自從智能手機(jī)面市以來(lái)，其屏幕就一直朝著大尺寸的方向演進(jìn)，但過(guò)大的屏幕卻造成無(wú)法單手使用的困境，而全面屏的出現(xiàn)可以在不改變手機(jī)原有尺寸的情況下通過(guò)提高屏占比，在屏幕視野變大的同時(shí)不影響握持手感。在蘋果iPhone X和三星Galaxy S8的影響下，兼具屏幕視覺(jué)效果最大化和手機(jī)握持手感最優(yōu)化的全面屏手機(jī)將逐漸成為主流。

全面屏的出現(xiàn)提升了用戶的使用體驗(yàn)，滲透率得到快速提升。根據(jù)群智咨詢的預(yù)測(cè)，2018年全面屏手機(jī)將全面爆發(fā)，出貨量將達(dá)到9.1億部，在智能手機(jī)中的滲透率將達(dá)到61%，全面屏的大行其道將推動(dòng)屏下指紋逐步走上標(biāo)配之路。

2018年將是屏下指紋識(shí)別技術(shù)快速普及元年。

智能手機(jī)全面屏的趨勢(shì)意味著傳統(tǒng)的指紋識(shí)別技術(shù)必將逐漸被淘汰，可選擇的替代方案主要有屏下指紋識(shí)別、3D Sensing和虹膜識(shí)別。3D Sensing由于采用光學(xué)方案，應(yīng)用領(lǐng)域和特點(diǎn)與傳統(tǒng)指紋有所區(qū)別，而虹膜識(shí)別由于識(shí)別時(shí)的視角限制嚴(yán)格，導(dǎo)致目前已經(jīng)使用虹膜識(shí)別技術(shù)的手機(jī)對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)的體驗(yàn)感并不好，大規(guī)模普及受到限制。屏下指紋識(shí)別技術(shù)則乘著全面屏的東風(fēng)迅速發(fā)展。

指紋識(shí)別中電容式識(shí)別技術(shù)是目前手機(jī)廠商最普遍使用的。但是，東北證券分析師指出，在手機(jī)全面屏的趨勢(shì)下，提高屏占比的同時(shí)指紋識(shí)別就不得不向屏下指紋識(shí)別的方向發(fā)展，而電容式指紋識(shí)別技術(shù)的穿透率大概在300μm左右，基本的玻璃蓋板都很難穿透，所以，電容式指紋識(shí)別方案必將探索新的應(yīng)用技術(shù)及形式，否則在將來(lái)一定會(huì)受到其他識(shí)別方案的沖擊。光學(xué)式與超聲波式指紋識(shí)別受益于較強(qiáng)的穿透能力，結(jié)合智能手機(jī)全面屏的大趨勢(shì)，現(xiàn)在及未來(lái)將會(huì)被更多地應(yīng)用于屏下指紋識(shí)別方案中，推動(dòng)指紋識(shí)別技術(shù)的革新。

三類屏下指紋主流技術(shù)分類解析

1.光學(xué)式屏下指紋識(shí)別技術(shù)

光學(xué)式屏下指紋識(shí)別技術(shù)是依靠光線反射探測(cè)指紋紋路。其原理為：OLED面板具有自發(fā)光的特性使得各像素之間可以留有一定間隔，保證光線透過(guò)。當(dāng)用戶手指按壓屏幕時(shí)，OLED屏幕的RGB像素發(fā)出光線，穿透蓋板到屏幕表面，將指紋紋理照亮，照亮指紋后反射的光線透過(guò)屏幕顯示像素的間隙傳遞到緊貼于屏下的傳感器上。因?yàn)槭种傅牟煌y路導(dǎo)致反射的光線不同，指紋傳感器會(huì)根據(jù)反射光線形成指紋圖像，進(jìn)而與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比分析，最終識(shí)別指紋。

光學(xué)式屏下指紋識(shí)別技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):環(huán)境光(太陽(yáng)光等)抗干擾性能更強(qiáng)；極端環(huán)境(溫度、濕度等)下的穩(wěn)定性更好。

