-
Die
Erfindung betrifft einen tragbaren elektronischen Datenträger mit
integriertem Display, insbesondere eine Chipkarte.
-
Derartige
Datenträger
werden beispielsweise als Ausweiskarten, EC-Karten, Telefonkarten, Fahrkarten
oder sogenannte „elektronische
Geldbörsen" für den bargeldlosen
Zahlungsverkehr eingesetzt.
-
Die
in die Karten eingesetzten Displayelemente sind hohen dynamischen
Belastungen in Form von Zug-, Druck- und Biegekräften ausgesetzt. In der
US 6,293,470 B1 wird
ein den ISO-Normen gerecht werdender Kartenaufbau mit integriertem
Display vorgeschlagen, bei dem die einzelnen Funktionsschichten
des Displays nacheinander während
der Kartenherstellung aufgebaut werden. Dies ist jedoch sehr aufwendig
und für
die Massenfertigung eher ungeeignet.
-
Bevorzugt
wird stattdessen der Einbau von Standarddisplays. Heutzutage sind
Standarddisplays aber in der Regel noch aus Glassubstraten aufgebaut,
die gegenüber
den vorgenannten Belastungen entsprechend empfindlich sind. Spannungs-
oder Druckbeanspruchungen können
auch zur Beeinträchtigung
der Anzeigestabilität
führen.
-
DE 199 63 165 C1 zeigt
eine Chipkarte mit Display, wobei eine zum Display gehörige Trägerschicht
aus einem flexiblen Glaskunststoff-Verbund gebildet ist. Für die Fertigung
von Chipkarten mit Displays schlägt
DE 199 23 138 C1 vor,
ein Halbzeug zu verwenden, von dem das eigentliche Display beim Einbau
in die Chipkarte gelöst
wird.
-
DE 196 45 869 beschreibt
einen tragbaren Datenträger
mit einer in einer Kammer eingesetzten Anzeigeeinrichtung. Die Seitenwände der
Kammer werden von den Rändern
der Aussparung, das heißt vom
Kartenkörper
gebildet. Die bündig
mit der Datenträgeroberfläche abschließende Oberseite
der Kammer besteht aus einem Rahmen und einem darin ausgebildeten
durchsichtigen Bereich. Die Kammer ist teilweise mit einem weichmagnetischen
Pulver gefüllt,
mit dem die Anzeige realisiert wird.
-
DE 199 39 347 beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte mit mehreren elektronischen
Bauelementen durch geschicktes zusammen laminieren von insgesamt
sieben Einzelschichten. Zum Schutz der Bonddrähte des Chipmoduls wird vorgeschlagen
diese in üblicher
Weise mit einem Gußgehäuse zu überziehen.
-
DE 197 08 615 beschreibt
den Aufbau eines Chipkartenmoduls bei dem der Halbleiterchip in
einem SMT-Gehäuse
angebracht ist, aus welchem Anschlußbeine herausgeführt sind,
die den Kontakt zwischen Halbleiterchip und Kontaktflächen herstellen.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen kartenförmigen elektronischen Datenträger mit integriertem
Display vorzuschlagen, in welchem das Diplay gegen dynamische Beastungen
des Datenträgers
in Form von Zug-, Druck-und Biegekräften geschützt ist.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Datenträger
mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. In davon abhängigen Ansprüchen sind
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
-
Demnach
ist das in einer Kavität
des Datenträgers
aufgenommene Display durch eine separate stabilisierende Fassung
geschützt.
Die Fassung besitzt eine Wandung, die das Display rahmenartig umgibt,
und eine sich über
die Anzeigefläche
des Displays erstreckende Abdeckung. Die Abdeckung weist Aussparungen
auf, welche Segmentfenster bilden, um durch diese Segmentfenster
hindurch die aktiven Displaysegmente der Displayanzeige von außen betrachten
zu können
und gleichzeitig einen Schutz gegen großflächige äußere Belastungen zu schaffen.
-
Ein
typisches Display weist beispielsweise zur Anzeige eines beliebigen
Zeichens sieben individuell ansteuerbare Displayelemente auf. Die
Segmentfenster sind vorzugsweise so gestaltet, daß immer
sieben Elemente, das heißt
jeweils ein auf dem Display dargestelltes Zeichen, durch ein Segmentfenster
betrachtet werden können.
