指紋識(shí)別解鎖已經(jīng)成為當(dāng)下絕大部分智能手機(jī)的默認(rèn)方案，然而傳統(tǒng)指紋解鎖所需要的指紋采集窗，在一定程度上影響著手機(jī)的屏占比。隨著全面屏智能手機(jī)漸成主流，更加“隱形”的屏下指紋識(shí)別涌入了市場(chǎng)。

日前，根據(jù)CINNO Research調(diào)研機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，2020年有望成為L(zhǎng)CD屏幕屏下指紋識(shí)別手機(jī)量產(chǎn)上市的元年，分析師預(yù)測(cè)搭載該功能的智能手機(jī)年出貨量可能會(huì)超過(guò)600萬(wàn)臺(tái)，市場(chǎng)接受量有望在2024年達(dá)到1.9億臺(tái)。

什么是屏下指紋識(shí)別，為何這項(xiàng)功能搭載常見(jiàn)的LCD屏成為了今年的熱點(diǎn)話題？帶著這些問(wèn)題，科技日?qǐng)?bào)記者采訪了有關(guān)專家。

以往光學(xué)屏下指紋識(shí)別需要搭載OLED屏

“具備屏下指紋能力的手機(jī)，可以直接通過(guò)按壓手機(jī)屏幕指定區(qū)域，來(lái)完成識(shí)別指紋的過(guò)程。”第一手機(jī)界研究院院長(zhǎng)孫燕飚指出，這樣設(shè)計(jì)可以避免物理按鍵對(duì)屏幕面板的額外占用，進(jìn)而增大了手機(jī)的屏占比，提高了手機(jī)的顯示性能。

據(jù)了解，當(dāng)前主流的指紋識(shí)別技術(shù)主要有三種，分別是電容式指紋識(shí)別、光學(xué)指紋識(shí)別和超聲波式指紋識(shí)別。那么，哪種指紋識(shí)別技術(shù)與屏下指紋解鎖更“搭配”？

“超聲波式指紋識(shí)別具有較強(qiáng)的穿透性，可以穿透金屬、玻璃等常用手機(jī)材質(zhì)，但目前市場(chǎng)占有率低，研發(fā)難度較大；電容式指紋識(shí)別技術(shù)成熟，但存在手指沾水就識(shí)別失靈等情況，識(shí)別率低，且不能穿透太厚的東西。”天馬微電子研發(fā)高級(jí)總監(jiān)李俊誼表示，光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)更成熟、速度也更快。就目前的技術(shù)和市場(chǎng)來(lái)看，光學(xué)指紋識(shí)別更適合用于解決手機(jī)屏下指紋識(shí)別的問(wèn)題。

光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)，其原理是利用了光的折射和反射。當(dāng)手指按壓屏幕時(shí)，屏幕發(fā)出光線將手指區(qū)域照亮，照亮指紋的反射光線透過(guò)屏幕像素的間隙返回到緊貼于屏下的傳感器上，獲取的指紋圖像與手機(jī)初次錄入的圖像進(jìn)行對(duì)比，最后進(jìn)行識(shí)別判斷。光學(xué)屏下指紋識(shí)別可以有效避免環(huán)境光的干擾，在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性表現(xiàn)更好。

長(zhǎng)期以來(lái)，被應(yīng)用在智能手機(jī)上的光學(xué)屏下指紋識(shí)別都需要OLED屏來(lái)進(jìn)行配合。為何LCD屏無(wú)法完成呢？

原來(lái)，光學(xué)指紋識(shí)別對(duì)傳感器與鏡片之間的距離有一定要求。“傳統(tǒng)的LCD屏幕結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它需要背光模組來(lái)提供背光，也正是這層背光模組使光線無(wú)法穿透LCD屏，導(dǎo)致屏下指紋識(shí)別失敗。而OLED屏幕可以實(shí)現(xiàn)自己發(fā)光，無(wú)需背光源，更加纖薄，而且有較好透光度。”李俊誼介紹說(shuō)，這使得OLED屏下的指紋識(shí)別傳感器能夠準(zhǔn)確捕捉OLED屏發(fā)出的光線照射用戶指紋后再反射回來(lái)的光線，從而順利實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別。

紅外成像幫低成本LCD屏重獲青睞

“OLED屏幕雖然在光學(xué)屏下指紋識(shí)別中有著優(yōu)秀的表現(xiàn)，但從成本來(lái)看，LCD屏幕生產(chǎn)成本更低，同時(shí)使用壽命更長(zhǎng)。”孫燕飚介紹說(shuō)。

智能手機(jī)功能和性能在不斷升級(jí)，LCD屏作為智能手機(jī)的關(guān)鍵零組件之一，更小的孔徑、高刷新率等新工藝的導(dǎo)入，在不斷提升LCD屏的附加價(jià)值，這也推動(dòng)了不少廠商開始研發(fā)可適用于LCD屏的屏下指紋識(shí)別技術(shù)。

今年1月初，天馬微電子在美國(guó)電子消費(fèi)展上展示了以LTPS LCD技術(shù)為基礎(chǔ)，同時(shí)具備顯示、觸控和指紋識(shí)別功能的屏下指紋技術(shù)顯示產(chǎn)品。日前，據(jù)紅米品牌總經(jīng)理盧偉冰在微博上發(fā)布的消息，紅米的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也已經(jīng)在LCD屏幕上實(shí)現(xiàn)了屏下指紋解鎖，并稱具備可量產(chǎn)性。

“由于背光的存在，LCD屏幕若采用可見(jiàn)光來(lái)實(shí)現(xiàn)屏下光學(xué)指紋識(shí)別，會(huì)面臨難以克服的穿透性差以及背光干擾的問(wèn)題。”孫燕飚說(shuō)。

據(jù)此前業(yè)界曝光的一種方案，采用屏下紅外光成像技術(shù)可解決以上問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)紅外發(fā)射器、紅外指紋接收器及紅外光學(xué)材料系統(tǒng)，大幅提高紅外透過(guò)率以及指紋成像的靈敏度，最終達(dá)到高水準(zhǔn)的識(shí)別效果。

李俊誼解釋說(shuō)，在保證顯示效果的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)較好的紅外透光率與指紋識(shí)別效果，需要對(duì)LCD屏的各光學(xué)膜層和玻璃等進(jìn)行優(yōu)化，甚至更改膜層結(jié)構(gòu)，以提高紅外線穿透率。其次，為了提高指紋識(shí)別性能，原本位于屏下特定位置的傳感器還有紅外信號(hào)發(fā)射器也需要做專門的修改。

實(shí)驗(yàn)室里的突破只是第一步。“屏下指紋LCD屏，相對(duì)普通LCD屏，總體成本略微上升，比屏下指紋OLED屏還是有較大的成本優(yōu)勢(shì)。需要注意的是，由于采用屏下指紋的LCD屏定制化程度高于傳統(tǒng)LCD屏，未來(lái)要真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，需要上下游廠商之間緊密合作，這對(duì)終端品牌的供應(yīng)鏈管控能力提出了更高的要求。”李俊誼說(shuō)。