同時(shí)，光學(xué)式屏下指紋識(shí)別還存在以下問(wèn)題:

干手指識(shí)別率低：由于光學(xué)式屏下指紋識(shí)別技術(shù)仍然是基于光學(xué)原理，所以，其同樣存在傳統(tǒng)的光學(xué)式指紋識(shí)別技術(shù)對(duì)于干手指識(shí)別率低(拒真率高)的問(wèn)題。另外，手機(jī)屏幕貼保護(hù)膜、外界的干擾也會(huì)影響光學(xué)式屏下指紋的識(shí)別率；

指紋識(shí)別區(qū)域屏幕易老化：OLED屏幕在一個(gè)像素長(zhǎng)時(shí)間顯示同一個(gè)色彩時(shí)， 像素顆粒會(huì)老化，導(dǎo)致將來(lái)在顯示其他內(nèi)容時(shí)，會(huì)出現(xiàn)當(dāng)初長(zhǎng)時(shí)間顯示圖像的殘影，并且這一過(guò)程是不可逆的。而指紋解鎖作為每天用戶最為常用的功能，手機(jī)的指紋識(shí)別區(qū)域像素點(diǎn)的使用也更為頻繁，在長(zhǎng)期使用后，可能會(huì)比其他區(qū)域更容易老化；

功耗較大：相較于傳統(tǒng)的光學(xué)式指紋識(shí)別，光學(xué)式屏下指紋識(shí)別技術(shù)的功耗要高很多，比如指紋識(shí)別的過(guò)程需要瞬間提高識(shí)別區(qū)域的亮度。

2.超聲波式屏下指紋識(shí)別技術(shù)

超聲波式屏下指紋識(shí)別技術(shù)是基于超聲波原理，利用指紋表面脊線(皮 膚)和谷(空氣)之間的密度不同將指紋的形態(tài)構(gòu)建出一個(gè)3D的圖像，進(jìn)而與已經(jīng)存在于終端上的信息對(duì)比，達(dá)到指紋識(shí)別的目的。具體來(lái)說(shuō)，其原理為：傳感器先向手指表面發(fā)射超聲波，并接收回波。手指的不同紋路會(huì)產(chǎn)生不同的回波信號(hào)，根據(jù)回波信號(hào)的不同即可產(chǎn)生指紋圖像信號(hào)。

超聲波式屏下指紋識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：

穿透性強(qiáng)：由于具有較強(qiáng)的穿透性，超聲波式屏下指紋 識(shí)別技術(shù)相較于其他指紋識(shí)別技術(shù)在防水、防污等方面表現(xiàn)更加優(yōu)異，有助于解決目前手機(jī)只能防水而不能在水下使用的難題，同時(shí)還支持用戶在極端濕手指的情況下檢測(cè)；

安全性強(qiáng)：由于可以得到3D指紋識(shí)別圖像，超聲波式屏下指紋識(shí)別的安全性大幅領(lǐng)先；

支持活體檢測(cè)：由于超聲波信號(hào)具有很好的穿透性，所以指紋識(shí)別時(shí)可以到達(dá)汗孔和皺褶起始的地方，靠心血管、心跳檢測(cè)判斷是否為活體。

同時(shí)，超聲波式屏下指紋識(shí)別技術(shù)存在成像質(zhì)量低、技術(shù)不夠成熟、產(chǎn)量較低等問(wèn)題。

3.電容式屏下指紋識(shí)別技術(shù)

電容式屏下指紋識(shí)別技術(shù)是將傳統(tǒng)的硅基指紋識(shí)別傳感器換為透明的玻璃基傳感器，并將其直接嵌入到LCD面板中，減少需要穿透的面板厚度，避開(kāi)了電容的穿透能力差的難題。當(dāng)手指接觸屏幕時(shí)，指紋識(shí)別傳感器能夠檢測(cè)到這一信號(hào)，從而完成指紋識(shí)別過(guò)程。

相較于光學(xué)式屏下指紋識(shí)別，電容式屏下指紋識(shí)別技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)：

