99元手机，[谈论] 光学 or 超声波谁能搭上周全屏的东风？-掘金网

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早在今年的巴塞罗那 MWC2017 展会上，海内的汇顶科技首次展示了其研发的屏幕内指纹识别手艺。日前的 MWC2017 上海展上，国产手机品牌厂商 vivo 也展示了接纳屏幕内指纹识别手艺的样机，其接纳的是高通新一代的超声波指纹识别手艺。可以预见屏幕内指纹识别手艺的乐成应用，将进一步推动周全屏手机的生长。那么今天芯智讯就来为人人来先容下现在可以实现屏幕内指纹识别手艺。

自去年小米 MIX 宣布之后，周全屏可谓是备受关注，今年以来周全屏更是备受业内追捧，不少业内人士纷纷将今年称之为 “周全屏元年”。3 月尾，三星的新旗舰手机 Galaxy S8 正式宣布，这款产物不仅接纳了周全屏，而且还取消了正面的 HOME 键，使得周全屏的效果得到了更好的施展，唯一备受吐槽的就是其指纹识别被放到了后头。即将在今年秋季宣布的新一代 iPhone（以下简称 “iPhone 8”），不仅将会接纳周全屏设计，而且听说还会首次接纳新的屏幕内指纹识别手艺。这也极大的牵动着整个指纹识别行业的神经。

实在早在今年的巴塞罗那 MWC2017 展会上，海内的汇顶科技首次展示了其研发的屏幕内指纹识别手艺。不外到现在为止，汇顶科技的这项手艺似乎都还没有量产，也没有厂商宣布接纳。而在日前的 MWC2017 上海展上，国产手机品牌厂商 vivo 示了展示了一款接纳屏幕内指纹识别手艺的样机，而其所接纳的屏幕内指纹识别手艺则来自于高通，接纳的是高通新一代的超声波指纹识别手艺。而一旦屏幕内指纹识别手艺乐成被应用在智能手机上，那么可以预见，这将进一步推动周全屏手机的生长。

那么今天芯智讯就来为人人来先容下现在可以实现屏幕内指纹识别的一些手艺和厂商：

一、光学指纹识别

实在光学识别是应用对照早的一种指纹识别手艺，好比之前许多的考勤机、门禁都接纳的就是光学指纹识别手艺。不外，传统的光学指纹识别手艺有许多的瑕玷，好比受手指外面是否清洁影响较大，而且对于干手指识别率低，固然更为要害的是该类型指纹模块较大（由于需要有自力的光学系统），以是之前一直没有被用在移动装备上。

而现在新的光学指纹识别手艺都主要是针对智能手机来做的，其甩掉了传统的光学指纹的光学系统，转而借用手机屏幕的光线来作为光源。这其中就分为了两种类型，一种是基于 OLED 屏设计的，另外一种则是基于 LCD 屏来设计的。现在主流的解决方案就是通过可以自发光的 OLED 屏来做光学指纹，而 LCD 无法自法光，需要用到背光，而且整个模组很厚，这也使得想实现 LCD 屏下指纹识别就变得异常难题（OLED 可以做的很薄），不外这种方案依然有厂商在做，由于其面临的市场更为广漠。

1、基于 OLED 屏的光学指纹

现在有多家厂商在做基于 OLED 屏的光学指纹，其中就包罗汇顶、传闻中的苹果、新思，除了这些大厂之外，据芯智讯领会海内的费恩格尔、迈瑞微也有在做。

A、汇顶

早在今年 2 月的巴塞罗那 MWC 展会上，海内的指纹识别厂商汇顶科技就展示了一项全新的 “屏幕内指纹识别” 手艺（屏幕内特定区域，非全屏指纹），汇顶称，“显示屏内指纹识别手艺是将指纹识别功效完整的集成到了 AMOLED 显示屏中”，而且不会影响屏幕的显示。这一手艺引起了业内的普遍关注。那么汇顶的屏幕内指纹识别手艺是若何来实现的呢？

△汇顶科技在 MWC2017 现场展示的样机

凭据汇顶 CEO 张帆接受采访时称，汇顶的屏幕内指纹识别是通过光学的方式来实现的，光路是借用了 AMOLED 屏的光路，以是并不需要找屏厂稀奇去定制，只是通过在尺度的 AMOLED 屏（LCD 屏不行）下方加入汇顶的指纹传感器即可实现。而且在息屏状态下，屏幕内的指纹区域也是会有熄屏显示的，让用户知道那里是指纹区域。

