Smartphone e sensore di impronte sotto lo schermo: presto anche su LCD IPS?

Come funziona il sensore di impronte digitali posizionato sotto al display? Perchè funziona solo con display OLED? Sarà possibile avere degli smartphone di fascia bassa dotati di questa tecnologia?

In questo articolo analizzeremo il funzionamento di un normale sensore di impronte di impronte digitali fisico per poi compararlo alle nuove tecnologia “in-display”.

SENSORE CAPACITIVO

I sensori biometrici fisici, introdotti per la prima volta da Motorola con il suo Motorola Atrix 4G, sono detti capacitivi per via dei micro condensatori che definiscono l’impronta, detti anche capacitori.

Il sensore è da intendersi come una scacchiera i cui riquadri sono questi capacitori estremamente piccoli, ognuno dotato di un piccola carica elettrica. Quanto il nostro dito viene in contatto con la superficie del sensore, le creste dell’impronta (le parti più in rilievo), entrano in contatto con i capacitori modificandone la carica elettrica.

Al contrario invece, i capacitori che corrispondono alle valli dell’impronta (le parti “scavate”), vedono la loro carica invariata. In questa maniera si crea una mappa dell’impronta basata sulla carica di ogni capacitore che permette al software la comparazione dell’impronta appena rilevata con quella registrata inizialmente sul dispositivo.

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SENSORE OTTICO

A differenza del precedente, il sensore biometrico ottico ha un funzionamento molto più semplice e si può integrare sotto allo schermo.

Il sensore va ad illuminare la punta del dito realizzando una mappatura dell’impronta ad alta definizione. La luce che illumina l’impronta aiuta a mettere in risalto le parti in rilievo che verranno illuminate maggiormente delle valli che invece risulteranno scure.

Una volta ottenuta la mappatura il software procede ad analizzare e rilevare le parti uniche di un impronta per poi confrontarle con quelle rilevate al momento dell’inizializzazione dello smartphone.

Perché il sensore ottico catturi al meglio l’impronta è necessario esercitare una leggera pressione aggiuntiva rispetto ad un normale tocco sul touch-screen in maniera da far aderire il dito allo schermo e permettere al sensore di illuminare quanto meglio l’impronta.

SENSORE A ULTRASUONI

I sensori a ultrasuoni presentano una tecnologia di riconoscimento biometrico più avanzata rispetto ai precedenti.

Come si può facilmente dedurre dal nome infatti, una volta posizionato il dito sul sensore, vengono emessi dei suoni a una frequenza altissima non captabile dall’orecchio umano (gli ultrasuoni per l’appunto).

Questi suoni penetrano nel primo strato epidermico per poi rimbalzare indietro, dando un idea della lunghezza percorsa dall’onda sonora. Infatti nel caso delle zone in rilievo l’onda sonora percorrerà una distanza minore rispetto a quella che raggiunge un solco andando così a rendere la mappatura dell’impronta più precisa.

La cattura dell’impronta così facendo infatti viene realizzata in 3D e abbinata al modello, sempre tridimensionale, registrato nel telefono.

Anche questa tecnologia permette al sensore di essere inserito sotto lo schermo a patto che non vengano però applicate pellicole protettive o vetri temprati.
Applicando delle protezioni infatti si aumenta lo spessore che intercorre tra il dito e il sensore rendendo difficile il raggiungimento dell’impronta da parte degli ultrasuoni.

PERCHÈ SOLO SU OLED

Come spiegato nell’articolo di comparazione tra display, gli OLED sono composti da materiale organico e a livello costruttivo occupano uno spessore minore rispetto agli LCD. Questo permette una miglior lettura dell’impronta sia da parte di sensori ottici che ad ultrasuoni. Inoltre i display con tecnologia OLED permettono il controllo del singolo pixel in maniera indipendente dagli altri dando la possibilità di spegnere solo una determinata zona del display al momento necessario.

LCD E SENSORE SOTTO AL DISPLAY

Al momento non esiste una soluzione commercializzata che permetta l’integrazione di un sensore biometrico con un display LCD IPS.

Secondo quanto rilasciato dal vicepresidente di Xiaomi Group e manager di Redmi, l’azienda cinese sarebbe a buon punto per quanto riguarda la realizzazione di uno smartphone dotato di display LCD IPS con sensore di impronte sotto allo schermo.

Tale integrazione viene resa possibile grazie a un’innovativa tecnologia ad infrarossi ad alta trasmissibilità che aumenta la quantità di luce che passa attraverso al pannello retroilluminato degli LCD raggiungendo l’impronta e analizzandone solchi e creste.

Non si ha una data di commercializzazione di questa tecnologia ma probabilmente, con l’arrivo del 2021, potremmo già vederla applicata sui primi dispositivi.