Die Segmentfenster können
aber auch gröber
oder feiner strukturiert sein. Durch den seitlichen Rahmen und die
sich über die
Anzeigefläche
des Displays erstreckende segmentierte Abdeckung wird ein hervorragender Schutz
gegen Zug-, Druck- und Biegebelastungen für das Display geschaffen. Die
Fassung bildet eine stabile Umhüllung,
so daß die
dynamischen Belastungen, die vom Kartenkörper ausgehen, und Druckkräfte, die
bei der Benutzung der Karte auf die Anzeigefläche ausgeübt werden können, nicht oder jedenfalls nicht
vollständig
auf das Display übertragen
werden.
-
Die
Fassung kann als integrales Spritzgußteil preiswert hergestellt
werden und ist als solches bequem zu handhaben, wodurch die Montage
des Dis plays in den Datenträger
vereinfacht wird. Als integrales Spritzgußteil besitzt die Fassung auch
eine besonders hohe Stabilität
und einen inhärent
günstigen
Kraftfluss zwischen dem das Display überdeckenden Bereich der Fassung
und dem daran anschließenden,
das Display rahmenartig umgebenden Bereich der Fassung.
-
Das
Display kann entweder in die Fassung montiert und zusammen mit der
Fassung in die Kavität
des Kartenkörpers
eingesetzt werden. Oder das Display wird auf bzw. in den Kartenkörper montiert und
die Fassung anschließend
darüber
gestülpt.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, daß Kontaktanschlüsse des
Displays seitlich unter die Wandung der Fassung ragen. Beim Einsetzen
der Fassung in den Kartenkörper – sei es mit
in der Fassung montiertem Display oder mit bereits in die bereits
in der Kavität
montiertem Display – drückt die
Wandung der Fassung die Kontaktanschlüsse des Displays gegen geeignet
positionierte Gegenkontaktanschlüsse
des Kartenkörpers
auf dem Grund der Kavität.
-
Eine
besondere Ausgestaltung dieser Ausführungsform sieht vor, daß die Fassung
spezielle Kontaktierungshilfen zur elektrischen Kontaktierung der
Displaykontaktanschlüsse
mit den Kartenkontaktanschlüssen
besitzt. Diese Kontaktierungshilfen können bei der Herstellung der
Fassung als integraler Bestandteil der Fassung angespritzt werden.
Eine solche Kontaktierungshilfe kann beispielsweise ein nach unten
aus der Wandung der Fassung herausragender Kontaktstift sein, welcher
die seitlich unter die Wandung der Fassung ragenden Displaykontaktanschlüsse sowie
die darunter liegenden, zu kontaktierenden Kartenkontaktanschlüsse beim
Einsetzen der Fassung in die Karte durchsticht und so kontaktiert.
-
Die
Displayfassung kann auf einer Auflageschulter der Kavität aufliegen.
Der Auflagerand dient dann einerseits zur Ableitung der auf die
Fassung von außen
einwirkenden Kräfte
in den Kartenkörper und
eignet sich andererseits zur Fixierung der Displayfassung im Kartenkörper, beispielsweise
mittels Hochfrequenz- oder Laser-Schweißen oder durch eine Klebstoffverbindung.
-
Für den Fall,
daß das
Display in der Displayfassung fest montiert, beispielsweise eingeklebt
ist, sollte das Display einen geeigneten Abstand zum Grund der Kavität aufweisen,
um sicherzustellen, daß äußere Belastungen
auf die Displayfassung tatsächlich
nur über
die Auflageschulter und/oder über die
das Display seitlich umgebende Wandung in den Kartenkörper geleitet
werden.
-
Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der
Erfindung werden das Display und die das Display umgebende Fassung
in eine Kavität
innerhalb eines Schichtaufbaus eines mehrschichtigen Folienlaminats
einlaminiert.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen
beschrieben. Darin zeigen:
-
1 eine
Chipkarte mit integriertem Display schematisch in Draufsicht,
-
2 einen
Schnitt durch die Chipkarte aus 1 im Bereich
des Displays gemäß einer
ersten Ausführungsform,
-
3 das
Display aus 2 in Draufsicht,
-
4 einen
Querschnitt durch die Chipkarte gemäß 1 im Bereich
des Displays gemäß einer zweiten
Ausführungsform,
und
-
5 einen
Querschnitt durch die Chipkarte gemäß 1 im Bereich
des Displays gemäß einer dritten
Ausführungsform.
-
1 zeigt
schematisch in Draufsicht eine Chipkarte 1 mit einem Chipmodul 2 und
einem damit über
Ansteuerleitungen 4 kontaktierten Display 3. Die Kontaktstellen 5 zwischen
den Ansteuerleitungen 4 und dem Display 3 einerseits
sowie zwischen den Ansteuerleitungen 4 und dem Chipmodul 2 andererseits
liegen genau wie die Ansteuerleitungen 4 selbst tatsächlich im
Karteninneren verborgen.