功耗低：電容式屏下指紋識(shí)別過(guò)程中無(wú)需屏幕發(fā)光，因此功耗相對(duì)較低；

成本低：由于目前要實(shí)現(xiàn)光學(xué)式和超聲波式屏下指紋識(shí)別就必須采用OLED屏幕，而電容式屏下指紋識(shí)別技術(shù)可以適用于成本較低的LCD屏幕。

同時(shí)，電容式屏下指紋識(shí)別技術(shù)也存在一些問(wèn)題：現(xiàn)在的智能手機(jī)都采用的是電容式觸控技術(shù)，手機(jī)的顯示屏上都有一層用于識(shí)別觸控的觸摸屏(Touch Panel)， 而電容式屏下指紋識(shí)別傳感器也是基于電容式技術(shù)，那么觸控的信號(hào)和指紋識(shí)別的信號(hào)則可能會(huì)產(chǎn)生相互干擾，這需要進(jìn)一步地解決。

如果電容式屏下指紋識(shí)別技術(shù)能夠順利量產(chǎn)，并成功用于智能手機(jī)的話，將有望推動(dòng)屏下指紋在中低端智能手機(jī)上的普及，加速全面屏手機(jī)的普及進(jìn)程。

總體而言，光學(xué)式、超聲波式、電容式屏下指紋識(shí)別技術(shù)各具優(yōu)勢(shì)。從工藝方面來(lái)看，光學(xué)式屏下指紋識(shí)別技術(shù)可以適用于柔性和剛性O(shè)LED屏幕，目前，剛性O(shè)LED屏幕的價(jià)格在20美元左右，而柔性O(shè)LED屏幕的價(jià)格則要達(dá)到80-90美元，兩者差距仍較明顯。從功耗方面來(lái)看，光學(xué)式屏下指紋方案在解鎖時(shí)需要屏幕開(kāi)啟最高亮度以照亮指紋，功耗較高。由于以光學(xué)原理為基礎(chǔ)，光學(xué)式屏下指紋識(shí)別技術(shù)同樣存在抗污漬和污染能力較差、受陽(yáng)光干擾的問(wèn)題。不過(guò)從目前各大廠商的技術(shù)進(jìn)度來(lái)看，光學(xué)式屏下指紋識(shí)別的進(jìn)展更快，在產(chǎn)業(yè)鏈成熟度和精度上都有更好的表現(xiàn)，且供應(yīng)商更多，有望成為全面屏的標(biāo)配指紋識(shí)別技術(shù)。

由于受到穿透距離的限制，超聲波要實(shí)現(xiàn)屏下指紋識(shí)別，目前就只能用于柔性O(shè)LED屏上，因而將會(huì)帶來(lái)較高的成本。由于超聲波式屏下指紋識(shí)別是通過(guò)超聲波掃描指紋，因此在識(shí)別指紋時(shí)不用屏幕開(kāi)啟最高亮度，功耗較低。受益于超聲波的強(qiáng)穿透力，超聲波式指紋識(shí)別技術(shù)不受手指上污漬和污染的影響。雖然超聲波式屏下指紋識(shí)別的準(zhǔn)確率還有待提升，但其無(wú)需開(kāi)孔、無(wú)需直接接觸、不受濕手指和微臟污影響的優(yōu)勢(shì)與更高的安全性能顯著增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。在產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步成熟、準(zhǔn)確率進(jìn)一步提升之后，超聲波式屏下指紋識(shí)別有望成為全面屏指紋識(shí)別非常可行的方案之一。

分析師指出，傳統(tǒng)的電容式指紋識(shí)別是目前最成熟的指紋識(shí)別技術(shù)，在采集、算法上均有一定的技術(shù)積累，而電容式屏下指紋識(shí)別傳感器在響應(yīng)速度和識(shí)別率方面則更進(jìn)一步。由于電容式指紋識(shí)別技術(shù)可以搭載LCD屏，相對(duì)于只能適用OLED屏幕的光學(xué)式和超聲波式指紋識(shí)別技術(shù)則具有很大的成本優(yōu)勢(shì)。

