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屏下指纹产业全解析:国内外供应链逐渐完善,千元机标配可期

发布时间:2018-08-23    浏览次数:503



2018年将是屏下指纹识别技术快速普及元年。

  
智能手机全面屏的趋势意味着传统的指纹识别技术必将逐渐被淘汰,可选择的替代方案主要有屏下指纹识别、3D Sensing和虹膜识别。3D Sensing由于采用光学方案,应用领域和特点与传统指纹有所区别,而虹膜识别由于识别时的视角限制严格,导致目前已经使用虹膜识别技术的手机对于消费者来说的体验感并不好,大规模普及受到限制。屏下指纹识别技术则乘着全面屏的东风迅速发展。


三类屏下指纹主流技术分类解析


01 屏光学式屏下指纹识别技术


光学式屏下指纹识别技术是依靠光线反射探测指纹纹路。其原理为:OLED面板具有自发光的特性使得各像素之间可以留有一定间隔,保证光线透过。当用户手指按压屏幕时,OLED屏幕的RGB像素发出光线,穿透盖板到屏幕表面,将指纹纹理照亮,照亮指纹后反射的光线透过屏幕显示像素的间隙传递到紧贴于屏下的传感器上。因为手指的不同纹路导致反射的光线不同,指纹传感器会根据反射光线形成指纹图像,进而与数据库进行对比分析,最终识别指纹。




光学式屏下指纹识别技术具有以下优点:环境光(太阳光等)抗干扰性能更强;极端环境(温度、湿度等)下的稳定性更好。


同时,光学式屏下指纹识别还存在以下问题:


干手指识别率低:由于光学式屏下指纹识别技术仍然是基于光学原理,所以,其同样存在传统的光学式指纹识别技术对于干手指识别率低(拒真率高)的问题。另外,手机屏幕贴保护膜、外界的干扰也会影响光学式屏下指纹的识别率;


指纹识别区域屏幕易老化:OLED屏幕在一个像素长时间显示同一个色彩时,像素颗粒会老化,导致将来在显示其他内容时,会出现当初长时间显示图像的残影,并且这一过程是不可逆的。而指纹解锁作为每天用户最为常用的功能,手机的指纹识别区域像素点的使用也更为频繁,在长期使用后,可能会比其他区域更容易老化;


功耗较大:相较于传统的光学式指纹识别,光学式屏下指纹识别技术的功耗要高很多,比如指纹识别的过程需要瞬间提高识别区域的亮度。


02 超声波式屏下指纹识别技术


超声波式屏下指纹识别技术是基于超声波原理,利用指纹表面脊线(皮肤)和谷(空气)之间的密度不同将指纹的形态构建出一个3D的图像,进而与已经存在于终端上的信息对比,达到指纹识别的目的。具体来说,其原理为:传感器先向手指表面发射超声波,并接收回波。手指的不同纹路会产生不同的回波信号,根据回波信号的不同即可产生指纹图像信号。


超声波式屏下指纹识别技术的优点是:


穿透性强:由于具有较强的穿透性,超声波式屏下指纹识别技术相较于其他指纹识别技术在防水、防污等方面表现更加优异,有助于解决目前手机只能防水而不能在水下使用的难题,同时还支持用户在极端湿手指的情况下检测;


安全性强:由于可以得到3D指纹识别图像,超声波式屏下指纹识别的安全性大幅领先;


支持活体检测:由于超声波信号具有很好的穿透性,所以指纹识别时可以到达汗孔和皱褶起始的地方,靠心血管、心跳检测判断是否为活体。


同时,超声波式屏下指纹识别技术存在成像质量低、技术不够成熟、产量较低等问题。


03 电容式屏下指纹识别技术


电容式屏下指纹识别技术是将传统的硅基指纹识别传感器换为透明的玻璃基传感器,并将其直接嵌入到LCD面板中,减少需要穿透的面板厚度,避开了电容的穿透能力差的难题。当手指接触屏幕时,指纹识别传感器能够检测到这一信号,从而完成指纹识别过程。


相较于光学式屏下指纹识别,电容式屏下指纹识别技术具有以下优势:


功耗低:电容式屏下指纹识别过程中无需屏幕发光,因此功耗相对较低;


成本低:由于目前要实现光学式和超声波式屏下指纹识别就必须采用OLED屏幕,而电容式屏下指纹识别技术可以适用于成本较低的LCD屏幕。


同时,电容式屏下指纹识别技术也存在一些问题:现在的智能手机都采用的是电容式触控技术,手机的显示屏上都有一层用于识别触控的触摸屏(Touch Panel),而电容式屏下指纹识别传感器也是基于电容式技术,那么触控的信号和指纹识别的信号则可能会产生相互干扰,这需要进一步地解决。


如果电容式屏下指纹识别技术能够顺利量产,并成功用于智能手机的话,将有望推动屏下指纹在中低端智能手机上的普及,加速全面屏手机的普及进程。


总体而言,光学式、超声波式、电容式屏下指纹识别技术各具优势。从工艺方面来看,光学式屏下指纹识别技术可以适用于柔性和刚性OLED屏幕,目前,刚性OLED屏幕的价格在20美元左右,而柔性OLED屏幕的价格则要达到80-90美元,两者差距仍较明显。从功耗方面来看,光学式屏下指纹方案在解锁时需要屏幕开启最高亮度以照亮指纹,功耗较高。由于以光学原理为基础,光学式屏下指纹识别技术同样存在抗污渍和污染能力较差、受阳光干扰的问题。不过从目前各大厂商的技术进度来看,光学式屏下指纹识别的进展更快,在产业链成熟度和精度上都有更好的表现,且供应商更多,有望成为全面屏的标配指纹识别技术。


供应链逐渐完善,助推屏下指纹识别进一步渗透



综上来看,现阶段光学式屏下指纹识别方案较为成熟,供应商较多。随着屏下指纹识别应用的不断普及,市场将持续保持高速增长。东北证券分析师指出,虽然3D Sensing和屏下指纹识别技术将在2018年展开对未来中高端手机识别技术主导权的争夺,两者将同时并存,但由于目前较为成熟的屏下指纹识别技术均只能适用于OLED屏幕,所以短时间内预计中高端智能手机会更多采用屏下指纹识别技术,低端机型出于成本考虑则会继续采用置于手机背面的电容式指纹识别方案。不过,随着OLED屏幕的普及,屏下指纹识别方案也必将会进一步普及。


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