用於將數據存儲介質與終端相互作用的方法

2024-04-04 00:21:05 2

用於將數據存儲介質與終端相互作用的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於將可攜式數據存儲介質(1)與終端(50)相互作用的方法。關於這方面，數據存儲介質(1)包括：具有至少一個或一組電容變送器元件(11、12、13、14)的變送器裝置(10)，電容變送器元件放置在數據存儲介質(1)之上或之中處於與數據存儲介質(1)的幾何結構有關的限定位置處；至少一個非接觸式接口(34、36；38)；以及專用的能量供應體(32)。終端(50)包括具有觸敏顯示的電容顯示屏(52)，該電容顯示屏涉及數據存儲介質(1)使用電容變送器元件(11、12、13、14)來產生信號，當數據存儲介質(1)放置到顯示屏(52)上時，該信號被終端(50)的顯示屏(52)拾取並通過終端(50)被評估為輸入信號。
【專利說明】用於將數據存儲介質與終端相互作用的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於將例如晶片卡、有價文件、具有晶片的鈔票、身份證、支付卡、入場券等可攜式數據載體與終端設備相互作用的方法。終端設備應理解為例如計算機、筆記本電腦或膝上型電腦、收銀機系統的收銀機、或例如行動電話、平板電腦的手持單元、或檢查單元。本發明還涉及上面指定種類的一種可攜式數據載體以及一種終端設備。此外，本發明涉及一種用於將可攜式數據載體與終端設備相互作用的系統。
【背景技術】
[0002]在公知的方法中，可攜式數據載體的防偽元件的檢查是通過放置在終端設備的顯示屏上來進行的。WO 2009/019038 Al描述了對數據載體的檢查，所述數據載體包括構造為透光區域的窗口元件。在窗口元件中，信息項目以可見或不可見結構的形式來構造。為了驗證數據載體，採用計算機的顯示屏，即常規的PC顯示屏或手持單元的顯示屏。為了進行對數據載體的驗證，具有構造於其中的結構信息項目的窗口元件被放置在顯示屏的某個區域上。在顯示屏上，實現了與數據載體窗口元件中的結構信息項目關聯的顯示。通過疊加兩個部分信息項目，隱藏的信息項目在數據載體的窗口元件中變得可見，藉此使數據載體可驗證。
[0003]該防偽構思的可操作性需要足夠精確地疊加窗口元件，並需要將信息項目顯示在顯示屏上。此外，所描述過程並不適於以自動化方式找到待驗證的數據載體的種類或類型。如果數據載體例如是具有窗口元件的銀行票據，則將銀行票據置於顯示屏上以待驗證的終端設備是未知的。
[0004]CN 101819623 A公開了一種具有IC的存儲數據載體，其具有一組電容連接點，藉助於這組電容連接點，它可以由具有觸敏顯示屏的讀取設備來讀取。一對連接點用來向數據載體供能，另一對用來通過讀取設備來讀取存儲在數據載體上的信息。該解決方案在讀取信息時簡化了對存儲數據載體的處理。然而，電容能量供應的實現是繁複的。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是陳述一種解決上面提到的問題同時在將可攜式數據載體與終端設備相互作用時能夠具有更大靈活性的方法。本發明的另一目的是陳述能夠靈活和安全地彼此相互作用的一種數據載體和一種終端設備。
[0006]這些目的通過根據權利要求1特徵的方法以及根據其它獨立權利要求特徵的數據載體、終端設備和系統來實現。有利實施例可以在從屬權利要求中找到。
[0007]本發明提供了一種用於將可攜式數據載體與具有電容顯示屏的終端設備相互作用的方法。可攜式數據載體在此應具體理解為:晶片卡、有價文件、具有晶片的鈔票、身份證、支付卡、入場券等。為了本發明的目的，終端設備例如是計算機、筆記本電腦或膝上型電腦、諸如移動無線電設備、平板電腦、收銀機系統的收銀機等手持單元。
[0008]一方面，相互作用可優選地以這樣的方式發生，即終端設備確定數據載體在顯示屏上的精確位置並產生與所述位置精確地配合的顯示。因此，可以例如實現文本顯示，其對準性精確地對應於數據載體的主軸的對準性。
[0009]在優選實施例中，另外在相互作用的框架內設立了從終端設備到數據載體的反向通道，經由該反向通道，終端設備可以將數據發送到數據載體，以賦予數據載體和終端設備之間的雙向通信。
[0010]數據載體包括具有至少一個或一組電容換能器元件的換能器裝置(transducerarrangement)，電容換能器元件放置在數據載體上或放置在數據載體中處於與數據載體的幾何結構有關的限定位置處。
[0011]數據載體的換能器元件應理解為附加的電容面積，其連接到構造為集成電路(集成晶片、IC)的驅動器械。驅動換能器元件能夠使信號產生，該信號被終端設備的顯示屏拾取並被評估為輸入信號。通過將換能器元件操作為傳感器以及使顯示屏適當地驅動，可以設立從終端設備到數據載體的反向通道。
[0012]數據載體還包括用於與終端設備通信的接口，可優選地是非接觸式接口。特別在如鈔票的實施例中，接口可優選地構造為純粹非接觸式的接口。
[0013]數據載體還包括專用的能量供應體，該能量供應體具體可提供用於操作換能器裝置的能量。能量供應體與換能器裝置獨立地工作。它有利地以自主式能量供應的形式例如構造為電池，或者經由非接觸式接口而實現。
[0014]數據載體還可以包括附加的接觸類型接口。具有接觸類型和非接觸式接口的這種數據載體被指定為雙接口數據載體；它們通常包括觸墊和線圈。
