突破屏幕厚度及傳統(tǒng)光學(xué)指紋系統(tǒng)限制 屏下光學(xué)指紋上量需各方協(xié)作

全面屏已經(jīng)成為了智能手機(jī)新的賣點(diǎn)，不過全面屏無論是對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)、屏幕制造還是指紋識(shí)別廠商都帶來了新的挑戰(zhàn)。

僅就指紋識(shí)別而言，由于常用的電容式指紋識(shí)別技術(shù)能穿透的最大厚度約為300－400微米，難以實(shí)現(xiàn)屏下指紋，因此背部Coating指紋成為了2017廣受歡迎的解決方案。

2018年，隨著穿透厚度更高的光學(xué)屏下指紋技術(shù)的成熟以及搭載該技術(shù)手機(jī)的發(fā)布，可以預(yù)見屏下光學(xué)指紋將迎來爆發(fā)。那么，指紋識(shí)別芯片廠商如何解決厚度、功耗、安全等挑戰(zhàn)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)？屏下指紋與3D人臉識(shí)別的競爭又將走向何方？

全面屏滲透率持續(xù)提升 屏下指紋順應(yīng)時(shí)代潮流

據(jù)IDC調(diào)查數(shù)據(jù)，2017年全球智能手機(jī)出貨量比2016年減少0．1％，降至14．724億部，不過興起的全面屏算是疲態(tài)下智能手機(jī)產(chǎn)業(yè)的亮點(diǎn)。

平安證券最新的研報(bào)指出， 2017年全面屏在手機(jī)中的滲透率約8％，出貨量約1．1－1．3億只。預(yù)計(jì)2018－2020年全面屏的滲透率將從24％增加到60％以上，2020年全面屏手機(jī)的出貨量有望達(dá)到10億只，未來四年的年復(fù)合增長率預(yù)計(jì)會(huì)超過100％。

不過，全面屏滲透率的提高離不開手機(jī)全產(chǎn)業(yè)鏈的努力，原因很簡單，全面屏提高手機(jī)屏占比的同時(shí)壓縮了攝像頭、聽筒、接近傳感器、正面識(shí)別指紋識(shí)別的空間，無論是設(shè)計(jì)、制造還是測(cè)試都面臨諸多挑戰(zhàn)。因此蘋果在iPhoneX采用了“劉?！逼?，雙攝像頭也變成了豎置，并用3D人臉識(shí)別替代指紋識(shí)別。

與蘋果不同，業(yè)界分析師認(rèn)為3D人臉識(shí)別想要應(yīng)用到安卓手機(jī)至少還要再等一年，所以指紋識(shí)別仍是安卓廠商目前更好的選擇。并且，在屏下指紋技術(shù)不夠成熟的2017年，全面屏手機(jī)只能將指紋識(shí)別放在手機(jī)背部，但許多消費(fèi)者更期待的是屏下指紋，指紋識(shí)別芯片廠商該如何順應(yīng)這一潮流？

敦泰電子集團(tuán)·敦捷光電總經(jīng)理林瑞建接受《華強(qiáng)電子》采訪時(shí)表示：“科技要能突破創(chuàng)新去順應(yīng)客戶高C／P值與高設(shè)計(jì)彈性之屏下指紋方案的需求與市場(chǎng)潮流（LTPS LCD面板目前仍是高C／P值全面屏最佳選擇），而不是為單一目的要去強(qiáng)力扭轉(zhuǎn)或改變客戶需求與市場(chǎng)潮流。”

因此，為了順應(yīng)全面屏潮流多家廠商紛紛研究具有競爭力的電容、光學(xué)、超聲波屏下指紋。不過三種技術(shù)各有優(yōu)劣，Synaptics營銷副總裁Godfrey Cheng表示：“考慮到玻璃厚度的原因，電容技術(shù)是無法用于in－display上的。

而超聲波技術(shù)價(jià)格昂貴、分辨率低、需要專門制造的顯示面板且不能和屏幕保護(hù)膜兼容。Synaptics Clear ID in－display光學(xué)指紋傳感技術(shù)經(jīng)過市場(chǎng)檢驗(yàn)，是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，可穿透厚玻璃和屏幕保護(hù)膜且分辨率高，是OLED發(fā)光面板的自然延續(xù)?！?/p>

林瑞建指出，無論是傳統(tǒng)光學(xué)、超聲波技術(shù)應(yīng)用于屏下指紋都各有其限制，但最主要的是這些方案都采用最直接了當(dāng)?shù)拇┩讣夹g(shù)概念，由于要穿透OLED屏的材料與厚度，所以都避免不了因強(qiáng)力穿透而帶來的高功耗、模塊大體積占用電池位置、穿透材料帶來失真與低識(shí)別率、反應(yīng)速度慢、成本高、因應(yīng)用環(huán)境改變而用戶體驗(yàn)不佳、需求改變面板設(shè)計(jì)或需要面板制程配合等眾多問題。

為了要改善上述問題，這些傳統(tǒng)光學(xué)、超聲波屏下指紋方案目前都只能支持成本高、供應(yīng)量少的AMOLED面板，無法大量普及應(yīng)用。

