三星按键智能手机 全面屏手机屏下指纹识别技术与工作原理解析(2)

这样一来，屏下指纹识别就只能通过穿透力更强的光学和超声波两种方案来实现。

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屏下指纹识别专利技术与工作原理解析

目前已知的屏下指纹识别方案主要为两个方向：一是利用OLED实现，另一个则是利用超声波实现。光学指纹识别需要光的发射和感应装置，由于LCD和OLED均可以当做光源，那是否意味着在屏幕下面垫一个CMOS传感器就行了呢？

2.1

利用OLED屏技术实现屏下指纹识别

屏下指纹识别没有采用TFT-LCD做，其原因在于LCD是被动发光，通过底部的LED背光源透过TFT发光。这层TFT本身并不是那么透光，如果不做改动，直接把手指放上去，屏幕底下的传感器很难识别到指纹。因此如果用TFT-LCD做屏下光学指纹识别，必须给TFT层做技术改进，如加一些缝隙或是打开一个区域，让LED背光照上来。但即使这样，LED背光光源也会很大的干扰指纹反射的光线。所以TFT-LCD屏下光学指纹识别很难实现。

光学指纹识别的工作原理图

而由于OLED是主动发光，理论上说可以精确控制到每一个子像素点，所以OLED材质的屏幕是更理想的发射光光源，此外，OLED显示模组更薄，也可以减轻由于放置屏下指纹传感器带来的整体机身变厚的问题。目前产业链有三种利用OLED屏幕的开发方向：

1、直接在屏幕下方布置一个CMOS传感器，利用OLED的子像素之间缝隙让光线穿透过去，进而识别指纹；

2、缩小传感器，插入OLED的像素点之间；

3、将CMOS传感器做成透明的，直接贴装于AMOLED屏幕上方，将光学指纹识别做成一层识别层。

在光学屏下指纹识别方面，很多公司已经开始做出了尝试，并有了初步结果。汇顶科技就展示过利用AMOLED屏幕实现屏下指纹识别的案例，演示机型为三星Galaxy S7 Edge和vivo Xplay6。而汇顶科技就是在屏幕下方布置了一个CMOS传感器，根据汇顶科技在美帝注册的专利： 玄机就在这三张图里了。

FIG.21A、FIG.21B

FIG.21A和FIG.21B从俯视和侧视两个角度说明了指纹识别传感器放置的地方。

FIG.24

FIG.24从微观角度则说明了光线是如何穿透OLED屏幕的，最上面的就是手指；偏上这层灰色区域就是手机的屏幕部分。透过屏幕的小孔，汇顶称之为“准直孔（Collimator Hole）”，手指反射回的光线光学传感器搜集、处理。

FIG.26~27

FIG.10C

怎么保证光线搜集到的就是来自指纹的反光呢？这就需要对光线准直处理。如图FIG.27，汇顶定制了专门的微透镜阵列（MicroLens Array）、光学空间滤光器阵列（Spatial Filter Array），微透镜阵列需要经过MEMS（微机电系统）技术处理或化学处理。这两个阵列能够保证进入传感器的光线基本都是来自指纹的反光，而非屏幕或是阳光。

而根据苹果2015年的专利，苹果的实现方式是通过在OLED屏幕下方布置红外发射器（IR Emitter）实现。但苹果已发布的专利较少。

2.2

LCD屏下指纹识别即将到来

据悉，vivo新品所采用的屏下指纹识别模块由芯片厂商Synaptics新思国际提供技术支持，传感器型号为Natural ID FS9100，是首款面向手机和平板电脑的光学指纹传感器。它可透过0.68mm厚的盖板玻璃扫描，配置于正面边框底部的盖板玻璃内层(包括2.5D玻璃)，来实现光学反射指纹识别。

近日，JDI也在拿自己的LCD面板做文章。他们以高透明度的玻璃为基质，通过提升已有的Pixel Eyes技术，检测出手指接触屏幕后由于指纹纹理引起的电容变化，从而实现指纹识别。由于没有使用到硅基传感器，屏幕背光可以透过整个指纹识别组件。

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