為了尋找智慧型手機以外的新市場,日本面板廠Japan Display Inc. (JDI)開發了一款以透明玻璃為基礎材質的電容式指紋感測器。

對於這家由索尼(Sony)、東芝(Toshiba)與日立(Hitachi)的顯示器部門組合而成、景況不佳的公司來說,感測器代表一個全新的市場,但產業分析師認為,儘管其TFT指紋感測器與矽晶片解決方案相較有一些特定優勢,JDI可能太晚切入該市場、投入的資源也太少。

JDI旗下顯示器解決方案事業部門Display Solutions Company社長湯田克久(Katsuhisa Yuda)在日本舉行的新產品發表會上解釋,該公司的新感測器開發概念是做為其in-cell架構Pixel Eyes觸控面板的延伸;JDI的Pixel Eyes已經將基本的觸控功能與TFT顯示器的玻璃基板整合在一起,不必額外添加觸控面板模組。

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JDI旗下Display Solutions Company社長湯田克久
(來源:EE Times)

湯田指出,JDI的新技術往前更進了一步,玻璃基板現在不只能辨識手指接觸的位置,也能「讀取」因為指紋導致的電容值變化;該公司希望這種能做為電容式指紋感測器的高透明度玻璃基板,能催生各種以矽晶片指紋感測器無法實現的新應用,在智慧型手機應用之外,還能進軍信用卡、門鎖等等產品:「我們能將之與背光結合,或者是在軟性表面上使用。」

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指紋辨識門鎖與信用卡
(來源:EE Times)

目前支援指紋辨識解決方案的TFT電路有兩種,第一個是替換矽晶片以及獨立的指紋辨識模組,另一種則是將感測器電路整合到顯示器TFT背板、做為顯示器內部的解決方案;JDI提供的是前者,該公司的感測器模組尺寸為8.0mm x 8.0mm,支援508 ppi像素密度、256灰階以及160 x 160解析度(參考文章上方大圖)。

指紋感測器供應商寒冬來臨?

如果JDI的創新技術在一年前就誕生,或許整個情勢會有不同;當時產業界正在擔憂新一代智慧型手機將移除Home鍵的設計趨勢,手機廠商、控制器IC供應商以及面板廠熱衷於搜尋與顯示器整合的指紋感測解決方案,而且需要能支援可變的感測區域以提供更大彈性,還有藉由作業系統來指派的多手指輸入功能帶來更多便利。

當時市場研究機構IHS Markit認為,以顯示器為基礎的指紋感測器優勢在於隱形化,不會影響終端裝置的外觀,此外也認為這種方案會比矽晶片方案便宜。不過在一年後,該機構在本月發表的一篇最新報告卻分享了最新的情節轉折

IHS Markit報告作者、LED與照明市場首席分析師Jamie Fox表示,因為蘋果(Apple)替iPhone X推出的臉部辨識功能Face ID、即將問世的顯示器內感測器(in-display sensors),還有中國供應商大舉入侵西方同業版圖,指紋感測器市場正面臨顛覆性變化。

他在報告中指出:「整體看來,Apple以Face ID取代Touch ID的決定,將在2021年底讓全球指紋感測器生產量,比Apple還繼續在iPhone保留Touch ID的情況下減少11億顆。」

JDI的湯田在記者會上被問到該公司是否打算以智慧型手機市場測試新指紋感測器時,他的回答是「還未決定」,這也意味著該公司並不想涉足一個價格競爭白熱化的市場。

IHS Markit的觸控與使用者介面研究總監謝忠利(Calvin Hsieh)接受EE Times訪問時表示,JDI無法進入智慧型手機指紋感測器市場,因為該市場正出現平均銷售價格(ASP)下滑趨勢;他指出,以矽晶片為基礎以及顯示器為基礎的指紋辨識解決方案定位不同,前者以電容式為主流,大多數以矽晶片製作,對所有應用產品來說技術都很成熟,ASP在1.20~3美元之間。

而在以顯示器為基礎的指紋辨識技術方面,謝忠利表示,到目前為止是以顯示器下的CMOS影像感測器(CIS)為主流,只能支援AMOLED面板(LCD不適用),屬於高階技術,ASP為10~12美元。高通(Qualcomm)的Sense ID超音波指紋辨識方案也是顯示器為基礎,但要到今年第一季末才能問世,其ASP未知:「其(超越CIS的)優勢在於能支援活體檢測。」

簡而言之,無論有沒有JDI的玻璃電容式感測器,智慧型手機市場已經有足夠的相關技術。

矽晶片、TFT指紋辨識方案比一比

那麼,以矽晶片為基礎還有以TFT為基礎的指紋辨識方案又各有什麼優缺點?謝忠利表示,TFT (採用玻璃或塑膠材質)指紋辨識方案──包括JDI的技術──能利用較低成本的TFT製程,能幫助消化中小尺寸面板廠產能。

而他也指出,為了進一步降低ASP,IC業者會扮演關鍵角色,因為508ppi像素密度(無顯示器電路)對面板製造商來說並不困難,但他們會需要讀出晶片。

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矽晶片、TFT指紋辨識方案架構差異
(來源:IHS Markit)

謝忠利指出,矽晶片解決方案現在非常成熟而且廉價;而他認為,以TFT為基礎的指紋辨識感測器要進入智慧型手機市場已經晚了一年,因此對JDI來說,商用市場(特別要求低成本以及靈活的耐用性)是一條可行的路。

JDI的湯田則預期,TFT指紋辨識方案會取代矽晶片方案,因為後者是脆弱的;對此謝忠利同意,矽晶片會斷裂,如果採用TFT技術而且具備柔軟性,耐用度會是一大優勢。

JDI積極經營非智慧型手機市場

JDI將在截止於2019年3月的2018財務年度開始商業生產其新型指紋感測器。而自去年秋天成為Display Solutions Company社長的湯田,其任務是開發智慧型手機以外的新市場;他表示:「雖然我的公司名稱有Display,但我們的業務並不限於顯示器。」

Display Solutions Company的產品包括高階數位相機的螢幕、可穿戴裝置的反射式LCD,以及虛擬實境(VR)頭戴式裝置、高階筆記型電腦使用的顯示器;該公司的目標是在2020年達到1億日圓的營收,而湯田表示以其現有產品已經達到了一半。

而Display Solutions Company正在開發的產品除了指紋感測器,還有與夥伴元太科技(E-Ink)合作開發的商品標籤用反射式顯示器。

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能持續變換訊息的商品標籤
(來源:EE Times)

JDI目前財務表現不佳,主要是因為太晚進軍OLED技術領域──該公司業務在傳統上一直仰賴iPhone,卻因為Apple最近決定在iPhone X改用OLED面板而頗受打擊。JDI要到2019年才開始生產智慧型手機用OLED面板,但其競爭對手早就已經投資OLED技術,屆時應該也早就開始大量生產OLED面板。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: JDI's Finger Sensor: Too Little Too Late?,by Junko Yoshida)