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攻克技術難題 LCD屏也能用屏下指紋識別
時間:2020-04-08 08:42:05    來源:科技日報    

  

  指紋識別解鎖已經成為當下絕大部分智能手機的默認方案,然而傳統指紋解鎖所需要的指紋采集窗,在一定程度上影響著手機的屏占比。隨著全面屏智能手機漸成主流,更加“隱形”的屏下指紋識別涌入了市場。

  日前,根據CINNO Research調研機構數據顯示,2020年有望成為LCD屏幕屏下指紋識別手機量產上市的元年,分析師預測搭載該功能的智能手機年出貨量可能會超過600萬臺,市場接受量有望在2024年達到1.9億臺。

  什么是屏下指紋識別,為何這項功能搭載常見的LCD屏成為了今年的熱點話題?帶著這些問題,記者采訪了有關專家。

  以往光學屏下指紋識別需要搭配OLED屏

  “具備屏下指紋識別能力的手機,可以直接通過按壓手機屏幕指定區域,來完成識別指紋的過程。”第一手機界研究院院長孫燕飚指出,這樣設計可以避免物理按鍵對屏幕面板的額外占用,進而增大了手機的屏占比,提高了手機的顯示性能。

  據了解,當前主流的指紋識別技術主要有三種,分別是電容式指紋識別、光學指紋識別和超聲波式指紋識別。那么,哪種指紋識別技術與屏下指紋解鎖更“搭配”?

  “超聲波式指紋識別具有較強的穿透性,可以穿透金屬、玻璃等常用手機材質,但目前市場占有率低,研發難度較大;電容式指紋識別技術成熟,但存在手指沾水就識別失靈等情況,識別率低,且不能穿透太厚的東西。”天馬微電子研發高級總監李俊誼表示,光學指紋識別技術更成熟、速度也更快。就目前的技術和市場來看,光學指紋識別更適合用于解決手機屏下指紋識別的問題。

  光學指紋識別技術,其原理是利用了光的折射和反射。當手指按壓屏幕時,屏幕發出光線將手指區域照亮,照亮指紋的反射光線透過屏幕像素的間隙返回到緊貼于屏下的傳感器上,獲取的指紋圖像與手機初次錄入的圖像進行對比,最后進行識別判斷。光學屏下指紋識別可以有效避免環境光的干擾,在復雜環境下的穩定性表現更好。

  長期以來,被應用在智能手機上的光學屏下指紋識別都需要OLED屏來進行配合。為何LCD屏無法完成呢?

  原來,光學指紋識別對傳感器與鏡片之間的距離有一定要求。“傳統的LCD屏幕結構復雜,它需要背光模組來提供背光,也正是這層背光模組使光線無法穿透LCD屏,導致屏下指紋識別失敗。而OLED屏幕可以實現自己發光,無需背光源,更加纖薄,而且有較好透光度。”李俊誼介紹說,這使得OLED屏下的指紋識別傳感器能夠準確捕捉OLED屏發出的光線照射用戶指紋后再反射回來的光線,從而順利實現指紋識別。

  紅外成像幫低成本LCD屏重獲青睞

  “OLED屏幕雖然在光學屏下指紋識別中有著優秀的表現,但從成本來看,LCD屏幕生產成本更低,同時使用壽命更長。”孫燕飚說。

  智能手機功能和性能在不斷升級,LCD屏作為智能手機的關鍵零組件之一,更小的孔徑、高刷新率等新工藝的導入,在不斷提升LCD屏的附加價值,這也推動了不少廠商開始研發可適用于LCD屏的屏下指紋識別技術。

  今年1月初,天馬微電子在美國電子消費展上展示了以LTPS LCD技術為基礎,同時具備顯示、觸控和指紋識別功能的屏下指紋技術顯示產品。日前,據紅米品牌總經理盧偉冰在微博上發布的消息,紅米的研發團隊也已經在LCD屏幕上實現了屏下指紋解鎖,并稱具備可量產性。

  “由于背光的存在,LCD屏幕若采用可見光來實現屏下光學指紋識別,會面臨難以克服的穿透性差以及背光干擾的問題。”孫燕飚說。

  據此前業界曝光的一種方案,采用屏下紅外光成像技術可解決以上問題。具體來說,就是通過紅外發射器、紅外指紋接收器及紅外光學材料系統,大幅提高紅外透過率以及指紋成像的靈敏度,最終達到高水準的識別效果。

  李俊誼解釋說,在保證顯示效果的基礎上,為實現較好的紅外透光率與指紋識別效果,需要對LCD屏的各光學膜層和玻璃等進行優化,甚至更改膜層結構,以提高紅外線穿透率。其次,為了提高指紋識別性能,原本位于屏下特定位置的傳感器還有紅外信號發射器也需要做專門的修改。

  實驗室里的突破只是第一步。“屏下指紋LCD屏,相對普通LCD屏,總體成本略微上升,比屏下指紋OLED屏還是有較大的成本優勢。需要注意的是,由于采用屏下指紋的LCD屏定制化程度高于傳統LCD屏,未來要真正實現量產,需要上下游廠商之間緊密合作,這對終端品牌的供應鏈管控能力提出了更高的要求。”李俊誼說。( 謝開飛 李幼君 謝偉東)

編輯:晏語悅
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