全面屏已經成為了智能手機新的賣點，不過全面屏無論是對手機設計、屏幕制造還是指紋識別廠商都帶來了新的挑戰。僅就指紋識別而言，由于常用的電容式指紋識別技術能穿透的最大厚度約為300－400微米，難以實現屏下指紋，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屏下指紋技術的成熟以及搭載該技術手機的發布，可以預見屏下光學指紋將迎來爆發。那么，指紋識別芯片廠商如何解決厚度、功耗、安全等挑戰實現大規模量產？屏下指紋與3D人臉識別的競爭又將走向何方？
全面屏滲透率持續提升 屏下指紋順應時代潮流
據IDC調查數據，2017年全球智能手機出貨量比2016年減少0．1％，降至14．724億部，不過興起的全面屏算是疲態下智能手機產業的亮點。平安證券最新的研報指出， 2017年全面屏在手機中的滲透率約8％，出貨量約1．1－1．3億只。預計2018－2020年全面屏的滲透率將從24％增加到60％以上，2020年全面屏手機的出貨量有望達到10億只，未來四年的年復合增長率預計會超過100％。
不過，全面屏滲透率的提高離不開手機全產業鏈的努力，原因很簡單，全面屏提高手機屏占比的同時壓縮了攝像頭、聽筒、接近傳感器、正面識別指紋識別的空間，無論是設計、制造還是測試都面臨諸多挑戰。因此蘋果在iPhoneX采用了“劉海”屏，雙攝像頭也變成了豎置，并用3D人臉識別替代指紋識別。與蘋果不同，業界分析師認為3D人臉識別想要應用到安卓手機至少還要再等一年，所以指紋識別仍是安卓廠商目前更好的選擇。并且，在屏下指紋技術不夠成熟的2017年，全面屏手機只能將指紋識別放在手機背部，但許多消費者更期待的是屏下指紋，指紋識別芯片廠商該如何順應這一潮流？敦泰電子集團·敦捷光電總經理林瑞建接受《華強電子》采訪時表示：“科技要能突破創新去順應客戶高C／P值與高設計彈性之屏下指紋方案的需求與市場潮流（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力扭轉或改變客戶需求與市場潮流。”
因此，為了順應全面屏潮流多家廠商紛紛研究具有競爭力的電容、光學、超聲波屏下指紋。不過三種技術各有優劣，Synaptics營銷副總裁Godfrey Cheng表示：“考慮到玻璃厚度的原因，電容技術是無法用于in－display上的。而超聲波技術價格昂貴、分辨率低、需要專門制造的顯示面板且不能和屏幕保護膜兼容。Synaptics Clear ID？ in－display光學指紋傳感技術經過市場檢驗，是一項成熟的技術，可穿透厚玻璃和屏幕保護膜且分辨率高，是OLED發光面板的自然延續。”
林瑞建指出，無論是傳統光學、超聲波技術應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的穿透技術概念，由于要穿透OLED屏的材料與厚度，所以都避免不了因強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別率、反應速度慢、成本高、因應用環境改變而用戶體驗不佳、需求改變面板設計或需要面板制程配合等眾多問題。為了要改善上述問題，這些傳統光學、超聲波屏下指紋方案目前都只能支持成本高、供應量少的AMOLED面板，無法大量普及應用。
突破屏幕厚度及傳統光學指紋系統限制 屏下光學指紋上量需各方協作
雖然屏幕厚度問題困擾屏下指紋的大量普及，但我們看到光學屏下指紋識別的量產手機已經發布。Godfrey Cheng告訴記者：“Clear ID？ in－display光學指紋傳感技術已經在零售智能手機Vivo X20 Plus UD上全面投產。該光學指紋傳感器采用面板制造商的標準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。”
至于突破穿透屏幕的挑戰，林瑞建介紹：“有別于超聲波或傳統光學的穿透技術，敦捷aTOM onFlux ID是架構于納米微光機電指紋芯片技術，以光波導引的創新技術策略來實現屏下指紋識別功能。在大構想上，主要就是要解決穿透技術所帶來的諸多問題。以目前aTOM onFlux ID模塊與手機樣機整合的成效，的確已符合原先敦捷的價值創新開發目標：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光影響、反應速度快、成本結構合理、不需改變面板設計、也不影響面板制程等成效。最重要的是，aTOM onFlux ID是全世界第一個能實現無論TFT－LCD、柔性或剛性OLED、或未來Micro－LED與Mini－LED面板都能適用、并支持屏下多點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與應用瓶頸。以目前onFlux在策略手機客戶端整合順利、合乎預期的進展推測，自2018年第二季起敦泰／敦捷將擴大供應與合作面；預期LCD／OLED屏下指紋識別都能在2018年導入量產，2019年之前即能有成熟與大規模之應用。”
另外，由于傳統光學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指紋圖像都會有原始波峰與波谷無法區分的問題。那么，如何才能解決光學指紋識別不能達到真皮層，識別受環境溫度的影響？Godfrey Cheng表示：“Clear ID？ 在冷、暖環境中都可以正常工作、同時還可以識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。這全部都要歸功于Synaptics的特殊算法。我們持續不斷地優化軟件和硬件，向OEM廠商提供最新的軟件。”
敦捷方面，林瑞建表示：“敦捷擁有近兩百項國內與國際核心關鍵專利的aTOM納米微光機電指紋感測芯片，以IR紅外線自主光源、納米MEMS微結構形成特殊投射與取讀光路設計的3D立體指紋圖像，而不是傳統光學指紋芯片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微的生理特征信息，從而提供更佳之FAR／FRR表現、更快的指紋識別速度及更便捷的用戶體驗。”
當然，光學屏下指紋的量產還需要產業鏈下游的配合，林瑞建表示：“在贏者通吃的時代只有跨界研發與突破性創新實踐，才能提出具競爭力的最佳解決方案。前面提到， aTOM onFlux ID方案是架構在納米微光機電指紋芯片技術上，但是在技術支持與量產規劃上則要做到無論指紋算法配套、加工組裝程序與檢測軟件的提供、終端手機廠ID或Panel設計配合等量產化過程中，都能無痛的技術移植與免除知識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制程配合或特殊設備投資，也不需多余的特殊Panel設計配合。也因為這個量產策略，aTOM onFlux Id在2018年內就能順利建立一套完整而流暢的產業鏈以量產供貨。”
01月07日 18:14