智能手機(jī)全面屏趨勢(shì)推動(dòng)屏下指紋應(yīng)用快速普及

在消費(fèi)者越來(lái)越追求更高屏占比的趨勢(shì)下，各大手機(jī)廠商開(kāi)始轉(zhuǎn)向屏下指紋識(shí)別的方案。vivo在今年1月24日正式發(fā)布了全球首款搭載光學(xué)式屏下指紋識(shí)別技術(shù)的全面屏手機(jī)X20 Plus UD，該款手機(jī)是vivo與方案設(shè)計(jì)公司Synaptics合作， 采用Clear ID FS9500光學(xué)指紋方案，穿透0.68mm玻璃蓋板到達(dá)OLED屏幕，最后再到指紋處理器，實(shí)現(xiàn)屏下指紋識(shí)別。這項(xiàng)屏下指紋識(shí)別技術(shù)可在防水、濕手狀態(tài)下操作，據(jù)vivo官方稱解鎖速度在0.6s左右。

vivo于今年3月19日發(fā)布的X21屏下指紋版手機(jī)采用的是匯頂科技的光學(xué)式屏下指紋識(shí)別方案，它需要可以自發(fā)光的OLED屏來(lái)配合，通過(guò)屏幕發(fā)射的光線對(duì)指紋進(jìn)行照射，再由屏幕下方的傳感器來(lái)接收返回的光線并進(jìn)行處理，最終得到指紋圖像。據(jù)匯頂科技介紹，其屏下光學(xué)指紋方案通過(guò)優(yōu)化光路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效消除了顯示單元顯影和強(qiáng)光干擾，從而使得用戶在強(qiáng)光下也可以快速解鎖，并通過(guò)優(yōu)化指紋識(shí)別算法，提升干手指及極端低溫環(huán)境下的指紋識(shí)別率。相比vivo X20 Plus屏幕指紋版，vivo X21屏幕指紋版的指紋識(shí)別位置有所上移。

vivo采用匯頂科技提供的光學(xué)式屏下指紋識(shí)別方案，在vivo X21手機(jī)上實(shí)現(xiàn)屏下指紋的規(guī)模量產(chǎn)，這對(duì)于傳統(tǒng)指紋芯片行業(yè)來(lái)說(shuō)帶來(lái)了新的增長(zhǎng)點(diǎn)，是典型的技術(shù)升級(jí)推動(dòng)行業(yè)二次成長(zhǎng)。另一方面，超聲波式屏下指紋也有望在2018年實(shí)現(xiàn)商用，電容式屏下指紋則有望于2019年迎來(lái)規(guī)模量產(chǎn)。總體而言，全面屏的東風(fēng)將推動(dòng)屏下指紋進(jìn)入新一輪的成長(zhǎng)期。

全面屏手機(jī)全面爆發(fā)，屏下指紋市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)

2017年全球指紋芯片的發(fā)貨量約9.8億顆，同比增幅超30%，其中FPC和匯頂科技的出貨量均超過(guò)2億顆。指紋識(shí)別已經(jīng)成為手機(jī)的標(biāo)配部件。隨著全面屏帶動(dòng)屏下指紋的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來(lái)指紋識(shí)別方案在所有識(shí)別方案中的占比將進(jìn)一步擴(kuò)大，今年將達(dá)到歷史最高的60%，市場(chǎng)需求將進(jìn)一步擴(kuò)大。

IHS Markit報(bào)告預(yù)測(cè)，2019年采用屏下指紋技術(shù)的手機(jī)將迎來(lái)快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)使用該技術(shù)的手機(jī)出貨量將達(dá)到1億部，是2018年預(yù)估出貨量900萬(wàn)臺(tái)的10倍多，彈性巨大。如果三星將屏下指紋技術(shù)應(yīng)用于Galaxy Note 9，則2018年采用此解決方案的智能手機(jī)出貨量將從目前預(yù)測(cè)的900萬(wàn)臺(tái)增至2000萬(wàn)臺(tái)以上。其中，光學(xué)式屏下指紋方案將率先迎來(lái)爆發(fā)，2019年其指紋識(shí)別模組的出貨量將預(yù)計(jì)超過(guò)9000萬(wàn)顆；2020年繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)，出貨量預(yù)計(jì)將超過(guò)1.75億顆；至2022年預(yù)計(jì)將超過(guò)2.8億顆，推動(dòng)屏下指紋技術(shù)快速成長(zhǎng)。超聲波式指紋識(shí)別模組的出貨量在2019年預(yù)計(jì)將超過(guò)1000萬(wàn)顆，此后不斷增長(zhǎng)，在2022年預(yù)計(jì)將達(dá)到5000萬(wàn)顆的出貨量水平。

