集微網(wǎng)消息（文/樂(lè )川），自從智能手機面市以來(lái)，其屏幕就一直朝著(zhù)大尺寸的方向演進(jìn)，但過(guò)大的屏幕卻造成無(wú)法單手使用的困境，而全面屏的出現可以在不改變手機原有尺寸的情況下通過(guò)提高屏占比，在屏幕視野變大的同時(shí)不影響握持手感。在蘋(píng)果iPhone X和三星Galaxy S8的影響下，兼具屏幕視覺(jué)效果最大化和手機握持手感最優(yōu)化的全面屏手機將逐漸成為主流。
全面屏的出現提升了用戶(hù)的使用體驗，滲透率得到快速提升。根據群智咨詢(xún)的預測，2018年全面屏手機將全面爆發(fā)，出貨量將達到9.1億部，在智能手機中的滲透率將達到61%，全面屏的大行其道將推動(dòng)屏下指紋逐步走上標配之路。
2018年將是屏下指紋識別技術(shù)快速普及元年。
智能手機全面屏的趨勢意味著(zhù)傳統的指紋識別技術(shù)必將逐漸被淘汰，可選擇的替代方案主要有屏下指紋識別、3D Sensing和虹膜識別。3D Sensing由于采用光學(xué)方案，應用領(lǐng)域和特點(diǎn)與傳統指紋有所區別，而虹膜識別由于識別時(shí)的視角限制嚴格，導致目前已經(jīng)使用虹膜識別技術(shù)的手機對于消費者來(lái)說(shuō)的體驗感并不好，大規模普及受到限制。屏下指紋識別技術(shù)則乘著(zhù)全面屏的東風(fēng)迅速發(fā)展。
指紋識別中電容式識別技術(shù)是目前手機廠(chǎng)商最普遍使用的。但是，東北證券分析師指出，在手機全面屏的趨勢下，提高屏占比的同時(shí)指紋識別就不得不向屏下指紋識別的方向發(fā)展，而電容式指紋識別技術(shù)的穿透率大概在300μm左右，基本的玻璃蓋板都很難穿透，所以，電容式指紋識別方案必將探索新的應用技術(shù)及形式，否則在將來(lái)一定會(huì )受到其他識別方案的沖擊。光學(xué)式與超聲波式指紋識別受益于較強的穿透能力，結合智能手機全面屏的大趨勢，現在及未來(lái)將會(huì )被更多地應用于屏下指紋識別方案中，推動(dòng)指紋識別技術(shù)的革新。
三類(lèi)屏下指紋主流技術(shù)分類(lèi)解析
1.光學(xué)式屏下指紋識別技術(shù)
光學(xué)式屏下指紋識別技術(shù)是依靠光線(xiàn)反射探測指紋紋路。其原理為：OLED面板具有自發(fā)光的特性使得各像素之間可以留有一定間隔，保證光線(xiàn)透過(guò)。當用戶(hù)手指按壓屏幕時(shí)，OLED屏幕的RGB像素發(fā)出光線(xiàn)，穿透蓋板到屏幕表面，將指紋紋理照亮，照亮指紋后反射的光線(xiàn)透過(guò)屏幕顯示像素的間隙傳遞到緊貼于屏下的傳感器上。因為手指的不同紋路導致反射的光線(xiàn)不同，指紋傳感器會(huì )根據反射光線(xiàn)形成指紋圖像，進(jìn)而與數據庫進(jìn)行對比分析，最終識別指紋。
光學(xué)式屏下指紋識別技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):環(huán)境光(太陽(yáng)光等)抗干擾性能更強；極端環(huán)境(溫度、濕度等)下的穩定性更好。
同時(shí)，光學(xué)式屏下指紋識別還存在以下問(wèn)題:
干手指識別率低：由于光學(xué)式屏下指紋識別技術(shù)仍然是基于光學(xué)原理，所以，其同樣存在傳統的光學(xué)式指紋識別技術(shù)對于干手指識別率低(拒真率高)的問(wèn)題。另外，手機屏幕貼保護膜、外界的干擾也會(huì )影響光學(xué)式屏下指紋的識別率；