-
2 zeigt
einen Ausschnitt der Chipkarte aus 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform
im Bereich des Displays im Querschnitt. Der Kartenkörper 6 ist
spritzgegossen. Es könnte
sich aber auch um einen laminierten Schichtaufbau handeln. In einer Kavität 7 sitzt
ein Display 3, welches seinerseits von einer Fassung 8 umgeben
ist. Bei der Fassung 8 handelt es sich um ein integrales
Spritzgußteil,
welches das Display 3 mit einer Wandung 9 seitlich
umgibt und die nach außen
weisende Anzeigefläche 28 des Displays 3 mit
einer Abdeckung 10 überspannt.
Die das Display 3 umgebende Wandung 9 der Fassung 8 muss
nicht durchgehend geschlossen sein, sondern kann zur Erhöhung der
Flexibilität
beispielsweise geschlitzt sein oder Aussparungen besitzen.
-
Aussparungen 11 in
der Abdeckung 10 dienen als Fenster, durch welche hindurch
bestimmte Bereiche der Anzeigefläche 28 des
Displays 3 von außen
sichtbar sind. Zwischen den einzelnen Fenstern 11 verbleiben
Stege 12.
-
Durch
diese Art der Segmentierung der Abdeckung 10 ist das Display 3 effektiv
gegen großflächige äußere Druckeinwirkungen
geschützt.
-
Über einen
Kragen 13 liegt die Fassung 8 auf einer Auflageschulter 14 der
zweistufig ausgebildeten Kavität 7 auf
und ist darüber
mittels einer Klebstoffverbindung 15 fest mit dem Kartenkörper verbunden.
Anstelle der Klebstoffverbindung 15 kann die Displayfassung
auch mittels Hochfrequenz- oder Laserschweißen in der Kavität 7 des
Kartenkörpers 6 fixiert
werden.
-
Das
Display 3 ist in der Fassung 8 über eine Klebeverbindung 16 so
fixiert, daß sie
vom Grund der Kavität 7 beabstandet
ist. Eine Übertragung
von Kräften
vom Kartenkörper
auf das Display ist dadurch weitgehend ausgeschlossen.
-
Die
Wandung 9 der Fassung 8 endet in einer geringfügigen Entfernung über dem
Grund der Kavität 7.
Jedoch sind in die Wandung 8 senkrecht nach unten aus der
Wandung herausragende Kontaktstifte 17 integriert. Die
Kontaktstifte 17 durchstechen Kontaktanschlüsse 18 des
Displays 3, die sich vom Display 3 seitlich unter
die Wandung 9 erstrecken, sowie darunterliegende Gegenkontaktanschlüsse 19 eines in
den Kartenkörper
integrierten Leiterbahninletts 20. Dadurch wird einerseits
eine zuverlässige
Kontaktierung des Displays mit den in der Karte befindlichen weiteren
elektronischen Bauteilen sichergestellt. Andererseits wird erreicht,
daß die
Kontaktebene des Displays im wesentlichen belastungsfrei ist.
-
In 3 ist
die Fassung 8 aus 2 in Draufsicht
gezeigt. Man erkennt die Wandung 9 und die Abdeckung 10 mit
den Aussparungen 11 und den Stegen 12 sowie den
umlaufenden Kragen 13 und die Kontaktstifte 17.
Die Oberfläche
des Kragens 13 trägt
als optisches Sicherheitsmerkmal ein graphisches Muster 21.
Zur Herstellung der Fassung 8 können gefüllte oder transparente Kunststoffe
eingesetzt werden. Ungefüllte,
transparente Kunststoffe bieten sich insbesondere an, wenn die Fassung 8 als
integriertes Spritzgußteil
mit dünnen
Wandstärken
erzeugt wird, die eine besonders hohe Fließfähigkeit erforderlich machen.
-
4 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel,
bei dem das Display 3 zunächst in die Kavität 7 des
Kartenkörpers 6 eingesetzt
wird, bevor anschließend
die Fassung 8 darüber
gestülpt
wird. Die Kontaktierung der Kontaktanschlüsse 18 des Displays 3 mit
den Gegenkontaktanschlüssen 19 des
in den Kartenkörper 6 integrierten
Leiterbahninletts 20 kann bereits beim Einfügen des
Displays 3 in die Kavität 7 erfolgen.
