路14，用於將光耦15所上送的電信號進行整形和解碼。並轉發給IC卡晶片17。參見圖7(a)-圖7(b)。
[0079]圖2所示的光耦15，可以具有顏色濾光片，通過過濾非指定顏色光線，來提高抗幹擾性。光耦可以具有多個，以提高卡片接收數據的速率。
[0080]圖2所示的光耦15，可以是光敏電阻、光敏二極體、光敏三極體，也可以是CMOS圖像傳感器或CXD圖像傳感器，或上述材料的組合。
[0081]圖2所示的導電觸點16，用於向電容觸控螢幕幕傳遞電場信號變化。導電觸點16可以由金屬或滲透導電介質的可注塑材料製作。導電觸點16可以具有多個，以提高卡片發送數據的速率。
[0082]圖2所示的IC卡晶片17，用於完成IC卡交易功能。一般採用符合IS07816和IS014443規範，或其他行業規範，如EMV規範、PBOC規範的IC卡晶片。典型的IC卡晶片在硬體上包括了 FLASH、處理器、密鑰安全模塊、協處理器、1通信、時鐘、隨機數發生器等；在軟體上內置了卡片作業系統(COS)、卡片應用。IC卡晶片還會在個人化時，加載個人化數據。
[0083]圖2所示的電源18，包括了電池和電源控制電路。電源18可以由特點的信號開啟，進入到開啟狀態。並在一定時間內收不到信號時返回關閉狀態。本專利中通過來自光耦15的電信號對電源18進行開啟控制。
[0084]圖3(a)-圖3(b)示出了能夠與電容觸控螢幕幕進行通信的IC卡10所具有的典型外部結構。圖3 (a)為IC卡10上表面(朝向持卡人)結構，區域圖形標識30用於提醒用戶在操作卡片時，需要將標識30所在區域置於電容觸控螢幕幕範圍內。圖3(b)為IC卡下表面(朝向電容觸控螢幕幕)結構。多個導電觸點16和多個光耦15，處在圖形標識30垂直投影對應的區域內。本實現例對標識30採用圓形布局，但並不限定其他形狀布局，如矩形、多邊形或非規則形狀等。
[0085]圖4(a)-圖4(b)示出了使用戶正確將IC卡放在屏幕操作區域的範例。不論操作者以何種平面相交角度將卡片置於行動裝置100的電容觸控螢幕幕表面，只要標識30處於屏幕區域內，卡片就能正常工作。
[0086]圖5(a)-圖5(b)示出被動電容方式下，IC卡10通過導電觸點16向電容觸控螢幕發送信號的示意圖的範例；在被動電容方式下，調製電路13通過繼電器131控制人體電場到導電觸點16的通斷，以斷開表示邏輯』 0』，以接通表示邏輯』 I』。
[0087]圖5(a)示出了 IC卡10在被動電容方式下發送邏輯信號』O』。此時，繼電器器131斷開。人體電場與導電觸點16的電器聯接斷開。電容屏行掃描線116發出的高頻驅動信號將主要被電容屏列掃描線115接收。電容觸控螢幕幕掃描獲得電容量為Cx = Cp。Cp為掃描線互相耦合電容量。此時，觸控螢幕掃描電路會識別為「非觸摸」狀態，解碼引擎將該狀態解碼為邏輯信號』 O』。
[0088]圖5(b)示出了 IC卡10在被動電容方式下發送邏輯信號』I』。此時，繼電器器131接通。人體電場與導電觸點16的電器聯接導通。電容屏行掃描線116發出的高頻驅動信號將一部分被電容屏列掃描線115接收，一部分被人體分流和吸收，電容觸控螢幕幕掃描獲得電容量為Cx』 = Cp-C1 Ci為人體等效電容量。此時，因為Cx』與Cx的差量，觸控螢幕掃描電路會識別為「觸摸」狀態，解碼引擎將該狀態解碼為邏輯信號』 I 』。
[0089]圖5(a)_(b)所採用的被動電容方式，需要藉助人體效應。且觸點區域需要一定大小的面積。這對提高導電觸點密度，增加導電觸點數量帶來一定困難。因此也可以採取主動電容方式。
