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指纹技术大革命,阜时科技推出业内首款LCD-TFT屏下指纹,能否挑战OLED领导地位?

来源: 芯扒客 2019/4/24 浏览量:3038 关键词: 指纹技术 阜时科技 LCD-TFT屏下指纹

屏下指纹的技术路线之争

 

随着全面屏技术的快速普及,屏下指纹已经成为目前主流旗舰手机的首选方案,越来越多的竞争者加入战局,专利交锋、技术分歧已经在媒体上不断出现。

 

 

目前行业主流的屏下指纹方案,是与OLED面板相配套的光学屏下指纹方案,主要的原理是将可见光摄像头通过特定的制程与显示面板结合起来,利用OLED面板的透光性,将指纹用“拍照”的方式获取。这里的代表厂商是汇顶、思立微。包括VIVO、小米、华为、OPPO都主要采用这种屏下指纹方式。

 

由于目前屏幕下光电指纹识别,是通过OLED屏幕亮屏采集指纹信息再通过反射,反射到指纹识别模块,所以,指纹识别的地方会经常出现区域性亮屏,不过这对于OLED屏幕却是致命的伤害,因为这会很容易引起烧屏的现象。此外,OLED屏在产能上都被三星所垄断,相比目前手机市场主流的LCD屏,OLED屏下指纹具有先天的缺陷,成本居高不下。

 

如果从材质来看,超声波方案(以高通为代表)基本上不受材质的影响,超声波指纹识别技术,原则上可以用于各种材质的面板,效果要好于光电式屏下指纹识别技术。但普遍认为高通的前两代指纹识别芯片还不够成熟,特别是不能满足穿透LCD屏幕的厚度要求。一旦超声波指纹成熟,终端厂商将可以选择LTPS或a-Si屏幕实现屏下指纹。

 

 

另外一种材质就是LCD屏(以阜时为代表),由于背光的存在,LCD显示屏天然无法透光,这也是过去一两年指纹芯片厂商一直在寻求突破的领域。毕竟 LCD面板无论是产能还是销量上都远超OLED面板,广泛采用LCD面板的消费电子产品,多数都是流行爆款,也希望能有屏下指纹方案这一卖点。理论上OLED屏幕的使用时间是50000小时,但相对的LCD屏幕却是他的一倍之多。

 

 

2018年LCD屏幕手机占据全部智能机出货量的85%以上(按14亿手机总数算,约等于11.9亿手机都用LCD),而过去市场上仅有OLED手机的屏下指纹产品。一直没有配套LCD全面屏的屏下指纹方案问世。由于市场上一直没有厂商推出支持LCD面板的屏下指纹,因此有人感叹:屏下指纹本来就与LCD面板无缘,LCD手机只能继续采用传统的电容式指纹方案。

 

由于光线无法穿透LCD面板背光,因此摄像头式的屏下指纹方案就此绝缘。基于其他感光方案如屏内光电二极管的方案,目前还没具备性能、良率等优势,离量产也有不小的距离。根据行业内部了解到的消息,包括敦捷光电、沃格广电、深天马等友商都在进行LCD屏下指纹的研究。

 

采用LCD屏下指纹有哪些好处?

 

 

2019年4月24日,经过将近两年的研发,阜时科技于在深圳举行发布会,成功开发出一款适用于普通TFT-LCD显示面板的屏下指纹方案。

 

提到阜时科技,可能不少人觉得有点陌生,因为这是一家非常新的公司。去年10月,阜时科技在深圳举办了3D传感发布会,推出了支付级识别的3D摄像头方案。针对传统2D人脸感测技术不能实现的深度感测领域,阜时科技凭借过硬的实力和诸多行业优势,为客户提供成套方案,进一步提升人脸感测的安全性和交互使用体验。目前阜时已经跟多家智能门锁、支付设备、安防设备、手机厂商实现了深度合作。

 

阜时科技创始人莫良华

 

 

不过,阜时科技并非仅仅提供3D传感技术的公司,严格来说阜时是一家人工智能技术提供商。3D人脸识别涉及到很多机器视觉的活动,除了听觉语音,从指纹到视觉、认知,阜时能提供全套的人工智能生物识别方案。

 

 

虽然成立时间不长,但包括华为、传音、魅族、nubia、TCL、闻泰、龙旗等都是阜时科技的客户,2018年阜时科技也经历了一轮非常大的融资。创始人莫良华也介绍了LCD屏下指纹的产品进展、开发初衷,以及一路上不断试错迭代的背后故事。

 

 

阜时科技创始人莫良华认为,虽然OLED屏下指纹有很多优点,但LCD也有很多长处,因为LCD屏很复杂,可以做很多的改造。比如说可以把传感器放进去,可以把摄像头传感器放到LCD屏内。直接把传感器放到LCD基板上,通过这种方式可以实现多指全屏的指纹。通过这种方式可以实现真正的全屏指纹,同时在成本上也有优势,不用增加额外的摄像头。

 

在空间上也有优势,只要把指纹加进来,通过光学的方式就可以直接实现Touch,触控芯片也可以省掉了。

 

阜时科技研发负责人林峰

 

阜时科技研发负责人林峰表示,成本方面硬件成本,屏下部分可以按照OLED和LCD屏的差别,改动较多的是背光模组等材料。在新产品推出初期,会比传统的LCD屏有一定的溢价。但是LCD屏下模组整体售价会比同类型OLED屏下模组便宜很多。

 

来自宝明科技股份的李晗总,站在LED背光源厂商的角度来回顾了手机屏显技术的发展历程。他回顾全面屏手机的发展,从16:9到18:9,从刘海屏到屏占比92%以上,宝明可以说是经历了整个全面屏的发展变化。他认为手机行业的利润率很低,因此对于成本要求很高。在92%全面屏以上,手机厂商未来可能会逐渐想办法进一步提高屏占比,但终端消费者已经感觉不到太大的差别了。

 

如何做一款LCD屏下指纹方案?