[0015]終端設備包括具有觸敏顯示的電容顯示屏。現在，該種類的顯示屏很廣泛，主要用在高性能行動電話(「智慧型手機」)或平板電腦中。電容顯示屏利用在顯示屏各自傳感器面積上的施加電壓的改變率。在此，顯示屏的玻璃基底的表面由電容器組成，電容器根據手指碰觸而改變它們的值。該改變通過與顯示屏聯接的邏輯電路被確定並被轉換成顯示屏的坐標。
[0016]根據本發明，數據載體經由電容換能器元件產生信號，當數據載體放置到顯示屏上時，該信號通過終端設備被終端設備的顯示屏拾取並被評估為輸入信號。通過評估換能器元件的信號，終端設備得到了數據載體在顯示屏上的精確位置，並基於數據載體在顯示屏上精確位置這一認知而執行至少一個行為。在此，用於驅動換能器元件的能量可經由非接觸式接口得到，或者源於數據載體的專用的能量供應體。
[0017]本發明另外提供了 一種用於與終端設備相互作用的數據載體。數據載體包括具有至少一個或一組電容換能器元件的換能器裝置，電容換能器元件在與數據載體的幾何結構有關的預定位置處放置在數據載體上或放置在數據載體中。此外，數據載體包括至少一個非接觸式接口和專用的能量供應體。
[0018]數據載體可以以雙接口卡片的形式呈現，在該情況下，它在非接觸式接口之外另外具有接觸類型接口。還可以規定，為數據載體配備用於近場通信(NFC)的NFC單元，NFC單元除了可提供數據轉移通道，還可以用於向數據載體的部件供能。
[0019]本發明另外提供了一種用於與根據本發明的數據載體相互作用的終端設備。例如計算機、膝上型電腦或筆記本電腦、平板電腦、行動電話、收銀機系統的收銀機等的終端設備被構造為用於通過評估根據本發明數據載體的換能器元件的信號而得到數據載體在顯示屏上的精確位置。
[0020]此外，本發明提出了一種用於將可攜式數據載體與終端設備相互作用的系統，該系統包括根據本發明的至少一個數據載體以及根據本發明的至少一個終端設備。
[0021]在一個技術上特別容易實現的實施例中，數據載體包括具有若干觸墊的接觸類型接口。根據該實施例，數據載體被構造為雙接口數據載體。根據本發明，接觸類型接口的觸墊被用作電容換能器元件，在電容換能器元件上產生用於顯示屏的信號。這需要將數據載體向下放置到具有接觸類型接口的顯示屏上，使得用作電容換能器元件的觸墊的信號可以藉助於終端設備的電容顯示屏而被檢測並被評估為輸入信號。
[0022]選擇性地，電容換能器元件被單獨或聯合驅動。在與數據載體的幾何結構有關的限定位置處放置換能器元件。換能器元件可以設置為分布在數據載體的面積上。它們同樣可以以空間集中的方式並且與各部件有關以與之相對的限定方式設置在數據載體上或設置在數據載體中。
[0023]為了驅動換能器元件，驅動器械在換能器元件上導致電荷改變，特別是以從2pF到InF範圍內的數量級導致電荷改變。驅動換能器元件所需的能量從數據載體的內部能量供應體獲取，或者經由電感耦合通過非接觸式接口從終端設備傳輸。在此，用諸如移動無線電終端設備、平板電腦等公知的終端設備可靠地獲得足夠的能量供應，即使當終端設備的天線放置在終端設備的背離顯示屏的一側也是如此。
[0024]在另一有利的實施例中，數據載體包括窗口元件，換能器元件放置在數據載體上或放置在數據載體中處於與窗口元件有關的預定位置處。在此，如 申請人:在WO2009/019038 Al中描述的，窗口元件應理解為透光區域。該出版物的內容通過引用被併入本發明的說明書中。根據WO 2009/019038 Al中給出的定義，第一信息項目放置在透光區域中。第二信息項目至少顯示在終端設備的分離的顯示屏的某些區域中。或者在第一信息項目中或者在第二信息項目中，又或者在兩個信息項目中，隱藏了沒有輔助手段對觀察者而言就不可認出和/或不可讀取或者只是很難認出和/或讀取的另一信息項目。通過使數據載體的半透明區域中的第一信息項目位於顯示屏的第二信息項目上以及使隱藏的信息項目能夠認出和/或讀取為圖案和/或同色異譜，來實現數據載體的驗證。
[0025]在根據本發明的方法中，應規定，終端設備通過評估換能器元件的信號而得到數據載體在顯示屏上的精確位置，並在顯示屏上輸出相對於數據載體和窗口元件正確定位的內容信息項目。該過程的優點在於，數據載體的窗口元件的疊加以及顯示屏上的顯示現在不再需要手動執行。反而，基於以與窗口元件有關的限定方式放置的換能器元件，使第一信息項目包含於其中的窗口元件的位置被顯示屏自動查明。因此，可以更精確地實現第一信息項目和第二信息項目在窗口元件和顯示屏中的疊加。
[0026]產生於終端設備的顯示屏上的信號可以涉及各內容信息項目。它們準許特別是終端設備得到數據載體的精確位置或放置在數據載體中的窗口元件的精確位置。基於窗口元件的確定了的位置，終端設備可以在其顯示屏上產生一顯示，該顯示相對於窗口元件精確地正確定位。利用具有窗口元件的數據載體，存在正確定位的顯示對用戶構成了數據載體和顯示屏或終端設備一起工作的必要反饋。利用具有窗口元件的鈔票，該顯示特別準許真實性檢查。對數據載體的必要的終端設備側調整可以通過相應的軟體實現，例如通過存儲小程序(即相應的應用程式)實現。[0027]在另一實施例中，經由換能器元件實現了從顯示屏到數據載體的信號交換，通過將換能器元件操作為傳感器以及通過顯示屏使信號取決於位置而產生，該信號被操作為傳感器的換能器元件檢測，並通過數據載體被評估為輸入信號。這能夠使反向通道從終端設備經由其顯示屏到數據載體而實現。這樣做，換能器元件11、12、13、14可以被單獨地尋址，因此使快速且更複雜的信號傳輸得以實現。