[0090]圖6 (a)-圖6 (c)示出主動電容方式下，IC卡10通過導電觸點16向電容觸控螢幕發送信號的示意圖的範例；在主動電容方式下，調製電路13具有採樣電路132，鎖頻電路133和反相驅動電路134。採樣電路132從導電觸點16進行信號耦合和採樣(AD轉換)。鎖頻電路133分析採樣電路132傳送的信號，並進行頻率分析和復原(DA轉換)，向反相驅動電路134送出相同頻率的信號。反相驅動電路134對鎖頻電路送出的信號進行反相和放大處理，並發送到導電觸點16。
[0091]圖6(a)示出了 IC卡10在主動電容方式下發送邏輯信號』O』。此時，調製電路13處於靜默狀態。導電觸點16不會對電容觸控螢幕幕形成電場影響。電容屏行掃描線116發出的高頻驅動信號將主要被電容屏列掃描線115接收。電容觸控螢幕幕掃描獲得電容量為Cx= Cp0 Cp為掃描線互相耦合電容量。此時，觸控螢幕掃描電路會識別為「非觸摸」狀態，解碼引擎將該狀態解碼成邏輯信號』 O』
[0092]圖6(b)-圖6(c)示出了 IC卡10在主動電容方式下發送邏輯信號』 I』。此時，調製電路13處於工作狀態。在t0時刻，電容屏行掃描線116發出的高頻驅動信號通過導電觸點16被採樣電路132採樣、在tl時刻，鎖頻電路133完成信號頻率分析，採樣電路關閉，反相驅動電路134嚮導電觸點送出與掃描信號反相的電場信號。電容屏列掃描線115獲得信號被削弱。電容觸控螢幕幕掃描獲得電容量為Cx』= Cp-Ca。Ca為反相驅動電路造成的負電場電容量。此時，因為Cx』與Cx的差量，觸控螢幕掃描電路會識別為「觸摸」狀態，解碼引擎將改狀態解碼為邏輯信號』 I』。
[0093]對於主動電容方式的調製電路，由於同一款電容觸控螢幕幕的驅動掃描信號的頻率總是固定的，因此為了降低成本。可以只在一個導電觸點上配備一路採樣電路和一路鎖頻電路。其餘導電觸點採用更簡單的觸發電路來替代採樣電路，並共享唯一的鎖頻電路信號。
[0094]圖7 (a)_圖7(b)示出行動裝置向IC卡10發送數據的範例。IC卡10的解調電路14從光偶15接收電信號，並解碼成串行位流數據發送給IC卡晶片。調製電路14包括了整形電路141和移位寄存器142。在實現例中多個光偶和多個整形電路共用一個移位寄存器。
[0095]圖7(a)示出行動裝置發送邏輯信號』O』。此時，行動裝置在對應光偶15的發光點112，保持相應像素於「黑色」狀態。光偶未感應到光線，未進行光電轉換，整形電路141送出』 O』電平，由移位寄存器緩衝為位信號，並向IC卡晶片按串行時序次第送出。
[0096]圖7(b)示出行動裝置發送邏輯信號』I』。此時，行動裝置在對應光偶15的發光點112，保持相應像素於「有色」發光狀態。所發出光線顏色與光偶的濾光片顏色一致。光偶感應到光線，進行光電轉換，整形電路141送出』 I』電平，由移位寄存器緩衝為位信號，並向IC卡晶片按串行時序次第送出。
[0097]以上給出的是IC卡與電容觸控螢幕的一種實現數據通信方式，但僅是舉例之用，並非局限於此。
[0098]圖8(a)-圖8(b)示出IC卡通過默認導通的導電觸點獲得屏幕定位的範例。在卡片貼合到屏幕並開始工作時，行動裝置需要精確的知道IC卡上導電觸點和光偶的位置，以便在對應的屏幕位置建立起數據發送和接收通道。
[0099]圖8 (a)示出IC卡10總是默認的導通多個導電觸點16至導電層11。不論是被動電容方式還是主動電容方式。
[0100]圖8(b)示出IC卡10在初始放置到屏幕區域後。通過默認導通人體的多個導電觸點，行動裝置的解碼引擎將感應到的觸摸點進行連線，並將連線形狀和事先存儲的IC卡導電觸點分布圖進行匹配。如匹配，則記錄當前感應到的導電觸點位置，並進一步推算其他非默認導通導電觸點和光偶位置。
