Forschung: Fingerabdrucksensor unter dem Display misst Druck und Temperatur

Dazu haben sie ein Netz aus Silber-Nanofasern und Nanodrähten hergestellt, das mit einer hohen Frequenz von 1 MHz betrieben werden kann.

Koreanische Forscher des Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) haben einen flexiblen, kapazitiven Fingerabdrucksensor entwickelt, der ihrer Meinung nach hervorragende optoelektronische Eigenschaften, eine hohe Auflösung und eine hervorragende Zuverlässigkeit auch bei biegsamen Displays aufweist.

Fingerabdruck-Sensor misst Temperatur und taktilen Druck (Bild: UNIST)Fingerabdruck-Sensor misst Temperatur und taktilen Druck (Bild: UNIST)

Dazu haben sie ein Netz aus Silber-Nanofasern und Nanodrähten hergestellt, das mit einer hohen Frequenz von 1 MHz betrieben werden kann. Mit diesem ihrer Ansicht nach unkonventionellen Ansatz konnten die Wissenschaftler einen Sensor entwickeln, der nicht nur zu 89,05 Prozent transparent ist, sondern auch eine Auflösung bietet, die höhere Werte als die vom FBI geforderte Spezifikation für die Extraktion von Fingerabdruckmustern erreicht.

Darüber hinaus bietet die neue Sensortechnologie eine Empfindlichkeit, die etwa 17-mal besser ist als die herkömmlicher Indium-Zinnoxid (ITO)-Elektroden, sagten die Forscher in einem in der Wissenschaftszeitschrift Nature veröffentlichten Artikel. Um die Betätigung der Aktivierungstaste von Smartphones durch einen Finger zu ersetzen, wurden zusätzlich transparente Drucksensoren zur Erfassung des taktilen Drucks auf dem Display angebracht. Dazu wurden druckempfindliche Feldeffekttransistoren (FETs) und ein transparenter Temperatursensor zur Überwachung des Temperaturbereichs der menschlichen Fingerhaut integriert, der die Erkennung künstlicher Fingerabdrücke ermöglicht und damit die Sicherheit erhöht. Ab wann die Technik für den Massenmarkt einsatzfähig ist, teilten die Forscher nicht mit.

Randlos-Design bringt Fingerabdrucksensor auf die Rückseite

Der Zugang zum Fingerabdrucksensor ist durch den Trend zum Randlos-Design bei Smartphones entstanden. Bei modernen Smartphones füllt das Display nahezu die komplette Vorderseite aus. Das wirkt für die meisten Anwender zwar elegant, doch ist mit einigen Nachteilen verbunden. So ist dadurch kaum mehr Platz für Sensoren und Frontkameras vorhanden. Diesen erkaufen sich einige Smartphonehersteller mit einer Display-Aussparung wie beim iPhone X oder einer ungewöhlichen Frontkameraposition wie beim Xiaomi Mi MIX 2S. Während Apple das Problem mit dem Fingerabdrucksensor mit einer Gesichtserkennung (Face ID) kompensiert, wandert bei den meisten anderen Smartphones der Fingerabdrucksensor auf die Rückseite.

iPhone X mit Notch, Xiaomi Mi MIX 2 ohne (Bild: ZDNet.de)-Das Randlos-Design moderner Smartphones zwingt zu Kompromissen: Das iPhone X erkauft sich den Raum für Sensoren durch eine Displayaussparung (Notch) und beim Xiaomi Mi MIX 2S befindet sich die Frontkamera rechts unten und der Fingerabdrucksensor auf der Rückseite (Bild: ZDNet.de).

Mit dieser Platzierung sind aber gleich mehrere Nachteile verbunden. Manche Anwender ärgert etwa, wenn sie ein auf dem Tisch platziertes Gerät erst in die Hand nehmen müssen, um es zu entsperren. Viele befürchten auch, versehentlich Fingerabdrücke auf der Kameralinse daneben zu hinterlassen. Beim Galaxy S9 und S9+ wanderte der Fingerabdrucksensor daher unter die Kamera. Diese Position soll auch für das für August erwartete Galaxy Note 9 beibehalten werden. Optimal ist die Position damit aber nicht.

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Galaxy S10 mit Fingerprint on Display (FOD)

Allerdings plant Samsung unbestätigten Gerüchten zufolge für sein für 2019 erwartetes Flaggschiff Galaxy S10 einen Fingerabdrucksensor unter das Display zu integrierten. Dabei setzt Samsung anders als Vivo, das zur CES ein Smartphones mit einem im Display integrierten Finderabdruckscanner (Fingerprint on Display, FOD) zeigte, nicht auf ein optisches Modell. Stattdessen soll die von Qualcomm vorgestellte Technik auf Basis von Ultraschall verwendet werden.

Vivo-Smartphone mit In-Display-Fingerabdrucksensor (Bild: CNET.com)Das von Vivo zur CES präsentiert Smartphone hat einen optischen Fingerabdruckscanner von Synaptics im Display integriert (Bild: CNET.com)

Zusätzlich zum Fingerabdruck beinhalten die von Qualcomm hergestellten Fingerabdruckscanner auf Ultraschall-Basis auch einen Herzfrequenzmesser, der zusätzlich Herzschlag und Blutfluss des Nutzers erfasst. Der Sensor soll sich also nicht mit einer Kopie eines Fingerabdrucks täuschen lassen.

Galaxy S8: Schwarz, Grau, Silber (Bild: Samsung)Beim Galaxy S8 hatte Samsung den Fingerabdruckscanner direkt neben dem Kamerobjektiv platziert. Durch Verwechslung kann dadurch die Kameralinse mit Fingerabdrücken verschmutzt werden (Bild: Samsung).

Fingerabdrucksensor unter dem Display: bisherige Versuche gescheitert

Samsung plant nicht zum ersten Mal, einen Fingerabdrucksensor im Display zu integrieren. Wenige Wochen vor der Vorstellung des Note 8 zitierte The Korea Herald einen Mitarbeiter von Samsung mit den Worten: „Samsung hat alles versucht, um einen On-Screen-Fingerabdruck-Sensor im Note 8 zu integrieren. Aber wir haben uns aufgrund von verschiedenen technischen Hürden einschließlich Sicherheitsproblemen gegen dieses Feature entschieden“. Nach weiteren Berichten hat Samsung Probleme, bei Displays mit integriertem Fingerabdruck-Sensor für eine gleichmäßige Helligkeit zu sorgen – der Bereich um den Scanner erscheine zu hell.

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