Flexible electronics

15 min

Nieuwe plastic chip in de maak die communiceert met touchscreens

Imec en spel- en speelkaartenfabrikant Cartamundi ontwikkelen een nieuwe revolutionaire technologie, plastic C-tokens, voor korte-afstandscommunicatie.

Scroll

Recent nog kwam imec in het nieuws met een plastic NFC-chip die ervoor zorgt dat allerlei objecten (met geïntegreerde NFC-chip) kunnen communiceren met tablets en smartphones. NFC* is net als RFID* en QR een technologie om objecten over een korte afstand met elkaar te laten communiceren. Bovendien ontwikkelen imec en spel- en speelkaartenfabrikant Cartamundi nu een nieuwe revolutionaire technologie voor korte-afstandscommunicatie. Het zijn plastic C-tokens die met elk touchscreen kunnen interageren, en plooibaar, goedkoop en dun zijn. Sarah Schols (imec) en Steven Nietvelt (Cartamundi) vertellen over hun plannen.

* NFC: Near Field Communication; RFID: Radio Frequency Identification; QR: Quick Response; C-tokens: Capacitieve tokens.

Waarom zou je chips in speelkaarten steken?

Steven Nietvelt is Chief Technology and Innovation Officer bij Cartamundi en heeft een hart voor kaarten: “Mijn lievelingsspel is Rikken, een Kempische variant op Wiezen. Elke woensdag, en dit al meer dan 30 jaar, spreek ik met enkele jeugdvrienden af voor een avondje Rikken. Het zijn altijd heel gezellige momenten!”

En daarmee bevestigt Nietvelt de trend: kaart- en bordspelen brengen mensen dichter bij elkaar. En vooral nu, in tijden van smartphones en het internet, lijken mensen daar extra nood aan te hebben. Nietvelt: “Bordspellen kennen een ware revival. Vooral op feestjes of op vakantie worden ze bovengehaald omdat het zo veel leuker is om samen een spel te spelen dan om elk apart op een smartphoneschermpje te zitten staren.”

Vanwaar dan de nood om bord- en kaartspellen een digitaal kantje te geven? Nietvelt: “We geloven bij Cartamundi dat we spellen een extra dimensie kunnen geven door de smartphone, of een ander beeldscherm, erbij te betrekken. Zeker als we de ‘smartphone addicts’ of de jongsten – die geboren zijn met een tablet in hun hand – rond de tafel willen krijgen. Je kan heimwee hebben naar de tijd dat kinderen nog buiten voetbalden (in plaats van FIFA te spelen op hun PlayStation) of cowboy en indiaantje speelden (i.p.v. Grand Theft Auto), of je kan er iets aan doen!”

“Een mooi voorbeeld is Pokemon Go waarbij een app jongeren aanzet om naar buiten te gaan. Ook bij het spel Speak Out – de hit van het jaar – zie je een mooie versmelting van het traditionele spel en nieuwe media. Het spel bestaat erin om zinnen voor te lezen met een mondstuk in de mond en je spelpartner moet raden wat je zegt. Miljoenen filmpjes van scènes-met-mondstuk zijn al gedeeld en leveren vaak hilarische beelden op. Jongeren (en ook ouderen) staan er dus zeker voor open om spellen te spelen met een digitaal extraatje, als het maar sociaal en leuk blijft.”

Cartamundi heeft, naast zijn hoofdkantoor in Turnhout, ook een filiaal in Gent geopend: Cartamundi Digital. Ze ontwikkelden hier bv. de Shuffle reeks, een nieuwe generatie kaartspellen met dat ietsje meer. Nietvelt: “Vaak is het een kaartspel dat in combinatie met een app kan worden gebruikt. Als je de kaart in de buurt brengt van je smartphone of tablet, kan er extra informatie verschijnen, een filmpje waardoor het lijkt of je kaart tot leven komt, geluiden, enz.”

