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技术分享|汉王与未来像素发布铜金属网格磁容一体化创新笔写解决方案
2024-07-04

汉王与未来像素发布铜金属网格磁容一体化创新笔写解决方案

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本文章来自江苏未来像素科技有限公司 董事长 王玉钟 和 北京汉王鹏芯科技有限公司 总经理 向国威

从洞穴壁画到甲骨文再到印刷机和打字机,一直到乔布斯发布第一代苹果手机,人类书写的方式一步步从模拟变成数字。

那么,当前书写技术演化的方向是什么?

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2007 年,乔布斯发布苹果第一代手机的时候,提出了一个问题:有了电容触控功能,谁还需要用笔写字?

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17 年过去了,我们发现用笔的设备越来越多。无论是苹果,三星,微软,都在发布新的支持笔写的产品。

这些产品背后是两条技术路线,第一是基于 ITO 的电容书写技术路线,第二是基于金属铜网的电磁手写技术。

特别是这两年,一些产品通过整合,把电容触控功能放在屏幕上方,而电磁手写功能放在屏幕下方,实现了磁容共存的产品结构。因此,如果把电容触摸屏的电容传感器和屏幕下方的电磁传感器合二为一,将会让产品更轻薄,让产品的成本降低。

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要实现磁容一体,仅从传感器本身,必须有三个条件:第一是电导率要高(也就是方阻要低)第二是透光率要高,第三是工艺要成熟。

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第一、ITO 的方阻大,手指操作的时候,由于接触面积大,用户感觉都正常。但是如果在 ITO 上进行笔写,由于笔头很细,导致接触面积小,结合 ITO 本身方阻大,书写过程灵敏度差,响应速度就慢。而采用铜金属网格方案,虽然笔头很细,但是铜金属网格的方阻很小,因此整个笔写过程灵敏度高,响应速度快。

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第二、根据量子力学理论,ITO 作为一种透明氧化物,其禁带宽度大于 3.5 电子伏特,而可见光的能量范围是 1.6 电子伏特到 3.1 电子伏特,因此可见光照射到 ITO 薄膜上,无法被电子吸收,光也就穿过 ITO 薄膜了。而针对铜这种金属,光非常容易被铜的自由电子吸收,因此光无法穿透铜层。但是从视觉角度,如果铜线的宽度非常细,那么人眼就没有办法分辨。

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我们生产出了线宽 2.5um 的铜金属网格,远大于人眼可分辨的范围,相应的开孔率高,透明的地方多,这就解决了铜金属网格的透明问题。

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第三、我们的工艺非常成熟,已经可以做到双面单层,产品的竞争力更强。

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总结一下:铜金属网格薄膜更薄,更透,更灵敏,而且可以做到柔性。因此采用铜金属网格,完全满足磁容一体传感器的三个条件。

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当然,要真正实现磁容一体的创新方案,除了磁容一体传感器本身外,还需要特定的芯片和笔,汉王鹏芯就开发出了专用的磁容一体芯片和数字电磁笔。三者融合在一起,才是完整的磁容一体解决方案。

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这是汉王几年前做的电容笔,汉王在苹果前2010年开始做电容笔,苹果是2015年开始做电容笔,在电容笔这块汉王应该是做的最早的,包括国际USI的组织,汉王是这个标准的发起者和关键技术提供者。

因此在前期很多厂商找汉王做电容笔,华为手机上的笔都是汉王做的,平板上不是汉王做的,还有OPPO的笔都是汉王做的。做的过程中客户一直给抱怨,笔的功耗太大了谁都受不了,为了解决这个笔的功耗,这个要充电那个也要充电,还要在平板手机上搞无线充电,很难受,给客户增加了很多麻烦。能不能想办法把这个笔给搞成不用电池。

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这是另外一种,传统的电容笔大家都知道,需要在前面有一个透明的贴片放在前面,另外一种把电磁模组放在后面,它是不透明的材料做的,所以就放到背面,放到背面的好处就是不影响透光性,缺点是手指触摸不起作用,只能用笔。

所以这两个很尴尬,前面要加一个透明的电容屏TP,后面加一个不透明的EMR,EMR不抗折,弯折2千次就断了,中间断开搞成两片,想尽一切办法,总之特别麻烦。

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这种模式就这两个芯片,成本和厚度都是不能接受的。讲到核心的笔,既然要解决没有电池的问题,第一就在笔上动脑筋,解决了笔,后面的事情相对来说容易一些。

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汉王花了两年多时间,先研制了一款笔的芯片,因为要用数字方式通信,用模拟方式通信,在那么低的信号下传输是很有问题的,汉王这个芯片,图上标了红线的地方,这个芯片工作7-8V的情况下,电流只有不到2uA,这是关键的关键。

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有了这个芯片后,还有一个特点,可以实现8192级的压感,现在市面上包括三星的电磁笔,它的压感只有1千级,是模拟笔。真正做绘画板是用数字笔基本不用模拟笔,1千级满足不了绘画的需要。既然汉王数字笔芯片出来了,一推就推8192级压感的数字笔,希望电子书大家以后都用数字笔。

这个芯片汉王借助了科研院所的力量,还有自己团队的力量,把这个芯片做出来了。这个芯片支持10个手指,它的MCU处理能力很强,感应包括各种笔的支持,除了对手指各种笔的支持都可以做到,也可以根据不同的ID号识别不同的笔,这是可以定制的。

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这是汉王的样板,在展台上有一个样板,大家可以去看看,过去的做法旁边一个小PCB板子,这就是电磁触控为了解决笔非得要这个板子,上面有个小芯片,那也是汉王在2010年开的芯片,到现在还在用,这触控的小板子要加块不透明的FPC软板,屏前面还要加一颗芯片,这个图上的芯片是汇顶的芯片。

到现在就简单了,膜改成金属网格的膜,因为金属网格的膜能够供一部分的电,让笔能够工作,只有得到能量后,线信号都可以通过膜来解决。

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无电池、节能环保,这说的都是实话,这里面没水分。更希望用在OLED的屏上,因为量大,大家做折叠手机直接用这个就可以,比三星的更薄,像今天上午王董事长说的,这是一个世界级的技术。

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这是两个的对比优势大家都知道变薄变简单了这是必然的趋势,也是大家所期望的。

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结合这张图,这更有说服力,这是汉王的核心专利,并没有为了解决手指和电磁搞两套TP,就一张膜同样一套TP就解决了。搞两张TP一张电磁一张电容不难,用一张膜全搞定,全引出来。同样,电路里并没有因为要解决电容,要解决电磁,搞两套电路,还是一套硬件电路,成本并没有增加。

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