[0028]在反向通道的特別簡單的實施例中，反向通道可以通過將終端設備的顯示屏的電容驅動整體地開啟和關閉以及使這些開啟和關閉操作由換能器元件檢測來實現。這樣做，顯示屏可以保持激活以顯示信息，只有用於用戶輸入的驅動失效。在此，實際信號傳輸可以例如通過開啟時間對指定時間單元的總持續時間的比率來實現，其中，比某一參考值更小的開啟時間例如認定為邏輯「0」，而比參考值更大的開啟時間認定為邏輯「1」，從而能夠使信號從終端設備傳輸到數據載體。
[0029]在有利的替代實施例的變型中，反向通道也可以通過將形成在數據載體中的加速度傳感器與構造在終端設備中的振動器械配合以及作用於顯示屏上而實現。通過相應地驅動振動器械，產生了由加速度傳感器檢測的信號。
[0030]有利地，將反向通道設立在終端設備上常常可以通過軟體調整來實現，無需改變任何硬體。例如，小程序可以為此提供在數據載體中，小程序從數據載體轉移到終端設備。使用從終端設備到數據載體的反向通道具有實際的重要性，特別是對於構造為卡片的數據載體，例如支付卡、入場券、有價卡片等。
[0031]在有利的改進中，根據本發明的數據載體配備有啟用器械(consent apparatus),該啟用器械具有的效果是，當數據載體放置在上面時，數據載體和顯示屏之間的信號傳輸僅當用戶通過某一動作證實這一點時而得以實現。有利地，啟用器械可以特別地包括後接觸區域，經由該後接觸區域，用戶通過同時碰觸連接到顯示屏的外側接觸面積而閉合線路，閉合的線路成為在數據載體和顯示屏之間改變電容的可能性的條件，因此成為信號傳輸的條件。
[0032]除了快速和精確地檢查數據載體、特別是鈔票的真實性之外，藉助於構造為檢查單元的終端設備，根據本發明的方法還準許大量的基礎的有價交易。如前面內容所描述的，這些需要將數據載體放置到終端設備的電容顯示屏上。
[0033]在第一變型中，為了在終端設備上進行防偽性重要的交易(security-criticaltransaction),交易被轉移到計算機，計算機使交易數據加密為具有專門用於數據載體的密鑰的圖像，並經由單獨的通道將交易數據連同交易碼(TAN) —起轉移到終端設備，圖像加密的數據顯示在終端設備的顯示屏上。單獨的通道可以例如是SMS (短消息服務)。有利地，僅在正確定位地疊加具有在顯示屏上顯示的圖像加密數據的窗口元件的情況下，實現對圖像加密的數據的解密。
[0034]為了進行根據第一變型的有價交易，需要一種根據本發明的、具有換能器裝置並可選地具有窗口元件的數據載體。
[0035]在交易的第二變型中，數據載體不必具有窗口元件。為了在根據第二變型終端設備上進行防偽性重要的交易，交易數據經由非接觸式接口從終端設備轉移到數據載體。
[0036]在替代的第三變型中，使用具有換能器裝置和反向通道的數據載體，為了在終端設備上進行防偽性重要的交易，交易數據經由數據載體的換能器元件轉移到數據載體。[0037]在第二變型和第三變型中，另外可以規定，通過數據載體，專門用於交易的交易碼得以產生，並經由非接觸式接口或換能器元件選擇性地轉移到終端設備，終端設備特別地經由一安全通道將交易數據連同交易碼一起轉移到計算機，以進行進一步處理。
[0038]如果數據載體具有窗口元件，則可以以簡單的方式利用後者，以通過例如將呈送於終端設備的顯示屏上的交易數據如此對準使得它們精確地出現在數據載體的窗口元件中，來證明數據載體的可操作性。僅僅當數據載體的通過數據載體驅動的換能器元件適當運行時，才可以通過數據載體獨立地進行這樣的對準。該功能於是構成了數據載體以預期方式工作的證明。
[0039]在此，交易數據的轉移可以經由非接觸式接口實現，例如經由NFC接口實現。經由反向通道，實現了數據載體和終端設備之間的認證。
[0040]在另一變型中，數據載體和終端設備之間的認證也可以經由非接觸式接口實現，例如經由NFC接口實現。如果數據載體具有NFC接口，則後者可以另外設置另一非接觸式接口。特別是在終端設備具有特別安全的運行環境時，兩個所描述的變型是有利的。數據載體的這種安全運行環境例如是來自 申請人:的作業系統MobiCore，它在數據載體的安全運行環境下被採用。作為安全運行環境，可以採用例如ARM? Trust Zone?技術。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]下文中，將基於示例性實施例來更仔細地說明本發明。圖中所示是為了更好地理解而示意化，並不反映實際情況。另外，為了清楚起見，所描述實施例減少至關鍵核心信息。圖中所示比例同樣不對應於現實中存在的關係，只用來改進清晰性。示出了:
[0042]圖1是採用卡片形式的根據本發明的數據載體的示意圖，
[0043]圖2是具有本發明必要元件的終端設備的部分示意性圖，
[0044]圖3是採用鈔票形式的根據本發明的數據載體，
[0045]圖4是同時採用根據本發明的方法的有價交易順序的示意圖，以及
[0046]圖5是啟用器械的示意圖。
【具體實施方式】
