TFT方案屏下指纹识别技术简介
刘延 于 2019.02.28 04:32:14 | 源自:www.soomal.com | 版权:投稿 | 平均/总评分:09.95/199
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    • 2018年,手机行业进入了寒冬,中国手机销量同比下滑超过10%,全球智能手机行业销量首次出现下滑。进入2019年,手机厂商纷纷拿出了压箱底的技术,区域屏幕指纹识别就是其中之一。vivo、OPPO和小米均展示了自家的区域屏幕指纹识别技术,这项技术是如何实现的呢?相较于目前的屏下指纹识别方案又有什么优劣?

      上次《屏下光学指纹识别方案介绍和展望 》[作者:刘延 ] 我们提到,关于APEX 2018上面那块区域屏幕指纹识别,如果使用晶圆,其价格将会是普通消费者无法承受的。于是我斗胆猜测,APEX 2018采用了 TFT 方案。

      因此,进入公历2019年后,小米和OPPO不约而同的公布了自家最新的屏下指纹识别技术。小米林斌称这项技术可以实现:

      1) 一键录入:只要做一次指纹录入就能做屏幕指纹解锁,而不需要反复录入多次。

      2) 大范围盲解:屏幕指纹解锁面积高达25mm x 50.2mm,比市场上的主流手机FOD解锁面积大很多倍,基本不用看屏幕就能解锁。

      OPPO的演示上则表示,这项光域屏幕指纹技术能再次革新生物识别体验,其核心点在于:“黄金识别区域”——15倍于目前主流光学方案,黑屏盲操作、光域加密和双指识别。

      OPPO称之为光域屏幕指纹,小米暂时没给这项技术命名。虽然叫法不同,但从两家的演示视频上来看,两家所采用的技术方案是相近的。解决的痛点也是类似的,即目前的屏幕指纹方案识别区域偏小的问题。

      屏下指纹识别的先驱——vivo,在APEX 2018上展示的区域屏幕指纹识别区域就已经达到了50mm*50mm,而在最新的概念机APEX 2019上,展示了全屏幕指纹识别技术。vivo称,这项技术是业内首次采用几乎覆盖整个屏幕的全尺寸指纹传感器,实现在屏幕任意位置单指、双指自由解锁。

      根据供应链消息,vivo,OPPO,小米三家厂商的方案均采用的是OXI箩箕的屏下指纹方案

      区域指纹识别技术的原理

      这项技术是如何实现的呢? 我们又得去翻翻专利柜了,原理上,TFT方案与我们之前介绍过的初代屏下指纹方案类似。同样是收集光线,不过传感器从半导体,变成了非晶硅 TFT 感光面板。

      根据箩箕公布的专利,上图是采用非晶硅 TFT 图像传感器采集指纹的示意图,所述非晶硅 TFT 图像传感 器包括非晶硅 TFT 感光面板 21 和读取电路 22。进行指纹采集时,手指 23 贴附于所述非晶 硅 TFT 感光面板 21,光源发出的光照射在手指 23 上。手指 23 接受入射光线的照射,并将 入射光线反射出来,反射光线进入所述非晶硅 TFT 感光面板 21。所述非晶硅 TFT 感光面板 21 感知反射光线的强度分布,所述反射光线的强度分布被所述读取电路 22 读取,最终获得 有效的指纹图像。

      箩箕的专利中,同样也提到了准直层的存在,这层准直层是一层光纤面板。光纤面板是由大量 光纤规则排列而形成,因此具有数值孔径大、级间耦合损失小、分辨率高、光学零厚度等特点,能够无失真地传递高清晰图像。所以采用光纤面板作为所述上盖板,能够使所述指纹成 像模组中,透射所述上盖板的光线受到所述光纤面板的准直作用,从而达到提高所述指纹 成像模组成像质量的目的。这项技术优点不言而喻:大。

      上篇文章中《屏下光学指纹识别方案介绍和展望 》[作者:刘延 ] ,我们提到:

      但是,如果采用TFT方案就不一样了。根据某些不那么可信渠道的报道,APEX上那个半屏屏下指纹识别技术来自上海箩箕。目前采用TFT方案的,主要为日本的JDI和中国的上海箩箕。根据上海箩箕的说明,TFT方案(薄膜光学指纹传感器技术)技术原理为:

      1. 指纹信息经由盖板玻璃反射后被像素的光敏器件获取,光子转换为电信号后通过特殊设计的16位模拟/数字电路进行数据分析,再由图像处理技术处理后输出清晰完整的指纹图像。