Afhankelijk van de concrete toepassing gebruikt Cartamundi hiervoor verschillende technologieën, waaronder beeldherkenning met de smartphonecamera, barcodes, RFID-chips die in de kaart geïntegreerd zijn, enz. Nietvelt: “In casino’s bijvoorbeeld gebruiken we kaarten met RFID-chips zodat de speeltafel ‘weet’ welke kaarten er liggen. Dit is belangrijk tijdens grote tornooien waar steeds een beeld van de speeltafel (en van de kaarten in de hand van de spelers) getoond wordt tijdens de live tv-uitzendingen.”

Cartamundi is dus voortdurend op zoek naar nieuwe mogelijkheden om kaarten te laten communiceren met smartphones, of beeldschermen in het algemeen. En ook om pionnen en dobbelstenen te laten communiceren met het spelbord. Zo kwamen ze in 2009 in contact met imec. Eerst voor een haalbaarheidsstudie, en vervolgens voor twee VLAIO- en twee EU-projecten, respectievelijk ORCA (Oxide RFID enabled gaming cards), WOOPI, PING en CAPID (Capacitive Identification Tokens).

Cartamundi maakt kaartspellen met een digitaal extraatje.

Cartamundi maakt kaartspellen met een digitaal extraatje. Daarom zijn ze steeds op zoek naar technologieën die kunnen zorgen voor een link tussen de papieren en digitale wereld.

Silicium of plastic?

De RFID-tags die Cartamundi (voorlopig) gebruikt in de casinokaarten zijn gemaakt van silicium. Maar het kan ook anders. Sarah Schols, R&D Manager Thin Film Electronics bij imec legt uit: “Siliciumtechnologie ligt aan de basis van het succes van de chipindustrie. Maar je kan ook chips maken door dunne laagjes metaaloxide te printen op plastic. Natuurlijk zullen deze plastic chips de siliciumchips in onze smartphones en computers niet vervangen, maar voor andere toepassingen zijn ze wel de beste keuze. Namelijk voor toepassingen waarvoor je heel goedkope, dunne en plooibare chips nodig hebt. Nu worden in de logistiek bijvoorbeeld paletten gevolgd dankzij een silicium RFID-chip, maar als je elk object op dat pallet individueel wil volgen, dan heb je goedkopere (metaaloxide) RFID-labels nodig. Ook als je een betaalbaar kaartspel wil maken met RFID-chips in elke kaart, dan heeft de metaaloxidetechnologie een stapje voor. Ook kan je met oxidetags de kaarten even dun en plooibaar maken als de traditionele kaarten.”

Imec is al meer dan 10 jaar bezig met het ontwikkelen van plastic chips. In 2012 bv. haalde imec het wereldnieuws met de eerste plastic microprocessor. Belangrijk hierbij is dat de technologie die ontwikkeld wordt, geschikt is voor een industriële omgeving. Zo wordt er samengewerkt met partners die vandaag al plastic beeldschermen maken (voor smartphones, tv’s, ...) en die klaar zijn voor de volgende stap, nl. plastic chips voor logistiek en andere toepassingen. Schols: “Een eerste belangrijke uitdaging hierbij is om deze chips zuinig te maken. Vandaag verbruiken ze typisch zo’n 10 milliwatt, maar ons uiteindelijke doel is 10 microwatt en lager. We willen de chips dus 1000x zuiniger maken en hopen daar binnen 5 jaar in te slagen. Ten tweede willen we de dunnefilm-transistors (waaruit de plastic chips zijn opgebouwd) sneller maken. We slaagden erin om de benodigde snelheid voor RFID-communicatie te behalen en recent ook voor NFC-communicatie, een hele prestatie. Een derde belangrijke uitdaging voor onze plastic technologie is het ontwerp van circuits. Gelukkig kunnen we hier rekenen op onze expertise op het vlak van silicium-circuits. Waar we vandaag aan zo’n 1.000 transistors per circuit zitten, willen we dit binnen 5 jaar graag met een factor 100 vergroten. Als we nl. circuits van rond de 100.000 transistors kunnen maken, betekent dit dat we plastic tags kunnen maken voor Het internet der Dingen: bv. sensoren met geïntegreerd circuit om berekeningen te doen. Natuurlijk kan dit vandaag al met siliciumchips, maar plastic chips zijn plooibaar en – vooral – veel goedkoper!”