通过张帆的先容，我们大致可以判断出，汇顶的指纹识别传感器是通过 AMOLED 屏的光线来照射指纹，然后通过返回的光线穿透 OLED 屏的裂缝打到屏下的 CIS 上，然后再对返回光线举行剖析，连系软件算法，实现指纹识别。

然则这种方式会面临一个问题，那就是当屏幕亮度不足、或者指纹区域有其他显示图像滋扰时，指纹识别可能就会泛起对照大的误差。以是通过识别区域 “息屏显示” 的方式来实现屏幕解锁是可以的，然则若是要在屏幕显示种种图像的基础上来实现指纹应用就有些难题（好比指纹识别区域正显示支付宝支付界面，这时需要举行指纹支付），固然这也可以通过软件来解决，好比要做指纹应用时，将指纹识别区空一个清洁的区域来（没有花花绿绿的图像）。

另外，另有一个问题是，在完全黑屏的状态下，要想实现指纹解锁，那么就需要先叫醒屏幕，再举行解锁。或者指纹识别区域时刻保持 “息屏显示”。显然后一种方案是对照可行的，然则现在手机用户的手机基本都是不会关机，那么指纹识别区域历久的 “息屏显示” 将会使得那部门的 OLED 寿命迅速下降。

以是，个人认为汇顶的这种指纹识别手艺另有待进一步优化和完善。另外据芯智讯的领会，汇顶现在正在举行其第二代光学指纹手艺的研发，听说新的手艺还加入了红外手艺。

B、苹果

今年初，美国专利和商标局 (USPTO) 通过了一项苹果申请的专利，这份专利名称为 “带有红外发光二极管的交互式显示面板” 专利，综合行使嵌入在显示屏中的红外光线发射器和传感器探测手指位置、扫描用户指纹，可以实现屏幕内指纹识别。这项专利最初来自于由苹果 2014 年收购的 LuxVue。LuxVue 主要开发低功耗 microLED 显示屏。

这份专利中先容了通过使用特殊 microLED 感知手艺的屏幕实现指纹识别的方式，这种屏幕手艺与现在大多数智能手机和平板电脑上使用的屏幕差异。

该手艺用较小的红外光发射器和传感器取代较大的电容传感器，发射器和传感器位于 RGB LED 显示基板旁边或安装在基板上的微芯片上。这些 “交互式像素” 结构可以举行校准，并执行特定功效，包罗环境光感测，距离检测，以及稀奇庞大的触摸检测。事情原理是通过从用户的手指反射回红外光并回到感测二极管。通过对反射光举行剖析，使得能够对物体及其外面曲率举行更深入的剖析，例如对应于指纹的脊和谷的暗点和亮点。

这项手艺的优势在于，其可以在不需要亮屏的情形下，完成指纹识别。对于若何提醒用户 “指纹识别区域” 的问题，实在使用习惯了，用户基本不需要提醒指纹识别区域。对于需要提醒的人来说，其完全也可以通过红外光发射器在侦测手指在特定区域的动作，侦测到有指纹识别动作而又无法识别的时刻，自动亮屏提醒指纹识别区域。另外，这项手艺既可以应用在屏幕的特定区域，或者也可以应用到整个显示屏，这需要将整个屏幕都要有高密度的交互式像素的微型红外光发射器，固然这样做成本会很高。

固然这项手艺也有它的劣势，那就是其需要屏厂来配合，需要将红外 LED 集成到 OLED 屏上，这个需要屏厂来支持，固然三星应该能够辅助苹果实现。不外这必然会导致整个屏幕生产周期的拉长以及良率的降低，一旦泛起问题，整个屏幕可能都要报废，成本也是会大幅增添。固然，对于苹果来说，这可能也不是难题。然则对于其他的厂商来说，应该照样会和汇顶一样，只管做通用类的光学指纹，可以支持任何一家的通俗 OLED 屏。

C、Synaptics（新思）

现在并没有太多关于新思的光学指纹识别的信息，不外在日前的媒体相同会上，新思确认其接纳的是基于 OLED 屏的光学指纹识别手艺。另外，据新思中国区总经理卢兵向芯智讯透露，新思的 OLED 屏下光学指纹，预计将在明年 3 月就会有响应的终端面世。

D、费恩格尔

虽然此前费恩格尔一直是主攻中低端智能手机的指纹识别市场，而且价钱计谋也一直很犀利。不外其也看到了周全屏的趋势，很早也最先投入了屏幕内指纹识别的研发。这一次，费恩格尔选择的也是基于 OLED 的光学指纹识别手艺。