群智咨詢預(yù)測(cè)，2018年全面屏手機(jī)將全面爆發(fā)，出貨量將達(dá)到9.1億部，在智能手機(jī)中的滲透率將達(dá)到61%；預(yù)計(jì)至2020年，全球全面屏智能手機(jī)出貨量將達(dá)到14.3億部，滲透率超過(guò)85%。智能手機(jī)搭載全面屏的趨勢(shì)有力推動(dòng)了屏下指紋識(shí)別技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，2018年將成為屏下指紋識(shí)別技術(shù)發(fā)展的元年。

目前發(fā)展較快的光學(xué)式屏下指紋識(shí)別技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用，超聲波式屏下指紋也有望在2018年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，電容式屏下指紋則有望于2019年迎來(lái)規(guī)模量產(chǎn)。東北證券分析師表示，隨著供應(yīng)鏈進(jìn)一步完善，屏下指紋識(shí)別應(yīng)用規(guī)模將顯著擴(kuò)大。同時(shí)，隨著國(guó)內(nèi)OLED面板廠商的生產(chǎn)能力逐漸導(dǎo)入，目前只適用于OLED屏幕的光學(xué)式和超聲波式屏下指紋識(shí)別方案的成本將會(huì)逐漸下降，采用屏下指紋識(shí)別技術(shù)的手機(jī)將從中高端智能手機(jī)逐漸過(guò)渡到千元機(jī)，進(jìn)一步擴(kuò)大消費(fèi)群體，行業(yè)的盈利能力有望持續(xù)得到提升。

供應(yīng)鏈逐漸完善，屏下指紋識(shí)別將進(jìn)一步滲透

目前國(guó)內(nèi)外多家廠商均致力于發(fā)展屏下指紋技術(shù)，包括：

Synaptics 2017年12月表示，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了成熟的屏下光學(xué)指紋方案，其核心為被稱為Clear ID FS9500的傳感器，這一方案在CES 2018的展會(huì)中搭載于vivo X20 Plus UD手機(jī)上，首次實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

三星于今年1月取得了屏下指紋識(shí)別的專利，該項(xiàng)技術(shù)是基于光學(xué)原理，適用于OLED屏幕。由于三星是AMOLED屏幕的供應(yīng)商，因此在成功研發(fā)屏下指紋技術(shù)后，可以將屏下指紋技術(shù)和屏幕打包一起出售，提升在供應(yīng)鏈中的話語(yǔ)權(quán)。對(duì)于其他手機(jī)廠商來(lái)說(shuō)，有了三星的這套方案，便可以一次性解決屏幕的需求和屏下指紋的需求，也是一舉多得。

蘋果在去年12月被曝出，在歐美的一項(xiàng)屏下指紋專利被批準(zhǔn)。蘋果的這項(xiàng)專利的具體內(nèi)容為：特別定制的OLED屏幕集成指紋識(shí)別模塊，實(shí)現(xiàn)全屏幕都能檢測(cè)并識(shí)別用戶手指指紋的功能。與目前其他公司已經(jīng)公布的屏下指紋識(shí)別不同，蘋果設(shè)計(jì)的屏下指紋識(shí)別方案不是在固定位置設(shè)置指紋傳感器，而是可識(shí)別整塊顯示屏，手指觸碰到屏幕即可解鎖。蘋果的這項(xiàng)專利已經(jīng)獲批，預(yù)計(jì)后期機(jī)型將配備。