指紋識別區域屏幕易老化：OLED屏幕在一個(gè)像素長(cháng)時(shí)間顯示同一個(gè)色彩時(shí)，像素顆粒會(huì )老化，導致將來(lái)在顯示其他內容時(shí)，會(huì )出現當初長(cháng)時(shí)間顯示圖像的殘影，并且這一過(guò)程是不可逆的。而指紋解鎖作為每天用戶(hù)最為常用的功能，手機的指紋識別區域像素點(diǎn)的使用也更為頻繁，在長(cháng)期使用后，可能會(huì )比其他區域更容易老化；
功耗較大：相較于傳統的光學(xué)式指紋識別，光學(xué)式屏下指紋識別技術(shù)的功耗要高很多，比如指紋識別的過(guò)程需要瞬間提高識別區域的亮度。
2.超聲波式屏下指紋識別技術(shù)
超聲波式屏下指紋識別技術(shù)是基于超聲波原理，利用指紋表面脊線(xiàn)(皮膚)和谷(空氣)之間的密度不同將指紋的形態(tài)構建出一個(gè)3D的圖像，進(jìn)而與已經(jīng)存在于終端上的信息對比，達到指紋識別的目的。具體來(lái)說(shuō)，其原理為：傳感器先向手指表面發(fā)射超聲波，并接收回波。手指的不同紋路會(huì )產(chǎn)生不同的回波信號，根據回波信號的不同即可產(chǎn)生指紋圖像信號。
超聲波式屏下指紋識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：
穿透性強：由于具有較強的穿透性，超聲波式屏下指紋識別技術(shù)相較于其他指紋識別技術(shù)在防水、防污等方面表現更加優(yōu)異，有助于解決目前手機只能防水而不能在水下使用的難題，同時(shí)還支持用戶(hù)在極端濕手指的情況下檢測；
安全性強：由于可以得到3D指紋識別圖像，超聲波式屏下指紋識別的安全性大幅領(lǐng)先；
支持活體檢測：由于超聲波信號具有很好的穿透性，所以指紋識別時(shí)可以到達汗孔和皺褶起始的地方，靠心血管、心跳檢測判斷是否為活體。
同時(shí)，超聲波式屏下指紋識別技術(shù)存在成像質(zhì)量低、技術(shù)不夠成熟、產(chǎn)量較低等問(wèn)題。
3.電容式屏下指紋識別技術(shù)
電容式屏下指紋識別技術(shù)是將傳統的硅基指紋識別傳感器換為透明的玻璃基傳感器，并將其直接嵌入到LCD面板中，減少需要穿透的面板厚度，避開(kāi)了電容的穿透能力差的難題。當手指接觸屏幕時(shí)，指紋識別傳感器能夠檢測到這一信號，從而完成指紋識別過(guò)程。
相較于光學(xué)式屏下指紋識別，電容式屏下指紋識別技術(shù)具有以下優(yōu)勢：
功耗低：電容式屏下指紋識別過(guò)程中無(wú)需屏幕發(fā)光，因此功耗相對較低；
成本低：由于目前要實(shí)現光學(xué)式和超聲波式屏下指紋識別就必須采用OLED屏幕，而電容式屏下指紋識別技術(shù)可以適用于成本較低的LCD屏幕。
同時(shí)，電容式屏下指紋識別技術(shù)也存在一些問(wèn)題：現在的智能手機都采用的是電容式觸控技術(shù)，手機的顯示屏上都有一層用于識別觸控的觸摸屏(Touch Panel)，而電容式屏下指紋識別傳感器也是基于電容式技術(shù)，那么觸控的信號和指紋識別的信號則可能會(huì )產(chǎn)生相互干擾，這需要進(jìn)一步地解決。
如果電容式屏下指紋識別技術(shù)能夠順利量產(chǎn)，并成功用于智能手機的話(huà)，將有望推動(dòng)屏下指紋在中低端智能手機上的普及，加速全面屏手機的普及進(jìn)程。
總體而言，光學(xué)式、超聲波式、電容式屏下指紋識別技術(shù)各具優(yōu)勢。從工藝方面來(lái)看，光學(xué)式屏下指紋識別技術(shù)可以適用于柔性和剛性OLED屏幕，目前，剛性OLED屏幕的價(jià)格在20美元左右，而柔性OLED屏幕的價(jià)格則要達到80-90美元，兩者差距仍較明顯。從功耗方面來(lái)看，光學(xué)式屏下指紋方案在解鎖時(shí)需要屏幕開(kāi)啟最高亮度以照亮指紋，功耗較高。由于以光學(xué)原理為基礎，光學(xué)式屏下指紋識別技術(shù)同樣存在抗污漬和污染能力較差、受陽(yáng)光干擾的問(wèn)題。不過(guò)從目前各大廠(chǎng)商的技術(shù)進(jìn)度來(lái)看，光學(xué)式屏下指紋識別的進(jìn)展更快，在產(chǎn)業(yè)鏈成熟度和精度上都有更好的表現，且供應商更多，有望成為全面屏的標配指紋識別技術(shù)。