Dunnefilm microprocessor op plastic folie.

Dunnefilm microprocessor op plastic folie.

RFID, NFC, QR & Capacitieve tokens

Er bestaan vandaag verschillende technologieën voor korte-afstandscommunicatie. Schols schept duidelijkheid: “QR-codes kennen de meesten onder ons als de tweedimensionale barcodes die je op businesskaartjes en flyers ziet staan. Het nadeel is dat je ze nauwkeurig moet kunnen scannen met de camera van je smartphone en dat je er geen extra intelligentie aan kan toevoegen. Ze linken naar een bepaalde website en dat is het. Bovendien zijn QR-codes vanuit esthetisch standpunt ook niet altijd mogelijk. Ze zijn niet ‘onzichtbaar’ te integreren.”

“RFID-chips bestaan zowel in silicium- als oxidetechnologie. De RFID-tag kan worden uitgelezen door een speciale RFID-reader dichtbij de tag te brengen. NFC-tags daarentegen kunnen door elke moderne smartphone of tablet worden uitgelezen. Opnieuw door tag en reader dichtbij elkaar te brengen.”

NFC en RFID worden gebruikt in verpakkingen om de logistieke keten vlot te laten verlopen maar ook voor brand protection (scan de dure merkkledij met je smartphone en je weet of het geen namaak is); marketing (scan de fles wijn en bekijk een filmpje over de wijnboer); en ook in speelkaarten van Cartamundi. Schols: “En het wordt pas echt interessant als je de NFC- of RFID-circuits gaat combineren met sensoren. Denk bv. aan pampers met een vochtigheidssensor en tag: de kinderverzorgster kan haar smartphone kort bij de pamper brengen en de tag zal doorgeven aan de smartphone of de pamper nat is of niet.” Zo kan je snel een heleboel kinderen ‘scannen’ en heb je meer tijd om met hen leuk te spelen.

In de toekomst gebruikt men in crèches misschien wel pampers met een vochtigheidssensor en (NFC-)tag

In de toekomst gebruikt men in crèches misschien wel pampers met een vochtigheidssensor en (NFC-)tag: de kinderverzorgster kan haar smartphone kort bij de pamper brengen en de tag zal doorgeven aan de smartphone of de pamper nat is of niet.

Sarah Schols: “En momenteel werken we – samen met onder meer Cartamundi – zelfs aan een heel nieuwe technologie, in het kader van het Europese CAPID-project. Concreet gaat het om C-tokens of capacitieve tokens, opnieuw gemaakt op basis van onze unieke metaaloxide-technologie. C-tokens zijn heel klein omdat ze geen antenne nodig hebben: ze werken immers niet via radiogolven maar via capaciteiten. Doordat ze geen antenne hebben, zijn ze potentieel goedkoper dan RFID- en NFC-labels. Bovendien kunnen ze communiceren met elk touchscreen. Ze moeten dan op het touchscreen gelegd worden, en dus niet op korte afstand ervan zoals bij RFID en NFC. Je zou de technologie in toegangstickets kunnen gebruiken (want moeilijker na te maken en dus veiliger), of voor betalingen (leg je bankkaart tegen je computerscherm om een betaling te doen), of in pionnen en dobbelstenen in combinatie met een beeldscherm-spelbord. De capacitieve technologie is ook zeer interessant voor het Internet der Dingen omdat je elk object (met capacitieve token) kan laten communiceren met de beeldschermen in de buurt. Belangrijk is dat deze nieuwe technologie zal bestaan naast NFC- en RFID-labels. Voor heel wat toepassingen is het immers gemakkelijker om vanaf korte afstand te scannen in plaats van door direct contact te maken. Afhankelijk van de afstand waarbij uitgelezen moet worden, kan dus de geschikte technologie gekozen worden. Al deze technologieën naast elkaar zorgen er dan voor dat er vele mogelijkheden zijn om IoT-objecten met elkaar te laten communiceren.

