指紋辨識技術 影響次世代手機設計觀

對生物辨識有了初步的概念後,接下來談談手機跟指紋辨識的「恩怨情仇」。

目前主流的指紋採集技術有電容式與光學式兩種,再依據掃瞄方式的不同,分為滑動與按壓兩種感應技術,也就是說,指紋感測就是由電容/光學方式搭配滑動/按壓的感測方法,紀錄手指的電荷變化、溫度差、壓力等,再透過指紋辨識演算(Fingerprint Algorithm),完成指紋辨識與確認。

相較於光學感應,電容式設計雖然比較薄、體積小,但是成本比光學式設計高,且裸露的感應器容易受到汗水等外在因素影響,導致耐用度變差,同時也會影響手機設計。而光學感測是透過面板的光線照射指紋,並打回螢幕底下的影像感測器(CMOS Image Sensor;CIS)上,但是當螢幕亮度不足或指紋區域有其他顯示圖像干擾時,辨識就會出現偏差;尤其在螢幕全黑的狀態下,如果要用指紋解鎖,就需要先「喚醒」螢幕、讓螢幕亮起來,才能進行解鎖。

受限於穿透能力,電容式技術能穿透的厚度大約在0.35mm,但主流的玻璃厚度卻有0.4mm,手機廠商必須另外對玻璃加工,把玻璃削薄、讓出一個空間來放感測器,例如iPhone螢幕下方圓圓的Home鍵,可以看得出來是一個稍微凹陷的區域,為的就是讓電容式感應器能順利偵測;但相對的,這不僅會影響到玻璃的強度,也會占用一部分的螢幕空間。

而光學感測穿透力雖然比電容式強,也可以放在螢幕下,但出現干擾的時仍會有測不出來的狀況。所以手機廠如三星、宏達電等,為了迎接18:9全螢幕時代的到來,紛紛拿掉實體Home鍵,但指紋感測仍然放在機身背後,在操作上也就沒那麼直覺,便利性稍微差了一點。

超音波辨識 開啟手機設計新大門

所以手機廠商對於指紋辨識,用「又愛又恨」來形容似乎也不為過,加上指紋辨識不再是高階機種的專屬功能,許多中、低階機種都相繼納入指紋感測,放在哪裡、怎麼放、用哪種技術,就成了廠商在設計中最頭大的事情。

但隨著高通在2015年MWC上發布了超音波指紋辨識,似乎可以成為手機設計的新解法。該技術可以直接嵌入在金屬或玻璃下,透過超音波進行指紋掃描,只要利用聲波直接穿透皮膚的外層,不用接觸就能檢測手指的3D細節如指紋脊、汗毛孔等獨特的指紋特徵,並進行辨識,就算手濕濕的或有些微髒汙,都不會影響辨識率,甚至還可以在水中進行指紋比對與喚醒裝置。同時,對於手機設計來說,因為訊號的穿透性佳,可以把感測設計放在螢幕之下(屏下辨識),所以不需要額外開孔,更能實現全螢幕設計的概念。

不過,這項技術目前只能用在OLED面板上,因為LCD面板需要背光、模組更厚,所以超音波訊號穿透不易。如果要貼合超音波屏下指紋識別模組,在良率沒有上來的情況下,一旦貼壞、OLED面板就跟著報廢了,加上技術還在發展,要如何克服量產難度與良率要求,進而達到價格甜蜜點,對供應商來說是相當大的考驗。

不過,不管是哪一種辨識技術,就消費端來說,使用者埋不埋單才是重點。以現在的便利性與造價來說,超音波辨識技術恐怕還是有一定的門檻,消費者是否願意以高價購買搭載超音波辨識且設計感十足的手機,就只是為了做指紋辨識,又或者單純為了有更好的手機體驗?當然,符合人類使用習慣還是最大的考量,但有些東西,可能還是便宜能用就好。

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