高通公司是超聲波式指紋識(shí)別方案的踐行者，早在2015年時(shí)就推出了“Sense ID”3D超聲波指紋識(shí)別技術(shù)。去年6月，高通發(fā)布新一代超聲波指紋識(shí)別方案，將支持驍龍800系列以及驍龍600系列處理器的手機(jī)。此外，未來(lái)也可能會(huì)開(kāi)放高通以外的平臺(tái)。

FPC 于2017年11月正式發(fā)布了屏下紋識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)基于超聲波原理，能夠在不同的表面材質(zhì)捕捉指紋，還能夠在終端設(shè)備的顯示面板上的任意位置捕捉與識(shí)別使用者的指紋，從而消除終端廠商在設(shè)計(jì)上的物理空間限制，并且支持OLED屏和LCD顯示屏。

日本顯示面板廠商JDI于今年1月23日宣布其開(kāi)發(fā)出了全球首款基于玻璃的全透明電容式指紋識(shí)別感應(yīng)元件，這款傳感器尺寸為8mm×8mm，分辨率為160×160，像素密度可達(dá)508dpi，并宣布會(huì)在2018 財(cái)年(2019年3月之前)以內(nèi)將這款指紋識(shí)別傳感器正式投入商用。

作為生物識(shí)別及人機(jī)交互領(lǐng)域可靠的技術(shù)與解決方案提供商，匯頂科技陸續(xù)推出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的屏下光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)、活體指紋識(shí)別方案、指紋識(shí)別與觸控一體化的IFS技術(shù)、活體指紋檢測(cè)技術(shù)等。今年匯頂科技攜各大手機(jī)廠商陸續(xù)推出的vivo X21屏幕指紋版、華為Mate RS保時(shí)捷設(shè)計(jì)、小米8探索版、vivo NEX多款手機(jī)均應(yīng)用其IN-DISPLAY屏下光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年的潛心研究，匯頂科技的屏下光學(xué)指紋識(shí)別技術(shù)在抗強(qiáng)光干擾、低溫環(huán)境、干手指場(chǎng)景下表現(xiàn)出穩(wěn)定的解鎖率和解鎖速度，并且在OLED軟、硬屏均已實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用，是目前商用機(jī)型最多、累計(jì)發(fā)貨量最大的光學(xué)式屏下指紋識(shí)別方案。

敦泰子公司敦捷光電于今年1月8日在深圳發(fā)布并展示支持實(shí)現(xiàn)TFT-LCD、OLED、micro-LED等面板的屏下多點(diǎn)指紋讀取方案，該方案基于光學(xué)原理，同時(shí)解決了屏下指紋的SiP封裝難點(diǎn)，減小電源功耗和IC與模組厚度，突破了目前的技術(shù)瓶頸，使全面屏和前置指紋實(shí)現(xiàn)很好的結(jié)合，但目前尚未有終端廠商正式采用或推出新品。

綜上來(lái)看，現(xiàn)階段光學(xué)式屏下指紋識(shí)別方案較為成熟，供應(yīng)商較多。隨著屏下指紋識(shí)別應(yīng)用的不斷普及，市場(chǎng)將持續(xù)保持高速增長(zhǎng)。東北證券分析師指出，雖然3D Sensing和屏下指紋識(shí)別技術(shù)將在2018年展開(kāi)對(duì)未來(lái)中高端手機(jī)識(shí)別技術(shù)主導(dǎo)權(quán)的爭(zhēng)奪，兩者將同時(shí)并存，但由于目前較為成熟的屏下指紋識(shí)別技術(shù)均只能適用于OLED屏幕，所以短時(shí)間內(nèi)預(yù)計(jì)中高端智能手機(jī)會(huì)更多采用屏下指紋識(shí)別技術(shù)，低端機(jī)型出于成本考慮則會(huì)繼續(xù)采用置于手機(jī)背面的電容式指紋識(shí)別方案。不過(guò)，隨著OLED屏幕的普及，屏下指紋識(shí)別方案也必將會(huì)進(jìn)一步普及。