為什麼螢幕下指紋辨識是手機未來亮點?三大技術比拚高下

作者 | 發布日期 2018 年 12 月 22 日 12:00 | 分類 手機 , 晶片 , 生物科技 follow us in feedly


全世界智慧型手機市場呈現飽和、換機潮時間拉長,各家手機廠商希望藉由創新科技帶動買氣的當下,要說 2019 年智慧型手機有何創新亮點能吸引消費者目光,螢幕下指紋辨識絕對是重點。據 TrendForce 旗下拓墣產業研究院最新報告,繼 vivo、華為、小米、OPPO 之後,三星也將推出搭載螢幕下指紋辨識方案的機種,隨著各大 Android 手機品牌大規模導入螢幕下指紋技術,持續拉升指紋辨識於智慧型手機的滲透率,預估 2019 年超音波與光學螢幕下指紋辨識技術占手機指紋辨識市場比重,將從 2018 年的 3% 拉升至 13%。

期待未來市場滲透率進一步突破、有更大商機同時,目前市場螢幕下指紋辨識應用,可分為傳統螢幕下電容式指紋辨識、螢幕下超音波指紋辨識、螢幕下光學式指紋辨識等 3 種系統。各有什麼優缺點,未來又有什麼應用與發展趨勢,一一與您說分明。

電容式技術成熟  價格低廉  移植技術待克服

傳統螢幕下電容式指紋辨識對許多消費者都不陌生,目前除了螢幕下指紋辨識,其他類型的商用指紋辨識技術,都是利用電容式指紋辨識技術。就技術來說相對成熟,成本也更低,但想將電容式指紋辨識轉移到螢幕下,的確有不小困難,尤其較弱的穿透力是其限制。

傳統電容式指紋辨識要移轉到螢幕下,最主要的解決方案,就是藉由傳統矽基指紋辨識感測器換成透明的玻璃基感測器,並直接嵌入手機 LCD 液晶面板,減少需要穿透的 LCD 液晶面板厚度,改善穿透力差的問題。這使手指接觸螢幕時,指紋辨識感測器便能感知到信號,完成指紋辨識。

雖然採用傳統電容式螢幕下指紋辨識,過程中螢幕不需發光。能支援 LCD 液晶螢幕,使應用成本相對低廉,但因為智慧手機螢幕都有一層觸控用面板,可能會產生觸控面板信號和指紋辨識信號相互干擾,目前這問題也有待解決。

超音波辨識度高  價格高昂等商機

日前,行動處理器大廠高通(Qualcomm)在年度發表會,發表首款支援螢幕下超音波指紋辨識系統的晶片,可說是為螢幕下超音波指紋辨識的世紀拉開序幕。南韓三星的高階智慧手機將首發這款由 GIS-KY 業成生產,搭配高通晶片的螢幕下指紋辨識系統,預估其他手機品牌商也將會陸續配置到高階手機。

就目前來說,螢幕下超音波指紋辨識技術是最先進的技術。辨識過程是在手指接觸到智慧型手機螢幕時,透過感測器向手指表面發射超音波,利用指紋表面皮膚和空氣密度的不同,構建一個 3D 圖像。感測器接受到超音波回波訊息後,比對與存於手機的資訊,達到辨識指紋的目的。

由於螢幕下超音波指紋辨識的優勢,在於有較強穿透性,且抗污能力高,即使濕手指與髒污手指使用智慧手機,都能完美辨識。因超音波絕佳的穿透性,還能支援其他活體檢測。透過螢幕下超音波指紋辨識,能取得 3D 指紋辨識圖像,安全性相較其他螢幕下指紋辨識技術都要高。不過也因技術複雜度,成本也是螢幕下指紋辨識解決方案中最高者。未來或許透過量產推廣,數量成長後能壓低成本。

光學式應用領域廣泛  卻僅能在 OLED 產品使用

螢幕下光學式指紋辨識,是目前最常為大家使用的解決方案。不僅智慧手機的應用,包括大樓指紋辨識系統、企業出勤指紋辨識系統等,都是採用光學式指紋辨識。主要原理依靠感測器投射出光線,之後獲取光線反射繪製指紋圖樣,與系統內存指紋圖像比對,達到辨識功能。

不過智慧手機使用的螢幕下光學式指紋辨識系統,受限於手機體積,只能拋棄一般的光學照射系統,藉助手機螢幕的光為光源。同時 LCD 液晶螢幕本身無法發光,因此支援螢幕下光學式指紋辨識的產品都是採用 OLED 螢幕。OLED 螢幕的智慧手機,像素間天生有一定間隔,能保證光線透過。當使用者手指接觸到螢幕時,OLED 螢幕發出光線會將手指區域照亮,反射光線再透過螢幕像素間隙,返回螢幕下的感測器,形成的圖像再與資料庫儲存的資料比對分析。

螢幕下光學式指紋辨識的優勢,在於可最大程度避免環境光的干擾,甚至在極端環境的穩定性更好。但螢幕下光學式指紋辨識同樣面臨乾手指辨識率的問題。此外,由於點亮螢幕特定區域,不可避免面會出現某部分螢幕易老化的問題,且螢幕下光學式指紋辨識的功耗相對傳統光學式指紋要高很多,這些都有待解決。

手機應用相繼投入  螢幕下指紋辨識與臉部辨識將並存

拓墣產業研究院表示,螢幕下指紋辨識技術過往受限於良率不足,以及相關業者投入不夠,讓市場應用始終無法提高。隨著如 vivo 等手機業者對螢幕下指紋辨識的需求擴大,讓供應鏈相關業者正視此技術,並大量投入資源提升良率及尋求更佳的成本方案。未來有望看到各品牌不僅在自家最頂尖的旗艦機種搭載螢幕下指紋辨識技術,甚至於部分中、高階機種導入此技術,順應全螢幕設計的智慧型手機。

拓墣產業研究院還預期,隨著螢幕下指紋辨識技術良率提升、價格逐漸親民,將成為中階以上非蘋機種的標準配備。為提供消費者更多元的選擇,預期多數品牌將同時推出具指紋辨識(無論是否為螢幕下)、人臉辨識技術(含 3D 與 2D)並存的產品。

(首圖來源:科技新報攝)