据芯智讯领会，费恩格尔接纳的是与汇顶类似的手艺，也是通过 OLED 屏光源对于指纹的照射，然后通过屏下的 CIS 对于反射光的侦测来做指纹识别。不外，费恩格尔还加入了近红外光感手艺，接纳的是定制的近红外 CIS pixel 工艺，进一步增强了对于环境的适应性。据领会，现在费恩格尔正在与一家 OLED 屏厂商在举行互助。

E、迈瑞微

不久前，迈瑞微在深圳的一场周全屏集会上展示了其最新的 in-glass 指纹识别手艺。迈瑞微研发的 in-glass 指纹识别方案已经量产，此方案通过 TSV 封装手艺可以做的异常薄，薄到可以嵌入到了玻璃当中。

而在屏幕内指纹识别方面，迈瑞微也已经有了结构。据迈瑞微研发总监李扬渊透露，现在迈瑞微正在研发新的光学指纹。 “我们将研发新材料、新工艺来出现手艺巅峰水准的光学指纹传感器，完全逾越现行工业水准。和某些厂商只能在夜晚和室内举行展示的样品相比，将是伟大的突破。” 然则详细的细节并未透露。

2、基于 LCD 屏的光学指纹

就现在已有的信息来看，现在只有上海萝箕手艺有限公司在做基于 LCD 屏的光学指纹。虽然，相对于 OLED 来说，做 LCD 屏的光学指纹识别会对照难题，然则现在市场上大多数的智能手机都照样 LCD 屏，以是不言而喻的是，虽然基于 LCD 屏的光学指纹难度大，然则市场空间也更大，更易普及。

另外一个稀奇值得注意的是，萝箕的创始人顾铁正是深圳天马的前总经理。而萝箕之前的光学指纹正是行使了现在天马最廉价的 4.5 代线举行生产配套，据领会，一张 TFT 基板就可以做 5000 片光学指纹传感器。

凭据此前业内人士孙昌旭对于萝箕的采访资料来看，“萝箕的超薄光学按压式指纹传感器的叠层结构，共分为四层：上面是盖板，第二层是传感器，第三层是光路、第四层是 PCBA 或者软板。光转换成电，由读出芯片输出”。传感器厚度小于 1mm，可以做到全隐藏式设计，支持冷屏叫醒。

不外从资料来看，这一款光学指纹方案还不是针对屏幕内指纹识别的，不外可以做到正面的隐藏式指纹识别，如下图：

去年 12 月 14 日，Synaptics 就宣布与上海萝箕杀青独家互助关系，而且还投资了萝箕。显然，Synaptics 也异常看好萝箕光学指纹识别手艺。

不外要想行使 LCD 屏来做到屏幕内的光学指纹识别并不容易，由于 LCD 屏是需要背光的，以是传感器只能放在背光层的上方，然则又要只管做到不影响屏幕的显示，那么传感器就需要只管做成透明的，这样就不会遮挡背光，进而影响显示效果。

由于萝箕一直对照低调，以是现在并不清晰萝箕的屏幕内的光学指纹希望若何。

二、超声波指纹识别

相对于光学指纹和电容式指纹识别来说，超声波信号具有较好的穿透性，可在实现对于指纹识别的同时，能降低手指污垢、油脂以及汗水的滋扰，在水下也不会对解锁产生影响。现在主要是高通在做。

早在 2015 年的时刻，高通就推出了自己的超声波指纹识别手艺。2016 年 9 推出的小米 5s 就是首款接纳此方案的智能手机产物，这也是超声波指纹识别手艺首次被乐成运用于智能手机上。然则从用户的反馈来看，其识别率照样存在一些问题，稀奇是对于干手指。而且超声波指纹识别模组的成本也对照高。随后的小米旗舰机也没有继续接纳高通的超声波指纹识别手艺。

6 月 28 日，MWC2017 上海展第一天，vivo 在展会时代举行了一场宣布会，展示了全新的屏幕内指纹识别手艺。该屏幕内指纹识别是行使了高通的新一代超声波指纹识别手艺，相对于高通之前的隐藏式超声波指纹识别手艺，新一代的超声波指纹识别手艺已经可以放到屏幕下方，而这也意味着信号的穿透性变得更强了。不外需要指出的是，现在这项手艺只能用在 OLED 屏上。由于相比 OLED 屏，传统的需要带背光的 LCD 屏模组厚度更厚，超声波信号的穿透力有限。