[0047]圖1示出了根據本發明的可攜式數據載體I的第一示例性實施例。可攜式數據載體I基本上是具有減少的整體尺寸和範圍源的計算機，其具有微控制器和用於與外部設備通信的至少一個接口。它常常不具備、或只具備初步的、專用的用戶數據輸出。微控制器通常具備幾平方毫米的整體尺寸，並且與常規PC相比，單獨通過其較小整體尺寸，無論在數據處理能力方面還是在存儲容量方面均在其性能上大大受限。其外部構造形式如此設計，使得用戶可以隨時方便地攜帶它。可攜式數據載體的典型實施例例如是晶片卡(卡片)、支付卡、入場券等。可攜式數據載體也可以以鈔票、護照或另一有價文件的形式來實現。
[0048]在第一實施例中，舉例來說，數據載體I構造為所謂的雙接口卡片，並具有非接觸式以及接觸類型的接口，以與終端設備(圖1中未示出)進行通信。非接觸式接口由天線36和NFC (近場通信)線路(晶片)34表示。參考符號38指定接觸類型接口的接觸元件。然而，在其適當的功能中，接觸元件基本上與採用如在此提出的數據載體I無關。
[0049]參考符號32表示用於向數據載體供能的單元。在圖1的示例性實施例中，它從NFC晶片34得到其能量。也就是說，能量供應體經由天線36以電感方式得以實現。可替代地，能量供應體32也可以例如通過電池或通過蓄電池構造為自主式能量源的形式。同樣，能量供應體32可以通過太陽能電池形成，其可以通過環境光、或特別地通過由終端設備的顯示屏發射的光進行驅動；通過終端設備發光可以有針對性地實現為用於太陽能電池，例如通過產生閃光來實現。在NFC晶片34和接觸元件38之間，可以發生數據交換。如果使用電池、蓄電池或太陽能電池，則無需非接觸式接口，只要它用於能量傳輸。
[0050]數據載體I還包括具有至少一個電容換能器元件的換能器裝置10，舉例來說，在圖1所示的實施例中，設置有四個電容換能器元件11、12、13、14。一方面，換能器元件11、
12、13、14分別包括具有兩個電容面積的電容器121、122、123、124，其中一個電容面積分別連接到驅動器械30 ;另一方面，換能器元件11、12、13、14分別包括接觸面積111、112、112、114。在第一實施例中，接觸面積111、112、112、114直接放置在數據載體I的上側，使得當數據載體I放置在上面時，與顯示屏52的玻璃基底的表面直接接觸。在替代實施例中，保護性箔片放置在接觸面積上。
[0051]驅動器械30可以例如實現為用於晶片卡的單個晶片控制器的一部分，或者被構造為分離的部件。它連接到能量供應體32。驅動器械30可以有針對性地影響換能器元件
11、12、13、14的充電狀態，特別是影響供能。它從能量供應體32提取所需能量。在與數據載體I幾何結構有關的、而且與可選地設置在數據載體I中的窗口元件20有關的限定位置處，將換能器元件11、12、13、14放置在數據載體I中或放置在其上。舉例來說，在圖1中，換能器元件11、12、13、14放置在窗口元件20周圍。換能器元件11、12、13、14的數量和放置也可以與圖中所示的偏離。
[0052]在圖1所示的實施例中，示出了分離的換能器元件11、12、13、14。然而，舉例來說，在圖示的雙接口卡片中，接觸元件38的未特別示出的觸墊也可特別有利地形成為換能器元件11、12、13、14的接觸面積。
[0053]換能器元件11、12、13、14可以選擇性地單獨或聯合驅動，驅動取決於數據載體的米用。
[0054]圖1所示的數據載體與終端設備50的電容顯示屏52相互作用，在此，其基本相關元件在圖2中很簡略地示出。電容顯示屏52由顯示屏控制單元55驅動。顯示屏控制單元55同時評估顯示屏52與由電容符號標示的相對元件、特別是與手指或數據載體I的換能器元件之間的電容改變，。還可以規定，電容顯示屏52經由合適連接51電氣連接到外側接觸面積53，其位於終端設備50的外側，使得它可以被用戶碰觸。外側接觸面積53可以以簡單的方式通過終端設備50的金屬殼體來實現，而連接51可以通過安裝裝置或連接裝置來實現。許多終端設備50具有相應的設備，它無需專門設立。終端設備50經常具有其它部分和部件，其對在此描述的發明不重要，因此未示出。
[0055]終端設備50可以例如是公眾可接觸的終端。另外，然而，終端設備50 —般還可以是計算機、膝上型電腦、上網本、平板電腦、移動無線電終端設備、個人數字助理(PDA)等，其同時常常配備有電容顯示屏52。
[0056]在電容顯示屏52中，顯示屏表面一直以高的局部解析度掃描電容改變。為此使用合適的公知方法。根據一個公知方法，在顯示屏控制單元55的控制下，由不同振幅的信號包組成的測試信號順序取決於位置而產生。通過外部影響、特別是通過電容影響，藉由手指碰觸來改變測試信號順序會被顯示屏控制單元55檢測到。這樣的改變也可以通過數據載體I中示出的換能器元件11、12、13、14導致而成，通過換能器元件11、12、13、14將另一個添加到電容顯示屏52的現有電容值。
[0057]根據本發明，數據載體I經由電容換能器元件11、12、13、14產生信號，當數據載體放置到顯示屏52上時，該信號由終端設備50的顯示屏52拾取並通過終端設備50評估為輸入信號。
[0058]這樣做，數據載體I放置到顯示屏52上，使得換能器元件11、12、13、14的接觸面積111、112、112、114直接位於顯示屏52上。換能器元件11、12、13、14的驅動由驅動器械30來實現，通過來自能量供應體32的能量的受控供應，導致換能器元件11、12、13、14的相連電容面積的電荷改變最小，因此導致換能器元件11、12、13、14的電容改變最小。電荷改變的數量級有利地處於2pF至InF的範圍內，但小於2pF直到IpF的電荷改變也已經在技術上可開發。原理上，較大的值支持信號傳輸的質量，而較小的值賦予較小的構造形式並特別適於例如實現本發明的鈔票。用於驅動換能器元件11、12、13、14的能量可以經由天線線圈36從終端設備50由數據載體I獲得。即使當終端設備側的天線放置在設備的背離顯示屏52的後側時，也會獲得足夠的能量供應。