[0101]為了降低卡片功耗。IC卡電源默認關閉。需要通過特定的信號來激活開啟。本實現例用光偶感應信號的來激活。為了避免誤動作，除了通過濾光片和特定顏色光線外，本實現例進一步採用了光偶間隔選擇開啟的方式。圖9示出行動裝置在相鄰的發光點a』，b』，c』，d』。向對應的光偶a，b，c，d間隔送出信號。電源開關電路通過反相器和與門進行預先邏輯識別。這樣避免了可能存在的外部強光無差別性誤開啟。
[0102]圖10完整的描述了IC卡在交易開始前貼合屏幕，獲得定位和電源開啟的流程的範例
[0103]圖11(a)-圖11(b)示出通過η進位編碼(η>2)的方式，提高IC卡發送數據速率的範例。對於電容觸控螢幕，最大觸控點數T是固定的，當前比較常見的是5個點，Τ = 5。但是仍然可以增加導電觸點數S，使得S>T。只要控制IC卡同時發送的感應觸發信號不超過T即可。這意味著將對導電觸點進行分組，每組對應一個數據位。對於S = n*T。傳輸編碼為(η+1)進位。
[0104]圖11 (a)示出η = 3時，單個數據位的編碼方式。此時每3個導電觸點編碼為I個數據位。同時只能導通O個或I個導電觸點，因此可以獲得0、1、2、3三個位編碼，實現4進位數據位。作為不同的實現例，也可以選擇3進位、5進位或其他進位編碼方式。
[0105]圖11 (b)示出S = η*Τ，η = 3，Τ = 5的情形。此時總計15個導電觸點，具有5個四進位位，相當於10個二進位位。可以一次傳輸超過I字節(8個二進位位)數據。實例中以十六進位數3Α5做了編碼演示。
[0106]圖12(a)-圖12(h)示出IC卡電子現金圈存交易流程的範例，該範例對於其他交易，如圈提、聯機消費、轉帳、聯機認證等也具有參考意義。
[0107]圖12(a)示出系統在圈存交易開始前，先提示用戶輸入交易金額。圖12(b)示出系統隨之提示用戶輸入密碼。圖12(c)示出系統提示用戶將卡片貼合到屏幕指定區域。圖12(d)示出系統獲得對卡片定位。圖12(e)示出系統對卡片進行認證，這裡的認證可以通過對稱密鑰或非對稱密鑰進行。除了對卡片的認證，本步驟還進行了對密碼的認證，用戶密碼由卡片加密和數字籤名後，回送到交易主機。圖12(f)示出卡片對系統的認證以防止釣魚網站和釣魚應用攻擊，這裡的認證可以通過對稱密鑰或非對稱密鑰進行。圖12(g)示出各種認證通過後，卡片開始對電子現金脫機餘額進行更新。圖12(h)示出交易完成後，系統顯示交易後餘額並提示用戶移開卡片。
[0108]以上公開的本發明優選實施例只是用於幫助闡述本發明。優選實施例並沒有詳盡敘述所有的細節，也不限制該發明僅為所述的【具體實施方式】。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的修改和變化。本說明書選取並具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實際應用，從而使所屬【技術領域】技術人員能很好地理解和利用本發明。本發明僅受權利要求書及其全部範圍和等效物的限制。
【權利要求】
1.一種通過IC卡與電容觸控螢幕通信的系統，其特徵在於，包括具有電容觸控螢幕的行動裝置、IC卡，其中: IC卡可貼合在行動裝置的電容觸控螢幕幕上，直接與行動裝置通信以完成IC卡交易，並且，所述IC卡朝向電容觸控螢幕幕的一面含有用於向行動裝置傳遞電場的導電觸點和用於將所述電容觸控螢幕發出的光信號轉換成電信號的光耦， 所述行動裝置通過屏幕上產生的光線變化向IC卡發送數據，而IC卡通過光耦感應和獲取數據，IC卡通過在導電點生成電場變化的向行動裝置發送數據，而行動裝置的電容觸控螢幕幕將電場變化識別為觸摸效應並隨之解碼成接收數據。