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指纹识别新方向 氧化锆取代蓝宝石玻璃

2016年7月5日 来源:天极网 编辑:豆豆 【我要评论】
智能手机的飞速发展不仅仅让我们的生活变得更加轻便,同时让我们对于手机的依赖程度也达到了一个前所未有的高度。甚至有人开玩笑称手机已经成为人体其中的一个器官。不管怎么说,在移动数据的大...    

    智能手机的飞速发展不仅仅让我们的生活变得更加轻便,同时让我们对于手机的依赖程度也达到了一个前所未有的高度。甚至有人开玩笑称手机已经成为人体其中的一个器官。不管怎么说,在移动数据的大时代环境下,手机的安全也是现如今的重中之重。除了常规的数字密码和图案密码之外,指纹识别也是当下手机流行的一个重要加密措施。

    手机上的指纹识别模块

    指纹识别在2013年第一次加入到iPhone5S手机之后。指纹识别功能和手机开始了它的飞速发展之旅。在2015年之前,指纹手机基本应用在旗舰机型上,而在之后,指纹识别技术使它的应用更加广泛,在千元级的手机中已经开始出现,在2016年已经普及到千元之内了。不过指纹识别虽然功能一样,不过市面上也有多种方案可以供厂商选择,方案不同也会让手机的成本各不相同。现在市面上的指纹识别方案是按压式指纹识别,另外一个就是滑动式指纹识别方案。

    滑动式指纹识别模块是手指在识别器上滑动或者拖动手指,当手指在滑觉传感器上滑动的时候,它会对手指进行快照,然后通过快照生成的指纹特征,对所识别到的指纹特征就行比对,就可以完成对指纹的识别过程。滑动式指纹识别功能在识别的准确率上更高、而且占用的面积更加小,对于当下大屏手机来说,可以进一步减少手机的体积。滑动式指纹传感器要普及和应用还需要技术的发展,当成本降到可以被一般手机用户所接受之时,也就是迎来了它的大爆发。

    指纹识别拆解

    按压式指纹识别模块主要是由芯片(硅晶圆)、蓝宝石盖板、金属环、软板、载板等多个部分组成。其中芯片是用来感应在手指用力按压之下的指纹情况,将得到的指纹信息进行交互,再向系统反馈指纹识别是否正确,识别正确之后对手机进行解锁;在早期的指纹识别模块之中,金属环是必不可少的,因为金属环是作为触发指纹识别的模块,需要金属环向指纹识别模块发射信息才能让指纹识别功能开启。软板和载板就是通讯电路和第一层保护膜。今天重点讲的是盖板,盖板就是区分指纹识别好坏的重要指标,盖板的材料有蓝宝石、陶瓷、玻璃等,到底哪一种材料更加优秀就是我们今天要讲的重点。

    前面已经提及,比较成熟的指纹识别盖板有蓝宝石玻璃、涂覆式(coating)、普通玻璃和陶瓷四种材质,被采用得最多的是蓝宝石盖板按压式指纹识别方案和涂覆式指纹识别功能。蓝宝石在物理上具有硬度高、耐腐蚀的特点,在使用环境上更加广泛,而缺点就是不抗摔,容易出现碎裂的情况,不过可以放心的发生概率极小,而且现在市面上的指纹识别基本采用凹陷式的设计,正常使用的情况下大家其实不必过分担心碎裂的问题。而涂覆式背面指纹识别方案由于涂层硬度不高,容易出现磨损和受汗水腐蚀的情况,采用涂覆式背面指纹识别方案的在使用一段时间之后就会出现划痕。

    在外观方面,涂覆式指纹识别方案常用在手机背面,质感一般,而且在平滑的背面上容易有突兀的感觉,影响背面的整体美观程度。蓝宝石的指纹识别方案更多的是应用在手机正面,至于美观不美观就取决于个人的审美了。在用户的心理上,蓝宝石材质的价格高,而且也耐磨,自然会受到更多用户的青睐;同时受制于穿透性差,所以蓝宝石指纹识别的芯片价格也比较高,同时因为蓝宝石玻璃比较脆,所以盖板的厚度也难以解决。

指纹识别新方向 氧化锆将取代蓝宝石玻璃

    指纹

    为了让指纹识别有更好的体验,市面上出现了氧化锆陶瓷和钢化玻璃两种蓝宝石盖板的代替品,钢化玻璃存在着和蓝宝石玻璃一样的缺点,那就是厚度无法进一步变轻薄,同时没有蓝宝石玻璃的硬度,容易被灰尘磨花,节点常数和抗弯曲能力同样较差,所以基本上不会被应用。而另外一种新型材料就是氧化锆陶瓷,氧化锆陶瓷的介电常数是蓝宝石的3倍,所以采用氧化锆陶瓷盖板的指纹识别模块在识别的灵敏度和成功率上更加出色;同时由于韧性是蓝宝石玻璃的3倍以上,在保证了足够的抗摔强度下,厚度可以进一步压缩;最重要的是氧化锆陶瓷的成本仅仅是蓝宝石玻璃的四分之一,可发展性更大。

    对于蓝宝石玻璃、钢化玻璃、氧化锆陶瓷、涂覆式指纹识别方案的优略点已经相当的明显,氧化锆陶瓷在让用户使用 体验更加出色的前提下,让手机整体成本更低。据透露,已经有超过20款手机采用了氧化锆陶瓷盖板的指纹识别模组,随着指纹识别市场的不断扩大,氧化锆陶瓷盖板的市场也更加广阔。在2016年,搭载指纹识别设备的市场规模将达到5亿,而2016年将会达到更多的17亿台。

 

性能

单位

氧化锆

蓝宝石

钢化玻璃

1

维氏硬度

HV

1150

1700

900

2

介电常数

F/m

32~35

11.5(//c),9.3(|c)

3.5~3.7

3

室温抗弯曲度

/MPa

800~1200

800

400

4

室温断裂韧性

K1c/MPa^0.5

6

2

3

5

杨氏模量

GPa

210~238

380

70

6

热膨胀系数

1E-6 /K

10.2

8.8

8~10

7

室温导热率

W/m.k

1-2

24

0.4

8

抗热震性

T/°C

250

200

80

9

密度

g/cm3

>0.6

3.97

1.2~2.0

10

熔点

°C

2680

2303

600

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