指紋模塊FPC廠講指紋解鎖并不是一項(xiàng)“黑科技”，早在2013年，蘋(píng)果公司就在iPhone 5S上加入了Touch ID指紋識(shí)別功能。隨后，Android陣營(yíng)的手機(jī)也逐漸跟進(jìn)，使指紋識(shí)別成為智能手機(jī)的標(biāo)配。但隨著工業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，傳統(tǒng)指紋解鎖技術(shù)已不能滿足更苛刻的工藝水平要求。

屏下指紋識(shí)別技術(shù)，這幾個(gè)月內(nèi)被炒得火熱的名詞，并沒(méi)有出現(xiàn)在號(hào)稱承前啟后的iPhone X上。在最新的iPhone X上，蘋(píng)果采用了Face ID代替原來(lái)的Touch ID作為身份驗(yàn)證。但坊間傳聞蘋(píng)果想要屏下指紋從未停止過(guò)。事實(shí)上，蘋(píng)果的屏下指紋識(shí)別并沒(méi)有停止研發(fā)，只是時(shí)間周期不太夠。

連蘋(píng)果公司都沒(méi)用到的屏下指紋識(shí)別，究竟難在哪?

據(jù)FPC廠所知，指紋識(shí)別技術(shù)是眾多生物特征識(shí)別技術(shù)中的一種?？捎玫纳锾卣髯R(shí)別技術(shù)有指紋、人臉、聲紋、虹膜等。指紋是其中應(yīng)用最為廣泛的一種。應(yīng)用于智能手機(jī)的指紋采集技術(shù)目前主要有三種：電容式、光學(xué)式和超聲波式。其中，電容式在智能手機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域目前仍然有最高的市場(chǎng)占有率。

由于我們的指紋是由凹凸不平的皮膚紋路構(gòu)成，每個(gè)手指的紋路都完全不同，因此通過(guò)傳感器可以獲得不同的指紋圖像。由于皮膚表面凹凸導(dǎo)致指紋不同位置到傳感器之前的距離不同，測(cè)量到的電容也不同，最終將指紋圖像翻譯成芯片能理解的電信號(hào)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的指紋測(cè)定。但電容指紋傳感器也有缺點(diǎn)，它無(wú)法隔著手機(jī)屏識(shí)別按在屏幕上的指紋，這主要是因?yàn)槠聊荒＝M本身的厚度導(dǎo)致傳感器收集不到足夠多有用的信號(hào)。這就使得前置電容式指紋識(shí)別方案在全面屏手機(jī)上沒(méi)有了用武之地。

全面屏，從字面上解釋就是手機(jī)的正面全部都是屏幕，采用無(wú)邊框設(shè)計(jì)，追求接近100%的屏占比。但由于受限于目前的技術(shù)，業(yè)界宣稱的全面屏手機(jī)暫時(shí)只是超高屏占比的手機(jī)，沒(méi)有能做到手機(jī)正面屏占比100%的手機(jī)?，F(xiàn)在業(yè)內(nèi)所說(shuō)的全面屏手機(jī)是指真實(shí)屏占比可以達(dá)到80%以上，擁有超窄邊框設(shè)計(jì)的手機(jī)。如果想將全面屏變得更加“全面”甚至趨近于真正的“全面屏”的話，屏下指紋識(shí)別就必須攻克。

屏下指紋識(shí)別技術(shù)，也叫隱形指紋技術(shù)，是在屏幕玻璃下方完成指紋識(shí)別解鎖過(guò)程的新技術(shù)，主要利用超聲波、光學(xué)等穿透技術(shù)，穿透各種不同的材質(zhì)，從而達(dá)到識(shí)別指紋的目的。

所謂屏下指紋，指的就是隔著屏幕完成采集的識(shí)別技術(shù)，無(wú)需手指與指紋模塊直接接觸。屏下指紋識(shí)別能保證屏幕的完整性，手指直接貼在屏幕上就能識(shí)別并解鎖。同時(shí)，屏下指紋識(shí)別還可以較大程度降低手指污垢、油脂以及汗水對(duì)解鎖的影響。