由于受到穿透距離的限制，超聲波要實(shí)現屏下指紋識別，目前就只能用于柔性OLED屏上，因而將會(huì )帶來(lái)較高的成本。由于超聲波式屏下指紋識別是通過(guò)超聲波掃描指紋，因此在識別指紋時(shí)不用屏幕開(kāi)啟最高亮度，功耗較低。受益于超聲波的強穿透力，超聲波式指紋識別技術(shù)不受手指上污漬和污染的影響。雖然超聲波式屏下指紋識別的準確率還有待提升，但其無(wú)需開(kāi)孔、無(wú)需直接接觸、不受濕手指和微臟污影響的優(yōu)勢與更高的安全性能顯著(zhù)增強用戶(hù)體驗。在產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步成熟、準確率進(jìn)一步提升之后，超聲波式屏下指紋識別有望成為全面屏指紋識別非常可行的方案之一。
分析師指出，傳統的電容式指紋識別是目前最成熟的指紋識別技術(shù)，在采集、算法上均有一定的技術(shù)積累，而電容式屏下指紋識別傳感器在響應速度和識別率方面則更進(jìn)一步。由于電容式指紋識別技術(shù)可以搭載LCD屏，相對于只能適用OLED屏幕的光學(xué)式和超聲波式指紋識別技術(shù)則具有很大的成本優(yōu)勢。
智能手機全面屏趨勢推動(dòng)屏下指紋應用快速普及
在消費者越來(lái)越追求更高屏占比的趨勢下，各大手機廠(chǎng)商開(kāi)始轉向屏下指紋識別的方案。vivo在今年1月24日正式發(fā)布了全球首款搭載光學(xué)式屏下指紋識別技術(shù)的全面屏手機X20 Plus UD，該款手機是vivo與方案設計公司Synaptics合作，采用Clear ID FS9500光學(xué)指紋方案，穿透0.68mm玻璃蓋板到達OLED屏幕，最后再到指紋處理器，實(shí)現屏下指紋識別。這項屏下指紋識別技術(shù)可在防水、濕手狀態(tài)下操作，據vivo官方稱(chēng)解鎖速度在0.6s左右。
vivo于今年3月19日發(fā)布的X21屏下指紋版手機采用的是匯頂科技的光學(xué)式屏下指紋識別方案，它需要可以自發(fā)光的OLED屏來(lái)配合，通過(guò)屏幕發(fā)射的光線(xiàn)對指紋進(jìn)行照射，再由屏幕下方的傳感器來(lái)接收返回的光線(xiàn)并進(jìn)行處理，最終得到指紋圖像。據匯頂科技介紹，其屏下光學(xué)指紋方案通過(guò)優(yōu)化光路結構設計，有效消除了顯示單元顯影和強光干擾，從而使得用戶(hù)在強光下也可以快速解鎖，并通過(guò)優(yōu)化指紋識別算法，提升干手指及極端低溫環(huán)境下的指紋識別率。相比vivo X20 Plus屏幕指紋版，vivo X21屏幕指紋版的指紋識別位置有所上移。
vivo采用匯頂科技提供的光學(xué)式屏下指紋識別方案，在vivo X21手機上實(shí)現屏下指紋的規模量產(chǎn)，這對于傳統指紋芯片行業(yè)來(lái)說(shuō)帶來(lái)了新的增長(cháng)點(diǎn)，是典型的技術(shù)升級推動(dòng)行業(yè)二次成長(cháng)。另一方面，超聲波式屏下指紋也有望在2018年實(shí)現商用，電容式屏下指紋則有望于2019年迎來(lái)規模量產(chǎn)。總體而言，全面屏的東風(fēng)將推動(dòng)屏下指紋進(jìn)入新一輪的成長(cháng)期。
全面屏手機全面爆發(fā)，屏下指紋市場(chǎng)需求預測