[0059]終端設備50例如藉助於如上文中說明的測試信號順序來檢測換能器元件11、12、
13、14導致的電荷改變，並從中查明換能器元件11、12、13、14在顯示屏52上的精確位置。因為相對於窗口元件20使換能器元件11、12、13、14以給定距離放置，或放置在給定位置中，所以基於該信息，終端設備可以查明窗口元件20在顯示屏上的精確位置或數據載體I在顯示屏上的精確位置。為了進行對位置的確定，可以在終端設備50中設置相應的軟體應用程式，例如由顯示屏控制單元55實行的小程序。
[0060]可以規定，將顯示屏52上的圖形或字母控制信息輸出向用戶顯示，其中數據載體I的方向必須相對於數據載體I的當前位置移位，以便可以實現對位置的確定。
[0061]應向用戶傳達的是，已經順利進行了數據載體I在顯示屏52上位置的檢測。為此，換能器元件11、12、13、14可以例如在順時針方向上例如被陸續激活，並且可以例如設置有與窗口元件20相配合且示出顯示屏52中所示信息項目54的文本輸出，在圖1中例如是字詞「測試」。一旦順利檢測到位置，則所示信息項目54、即例如字詞「測試」在正確方位上跳入窗口元件20的區域中。在順時針方向上，從換能器元件的激活順序來查明該方位。
[0062]在此例如通過開啟時間對指定時間單元的總持續時間、例如開關周期的比率可以實現實際的信號傳輸，其中，比某一參考值更小的開啟時間例如認定為邏輯「0」，而比參考值更大的開啟時間認定為邏輯「 I」。甚至通過開啟時間對時間單元比率更精確地分辨，可以進一步單獨地鑑定單個換能器元件11、12、13、14。然後，基於開啟時間對時間單元的某一更長或更短的比率，在平視下可以明確地認出例如放置在右上的換能器元件，使得對數據載體I方位的確定是明確可行的，即使當偶數個換能器元件以點或軸對稱的方式放置在數據載體上也是如此。
[0063]在替代的可行實施例中，字詞「測試」可在順時針方向上在窗口元件20內旋轉。當然，所示信息項目54並不限於示出字詞，而是可以是任意的圖形表示；當然，也可以靜態地實現再現。
[0064]在本發明非常有利的改進中，可以規定，在顯示屏52和數據載體I之間經由換能器元件11、12、13、14設立反向通道，經由該通道，終端設備50向數據載體I傳輸信號。
[0065]通過使換能器元件11、12、13、14操作為傳感器並且使顯示屏52合適地驅動，可以實現反向通道。在這種情況下，驅動器械30被構造為檢測換能器元件11、12、13、14的充電狀態或電容改變並且將它們評估為輸入信號。在反向通道的第一實施例中，通過相應地驅動測試信號順序來產生對於放置在顯示屏52上的數據載體I的位置相關信號。為了形成測試信號順序，利用了先前認出的數據載體I的位置。換能器元件11、12、13、14可以如此單獨地尋址，因此實現了快速且更複雜的信號傳輸。由操作為傳感器的數據載體側換能器元件11、12、13、14來檢測信號。
[0066]可替代地，例如通過整體地開啟和關閉顯示屏52以及將之經由換能器元件11、
12、13、14由驅動器械30檢測，可以實現反向通道。在此例如通過開啟時間對指定時間單元的總持續時間的比率，可以實現實際的信號傳輸，其中，比某一參考值更小的開啟時間例如認定為邏輯「0」，而比參考值更大的開啟時間認定為邏輯「 I 」。
[0067]在終端設備50上設立反向通道可以通過軟體實現，例如通過安裝在終端設備50上的小程序實現。軟體也可以由數據載體I提供，並從後者轉移到終端設備50。
[0068]在替代實施例中，反向通道通過振動器械和加速度傳感器的配合來實現。公知地，振動器械用於終端設備，在那裡被頻繁使用以警示用戶。同樣公知地，加速度傳感器用於數據載體，其中它們例如用於查明空間中位置的改變。為了實現反向通道，數據載體I配備有加速度傳感器，而終端設備50配備有振動器械。後者通過相應的軟體例如被間歇地驅動，其中信號傳輸通過開啟和關閉時間的比率來實現。
[0069]為了確保由用戶實現將數據載體I放置到顯示屏52上，在另一改進中，「碰觸」和「未碰觸」之間的改變也可以使用終端設備50的軟體或軟體擴展來評估。結果，可以確保的是，用戶積極地將數據載體I放置到顯示屏52上，例如放置到收銀臺設備或支付設備的顯示屏52上。該方法使重播攻擊(relay attack)不可能。
[0070]為了確保在數據載體I和終端設備50之間故意地實現數據交換，在實施例的變型中，如圖5中示意性示出的，數據載體I可以具有啟用器械40。它包括:至少一個後接觸區域41，其形成在數據載體I的背離換能器元件111、112的後側；至少一個電氣開關42，其連接到驅動器械30 ;以及電氣連接43，其在後接觸區域41和換能器元件111、112中的至少一個之間引導經過開關42。