目前已知的屏下指紋識(shí)別方案主要有兩種：一種是利用OLED實(shí)現(xiàn)，也就是光學(xué)式指紋識(shí)別;另一種是超聲波式指紋識(shí)別。

光學(xué)式指紋識(shí)別是在屏幕下方設(shè)置光學(xué)傳感器，通過(guò)發(fā)出近紅外光來(lái)識(shí)別用戶的指紋紋路。而超聲波式指紋識(shí)別就是在屏幕下方設(shè)置超聲波傳感器，通過(guò)超聲波完成指紋識(shí)別工作。

屏下指紋識(shí)別技術(shù)方案

屏下指紋識(shí)別是把指紋識(shí)別芯片放置在顯示模組下方，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)全面屏和指紋識(shí)別的功能；屏內(nèi)指紋識(shí)別是對(duì)屏下指紋識(shí)別的進(jìn)一步發(fā)展，是把指紋識(shí)別芯片集成到OLED像素矩陣中，難度很大。

由于電容式穿透能力差，在這種模式下基本已無(wú)法工作，所以光學(xué)和超聲波是屏下指紋與屏內(nèi)指紋識(shí)別的最佳選擇方案。

光學(xué)指紋識(shí)別以我國(guó)匯頂科技和韓國(guó)CrucialTec的方案為代表，超聲波指紋識(shí)別則以美國(guó)高通公司為代表。

光學(xué)方案是依靠光線反射探測(cè)指紋紋路，所以光學(xué)屏下/屏內(nèi)指紋識(shí)別更適合與OLED屏配合，因?yàn)镺LED面板具有自發(fā)光的特性，使得各像素之間可以留有一定間隔，保證光線透過(guò)。光學(xué)式指紋識(shí)別目前在產(chǎn)業(yè)鏈成熟度和精度上都有更好表現(xiàn)，有望成為全面屏的標(biāo)配指紋識(shí)別技術(shù)。

在三星S7edge為原型機(jī)上，展示了光學(xué)屏內(nèi)指紋方案，將指紋識(shí)別集成到OLED顯示屏中，用戶觸摸屏幕指定位置可實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別。

三星的合作伙伴CrucialTec剛剛獲得了與DFS（顯示屏指紋解決方案）相關(guān)的美國(guó)專(zhuān)利，并宣布明年正式商用。和匯頂方案不同，DFS支持在屏幕任意位置指紋解鎖，甚至能夠兼容像三星全視曲面屏這類(lèi)柔性O(shè)LED面板，而且DFS不僅限于光學(xué)方案，還支持傳統(tǒng)的電容方案。

由于厚度問(wèn)題，指紋傳感器位于顯示器下方的識(shí)別率往往較低，且只能應(yīng)用于屏幕的一部分。而DFS可以在屏幕任意區(qū)域解鎖，在識(shí)別率和厚度方面都更有優(yōu)勢(shì)。

超聲波式指紋識(shí)別是由高通首次推出，之后在小米5S上得到應(yīng)用，通過(guò)超聲波來(lái)感應(yīng)指紋，高通提供芯片、歐菲光提供整體解決方案。

高通發(fā)布的第三代超聲波指紋識(shí)別方案。該技術(shù)可穿透金屬、OLED軟屏、玻璃、塑料等物體，最高能穿透OLED屏幕1200微米，因而能夠?qū)崿F(xiàn)隔著屏幕就能識(shí)別。

雖然識(shí)別準(zhǔn)確率還有待提升，但其無(wú)需開(kāi)孔、無(wú)需直接接觸、不受濕手指和微臟污影響的優(yōu)勢(shì)能顯著增強(qiáng)用戶體驗(yàn)，在產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步成熟、準(zhǔn)確率進(jìn)一步提升之后，有望成為全面屏指紋識(shí)別非常可行的方案之一。

另外，三星提交了一份關(guān)于正面屏下指紋識(shí)別技術(shù)的專(zhuān)利文檔這次提交的屏下指紋識(shí)別不僅僅是普通的光學(xué)指紋識(shí)別，而是一個(gè)帶有壓感型傳感器的指紋識(shí)別系統(tǒng)。    這就意味著應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的三星手機(jī)可以在熄屏狀態(tài)下通過(guò)按壓指定位置就可以激活屏幕并實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別，而不需要像之前曝光的類(lèi)似技術(shù)那樣需要先點(diǎn)亮屏幕再進(jìn)行指紋識(shí)別。