2017年全球指紋芯片的發(fā)貨量約9.8億顆，同比增幅超30%，其中FPC和匯頂科技的出貨量均超過(guò)2億顆。指紋識別已經(jīng)成為手機的標配部件。隨著(zhù)全面屏帶動(dòng)屏下指紋的發(fā)展，預計未來(lái)指紋識別方案在所有識別方案中的占比將進(jìn)一步擴大，今年將達到歷史最高的60%，市場(chǎng)需求將進(jìn)一步擴大。
IHS Markit報告預測，2019年采用屏下指紋技術(shù)的手機將迎來(lái)快速增長(cháng)，預計使用該技術(shù)的手機出貨量將達到1億部，是2018年預估出貨量900萬(wàn)臺的10倍多，彈性巨大。如果三星將屏下指紋技術(shù)應用于Galaxy Note 9，則2018年采用此解決方案的智能手機出貨量將從目前預測的900萬(wàn)臺增至2000萬(wàn)臺以上。其中，光學(xué)式屏下指紋方案將率先迎來(lái)爆發(fā)，2019年其指紋識別模組的出貨量將預計超過(guò)9000萬(wàn)顆；2020年繼續保持高速增長(cháng)，出貨量預計將超過(guò)1.75億顆；至2022年預計將超過(guò)2.8億顆，推動(dòng)屏下指紋技術(shù)快速成長(cháng)。超聲波式指紋識別模組的出貨量在2019年預計將超過(guò)1000萬(wàn)顆，此后不斷增長(cháng)，在2022年預計將達到5000萬(wàn)顆的出貨量水平。
群智咨詢(xún)預測，2018年全面屏手機將全面爆發(fā)，出貨量將達到9.1億部，在智能手機中的滲透率將達到61%；預計至2020年，全球全面屏智能手機出貨量將達到14.3億部，滲透率超過(guò)85%。智能手機搭載全面屏的趨勢有力推動(dòng)了屏下指紋識別技術(shù)的發(fā)展和應用，2018年將成為屏下指紋識別技術(shù)發(fā)展的元年。
目前發(fā)展較快的光學(xué)式屏下指紋識別技術(shù)已經(jīng)實(shí)現商用，超聲波式屏下指紋也有望在2018年實(shí)現量產(chǎn)，電容式屏下指紋則有望于2019年迎來(lái)規模量產(chǎn)。東北證券分析師表示，隨著(zhù)供應鏈進(jìn)一步完善，屏下指紋識別應用規模將顯著(zhù)擴大。同時(shí)，隨著(zhù)國內OLED面板廠(chǎng)商的生產(chǎn)能力逐漸導入，目前只適用于OLED屏幕的光學(xué)式和超聲波式屏下指紋識別方案的成本將會(huì )逐漸下降，采用屏下指紋識別技術(shù)的手機將從中高端智能手機逐漸過(guò)渡到千元機，進(jìn)一步擴大消費群體，行業(yè)的盈利能力有望持續得到提升。
供應鏈逐漸完善，助推屏下指紋識別進(jìn)一步滲透
目前國內外多家廠(chǎng)商均致力于發(fā)展屏下指紋技術(shù)。包括：
Synaptics 2017年12月表示，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了成熟的屏下光學(xué)指紋方案，其核心為被稱(chēng)為Clear ID FS9500的傳感器，這一方案在CES 2018的展會(huì )中搭載于vivo X20 Plus UD手機上，首次實(shí)現量產(chǎn)。
三星于今年1月取得了屏下指紋識別的專(zhuān)利，該項技術(shù)是基于光學(xué)原理，適用于OLED屏幕。由于三星是AMOLED屏幕的供應商，因此在成功研發(fā)屏下指紋技術(shù)后，可以將屏下指紋技術(shù)和屏幕打包一起出售，提升在供應鏈中的話(huà)語(yǔ)權。對于其他手機廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，有了三星的這套方案，便可以一次性解決屏幕的需求和屏下指紋的需求，也是一舉多得。