[0071]後接觸區域41可以例如基於石墨或炭黑或者由導電聚合物組成，並且有利地具備適度的導電性，其中電阻〈100kQ。有利地，開關42是電晶體、FET、繼電器或類似部件。它可以構造為數據載體I的微控制器的分離部件或集成部分。電氣連接43可以例如藉助於導線來實現。一個後接觸區域41經由一個或若干個開關42可以連接到一個或若干個換能器元件111、112，或者也可以設置若干個後接觸區域41，其經由相關聯的開關42分別連接到一個或若干個換能器元件111、112。換能器元件111、112基本上在數量和放置方面對應於根據圖1的換能器元件11、12、13、14，但與之不同的是，分別僅包括連接到一個或多個開關42的一個接觸面積111、112 ;換能器元件111、112不具備與換能器元件11、12、13、14一樣的附加的電容。用於實現電容的各自第二電容面積由顯示屏52形成。當數據載體I構造為接觸類型晶片卡時，接觸面積111、112例如有利地由已經存在的接觸面積實現。驅動器械30可以被包裝45圍繞，所陳述部件42、43、111、112中的另外一些也可以全部或部分地嵌入到包裝45中。
[0072]終端設備50具有的外側接觸面積53經由合適的連接51被電氣連接到顯示屏52。
[0073]啟用器械40運行如下。為了使驅動器械30可以導致換能器元件111、112充電狀態的改變，它必須驅動一個或多個開關42。而且，在換能器元件111、112和顯示屏52之間必須能夠電氣過渡。這需要經由後接觸區域41、終端設備50和顯示屏52使換能器元件
111、112閉合的線路。為此，一方面，用戶必須經身體碰觸數據載體I的後接觸區域41，同時另一方面，終端設備50的外側接觸面積53連接到顯示屏52。經由用戶的身體，於是使線路閉合，如虛線標示，從而使電荷在換能器元件111、112和顯示屏52之間流動，從而改變電荷。
[0074]如上文中描述所構造的數據載體I使數據在數據載體I和終端設備50之間轉移，這基於經由換能器元件111、112的電容面積產生電氣降(electrical sinks)的原理,該電氣降可以等同於手指碰觸。換能器元件111、112的接觸面積在顯示屏52電容面積上惰性地表現-即它們為高歐姆，只要它們沒有連接到固定電位即可。只要換能器元件111、112沒有被驅動器械30積極地加以驅動，它們就處於所謂的三態下。如果數據載體I 一方面具備例如接觸元件，另一方面具備非接觸式接口，並且數據載體I處於非接觸式操作下，則所有的經由接觸元件實現的輸入均處於三態下。使用軟體可以經由用於驅動器械30的開關42來將換能器元件111、112的接觸面積切換到固定的參考點-因此結束三態。通過兩個狀態之間的改變，位於終端設備50的電容顯示屏52上的數據載體I可以在接觸面積上施加改變的信號水平。這些水平改變被電容顯示屏52認定為手指碰觸，並報告給終端設備側的評估單元，即例如報告給顯示屏控制單元55。然後，信號傳輸又可以例如經由開啟時間對某一時間單元的比率而實現。
[0075]為了驗證所示的信息項目，可以採用例如WO 2009/019038 Al中描述的方法。
[0076]圖2示出了根據本發明的數據載體I的第二示例性實施例，其採用鈔票或銀行票據的形式。舉例來說，示意性地示出了面值20的票據，其基本上可以例如是所標示的20歐元票據。銀行票據同樣包括窗口元件20，僅僅舉例來說，其周圍再次放置了四個換能器元件11、12、13、14。正如前述示例性實施例中的，換能器元件11、12、13、14連接到驅動器械30。後者直接聯接到銀行票據中的天線36，以便可提供無導線的通信接口以及用於驅動器械30的能量供應體。因此，銀行票據中的線路如此構建，使得直接實現能量收回，無需斷開終端設備NFC場的電壓供應。這可以是因為沒有獨立的NFC通信需要實現。驅動器械如此構建，使得某一信息順序得以實現在每張銀行票據的換能器元件11、12、13、14上。例如，開關元件可以交替地開啟和關閉換能器元件的電容，並因此交替地開啟和關閉其接觸面積。
[0077]將鈔票配備窗口元件20和換能器裝置10準許使用相應的檢查單元來快速且非常精確地檢查鈔票的真實性。
[0078]用根據本發明描述的換能器裝置並且可選地用窗口元件配備數據載體準許進行大量的基本電子交易。根據本發明的解決方案具體適用於辦理交易，其中數據載體I與終端設備50通信，以便例如用經由基本上不安全的數據網絡連接的伺服器經由終端設備50進行電子交易。
[0079]作為電子交易的示例，圖3圖示了藉助於以晶片卡形式構造的數據載體I將終端設備50上的大量錢從用戶的帳戶轉移到由伺服器表示的服務提供者的帳戶的動機；在此採用晶片-卡片的實施例僅僅是為了描述的目的；數據載體I的其它實施例當然是可行的。終端設備50具有電容顯示屏52。
[0080]交易開始於終端設備50在顯示屏52上產生關於預期交易的相關信息。舉例來說，在電容顯示屏52上顯示信息項目54，向晶片卡I的所有者傳達:他執行的交易價值例如為
15.00歐元；並由伺服器(未示出)形式的服務提供者「xy商店」執行。為了完成交易，用戶被顯示屏52上的顯示「請出示卡」輸出要求將他的晶片卡I放置到終端設備50的顯示屏52上。於是，用戶將他的晶片卡I放置到電容顯示屏52上，並如下文中更緊密描述地實行該交易。為了可以實行，可以規定，用戶通過同時碰觸晶片卡I和終端設備50而至少暫時地建立兩者之間的物理接觸，由此閉合線路。在進行有價交易之後，例如經由顯示屏52告知用戶，交易已經順利地完成:「交易完成」。
[0081]當晶片卡I放置在上面時交易的精確實行取決於如何精確地配備晶片卡I和終端設備50。第一實施例的變型基於晶片卡1，晶片卡I具有換能器裝置10以及窗口元件20。終端設備50可以例如是移動無線電終端設備、平板電腦等。