屏下指紋識(shí)別技術(shù)工作原理

目前已知的屏下指紋識(shí)別方案主要分為兩個(gè)方向：一是利用OLED實(shí)現(xiàn)，另一個(gè)則是利用超聲波實(shí)現(xiàn)。

光學(xué)指紋識(shí)別的工作原理

先來(lái)說(shuō)說(shuō)OLED。蘋(píng)果采用來(lái)自三星的OLED屏幕，為什么蘋(píng)果要選擇OLED作為旗下最高端產(chǎn)品的屏幕呢？顯示效果是一方面，坊間傳聞的屏下指紋，也很可能是選擇OLED的原因。但為何OLED能實(shí)現(xiàn)屏下指紋，而TFT-LCD不行？

關(guān)于手機(jī)指紋識(shí)別，坊間有很多資料，我們不再多說(shuō)，而屏下指紋識(shí)別正是利用了光學(xué)原理。光學(xué)指紋識(shí)別需要光的發(fā)射和感應(yīng)裝置，由于LCD和OLED均可以當(dāng)做光源，那是不是在屏幕下面墊一個(gè)CMOS傳感器就行了呢？

然而沒(méi)那么簡(jiǎn)單，TFT-LCD做屏下指紋識(shí)別很難。這是由于LCD是被動(dòng)發(fā)光，通過(guò)底部的LED背光源透過(guò)TFT發(fā)光。這層TFT本身并不是那么透光，如果不做改動(dòng)，直接把手指放上去，屏幕底下的傳感器很難識(shí)別到指紋。因此如果用TFT-LCD做屏下光學(xué)指紋識(shí)別，必須給TFT層做技術(shù)改進(jìn)，如加一些縫隙或是打開(kāi)一個(gè)區(qū)域，讓LED背光照上來(lái)。但即使這樣，LED背光光源也會(huì)很大的干擾指紋反射的光線。所以TFT-LCD屏下光學(xué)指紋識(shí)別很難實(shí)現(xiàn)。

而OLED則是主動(dòng)發(fā)光，理論上說(shuō)可以精確控制到每一個(gè)子像素點(diǎn),所以O(shè)LED材質(zhì)的屏幕是更理想的發(fā)射光光源，此外，OLED顯示模組更薄，也可以減輕由于放置屏下指紋傳感器帶來(lái)的整體機(jī)身變厚的問(wèn)題。

目前產(chǎn)業(yè)鏈有三種利用OLED屏幕的開(kāi)發(fā)方向：1，直接在屏幕下方布置一個(gè)CMOS傳感器，利用OLED的子像素之間縫隙讓光線穿透過(guò)去，進(jìn)而識(shí)別指紋；2，縮小傳感器，插入OLED的像素點(diǎn)之間；3，將CMOS傳感器做成透明的，直接貼裝于AMOLED屏幕上方，將光學(xué)指紋識(shí)別做成一層識(shí)別層。

在光學(xué)屏下指紋識(shí)別方面，很多公司已經(jīng)開(kāi)始做出了嘗試，并有了初步結(jié)果。匯頂科技就展示過(guò)利用AMOLED屏幕實(shí)現(xiàn)屏下指紋識(shí)別的案例，演示機(jī)型為三星Galaxy S7 Edge和vivo Xplay6。而匯頂科技就是在屏幕下方布置了一個(gè)CMOS傳感器，根據(jù)匯頂科技在美帝注冊(cè)的專(zhuān)利：玄機(jī)就在這三張圖里了。

FIG.21A和FIG.21B從俯視和側(cè)視兩個(gè)角度說(shuō)明了指紋識(shí)別傳感器放置的地方。

FIG.24從微觀角度則說(shuō)明了光線是如何穿透OLED屏幕的，最上面的就是手指；偏上這層灰色區(qū)域就是手機(jī)的屏幕部分。透過(guò)屏幕的小孔，匯頂稱之為“準(zhǔn)直孔（Collimator Hole）”，手指反射回的光線光學(xué)傳感器搜集、處理。