突破屏幕厚度及傳統(tǒng)光學(xué)指紋系統(tǒng)限制 屏下光學(xué)指紋上量需各方協(xié)作

雖然屏幕厚度問題困擾屏下指紋的大量普及，但我們看到光學(xué)屏下指紋識(shí)別的量產(chǎn)手機(jī)已經(jīng)發(fā)布。

Godfrey Cheng告訴記者：“Clear ID in－display光學(xué)指紋傳感技術(shù)已經(jīng)在零售智能手機(jī)Vivo X20 Plus UD上全面投產(chǎn)。該光學(xué)指紋傳感器采用面板制造商的標(biāo)準(zhǔn)OLED面板，無需使用特殊面板。Synaptics與面板制造商密切合作，將Clear Id層壓于面板下方?！?/p>

至于突破穿透屏幕的挑戰(zhàn)，林瑞建介紹：“有別于超聲波或傳統(tǒng)光學(xué)的穿透技術(shù)，敦捷aTOM onFlux ID是架構(gòu)于納米微光機(jī)電指紋芯片技術(shù)，以光波導(dǎo)引的創(chuàng)新技術(shù)策略來實(shí)現(xiàn)屏下指紋識(shí)別功能。

在大構(gòu)想上，主要就是要解決穿透技術(shù)所帶來的諸多問題。以目前aTOM onFlux ID模塊與手機(jī)樣機(jī)整合的成效，的確已符合原先敦捷的價(jià)值創(chuàng)新開發(fā)目標(biāo)：低功耗、onFlux模塊不占電池位置、沒有穿透材料帶來的失真問題與強(qiáng)光影響、反應(yīng)速度快、成本結(jié)構(gòu)合理、不需改變面板設(shè)計(jì)、也不影響面板制程等成效。

最重要的是，aTOM onFlux ID是全世界第一個(gè)能實(shí)現(xiàn)無論TFT－LCD、柔性或剛性O(shè)LED、或未來Micro－LED與Mini－LED面板都能適用、并支持屏下多點(diǎn)指紋讀取的屏下指紋解決方案，一舉突破了既有的屏下指紋技術(shù)與應(yīng)用瓶頸。

以目前onFlux在策略手機(jī)客戶端整合順利、合乎預(yù)期的進(jìn)展推測(cè)，自2018年第二季起敦泰／敦捷將擴(kuò)大供應(yīng)與合作面；預(yù)期LCD／OLED屏下指紋識(shí)別都能在2018年導(dǎo)入量產(chǎn)，2019年之前即能有成熟與大規(guī)模之應(yīng)用。”

另外，由于傳統(tǒng)光學(xué)指紋裝置成像原理是利用手指按壓三菱鏡后指紋的波峰與波谷對(duì)于全反射的吸收與破壞，得到一枚如2D照相掃描的指紋影像。但較干的手指難以與接觸2D取像平面密合成像，以及有污臟的手指（例如手指以深色白板筆涂抹） 以2D照相掃描圖像，兩種狀況的2D指紋圖像都會(huì)有原始波峰與波谷無法區(qū)分的問題。

那么，如何才能解決光學(xué)指紋識(shí)別不能達(dá)到真皮層，識(shí)別受環(huán)境溫度的影響？Godfrey Cheng表示：“Clear ID在冷、暖環(huán)境中都可以正常工作、同時(shí)還可以識(shí)別干燥或油膩的手指，即使在屏幕有刮痕的情況下也能正常工作。這全部都要?dú)w功于Synaptics的特殊算法。我們持續(xù)不斷地優(yōu)化軟件和硬件，向OEM廠商提供最新的軟件?！?/p>

敦捷方面，林瑞建表示：“敦捷擁有近兩百項(xiàng)國內(nèi)與國際核心關(guān)鍵專利的aTOM納米微光機(jī)電指紋感測(cè)芯片，以IR紅外線自主光源、納米MEMS微結(jié)構(gòu)形成特殊投射與取讀光路設(shè)計(jì)的3D立體指紋圖像，而不是傳統(tǒng)光學(xué)指紋芯片2D照相掃描圖像。

此一3D特殊投射與取讀光路即使是干手指或污臟的手指也都能以特殊角度的光路取讀到清楚的波峰與波谷信息或其他更細(xì)微的生理特征信息，從而提供更佳之FAR／FRR表現(xiàn)、更快的指紋識(shí)別速度及更便捷的用戶體驗(yàn)?！?/p>

當(dāng)然，光學(xué)屏下指紋的量產(chǎn)還需要產(chǎn)業(yè)鏈下游的配合，林瑞建表示：“在贏者通吃的時(shí)代只有跨界研發(fā)與突破性創(chuàng)新實(shí)踐，才能提出具競爭力的最佳解決方案。

前面提到，aTOM onFlux ID方案是架構(gòu)在納米微光機(jī)電指紋芯片技術(shù)上，但是在技術(shù)支持與量產(chǎn)規(guī)劃上則要做到無論指紋算法配套、加工組裝程序與檢測(cè)軟件的提供、終端手機(jī)廠ID或Panel設(shè)計(jì)配合等量產(chǎn)化過程中，都能無痛的技術(shù)移植與免除知識(shí)跨界隔閡的溝通問題。

換言之，終端客戶或配合玻璃加工與組裝廠不需憂慮特殊量產(chǎn)制程配合或特殊設(shè)備投資，也不需多余的特殊Panel設(shè)計(jì)配合。也因?yàn)檫@個(gè)量產(chǎn)策略，aTOM onFlux Id在2018年內(nèi)就能順利建立一套完整而流暢的產(chǎn)業(yè)鏈以量產(chǎn)供貨?！?/p>