[0082]交易數據從終端設備50傳輸到服務提供者的伺服器。針對交易數據，後者形成針對於交易的交易信息項目，為此，舉例來說，將在下文中採用交易碼(TAN)，並使之受到圖像加密，圖像加密用卡片特定窗口密鑰來實行。圖像加密具有的效果是，圖像加密的交易數據在顯示屏52上不變的圖形再現可以讀取出來。同樣，交易數據也可以被圖像加密。伺服器經由分離的通信通道將圖像加密的交易碼和其中可施加的圖像加密交易數據發送回終端設備50，終端設備50將之顯示在其顯示屏52上。分離的通信通道可以是例如SMS。數據載體I的窗口元件20構造為僅在正確定位疊加的情況下通過將可讀取、可理解的交易碼再現和其中可施加的交易數據實現在顯示屏52上來去除圖像加密。這樣的加密/解密可以以簡單的方式實現，例如使用納入到窗口元件20中的透鏡結構，其僅在待呈送的圖形圖案以專門與透鏡結構配合的方式示出在顯示屏52上時傳送有效的、可讀取的圖像。
[0083]在第一實施例的變型的修改中，使用了具有換能器裝置10但不具有窗口元件的晶片卡I。交易數據被再次傳輸到服務提供者的伺服器，其形成用於交易數據的交易碼(TAN)並經由分離的通信通道將之發送回終端設備50，終端設備50將之顯示在其顯示屏52上。與第一實施例的變型相比，在該變型中沒有圖像加密。反而，交易碼和其中可施加的交易數據的輸出以與晶片卡I成某種關係地加以實現。為此，終端設備50首先確定晶片卡I在顯示屏52上的精確位置，而後輸出與查明的位置相配合的交易碼和其中可施加的交易數據，使得它們與在顯示屏52被晶片卡I覆蓋的面積外側的晶片卡I呈限定關係。例如，交易碼和其中可施加的交易數據的再現可以實現在晶片卡I與縱向邊緣平行對準的某一縱向邊緣上。而且，再現可以與設置在晶片卡I上的標記配合。然後，與標記的偏離對準或不匹配標示出不準許、不可信的再現。
[0084]在第二實施例的變型中，使用了僅配備有換能器裝置的晶片卡1，沒有窗口元件。現在，經由晶片卡I的非接觸式接口、例如NFC接口將交易數據從終端設備50轉移到晶片卡I。於是，晶片卡I例如產生交易碼，並經由換能器元件將之發送回終端設備50。最後，終端設備50將由交易碼和交易數據組成的完成數據轉移到伺服器，用於進一步地處理。
[0085]第三實施例的變型基於具有換能器裝置以及另外具有反向通道的晶片卡I。經由反向通道，終端設備50將交易數據發送到晶片卡。於是，晶片卡I例如產生交易碼，並經由換能器裝置將之發送回終端設備50。而後，後者將之傳遞給服務提供者的伺服器。如果晶片卡I/數據載體I另外具有窗口元件，則後者可以通過將交易數據如此對準使其精確地出現在窗口元件中而以簡單的方式用來證明晶片卡I的可操作性。
[0086]在具有相同數據載體設計的實施例的變型中，如圖1中標示的，交易數據的轉移並非經由反向通道而實現，而是經由晶片卡I的非接觸式接口而實現，例如經由NFC接口 36而實現。經由反向通道，認證發生在晶片卡I和終端設備50之間。基本上在終端設備50具有特別安全的運行環境時，認證是有利的，這樣，特別地，由這樣的安全運行環境執行的認證結果是可信的。這樣的安全運行環境可以例如在與終端設備50有關的、集成的但基本上自主式的防偽元件上實現，所述防偽元件例如是SIM卡。
[0087]當數據載體I並不賦予經由顯示屏52的反向通道時，通過安全運行環境的這種認證也還是有利的。然後，數據交換例如經由非接觸式接口實現到晶片卡1，並經由換能器裝置實現到終端設備50。
【權利要求】
1.一種用於將可攜式數據載體(I)與終端設備(50)相互作用的方法，其中 -所述數據載體(I)包括具有至少一個或一組電容換能器元件(11、12、13、14)的換能器裝置(10)，所述電容換能器元件(11、12、13、14)放置在所述數據載體(I)上或放置在所述數據載體(I)中處於與所述數據載體(I)的幾何結構有關的限定位置處，並且所述數據載體被供以能量； -所述終端設備(50)包括具有觸敏顯示的電容顯示屏(52)， 其中，將所述數據載體(I)放置到所述顯示屏(52)上，經由所述電容換能器元件(11、12、13、14)，產生了被所述終端設備(50)拾取並被評估為輸入信號的信號， 其特徵在於 驅動所述換能器元件(11、12、13、14)所需的能量可通過數據載體(I)的內部的能量供應體提供，或者經由非接觸式接口(34、36)通過電感耦合從所述終端設備(50)進行傳輸，所述終端設備(50) 通過評估所述輸入信號得到所述數據載體(I)在所述顯示屏(52)上的精確位置。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述數據載體(I)包括具有若干個觸墊的接觸類型接口(38)，所述觸墊被用為所述電容換能器元件(11、12、13、14)的部分，在所述電容換能器元件(11、12、13、14)上產生用於所述顯示屏(52)的信號。
3.根據前述權利要求之一所述的方法，其中，為了驅動所述換能器元件(11、12、13、14)，驅動器械(30)在所述換能器元件(11、12、13、14)上導致電荷改變，所述電荷改變處於IpF至InF的數量級,可優選地處於小於2pF的數量級。
4.根據前述權利要求任一項所述的方法，其中，所述數據載體(I)包括窗口元件(20)，所述換能器元件(11、12、13、14)放置在所述數據載體(I)上或放置在所述數據載體(I)中處於與所述窗口元件(20)有關的限定位置處，其中，在得到所述數據載體(I)在所述顯示屏(52)上的精確位置之後，終端設備(50)輸出相對於所述窗口元件(20)正確定位的內容信息項目。
