GT förklarar: Hur in-Display fingeravtryckssensorer fungerar på smartphones

Teknik är en ett aldrig sinande spel av innovation. På mindre än ett decennium har vi gått från att stansa PIN-koder till att använda Ansiktsupplåsning som autentiseringsåtgärd på våra telefoner. Och precis som vi tänkte att det inte kunde bli bättre, har vi en helt ny innovation som tar teknikvärlden med storm: fingeravtryckssensorn på skärmen.

In-display fingeravtrycksläsare har varit ett modeord under ganska lång tid nu. Efter år av rykten och viskningar är den äntligen här. Därför väcker frågan om hur det skiljer sig från de konventionella kapacitiva sensorerna och, ännu viktigare, hur det fungerar.

Om du måste veta, var det meningen att iPhone X skulle bära denna revolutionerande teknik. Medan Apple valde Face ID, Samsung sköt upp användningen av displayens fingeravtrycksläsare till Galaxy S10.

Slutligen var världens första kommersiella telefon med fingeravtryckssensorn på skärmen Vivo X21. Och sedan dess har den setts i den enormt dyra Huawei Porsche Design Mate RS och kommer att synas i den kommande Xiaomi Mi 8.

Hur fungerar fingeravtryckssensorn på skärmen verkligen

En fingeravtryckssensor på skärmen använder en optisk fingeravtryckssensor för att fånga fingeravtrycksdata och är inbäddad under telefonens skärm. Vivo X21 och Xiaomi Mi 8 använder Synaptics Clear ID-sensor för högupplöst fingeravtrycksskanning. Clear ID-sensorn, som är ett CMOS-chip med namnet Clear ID FS9500, stöds endast på OLED och AMOLED-skärmar.

Vivo X21 använder Synaptics Clear ID-sensor för högupplöst fingeravtrycksskanning

Det fungerar genom att fånga det reflekterade ljuset från fingeravtrycket genom OLED-pixlarna. Så när du trycker på telefonens skärm lyser displayen för att lysa upp fingeravtrycket. Sensorn fångar sedan en högupplöst skanning av ditt fingeravtryck genom ljuset som reflekteras från mellanrummen mellan pixlarna.

För att säkerställa att fingeravtrycksdata läses korrekt av sensorn, måste du trycka lätt på skärmen. Detta görs så att sensorn kan skilja mellan åsar och dalar i varje fingeravtryck.

Intressant nog görs fingeravtrycksmatchningen genom Synaptics Quantum Matcher-mjukvara, istället för den interna Match-In-Sensor-teknologin. Samtidigt använder fingeravtryckssensorn värdens sensorer för att belysa området och aktivera skannern.

Här är en video som visar rivningen av fingeravtryckssensorn på skärmen

Synaptics Clear ID optiska sensor är dock inte den enda på marknaden. I mars 2018, Goodix började leverera sin egen version av en optisk fingeravtrycksläsare i displayen. Huawei Porsche Design Mate RS är den första kommersiellt tillgängliga telefonen som har Goodix fingeravtryckssensor på skärmen.

Denna sensor fungerar också på ett liknande sätt som Synaptics FS9500 och påstår sig ha en falsk acceptansgrad på 0,002 %.

Fördelar med In-Display Fingerprint Sensor

Att på magiskt sätt aktivera fingeravtryckssensorn på telefonens skärm när det behövs är en fascinerande teknik. Med många tillverkare som valde att flytta fingeravtryckssensorerna till baksidan av telefonen väckte det en hel del problem.

För det första, om telefonen ligger på ditt skrivbord måste du ta upp den för att låsa upp den. Situationen blir värre om telefonen är det hakad på ett bilfäste.

För det andra, med bakre fingeravtryckssensorer kan du aldrig vara säker på att du träffar rätt. Trots allt kan även rutinerade telefontillverkare (läs Samsung och Nokia) ibland förstöra fingeravtrycksläsarens position.

Även erfarna telefontillverkare kan ibland förstöra fingeravtrycksläsarens position

Eftersom in-display fingeravtrycksläsare vanligtvis är placerade längst ner på skärmen är den lättillgänglig och mer bekväm.

Annat än det hävdar in-display fingeravtryckssensorer att de fungerar för både torra, våta eller kalla fingrar. Dessutom är optiska sensorer tunna och bidrar inte mycket till telefonens tjocklek.

Ännu viktigare, de är snabba. Faktum är att Synaptics Clear ID påstår sig matcha fingeravtrycken på 0,7 sekunder. Om du skulle jämföra det med Face Unlock tar det i genomsnitt 1,4 sekunder att skanna ett ansikte.

Vilka är dess begränsningar

Som med all ny teknik tar det några iterationer för att bli förfinad och detsamma gäller för fingeravtryckssensorn på skärmen. Det är marginellt långsammare jämfört med traditionella fingeravtrycksläsare. Och ibland verkar läsaren inte känna igen de registrerade fingeravtrycken.

Samtidigt kan applicering av alla typer av härdat glas med största sannolikhet ge felaktiga resultat eller orsaka att sensorn inte beter sig.

Finns det några potentiella säkerhetsproblem

På säkerhetsfronten åtföljs Clear ID i Vivo X21 av ett robust anti-spoofing-system. Eftersom det är en optisk sensor och inte en kapacitiv, kommer den inte att kunna känna av en puls, på grund av vilken den kan duperas med falska skanningar.

Tack och lov är säkerhetsåtgärderna ombord smarta nog att upptäcka falska fingeravtryck. Annat än det beror det också på OEM: erna på hur de skalar upp autentiseringsåtgärder.

Det är dock lite tidigt att kommentera säkerheten för dessa skannrar. Tid och ytterligare säkerhetstester kommer utan tvekan att ge en mycket bättre bild.

Vår erfarenhet av fingeravtryckssensorn på displayen

Vi provade in-displayen fingeravtryckssensor på Vivo X21 och självfallet var upplevelsen nästan overklig! Att kunna placera fingret på glaset medan skärmen och sensorn gör sitt tumbo är en unik upplevelse.

Telefonen har en ikon i storleken med tummen som lyser för det mesta. Allt du behöver göra är att placera ditt registrerade finger ovanpå den.

När telefonen väl har låsts upp vet du inte var sensorn är förrän du använder en autentiseringsapp som LastPass som kräver dina fingeravtryck.

Till skillnad från den konventionella skannern gör det inte fingeravtrycket på skärmen alltid arbeta exakt. En av sju gånger vägrade skannern att öppna dörren till telefonen.

Hej, Future!

Med full visningsskärm som blivit en allmänt förekommande funktion i smartphones, var det hög tid att den praktiska fingeravtryckssensorn såg en stor uppgradering. Och med Qualcomm som introducerar en egen variant av ultraljudssensorer för fingeravtryck på skärmen, det råder ingen tvekan om att fingeravtryckssensorn på skärmen med största sannolikhet kommer att vara den senaste trenden i smartphonevärlden.