In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Kontaktanschlüsse 18 des
Displays 3 mit den Gegenkontaktanschlüssen 19 des Leiterbahninletts 20 über einen
elektrisch leitfähigen
Kleber 21 elektrisch miteinander verbunden. Alternativ dazu
kann eine Fassung 8 mit integrierten Kontaktstiften 17,
wie in Bezug auf 2 und 3 beschrieben,
verwendet werden, wobei die zuverlässige Kontaktierung des Displays
erst beim Einsetzen der Fassung 8 in die Kavität 7 sichergestellt
wird.
-
5 zeigt
ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel.
In diesem Falle handelt es sich bei dem Kartenkörper 6 um ein mehrschichtiges
Folienlaminat umfassend eine Basisfolie 22, eine Kartenkernfolie 23 mit
Kavität 7 zur
Aufnahme des Displays 3 einschließlich Displayfassung 8 und
eine Deckfolie 24 mit einem transparenten oder gegebenenfalls
aus der Deckfolie ausgestanzten Fenster 25. Das Display ist
mittels eines Vergußmaterials 26 in
die Fassung 8 eingegossen. Es könnte stattdessen auch eingeklebt sein,
wie das in 2 dargestellte Display. Umgekehrt
könnte
das in 2 dargestellte Display 3 in die Fassung 8 auch
eingegossen sein.
-
Die
Montage der Karte gemäß 5 geschieht
schrittweise, indem zunächst
die Fassung 8 mit dem Display 3 auf die Basisfolie 2 so
aufgelegt wird, daß die
unter der Wandung 9 der Fassung 8 hindurchragenden
Kontaktanschlüsse 18 des
Displays 3 über
den entsprechenden Gegenkontaktanschlüssen 19 einer Leiterbahnanordnung 27 auf
der Oberfläche
der Basisfolie 22 zu liegen kommen. Die Kontaktierung erfolgt
wieder durch einen elektrisch leitfähigen Kleber. Anstelle des
Leitklebers kann auch eine Kontaktierung mit einem Kontaktstift 17 gemäß 2 und 3 realisiert
werden. Alternativ kann das Display 3 entsprechend der Flip-Chip-Bondtechnik
in der Kavität
montiert werden.
-
Die
Folienschichten werden vorzugsweise in Kaltlaminier-Technik unter
Verwendung von kalt aushärtenden
Klebern laminiert, um das empfindliche Display 3 vor unnötigen thermischen
Belastungen zu schützen.
-
Auch
bei dem mehrschichtig aufgebauten Kartenkörper 6 gemäß 5 ist
es möglich,
entsprechend dem Ausführungsbeispiel
nach 4 zunächst
nur das Display 3 zu montieren und zu kontaktieren und
anschließend
die Fassung 8 darüber
zu platzieren. Die einzigen Fixierstellen zwischen Display und Kartenkörper bestehen
dann in der Kontaktierung der Kontaktanschlüsse 18 und Gegenkontaktanschlüsse 19,
welche durch die aufgesetzte Fassung 8 stabilisiert werden.
Im übrigen
schwebt das Display 3 berührungslos innerhalb der Fassung 8,
so daß es
vor Zug-, Biege- und Druckbelastung besonders geschützt ist.
-
Sofern
das Fenster 25 der Deckfolie 24 als transparenter
Bereich der Deckfolie 24, das heißt nicht als ausgestanztes
Fenster, ausgeführt
ist, ist das Display in der Kavität 7 hermetisch dicht
gegenüber
Umwelteinflüssen,
wie Verschmutzung und Feuchtigkeit, abgeschlossen. Selbstverständlich kann
eine die Kavität 7 verschließende, transparente Schutzfolie
auch in den übrigen
Ausführungsbeispielen
gemäß 2 bis 4 vorgesehen
werden.
-
- 1
- Chipkarte
- 2
- Chipmodul
- 3
- Display
- 4
- Ansteuerleitungen
- 5
- Kontaktstellen
- 6
- Kartenkörper
- 7
- Kavität
- 8
- Fassung
- 9
- Wandung
- 10
- Abdeckung
- 11
- Aussparung,
Fenster
- 12
- Steg
- 13
- Kragen
- 14
- Auflageschulter
- 15
- Klebeverbindung
- 16
- Klebeverbindung
- 17
- Kontaktstift
- 18
- Kontaktanschlüsse des
Displays
- 19
- Gegenkontaktanschlüsse
- 20
- Leiterbahninlett
- 21
- Leitkleber
- 22
- Basisfolie
- 23
- Kernfolie
- 24
- Deckfolie
- 25
- Fenster
- 26
- Verguß
- 27
- Leiterbahnanordnung
- 28
Anzeigefläche
-