攻克技术难题 LCD屏也能用屏下指纹识别

科技|来源:科技日报2020-04-08 08:46:00|网络编辑:黄业钦

  指纹识别解锁已经成为当下绝大部分智能手机的默认方案,然而传统指纹解锁所需要的指纹采集窗,在一定程度上影响着手机的屏占比。随着全面屏智能手机渐成主流,更加“隐形”的屏下指纹识别涌入了市场。

  日前,根据CINNO Research调研机构数据显示,2020年有望成为LCD屏幕屏下指纹识别手机量产上市的元年,分析师预测搭载该功能的智能手机年出货量可能会超过600万台,市场接受量有望在2024年达到1.9亿台。

  什么是屏下指纹识别,为何这项功能搭载常见的LCD屏成为了今年的热点话题?带着这些问题,科技日报记者采访了有关专家。

  以往光学屏下指纹识别需要搭配OLED屏

  “具备屏下指纹识别能力的手机,可以直接通过按压手机屏幕指定区域,来完成识别指纹的过程。”第一手机界研究院院长孙燕飚指出,这样设计可以避免物理按键对屏幕面板的额外占用,进而增大了手机的屏占比,提高了手机的显示性能。

  据了解,当前主流的指纹识别技术主要有三种,分别是电容式指纹识别、光学指纹识别和超声波式指纹识别。那么,哪种指纹识别技术与屏下指纹解锁更“搭配”?

  “超声波式指纹识别具有较强的穿透性,可以穿透金属、玻璃等常用手机材质,但目前市场占有率低,研发难度较大;电容式指纹识别技术成熟,但存在手指沾水就识别失灵等情况,识别率低,且不能穿透太厚的东西。”天马微电子研发高级总监李俊谊表示,光学指纹识别技术更成熟、速度也更快。就目前的技术和市场来看,光学指纹识别更适合用于解决手机屏下指纹识别的问题。

  光学指纹识别技术,其原理是利用了光的折射和反射。当手指按压屏幕时,屏幕发出光线将手指区域照亮,照亮指纹的反射光线透过屏幕像素的间隙返回到紧贴于屏下的传感器上,获取的指纹图像与手机初次录入的图像进行对比,最后进行识别判断。光学屏下指纹识别可以有效避免环境光的干扰,在复杂环境下的稳定性表现更好。

  长期以来,被应用在智能手机上的光学屏下指纹识别都需要OLED屏来进行配合。为何LCD屏无法完成呢?

  原来,光学指纹识别对传感器与镜片之间的距离有一定要求。“传统的LCD屏幕结构复杂,它需要背光模组来提供背光,也正是这层背光模组使光线无法穿透LCD屏,导致屏下指纹识别失败。而OLED屏幕可以实现自己发光,无需背光源,更加纤薄,而且有较好透光度。”李俊谊介绍说,这使得OLED屏下的指纹识别传感器能够准确捕捉OLED屏发出的光线照射用户指纹后再反射回来的光线,从而顺利实现指纹识别。

  红外成像帮低成本LCD屏重获青睐

  “OLED屏幕虽然在光学屏下指纹识别中有着优秀的表现,但从成本来看,LCD屏幕生产成本更低,同时使用寿命更长。”孙燕飚介绍说。

  智能手机功能和性能在不断升级,LCD屏作为智能手机的关键零组件之一,更小的孔径、高刷新率等新工艺的导入,在不断提升LCD屏的附加价值,这也推动了不少厂商开始研发可适用于LCD屏的屏下指纹识别技术。

  今年1月初,天马微电子在美国电子消费展上展示了以LTPS LCD技术为基础,同时具备显示、触控和指纹识别功能的屏下指纹技术显示产品。日前,据红米品牌总经理卢伟冰在微博上发布的消息,红米的研发团队也已经在LCD屏幕上实现了屏下指纹解锁,并称具备可量产性。

  “由于背光的存在,LCD屏幕若采用可见光来实现屏下光学指纹识别,会面临难以克服的穿透性差以及背光干扰的问题。”孙燕飚说。

  据此前业界曝光的一种方案,采用屏下红外光成像技术可解决以上问题。具体来说,就是通过红外发射器、红外指纹接收器及红外光学材料系统,大幅提高红外透过率以及指纹成像的灵敏度,最终达到高水准的识别效果。

  李俊谊解释说,在保证显示效果的基础上,为实现较好的红外透光率与指纹识别效果,需要对LCD屏的各光学膜层和玻璃等进行优化,甚至更改膜层结构,以提高红外线穿透率。其次,为了提高指纹识别性能,原本位于屏下特定位置的传感器还有红外信号发射器也需要做专门的修改。

  实验室里的突破只是第一步。“屏下指纹LCD屏,相对普通LCD屏,总体成本略微上升,比屏下指纹OLED屏还是有较大的成本优势。需要注意的是,由于采用屏下指纹的LCD屏定制化程度高于传统LCD屏,未来要真正实现量产,需要上下游厂商之间紧密合作,这对终端品牌的供应链管控能力提出了更高的要求。”李俊谊说。(记者 谢开飞 通讯员 李幼君 谢伟东)

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