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[導(dǎo)讀]   屏下指紋識(shí)別原理是什么?屏下指紋識(shí)別技術(shù)原理介紹。指紋識(shí)別技術(shù)如今已經(jīng)十分成熟,有著各種處理手段,還有光學(xué)識(shí)別和半導(dǎo)體識(shí)別等技術(shù)差別。而在手機(jī)端,備受關(guān)注的是屏下指紋識(shí)別,這種識(shí)別方式更加先

  屏下指紋識(shí)別原理是什么?屏下指紋識(shí)別技術(shù)原理介紹。指紋識(shí)別技術(shù)如今已經(jīng)十分成熟,有著各種處理手段,還有光學(xué)識(shí)別和半導(dǎo)體識(shí)別等技術(shù)差別。而在手機(jī)端,備受關(guān)注的是屏下指紋識(shí)別,這種識(shí)別方式更加先進(jìn),技術(shù)要求更加嚴(yán)格,這里簡單介紹其工作原理流程。

  

  屏下指紋識(shí)別原理流程分析

  相比起占用屏幕上的部分顯示區(qū)域放置攝像頭等元器件來做人臉識(shí)別,屏下指紋的好處是能夠保證整塊屏幕的完整性,手指直接貼在屏幕上就能識(shí)別并解。對(duì)已經(jīng)形成肌肉記憶的用戶來說,學(xué)習(xí)成本也并不高。

  屏下指紋識(shí)別核心在于傳感器,目前已經(jīng)發(fā)布了首款屏下指紋識(shí)別傳感器。

  Synaptics(新思國際)正式發(fā)布“全球首款量產(chǎn)”的屏下指紋識(shí)別傳感器——Clear ID FS9500。

  

  據(jù)介紹,這枚傳感器采用光學(xué)生產(chǎn)材料和工藝制作,可直接封裝在 AMOLED 柔性顯示屏下方或集成到 OLED 屏幕中,厚度僅為 1.5mm。同樣地,它也具備屏下指紋識(shí)別方案的優(yōu)點(diǎn)——無懼污跡和泥垢等。

  當(dāng) FS9500 傳感器被激活時(shí),傳感器會(huì)通過上層的 OLED 面板背光來照亮指紋識(shí)別的區(qū)域,然后將反射的光纖傳輸到底層的傳感器中,并完成整個(gè)識(shí)別過程。

  

  Clear ID FS9500 傳感器結(jié)構(gòu)原理圖

  從2017年智能手機(jī)市場(chǎng)新機(jī)發(fā)布來看,各大品牌幾乎都推出了全面屏產(chǎn)品,根據(jù)CINNOResearch的預(yù)期,2018年全面屏在智能機(jī)市場(chǎng)的滲透率有望達(dá)到50%。

  全面屏已經(jīng)成為未來智能手機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),隨之而來的便是指紋識(shí)別的難題。由目前的技術(shù)水平來說,指紋識(shí)別需要接觸到手指,而為了迎合市場(chǎng)對(duì)于全面屏的喜愛,手機(jī)廠商一般都將智能手機(jī)的指紋識(shí)別系統(tǒng)后置,將其設(shè)計(jì)在手機(jī)背面,或者像iPhoneX一樣直接舍棄,采用FaceID。

  但就用戶習(xí)慣來說,屏下指紋的體驗(yàn)明顯要優(yōu)于面部識(shí)別。各大廠商都有意在此領(lǐng)域率先攻克技術(shù)難題,搶占市場(chǎng)先機(jī)。

? ? 屏下指紋識(shí)別技術(shù)原理分析

  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)。先來說說OLED。蘋果本次采用來自三星的OLED屏幕,盡管OLED屏幕做異形切割有天生優(yōu)勢(shì),但TFT-LCD做異形切割也不難,比如夏普S1、EssenTIal Phone,這兩款都是采用LCD做異形切割,并且都是由國內(nèi)一家上市公司——長信科技旗下子公司德普特承接的。既然OLED不是異形屏幕的唯一選擇,那為什么蘋果要選擇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。

? ? ? ?OLED實(shí)現(xiàn)屏下指紋識(shí)別技術(shù)

  OLED是主動(dòng)發(fā)光,理論上說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的整體機(jī)身變厚的問題。目前產(chǎn)業(yè)鏈有三種利用OLED屏幕的開發(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)開始做出了嘗試,并有了初步結(jié)果。匯頂科技就展示過利用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。匯頂科技就是在屏幕下方布置了一個(gè)CMOS傳感器,其原理如下圖。

  從俯視和側(cè)視兩個(gè)角度說明了指紋識(shí)別傳感器放置的地方。

  從微觀角度則說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。匯頂定制了專門的微透鏡陣列(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自指紋的反光,而非屏幕或是陽光。

? ? ? ?超聲波實(shí)現(xiàn)屏下指紋識(shí)別技術(shù)

? ? 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,主要是乙烷的樂視的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還沒開始在量產(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)布的方案更加瘋狂,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。

  小編推薦閱讀:   手機(jī)指紋識(shí)別不靈敏了怎么辦   指紋識(shí)別設(shè)備異常怎么辦_怎么破解別人手機(jī)指紋   指紋識(shí)別應(yīng)用了什么技術(shù)_指紋識(shí)別的特點(diǎn)
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