【行业】电子行业专题-屏下指纹加速渗透(29页)

“全面屏”时代,传统指纹遇冷,背部指纹、3D 结构光、传统人脸识别、虹膜识别、屏下指纹为备选方案。智能手机上的指纹识别功能由iPhone5s 引领,其方案由Authentec供应,也是从这款手机开始,正式迎来了更加安全、更加便捷的指纹识别时代。但是随着全面屏的到来,屏占比超过80%是基本要求,甚至接近95%,在此目标下,前置镜头、听筒、指纹键以及品牌logo 等元素都面临进一步缩小甚至从手机正面移出的要求,其中传统指纹识别模块首当其冲。为应对全面屏需求,目前市场上主流的替代传统屏上指纹的解决方案有五种,按终端厂商来看,分别是以VIVO 为代表的屏下指纹方案,以苹果为代表的3D 结构光方案,以三星为代表的虹膜方案和部分手机采用的后置指纹方案、以及2D 人脸识别。

屏下方案符合用户习惯且成本较低,有望成为生物识别新趋势。在全面屏手机的五种生物识别方案中,后置指纹识别由于其只是简单将前置模块移至后置,且仍然是传统电容式指纹识别,在技术上并无显著升级,所以最早应用于全面屏手机。但是由于在便捷性上不及正面方案,对于手型较小的用户不便,且会破坏机身背部整体性,在美观程度上也有所不足,我们认为此方案只是屏下、3D、虹膜尚未商用时厂商采用的低成本方案,后续的方向大概率将指向中低端机型以及作为3D、虹膜等的辅助。3D 人脸识别目前仅在苹果iPhoneX,小米8,OPPO FindX 上有所应用,其20 美元左右的模组价格为进一步推广的一大掣肘。相对于前置应用于生物识别,我们认为后置3D 结构光方案与AR/VR、人工智能结合将是一个更广阔的市场。虹膜识别则仅在三星品牌中有所应用,其他主流终端厂商尚无引进的态势。2D人脸识别仅在软件上有所提升,运行时通过摄像头读取面部一定数量特征点并与预存图像进行对比,目前在全面屏手机中的应用较为广泛,但是随着全面屏向极值屏占比发展,正面的摄像头之类的元件必然会被移出,后续我们认为其应用方向仍然是中低端非旗舰、非极致全面屏机型。而屏下指纹方案既满足了全面屏时代对于取消手机Home 键的要求,同时也符合用户在手机正面操作的习惯,目前应用的厂商有VIVO、小米、华为,潜在还将有OPPO、三星等加入阵营。此外,由于模组整体的价格已从15 美元降至8 美元左右,有望成为手机生物识别发展的新趋势。

国产手机厂商主导,屏下指纹光学方案日新月异。光学屏下指纹的应用始于国产VIVOX20 Plus 屏幕指纹版本,是由VIVO 在2018 年CES 展会上发布,指纹识别方案是由新思提供的FS9500 Clear IDTM。随后在2018 年3 月,VIVO X21 发布,新机搭载第二代屏下光学指纹识别技术,采用新思方案以及汇顶科技的屏下光学指纹识别方案。在2018 年6 月,VIVO 发布旗舰机VIVO NEX,搭载第三代屏下光学指纹识别技术,汇顶科技独家供应方案。其他品牌机方面,华为Mate RS 保时捷版于2018 年3 月发布,搭载汇顶方案。小米8 透明指纹探索版于2018 年5 月发布,同时采用新思和汇顶方案。魅族16 于2018 年8 月发布,其屏下指纹采用汇顶方案。

光学方案应用以来,已从类电容式发展至摄像模组方案。自从2018 年初屏下指纹光学方案在VIVO X20 Plus 屏幕指纹版应用以来,手机厂商VIVO 的机型从X20 Plus 到X21,再到NEX,其屏下指纹识别方案按照内部构造经历了准直层方案、小孔成像方案、以及最新的摄像模组方案。根据VIVO 公司口径,第三代摄像模组方案相较于前者,指纹图像精度提升50%,解锁速度提升10%。

指纹识别折返光线存在折射和散射,准直层将光线转化为清晰度更高的准直光。针对智能手机屏下指纹识别的设计,是在显示屏下堆叠光学指纹感光元件。模组方案之上而下分别为玻璃盖板、AMOLED 显示层、准直层、滤光片、感光元件层,通过OLED 自放光照射到盖板玻璃上方的某一限制区域的指纹,产生的反射光至少要穿过盖板玻璃和显示层,由于盖板玻璃具有一定的厚度,光线在透过返回的过程中会发生比较严重的折射和散射,导致指纹影响无法在光学指纹芯片上清晰成像,厂商通过在感光芯片层和显示层之间加入一层准直层来解决上述问题,准直层从结构上讲就是一层板上有若干个光通道,其结构可以使光纤,或者其他可以将发散光转化为准直光的透镜结构,除了通道是是透光的,壁面及其他区域都采用遮光材料涂覆。运行过程中,反射光通过盖板玻璃、OLED 层后进入准直层,在准直层过滤折射、散射光,使得到达感光元件层的光线为准直光,从而获得清晰成像。

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