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手機新賣點 摺疊觸控及螢幕下指紋辨識

螢幕下指紋辨識功能,品牌手機紛紛搭載。來源:TechRadar

手機還能玩出什麼新把戲?折疊式手機、螢幕下指紋辨識,就是這一波手機的新賣點。

首先,以折疊式手機來說,包括三星、華為、摩托羅拉等手機品牌業者,或是已推出產品,或是已宣布計畫。新型手機的誕生帶動新商機,如何讓螢幕在摺疊十多萬次後依然能夠維持螢幕觸控功能?軟性顯示器背後得採用哪種導電材料?在許多可能性,例如金屬網格、奈米銀線、奈米碳管、導電聚合物等選擇中,奈米銀線目前頗受看好。

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折疊式手機的內部材料及結構,也必須具備可折疊特性。來源:Samsung

折疊式手機  觸控ITO被挑戰

折疊式手機的內部材料及結構,當然也必須具備可折疊特性。ITO(氧化銦錫)是一種金屬陶瓷半導體材料,不能滿足可折疊觸控螢幕的要求,因此給了奈米銀線「可趁之機」。

在多種導電材料中,奈米銀線之所以能夠勝出,主要是因為它在許多方面都有較傑出的表現,包括具有銀的優良導電性、奈米級別的尺寸效應、優異的透光性及耐曲撓性等,且奈米銀線阻抗值與ITO相當,因此被認為有潛力取代佔據觸控市場近30年的ITO技術。

奈米銀線所具有的特性,使其前景備受看好。研究機構HIS Markit預測指出,2020年軟性顯示器的全球出貨量將增至7.92億個,市場值達到413億美元。有廠商認為,相較於ITO,奈米銀具有成本與製程優勢,因此有望在未來3∼5年內取代ITO,拿下近5成市佔率。整體而言,做為軟性顯示器適用的奈米銀線材料,其商機正在擴大中,吸引許多業者積極投入和布局。

奈米銀線觸控 業者積極布局

例如,全球最大奈米銀線廠商天材創新材料科技 (Cambrios)近日宣布,該公司位於廈門同安的生產基地將正式投產,預估月產能可達7,000升奈米銀線,成為全球最大的奈米銀線生產基地。Cambrios擁有全球7成的奈米銀線專利,是目前市場上最大的奈米銀線供應商。

另外,觸控解決方案供應商,同時也是蘋果及其他第一線廠商的主要供應者宸鴻光電(TPK),也早已展開奈米銀線的布局。

宸鴻光電是與Cambrios合作,Cambrios供應原料墨水、薄膜;宸鴻則主要負責後段觸控感測器、後段貼合等。宸鴻投入開發的各類奈米銀材料與應用,包括曲面OLED整合方案、超大尺寸的應用。

宸鴻強調產品皆會進行1,000小時、85℃、80%濕度的測試;耐彎折方面則將通過40萬次測試,相當於每天折疊100次,可連續使用10年的標準,以確保奈米銀觸控模組,不會因為銀的高度活性與導電性,以及水氣等導致失效。

值得一提的,宸鴻的奈米銀布局很完整,從上游銀材料、雷射塗布、Pattern、貼合到模組生產服務等一應俱全。宸鴻奈米銀線預計2019年第4季出貨,2021年、2022年大量生產,目前已通過5家大廠認證。

螢幕下指紋辨識 品牌手機搭載

接下來說說2019年智慧型手機的另一個亮點—螢幕下指紋辨識。據了解,目前包括Vivo、華為、小米、Oppo都推出了搭載螢幕下指紋辨識方案的機種,隨著各大 Android手機品牌大舉採用螢幕下指紋技術,研究機構預估2019年螢幕下指紋辨識技術(超音波與光學),佔手機指紋辨識市場的比重,將從2018年的3%拉升至13%。

目前受到看好的螢幕下指紋辨識技術有兩種,分別是螢幕下超音波指紋辨識,以及螢幕下光學式指紋辨識。

超音波指紋辨識  優點多

首先,螢幕下超音波指紋辨識技術,其運作過程是在手指接觸到智慧型手機螢幕時,感測器會向手指表面發射超音波,然後利用指紋表面皮膚和空氣密度的不同,構建一個3D圖像。之後感測器接受到超音波回波訊息後,比對先前存於手機的資訊,就能進行辨識指紋。

超音波指紋辨識的優勢優點,包括穿透性較強、抗污能力高,即使手指濕了或髒了,系統還是能夠辨識,且此系統的安全性也較高,不過,伴隨這些優點而來的是成本較高此項缺點。

關於超音波指紋辨識的發展,值得注意的是高通(Qualcomm)已於2018年底發表首款支援螢幕下超音波指紋辨識系統的晶片,且三星的高階智慧手機也將採用由高通晶片支援的螢幕下指紋辨識系統。更進一步地,高通預計在2019年下半推出敏感度更高的第2代系統,搶攻市場商機。

高通的第1代超音波螢幕下指紋辨識系統搭載於三星智慧型手機Galaxy S10。為了解決此系統無法靈敏反應「乾」手指的觸控;導致辨識功能失效的缺點,高通正在研發第2代的超音波螢幕下指紋辨識系統。據了解,相較於第1代產品,第2代超音波螢幕下指紋辨識系統的辨識區域加大,從36mm²提升為64mm²,同時辨識厚度不變,也就是達到200μm。

光學式指紋辨識  OLED限定

至於螢幕下光學式指紋辨識,其運作原理是利用感測器投射出光線,之後獲取光線反射繪製指紋圖樣,與系統內存指紋圖像比對,達到辨識功能。光學式指紋辨識的最大缺點,在於它必須依賴手機螢幕的光做為光源,而由於LCD液晶螢幕本身無法發光,因此支援螢幕下光學式指紋辨識的產品都是採用OLED 螢幕。

螢幕下指紋辨識技術逐漸成為智慧型手機新品的功能亮點,帶動相關晶片需求。根據群智諮詢(Sigmaintell)預估,2019年全球螢幕下指紋晶片出貨量將突破1億顆,市場商機加熱中。


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