蘋(píng)果在去年12月被曝出，在歐美的一項屏下指紋專(zhuān)利被批準。蘋(píng)果的這項專(zhuān)利的具體內容為：特別定制的OLED屏幕集成指紋識別模塊，實(shí)現全屏幕都能檢測并識別用戶(hù)手指指紋的功能。與目前其他公司已經(jīng)公布的屏下指紋識別不同，蘋(píng)果設計的屏下指紋識別方案不是在固定位置設置指紋傳感器，而是可識別整塊顯示屏，手指觸碰到屏幕即可解鎖。蘋(píng)果的這項專(zhuān)利已經(jīng)獲批，預計后期機型將配備。
高通公司是超聲波式指紋識別方案的踐行者，早在2015年時(shí)就推出了“Sense ID”3D超聲波指紋識別技術(shù)。去年6月，高通發(fā)布新一代超聲波指紋識別方案，將支持驍龍800系列以及驍龍600系列處理器的手機。此外，未來(lái)也可能會(huì )開(kāi)放高通以外的平臺。
FPC于2017年11月正式發(fā)布了屏下紋識別技術(shù)，該技術(shù)基于超聲波原理，能夠在不同的表面材質(zhì)捕捉指紋，還能夠在終端設備的顯示面板上的任意位置捕捉與識別使用者的指紋，從而消除終端廠(chǎng)商在設計上的物理空間限制，并且支持OLED屏和LCD顯示屏。
日本顯示面板廠(chǎng)商JDI于今年1月23日宣布其開(kāi)發(fā)出了全球首款基于玻璃的全透明電容式指紋識別感應元件，這款傳感器尺寸為8mm×8mm，分辨率為160×160，像素密度可達508dpi，并宣布會(huì )在2018財年(2019年3月之前)以?xún)葘⑦@款指紋識別傳感器正式投入商用。
作為生物識別及人機交互領(lǐng)域可靠的技術(shù)與解決方案提供商，匯頂科技陸續推出擁有自主知識產(chǎn)權的屏下光學(xué)指紋識別技術(shù)、活體指紋識別方案、指紋識別與觸控一體化的IFS技術(shù)、活體指紋檢測技術(shù)等。今年匯頂科技攜各大手機廠(chǎng)商陸續推出的vivo X21屏幕指紋版、華為Mate RS保時(shí)捷設計、小米8探索版、vivo NEX多款手機均應用其IN-DISPLAY屏下光學(xué)指紋識別技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年的潛心研究，匯頂科技的屏下光學(xué)指紋識別技術(shù)在抗強光干擾、低溫環(huán)境、干手指場(chǎng)景下表現出穩定的解鎖率和解鎖速度，并且在OLED軟、硬屏均已實(shí)現規模商用，是目前商用機型最多、累計發(fā)貨量最大的光學(xué)式屏下指紋識別方案。
敦泰子公司敦捷光電于今年1月8日在深圳發(fā)布并展示支持實(shí)現TFT-LCD、OLED、micro-LED等面板的屏下多點(diǎn)指紋讀取方案，該方案基于光學(xué)原理，同時(shí)解決了屏下指紋的SiP封裝難點(diǎn)，減小電源功耗和IC與模組厚度，突破了目前的技術(shù)瓶頸，使全面屏和前置指紋實(shí)現很好的結合，但目前尚未有終端廠(chǎng)商正式采用或推出新品。
綜上來(lái)看，現階段光學(xué)式屏下指紋識別方案較為成熟，供應商較多。隨著(zhù)屏下指紋識別應用的不斷普及，市場(chǎng)將持續保持高速增長(cháng)。東北證券分析師指出，雖然3D Sensing和屏下指紋識別技術(shù)將在2018年展開(kāi)對未來(lái)中高端手機識別技術(shù)主導權的爭奪，兩者將同時(shí)并存，但由于目前較為成熟的屏下指紋識別技術(shù)均只能適用于OLED屏幕，所以短時(shí)間內預計中高端智能手機會(huì )更多采用屏下指紋識別技術(shù)，低端機型出于成本考慮則會(huì )繼續采用置于手機背面的電容式指紋識別方案。不過(guò)，隨著(zhù)OLED屏幕的普及，屏下指紋識別方案也必將會(huì )進(jìn)一步普及。（校對/春夏）
01月07日 18:14