 

林峰表示,在2017年阜时科技开始研发LCD屏下指纹的时候,由于LCD屏的原理缺陷,业内普遍认为要做到LCD屏下指纹是“难以完成的认为”。经过技术团队日以继夜的奋战,经历了20多次失败,尝试过屏下挖洞、补光等各种解决方案,最终在2019年实现了LCD屏下指纹技术的量产。阜时科技总经理莫良华回忆说:“经过之前好几个失败的方案,我们并没有气馁,持续研发,大胆探索,小心求证,最终才有今日的成果。

 

 

据介绍,在研发3D传感技术的同时,阜时应用到了很多指纹识别的技术及专利,特别是3D人脸识别中用到的深度学习神经网络算法也进一步应用到LCD屏下指纹技术的研发中去。阜时科技研发负责人林峰认为,在研究3D人脸识别方案时,研发团队收获了大量经验,被成功吸收到屏下指纹的研发中来,使得产品研发在经过一段时间的平台期之后,迎来了一个又一个技术突破的机会,并成功转化成可以预见的技术成果。林峰表示,3D人脸识别的算法用到屏下指纹上,在干湿手指、强光等情况下具有很好的鲁棒性。

 

 

通过对LCD背光板的不断改造与尝试,对指纹光路方案的不断调整与改进,包括采用主动式高穿透发射广元、宽域波长光接收技术、LCD屏背光膜材组合试验、神经网络图像重构算法等……成功解决了显示效果、指纹成像效果等瓶颈问题。

 

林峰强调,由于采用了深度学习神经网络Deblur算法,配合多点畸变图像校准指纹识别算法,目前的整体识别率可以媲美电容式指纹的指标。

 

在2019年春节前后,阜时科技成功研发出第一个可以清晰地看到指纹图像的LCD面板+屏下指纹方案,在对应 LCD屏下指纹采集的局限环境下,阜时科技采用了算法辅助的做法,通过采用最新的深度学习神经网络算法优化,实现了LCD屏下指纹的快速识别,目前得知其指纹识别率可媲美传统电容式指纹,并且算法还在不断进化中。林峰表示,非常有信心在2019年实现量产。

 

在发布会的结尾,莫良华强调:“阜时科技特别讲究平等、开放,好的产品都是产品线和研发团队琢磨出来的。只要他们能够证明自己,公司的资源、资金都会不断地助推这个产品落地。我们不仅欢迎新老客户合作共赢,更是欢迎行业优秀人才、技术伙伴、投资人来我们这里寻找合适的机会,实现更大的价值。

 

在阜时科技的研发团队看来,任何技术突破,都必须经过科学的论证和不断试错,方有实现的可能。理论上需要严谨的推理和论证,这本身就需要强有力的专家型人才来实现;实践上需要不断打磨完善,考验工程技术团队的攻坚能力和忍耐力——毕竟,面对不断的失败和挫折,沉不住气的团队必定半途而废。基于过去在指纹、显示技术等方面的积累,阜时科技的研发团队经历了至少三次大的方案路线调整,才进入不断收获惊喜的发展期。“在LCD屏下指纹开发上,坚持不懈是至关重要的,只有熬下去才能抓住最后的成功”研发团队的负责人这样告诉芯扒客记者。

 

据了解,LCD屏下指纹的方案,在阜时科技的内部研发团队中前前后后进行了近2年的时间,积累了100多件专利,经历了至少三次比较重大的产品方向调整,最终确定了LCD屏下指纹将是2019年的重要方向。

 

最终点评:LCD屏下指纹元年,或加速千元机普及

 

在发布会现场,芯扒客记者第一时间试用了阜时科技的LCD屏下指纹样机。可以看到LCD屏在正常工作的同时,手指触摸屏幕内部的指纹区域,可以看到清晰稳定的指纹图像,效果不错。

 

记者从其他渠道了解到,目前已经有国内一线的手机厂商在与阜时科技合作开发。据了解,就在发布会举办的前后,研发团队又将产品的方案进行了一次调整和迭代,以期获得更大的手指检测面积。与此同时,大区域、超薄OLED屏下指纹方案,以及第二代LCD屏内指纹方案,都已经开始与行业厂商配合攻关,加速研发落地。

 

不过莫良华对此并没有正面回答,只是表示阜时科技欢迎所有新老客户合作共赢,希望能够为客户创造价值。

 

笔者认为,这个基于LCD面板的屏下指纹方案的问世,填补了行业空白,手机厂商选择余地更多了,安卓阵营第一次开始在硬件方案上和苹果阵营正面pk,而不像以前只是简单跟随苹果的硬件规划。这也从侧面看出,中国的手机厂商慢慢成熟起来,对自己的道路也有信心坚持和推广了,比如这两年小米首发的编码结构光摄像头、华为的无开孔听筒、VIVO和OPPO在摄像头上的创新等等。期待国产芯片厂商,能够推出更多新产品,展示自己的实力,为消费电子产品的升级换代做出更多重要贡献,向着产业链环节的更高位置不断进发!

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