怎么保證光線搜集到的就是來(lái)自指紋的反光呢？這就需要對(duì)光線準(zhǔn)直處理。如圖FIG.27，匯頂定制了專(zhuān)門(mén)的微透鏡陣列（MicroLens Array）、光學(xué)空間濾光器陣列（Spatial Filter Array），微透鏡陣列需要經(jīng)過(guò)MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）技術(shù)處理或化學(xué)處理。這兩個(gè)陣列能夠保證進(jìn)入傳感器的光線基本都是來(lái)自指紋的反光，而非屏幕或是陽(yáng)光。

另一個(gè)屏下指紋識(shí)別方向則是利用超聲波指紋識(shí)別

高通方案稱其為Sense ID，指紋識(shí)別的龍頭企業(yè)FPC也剛剛發(fā)布了他們的方案。超聲波既不需要感光元件也不需要電容感應(yīng)，因此更適合做屏下指紋識(shí)別。Vivo演示機(jī)使用的全屏幕指紋識(shí)別，采用的正是高通的方案以及歐菲的模組。

目前大規(guī)模應(yīng)用的超聲波指紋識(shí)別手機(jī)并不太多，主要是樂(lè)視的LeMax2和小米5s。LeMax2將指紋放在了后面，而小米5s則是在正面，當(dāng)時(shí)超聲波還穿透不了太厚的玻璃，最厚大約是0.4mm左右，而手機(jī)蓋板玻璃厚度大約為0.6mm~0.9mm，因此0.4mm的有效厚度不足以穿透玻璃+顯示屏（0.6mm+0.3mm）的厚度。小米只好和藍(lán)思科技商量，給前面板玻璃多挖一塊走，這樣才能保證超聲波能穿透，因此把指紋識(shí)別區(qū)域的玻璃削薄了一些。根據(jù)高通官網(wǎng)公開(kāi)的資料顯示，新一代的Sense ID可以穿透1.2mm的OLED屏幕或0.65mm的鋁或0.8mm的玻璃。這樣的穿透能力，用在目前的玻璃或OLED屏幕上也夠了。

但為什么vivo還沒(méi)開(kāi)始在量產(chǎn)的X20等手機(jī)上使用？這是因?yàn)檫€需要時(shí)間優(yōu)化算法。新技術(shù)從發(fā)布到正式應(yīng)用還需要一個(gè)調(diào)試的過(guò)程，指紋識(shí)別是一項(xiàng)對(duì)安全性要求相對(duì)較高的生物識(shí)別技術(shù)，因此需要時(shí)間對(duì)算法優(yōu)化以提高安全性、識(shí)別速度、識(shí)別率等。

然而FPC剛發(fā)布的方案更喪心病狂，F(xiàn)PC稱，不管手是干的還是濕的，不管你屏幕是AMOLED還是LCD的，甚至不管你表面材質(zhì)是不是玻璃，我們都能識(shí)別。能穿透多厚呢？20mm！20mm！20mm！重要的事情說(shuō)三遍。作為對(duì)比，高通初代Sense ID是0.4mm，二代也就能穿透1.2mm。FPC能穿透的厚度是高通的16倍多。

FPC新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括：

1、支持智能手機(jī)（任何其他設(shè)備）干凈正面外觀設(shè)計(jì)，可用于顯示，并且還包含指紋識(shí)別功能，以最優(yōu)化屏幕與手機(jī)的比例；

2、全屏幕可用于指紋識(shí)別。無(wú)需在視覺(jué)上或物理上突出智能手機(jī)的特定區(qū)域做為指紋識(shí)別；

3、該技術(shù)能夠在不同的表面材質(zhì)捕獲指紋，如在厚玻璃和金屬運(yùn)行。當(dāng)手指濕潤(rùn)或手指淹沒(méi)在水下時(shí)，它也能夠運(yùn)作，這種技術(shù)在所有不同的玻璃厚度下工作得很好，即使是市場(chǎng)上最厚的玻璃；

4、這獨(dú)特的技術(shù)在LCD面板以及OLED面板同樣能夠出色運(yùn)作。

以上就是軟板廠為您分享的屏下指紋模塊FPC識(shí)別技術(shù)，希望對(duì)您有所幫助！！