De toekomst van kaart- en bordspellen/strong>

Er zijn dus nog heel wat nieuwe mogelijkheden die Cartamundi en zijn klanten (Hasbro, Mattel, Disney, Konami, Ravensburger, Mc Donalds, Wizards Of The Coast, ...) kunnen gebruiken voor hun spellen. We vragen Nietvelt om even in de glazen bol te kijken: hoe gaan kaart- en bordspellen evolueren? Nietvelt: “De traditionele speelkaart zal altijd blijven bestaan. Het is nog steeds het meest gespeelde spel ter wereld (vooral in landen als Spanje, Italië en in Zuid-Amerika en Azië, waar mensen veel buiten zitten, of samenkomen op café). Daarnaast zetten we ook sterk in op onze Shuffle-reeks waarbij je een kaartversie van bv. monopoly, Wie is het, ... kan spelen in combinatie met een app. Mensen willen graag een snel en compact spel spelen met eenvoudige spelregels. De meesten onder ons hebben immers niet veel tijd en willen niet uren aan tafel gaan zitten om een moeilijk bordspel te spelen. De versmelting tussen het kaartspel en het digitale zal zeker een rol gaan spelen in de toekomst. Het zou bijvoorbeeld heel interessant zijn om Trivial Pursuit te spelen met online geüpdatet kaarten, of met extra film- en geluidsfragmenten. Of stel dat monopoly kan inspelen op de actualiteit: de prijzen op de huizenmarkt in Brussel dalen omdat de vluchtroutes boven Brussel zijn veranderd enz. Of wie weet kunnen we monopoly vanop afstand spelen. Vader neemt een monopolykaartspel mee op zakenreis en kan ’s avonds met zijn kinderen een partijtje monopoly spelen door interactie met het computerscherm of het tv-scherm in de hotelkamer. Het is niet zeker wat de toekomst zal brengen, maar volgens mij zullen de traditionele kaarten en bordspelen blijven bestaan, met een mooi digitaal extraatje er bovenop. De mogelijkheden zijn onbeperkt en, dankzij nieuwe technologieën zoals de metaaloxide (RFID, NFC, C-)tags, gaat er een heel nieuwe wereld open voor de spelbedenkers.”

Meer weten?

  • Lees het persbericht over de NFC-chip die imec, Holst Centre en Cartamundi voorstelden tijdens de ISSCC-conferentie
  • Bekijk hier de verschillende technologieën die Cartamundi gebruikt voor bord- en kaartspelen
  • Het PING-project wordt gefinancierd door de Europese gemeenschap, binnen het Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma (grant agreement No 644331).
  • Het CAPID-project wordt gefinancierd door de Europese gemeenschap, binnen het Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma (grant agreement No 732389).
  • Het ORCA- en WOOPI-project werden gefinancierd door VLAIO (Vlaams Agentschap Innoveren en Ondernemen). (ORCA-project nummer: 130993).

Biografie Sarah Schols

Sarah Schols received the PhD degree in electrical engineering in 2009 from the Katholieke Universiteit Leuven, Belgium. Her Doctoral Research, which was funded by the Belgian Fund for Scientific Research (FWO), focused on the design of new device architectures and material concepts for organic light-emitting devices. Currently, she leads the Thin Film Electronics group in the Large Area Electronics Department of imec focusing on organic and oxide electronics on foil.

Biografie Steven Nietvelt

Steven Nietvelt studied Industrial Engineering at Groep T, followed the MBA course at Flanders Business School and a Masterclass in Innovation at Vlerick Business School. For more than 20 years he has worked for Cartamundi and contributed to the growth from 30 million to almost 400 million Euros of turnover. Steven took many management roles within the company at the HQ in Turnhout but also in Cartamundi USA. Today he is Chief Technology and Innovation Officer, overseeing the global technology and innovation activities of the group.

Deze website maakt gebruik van cookies met als enige doel het analyseren van surfgedrag, zonder enige commerciële insteek. Lees er hier meer over.

Accepteer cookies