5.根據前述權利要求任一項所述的方法，其中，經由所述換能器元件(11、12、13、14)實現了從所述顯示屏(52)到所述數據載體(I)的信號交換，通過使測試信號順序藉由所述顯示屏(52)而取決於位置而產生，所述順序被操作為傳感器的所述換能器元件(11、12、13,14)檢測，並通過所述數據載體(I)被評估為輸入信號。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述終端設備(50)的顯示屏(52)的電容驅動整體地開啟和關閉。
7.根據前述權利要求任一項所述的方法，其中，通過使所述數據載體(I)配備有加速度傳感器以及使所述顯示屏(52)被間歇地刺激而振動，從所述顯示屏(52)到所述數據載體(I)的信號交換得以實現，所述振動被所述加速度傳感器檢測，並通過所述數據載體被評估為輸入信號。
8.根據前述權利要求任一項所述的方法，其中，為了在所述終端設備(50)上進行防偽性重要的電子交易，將交易數據轉移到伺服器，所述伺服器形成交易碼並將交易碼加密為具有專門用於所述數據載體(50)的密鑰的圖像，並經由單獨的通道將交易碼連同交易數據一起轉移到所述終端設備(50)，圖像加密的數據顯示在所述終端設備(50)的顯示屏(52)上，在正確定位地疊加具有在所述顯示屏(52)上顯示的圖像加密的數據的所述窗口元件(20)的情況下，實現對圖像加密的數據的解密。
9.根據前述權利要求任一項所述的方法，其中，為了在所述終端設備(50)上進行防偽性重要的交易，經由所述換能器元件(11、12、13、14)將交易數據轉移到所述數據載體(I)。
10.根據權利要求7或8所述的方法，其中，通過所述數據載體(1)，專門用於交易的交易信息項目得以產生，並經由所述非接觸式接口(34、36、38)或所述換能器元件(11、12、13,14)選擇性地轉移到所述終端設備(50)，所述終端設備(50)特別地經由一安全通道將所述交易數據連同所述交易信息項目一起轉移到伺服器，用於進一步處理。
11.根據權利要求8至10任一項所述的方法，其中，為了證明所述數據載體(I)對用戶的可操作性，在所述終端設備(50)的顯示屏(52)上示出所述交易數據，使得所述交易數據出現在所述數據載體(I)的窗口元件(20)中。
12.根據前述權利要求任一項所述的方法，其特徵在於，從所述數據載體(I)到顯示屏(52)的信號傳輸僅 在數據載體(I)和終端設備(50)之間的線路經由用戶閉合時才可以進行。
13.一種用於與根據權利要求1至12任一項所述的終端設備(50)相互作用的數據載體(I)，包括 -換能器裝置(10)，所述換能器裝置(10)具有至少一個或一組電容換能器元件(11、12、13、14)，所述電容換能器元件(11、12、13、14)放置在所述數據載體(I)上或放置在所述數據載體(I)中處於與所述數據載體(I)的幾何結構有關的限定位置處； -專用的能量供應體(32)或非接觸式接口(34、36)，能量經由所述專用的能量供應體(32)或非接觸式接口(34、36)通過電感耦合從所述終端設備(50)進行傳輸，以及 -驅動器械(30)，所述驅動器械(30)連接到所述能量供應體(32)，並被構造為用於有針對性地改變所述電容換能器元件(11、12、13、14)的充電狀態。
14.根據權利要求13所述的數據載體，所述數據載體還包括窗口元件(20)，所述換能器元件(11、12、13、14)放置在所述數據載體(I)上或放置在所述數據載體(I)中處於與所述窗口元件(20)有關的限定位置處。
15.根據權利要求13至14之一所述的數據載體，所述數據載體具有作為啟用器械的後接觸區域(41)以及開關(42)，所述開關(42)連接到所述後接觸區域(41)和至少一個換能器元件(111、112)，其中，當用戶通過同時碰觸連接到所述顯示屏的外側接觸面積而在後接觸區域(41)和所述終端設備(50)之間形成導電連接時，通過致動所述開關(42)，所述被連接的至少一個換能器元件(11、12、13、14)的電位可以改變。
16.一種用於與根據權利要求1至15任一項所述的數據載體(I)相互作用的終端設備，其中，所述終端設備(50)被構造為用於通過評估所述換能器元件(11、12、13、14)的信號而得到所述數據載體(I)在所述顯示屏(52)上的精確位置。
17.根據權利要求16所述的終端設備，所述終端設備被構造為用於在所述顯示屏(52)上輸出相對於所述數據載體(I)的窗口元件(20)正確定位的內容信息項目。
18.根據權利要求16所述的終端設備，所述終端設備具有外側接觸面積(52)，所述外側接觸面積(52)導電地連接到所述顯示屏(52)。
19.一種用於將可攜式數據載體與終端設備(50)相互作用的系統，包括根據權利要求13至15任一項所述的至少一個數據載體(I)以及根據權利要求16至18任一項所述的至少 一個終端設備(50)。
【文檔編號】G06K7/08GK103430187SQ201280011525
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月14日 優先權日:2011年3月30日
【發明者】M.巴爾迪施韋勒, D.維斯 申請人:德國捷德有限公司