      这种技术成本更低,理论上说,只需要液晶面板生产线就能生产,无需硅晶圆。不仅能解决产能问题,还能解决成本问题。

      TFT制程最高可以实现小于5um的间隙制程,可以满足指纹所需,因此所以用面板产线完全可以实现,同时面板产线只需要4道光罩,大幅少于硅基的25-30道,实现一定的wafer成本优势。

      根据2017年孙昌旭对箩箕技术CEO顾铁的采访,OXi的光学指纹传感器,正是基于天马的4.5代TFT产线上生产的。

      这项技术另一个优点是透明。 箩箕技术的专利中显示,TFT方案可以采用透明基板。如此一来,透明的传感器可以贴合于显示屏幕和保护玻璃之间,相对于在显示屏幕下方的方案来说,可大大提升图像质量。因此便有了小米的一键录入,即只要做一次指纹录入就能做屏幕指纹解锁,而不需要反复录入多次。

      当然,这块传感器不一定非要在屏幕上方,从APEX 2019的宣传视频上来看,传感器被置于屏幕下方。个人猜测,这种做法更多是出于全面屏的美观考量。

      那么,这项技术这么好,缺点在哪?贵。这里的贵,一方面体现在物料成本上。根据东吴电子数据,基于TFT方案的区域屏下指纹方案,其物料成本数倍于目前屏下指纹的镜头方案,以展示的25*45mm为例,预计芯片成本20多美元。

      另一方面是良率。由于贴合良率问题,目前区域屏下指纹识别模组价格又数倍于其物料成本。传感器、准直层和屏幕需要通过光学胶粘在一起。但是光学胶固化后,三者很难再分离。一旦有其中一个步骤没有粘贴好,或者有一个结构本身有问题,就可能导致两个结构或者三个结构全部报废。例如等到贴合完成之后,才发现准直层或者指纹传感器存在损坏和故障,就很可能导致OLED面板一起报废。而OLED显示面板成本较高,因此贴合良率将从极大程度上影响区域屏下指纹识别成本。 同样根据东吴电子数据,以展示的25*45mm为例,考虑到贴合良率,模组成本将上升至60美元。

    • 无论是大面积屏幕指纹识别,还是全屏幕指纹识别,其成本均大大高于现有所有指纹方案。因此,无论哪家厂商量产,不仅是对技术实力的考验,更是对品牌价值和信仰的考验,希望未来还会有更多的“黑科技”出现。

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楼主大牛!想知道TFT光源相关的信息,可以聊聊吗?QQ366101066
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发表于2019.04.09 10:00:10
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111.163.216.***
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发表于2019.03.21 14:45:24
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163.125.154.***
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发表于2019.03.12 09:32:49
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223.073.145.***
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发表于2019.03.07 18:27:49
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113.132.008.***
113.132.008.***
发表于2019.03.07 09:12:49
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似乎是不错的技术,期待量产,因为只有量产了才能收到更多回馈和改进(样本数越大越容易带来改进)。
NEXS的方案虽然不佳,但是多次更新以后变得越来越好用了。加油吧!国内“科技脑洞(褒义)”企业!
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发表于2019.03.05 19:36:41
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111.058.144.***
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发表于2019.03.04 22:27:19
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061.164.***.***
061.164.***.***
通俗易懂,19年还是光学屏幕的天下,预计高通的超声波方案降价后,会逐步代替光学方案,毕竟安全线比光学方案好太多。TFT方案目前还是只能用在概念机上,大范围的话要看成本和精度能否解决了。
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发表于2019.03.04 12:01:22
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174.112.***.***
174.112.***.***
方丈威武!
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发表于2019.03.04 00:39:19
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014.204.090.***
014.204.090.***
发表于2019.03.03 14:39:47
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061.171.187.***
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发表于2019.03.03 11:23:34
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119.084.153.***
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发表于2019.03.02 09:35:44
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114.229.068.***
114.229.068.***
发表于2019.03.01 21:29:32
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此帖使用VIVO NEX S提交
发表于2019.03.01 21:29:06
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120.032.063.***
120.032.063.***
发表于2019.03.01 16:22:37
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123.147.246.***
123.147.246.***
发表于2019.03.01 12:31:42
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识别率和速度比原来的方案差很多
此帖使用HUAWEI NXT-DL00提交
发表于2019.03.01 12:07:47
29
118.113.***.***
118.113.***.***
三星s10已采用高通的超声波方案,可以熄屏解锁,湿手解锁,解锁速度随次数越来越快,希望数码多对s10进行评测
此帖使用iPhone提交
发表于2019.03.01 08:16:30
27
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