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，IC卡導電層、用於各個部件之間絕緣的絕緣層和IC卡內部結構，所述導電觸點和所述光耦設置在所述絕緣層上，所述IC卡內部結構進一步包括: IC卡晶片:用於完成卡功能； 調製/解調電路:設置在所述IC卡晶片與所述導電觸點之間，用於將IC卡晶片發出的數據進行調製並發送到導電觸點上；及設置在IC卡晶片與所述光耦之間，用於將光耦的數據通過解調方式發送至所述IC卡晶片上。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，IC卡還包括電源，所述電源連接光耦，用於在IC卡與行動裝置進行雙向數據通信時向所述IC卡提供電力，電源可以是可充電電池、一次性電池，也可以是光伏電池。
4.如權利要求2或3所述的系統，其特徵在於，IC卡還包括設置在IC卡內部結構內的IC卡線圈，以完成IC卡與外設的非接觸通信。
5.如權利要求2或3所述的系統，其特徵在於，IC卡還包括設置在絕緣層的IC卡觸點，所述IC卡觸點外露於所述絕緣層，可被讀卡器設備物理和電器接觸。
6.如權利要求2或3所述的系統，其特徵在於，IC卡一表面結構設置用於提醒用戶在操作卡片時需要將標識所在區域置於電容觸控螢幕幕範圍內的區域圖形標識，其對立面上在圖形標識垂直投影對應區域內設置其多個所述導電觸點和多個光耦。
7.如權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，導電觸點具有η組，每組數量為等同於電容觸控螢幕通常支持的最大觸摸點數，以支持(η+1)進位編碼數據發送。
8.如權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，光耦配置用於抗幹擾和抗互擾的不同顏色的濾光片。
9.如權利要求1或2所述的系統，其特徵在於，行動裝置進一步包括:在工作過程中動態產生的電容感應點和發光點、解碼/編碼引擎，所述解碼/編碼引擎與調製/解調電路相對應，以共同完成IC卡與行動裝置之間的數據傳輸。
10.一種IC卡，其特徵在於:IC卡可貼合在行動裝置的電容觸控螢幕幕上，直接與行動裝置通信以完成IC卡交易，IC卡包括導電層、用於各個部件之間絕緣的絕緣層和IC卡內部結構， 所述IC卡朝向電容觸控螢幕幕的一面含有用於向行動裝置傳遞電場的導電觸點和用於將所述電容觸控螢幕發出的光信號轉換成電信號的光耦，所述導電觸點和所述光耦設置在所述絕緣層上； IC卡晶片:用於完成IC卡功能； 調製/解調電路:設置在所述IC卡晶片與所述導電觸點之間，用於將IC卡晶片發出的數據進行調製並發送到導電觸點上；及設置在IC卡晶片與所述光耦之間，用於將光耦的數據通過解調方式發送至所述IC卡晶片上。
11.如權利要求10所述的IC卡，其特徵在於，IC卡還包括電源，所述電源連接光耦，用於在IC卡與行動裝置進行雙向數據通信時向所述IC卡提供電力。
12.如權利要求10或11所述的IC卡，其特徵在於，IC卡還包括設置在IC卡內部結構內的IC卡線圈，以完成IC卡與外設的非接觸通信，或 IC卡還包括設置在絕緣層的IC卡觸點，所述IC卡觸點外露於所述絕緣層，可被讀卡器設備物理和電器接觸。
【文檔編號】G06Q20/38GK204155313SQ201420309969
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年6月11日 優先權日:2014年6月11日
【發明者】趙飛 申請人:趙飛