凭据之前的信息显示，高通上一代的超声波指纹识别手艺其信号只能穿透 400 微米（0.4mm）的厚度（可能更高，然则要保证能够准确获取清晰指纹信号可能对照难，以是此前的小米 5s 的指纹识别上方的玻璃盖板也举行了减薄处置）。若是将超声波指纹识别传感器放在显示屏下方，就需要穿透显示屏、触摸屏（也可以直接在盖板玻璃上举行镀膜和光刻实现）以及盖板玻璃的厚度。

而柔性 AMOLED 屏的厚度则可以控制到 0.2mm 左右（听说最薄可以缩减到 0.1mm），然则玻璃盖板的厚度大都在 0.5mm 以上，苹果 iPhone 通常所接纳的大猩猩玻璃第四代是 0.4mm（第五代是 0.6mm）。这也意味超声波指纹识别手艺实现屏幕内指纹识别，其信号强度至少需要穿透 0.6mm 的厚度，才气保证能够在一定的准确度上获取指纹信息。

据高通先容，其新一代指纹识别手艺 “Qualcomm Fingerprint Sensors for Display 是首款商业化以超音波手艺为基础的整合式移动解决方案，能侦测心跳与血流，进而改善行动类身份认证的体验”。新的超声波指纹识别手艺已经可以穿透 1.2mm 的 OLED 屏，或者 0.8mm 的玻璃，显然穿透 0.2mm 的 OLED 屏+0.5mm 的玻璃盖板应该是没有问题的（现场展示的样机就是基于柔性 OLED 屏的 vivo Xplay6 的样机）。另外，其信号也可以穿透 0.65mm 的金属后盖，这也意味着高通的第二代超声波指纹识别可以放到金属后盖的内里，而后盖不需要开孔（可能需要减薄），就可以实现指纹识别。

高通在其展台上也演示了这项手艺，从指纹的录入和解锁方面来看，该手艺完成度已经异常高。据高通先容，这项新的屏幕内指纹识别手艺现在已经可以商用，将支持骁龙 800 系列以及骁龙 600 系列处置器的手机。此外，未来也可能会开放高通以外的平台。不外，高通的屏幕内指纹识别方案要想实现量产另有一段距离。可能最快也要等到明年了。听说高通的新一代超声波指纹芯片，给了 vivo 首发保护期。

除了高通之外，苹果似乎也在研究行使超声波指纹识别手艺实现屏幕内指纹识别。

凭据美国专利商标局最新宣布资料显示，苹果近期也获得了一项全新的超声波生物识别手艺专利。凭据专利显示，苹果是将超声波生物识别感测装置在手机屏幕下方，屏幕上的笼罩玻璃的 #110 号区域可以当做超声波生物识别感测装备的一种输入界面。也就是说可以实现屏幕内指纹识别。

光学 or 超声波，谁能搭上周全屏的东风？

从现在的情形来看，对于屏幕内指纹识别方案，形成了光学和超声波两大派，那么事实谁能够搭上周全屏手机发作的东风呢？

“屏下指纹现在量产可能性最大的照样光学指纹方案。” 费恩格尔 CEO 黄昊告诉芯智讯：“超声波指纹识别应用到屏下，需要穿透更高的厚度，其将面临功耗和信号一致性方面的问题，而且量产难度也很大。”

迈瑞微研发总监李扬渊也示意：“超声波要实现屏下指纹识别，就必须贴到 OLED 屏下，一个不良，就等于是废了一个 OLED 屏。虽然光学的传感器也需要贴到 OLED 屏下，然则光学胶更容易贴，由于胶密度有差异不会导致光学效应转变，然则对于声学效应影响就很大。一个没贴好，就需要拆下来重新贴，而这就会很容易损坏 OLED。”

显然，相对于屏下光学指纹识别来说，屏下的超声波指纹识别的量产难度更大，不良率也会更高一些。而且，相对于行使屏幕自身光源的屏下光学指纹识别，屏下超声波指纹识别则是自动式感应，其自己的功耗就对照高，若是要保持连续的事情状态，那么功耗将会更高。

另外，我们可以看到，包罗苹果在内的众多指纹识别厂商更多的都是将眼光投向了通过光学指纹的方式来实现屏幕内指纹识别。而苹果一向是行业的标杆，一旦苹果选择在 iPhone 8 上接纳光学指纹识别，那么必将动员整个光学指纹产业链的快速成熟，同时也有助于整体的成本的快速降低。固然，这并不是说超声波就没有机会，究竟差异化自己就是一种价值的系统。更何况高通也是业内极具影响力的厂商。若是其能够解决量产、功耗以及成本方面的问题，那么其可能也将会被普遍应用。究竟相对于光学指纹来说，超声波的环境适应性更强。

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作者：芯智讯-浪客剑