大資料時刻影響著現代人的生活方式,人們越來越重視身份資訊的安全性。現代電腦技術的大量使用,資訊交換和共用變得更加便利,個人資訊安全問題越來越引起人們的重視,生物辨識技術倍受關注。其中,指紋辨識技術應該是目前最主流的生物辨識方式,應用普及程度遠超其他辨識技術。

指紋辨識具有體積小、解鎖迅速、成本低等特點,被廣泛應用於智慧型手機等領域;靜脈辨識和虹膜辨識是安全係數最高的兩種生物辨識方式,誤判率僅為百萬分之一,因此主要佈局於專用門禁、公共安全系統、保險櫃等領域;人臉辨識種類繁多,原理各不相同,應用領域較為廣闊,覆蓋門禁、消費、簽到、手機應用等多個領域;聲紋辨識的優勢在於可實現遠距離辨識,但其誤判率高、易受干擾,多應用於人機互動領域。

全螢幕時代,經典設計遭遇挑戰

傳統指紋經過多年的發展,已經取得相當高的辨識準確率了,很多手機品牌都採用按鍵指紋解鎖。但隨著全螢幕的發展,如何設計全螢幕手機成為了製造廠商必須考慮的問題。從小米MIX開始,三星(Samsung)S8、iPhone X、Vivo X20、OPPO R11、魅族S6,以及華為P20等紛紛追求最大化螢幕佔比,手機廠商為了在競爭對手中佔據最大螢幕佔比的優勢各出奇招:去掉螢幕「劉海」、去掉邊緣、挖孔螢幕、「水滴」螢幕,設置將前置攝影鏡頭獨立彈出……智慧型手機螢幕剩下最佔螢幕空間的就是物理按鍵了,而屏下指紋的出現似乎完美地將問題解決。另一方面,屏下指紋辨識的出現可以進一步提升螢幕佔比,促進全螢幕真正普及。

有了屏下指紋辨識技術,全螢幕手機似乎可以在顯示器上真正實現100%的螢幕佔比設計。最早採用屏下指紋技術的商用手機是vivo X20 Plus,不過,和所有新問世的技術一樣,屏下指紋一度面臨造價成本高,成品率低的等因素未被廣泛使用。

應對全螢幕需求,市場上主流的解決方案有兩種,分別是以Vivo X20 Plus為代表的光學式屏下指紋解鎖方案,以iPhone X為代表的3D結構光方案和以三星、小米、OV等為代表的後置指紋方案。

而全螢幕時代,電容方案受限,光學與超聲方案可望成為發展主流。目前市場上能夠實現商用的指紋辨識方案主要有三種,分別是電容方案、光學方案和超聲波方案。三種方案中,電容方案成本最低,辨識速度最快且技術最為成熟,因而在智慧型手機市場上一度處於壟斷地位。但是,由於電容式指紋方案的穿透深度僅為0.3mm,而目前智慧型手機正面蓋板玻璃的厚度普遍超過0.5mm,因此這一傳統方案不再滿足屏下指紋的要求。

為應對電容式指紋面臨的困難,供應鏈廠商主要提出三種不同的解決方案:第一種是以匯頂、新思為代表的光學方案;第二種是以高通為代表的超聲波指紋辨識方案。光學方案和超聲方案相對成熟,其中光學方案相容OLED軟性螢幕,相對適用於軟性螢幕的超聲波方案應用範圍更廣,成為目前屏下指紋方案的主流。

屏下指紋方案具有美觀、便捷、解鎖迅速、符合用戶習慣等優點,目前方案的整體成本基本能夠有效控制,已經被不少中階機型採用,隨著屏下指紋方案的不斷成熟,方案滲透率可望快速提升。

屏下指紋原理

螢幕指紋其實就是把指紋辨識模組放到螢幕下面的技術。屏下的解鎖基於螢幕指紋感測器採用光電指紋辨識技術,辨識原理是利用OLED顯示器畫素點發射出的藍綠光照射手指,將指紋紋路照亮,根據不同紋路反射光線不同的原理,捕捉生物資訊。然後這些載有生物資訊的光線反射穿透螢幕,返回指紋辨識晶片。為了提高螢幕指紋的辨識率,降低光線穿透玻璃蓋板時發生的折射、散射等光學干擾,玻璃蓋板需要做的非常薄,透光性非常好,因此,採用螢幕指紋的機型在強光下大都可以看見下方的指紋模組。

指紋辨識晶片根據反射光線形成指紋影像,經過軟體處理和演算法對比進行比對辨識。屏下指紋解鎖的時候,需要消費者將手指緊緊貼合在玻璃上才能獲得有效反射。相比於普及化的量變,屏下指紋手機的出現,可以說是指紋辨識的又一次質變。現在螢幕指紋最成熟的兩個方向,分別是高通的超聲波方案,以及已經大規模量產的匯頂/新思的光學方案。

就全螢幕和折疊螢幕手機而言,屏下指紋契合螢幕需求,不妨礙外觀,又保留指紋辨識功能,符合用戶的操作習慣,多場景解鎖十分方便。如今搭載屏下指紋的中高階手機相繼出世,全螢幕手機和折疊螢幕手機大量發佈,屏下指紋技術滲透率將不斷提升,螢幕指紋技術大有全面替代原有的電容式指紋的發展趨勢。

2019年屏下指紋出貨增6倍

據IDC調查資料,2017年全球智慧型手機出貨量比2016年減少0.1%,降至14.724億支,不過興起的全螢幕算是疲態發展的智慧型手機產業新亮點。中國平安證券最新的研究報告指出, 2017年全螢幕在手機中的滲透率約8%,出貨量約1.1~1.3億支。預計2018~2020年全螢幕的滲透率將從24%增加到60%以上,2020年全螢幕手機的出貨量可望達到10億支,未來4年的年複合成長率預計會超過100%。

2019年屏下指紋出貨暴增600%,使得相關龍頭企業率先受益,中國證券時報網據研究機構IHS最新公佈的資料顯示,截至2018年底,累計有18支手機型號採用了顯示指紋技術,2018年屏下指紋模組總出貨量達到3,000萬片。另據IHS Markit最新的《觸控式螢幕市場追蹤報告(Touch Panel Market Tracker Report)》預計,2019年屏下指紋的出貨量預計將增長6倍,達到近1.8億片。

本文為姊妹刊國際電子商情原創文章