简述指纹识别技术的工作原理和流程。

苹果使用三星的有机发光二极管屏幕。苹果为什么选择有机发光二极管作为其高端产品的屏幕?显示效果是一方面,传闻中的屏下指纹也很可能是选择有机发光二极管的原因。但是为什么有机发光二极管可以实现屏下指纹,而TFT-LCD不能呢?

但是,没那么简单,TFT-LCD很难识别屏下指纹。这是因为LCD是被动发光,它是通过底部的LED背光通过TFT发光的。这层TFT本身并不是那么透光。如果把手指放在上面不做任何改动,屏幕下的传感器很难识别指纹。所以,如果使用TFT-LCD进行屏下光学指纹识别,就需要对TFT层进行技术上的改进,比如增加一些缝隙,或者为LED背光开辟一块区域。但即便如此,LED背光源也会对指纹反射的光线产生很大的干扰。所以在TFT-LCD屏幕下很难实现光学指纹识别。

另一方面,有机发光二极管发光主动,理论上可以精确控制每一个子像素,所以有机发光二极管制作的屏幕是更理想的发光光源。此外,有机发光二极管显示模块更薄,这也可以缓解将指纹传感器放在屏幕下方导致的整体机身增厚的问题。

目前产业链上使用有机发光二极管屏的发展方向有三个:1,屏幕正下方布置一个CMOS传感器,光线透过有机发光二极管亚像素之间的缝隙识别指纹;2、缩小传感器,将其插入有机发光二极管的像素之间;3.把CMOS传感器做成透明的直接贴在AMOLED屏幕上方,把光学指纹识别做成识别层。

在光屏下指纹识别方面,已经有很多公司开始做尝试,并且已经初见成效。丁晖科技已经展示了使用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。丁晖技术是在屏幕底部安排一个CMOS传感器。根据丁晖科技在美国注册的专利,谜底就在这三张图中。

目前大规模超声波指纹识别手机不多,主要是乐视的LeMax2和小米5s。LeMax2把指纹放在背面,小米5s放在正面。当时的超声波无法穿透太厚的玻璃,最大厚度约为0.4mm,而手机盖板玻璃的厚度约为0.6mm~0.9mm,所以0.4mm的有效厚度不足以穿透玻璃+显示屏的厚度(0.6mm+0.3mm)。小米不得不和兰斯科技商量,为前面板多挖一块玻璃,保证超声波可以穿透,所以指纹识别区域的玻璃被减薄了。根据高通官网公布的信息,新一代Sense ID可以穿透1.2mm有机发光二极管屏幕或0.65mm铝合金或0.8mm玻璃。这种穿透能力对于目前的玻璃或者有机发光二极管屏来说已经足够了。

但是为什么vivo没有在量产的X20等手机上使用呢?这是因为优化算法需要时间。新技术从发布到正式应用需要一个调试过程。指纹识别是一种对安全性要求比较高的生物识别技术,需要时间优化算法来提高安全性、识别速度和识别率。

然而,FPC刚刚公布的计划更加疯狂。FPC说,无论你的手是干的还是湿的,无论你的屏幕是AMOLED还是LCD,甚至无论你的表面材料是玻璃,我们都可以识别它。能穿透多厚?20mm!20mm!20mm!重要的事情说三遍。相比之下,高通一代的Sense ID为0.4mm,二代可以穿透1.2 mm..FPC能穿透的厚度是高通的16倍以上。

新FPC技术的优势包括:

1.支持智能手机(任何其他设备)的清洁正面设计,可用于显示,还包含指纹识别功能,优化屏幕与手机的比例;

2.全屏可用于指纹识别。不需要在视觉上或物理上突出智能手机的特定区域作为指纹识别;

3.这项技术可以捕捉不同表面材料上的指纹,如厚玻璃和金属。它也可以在手指潮湿或浸没的情况下工作,这种技术在所有不同的玻璃厚度中都可以很好地工作,即使是市场上最厚的玻璃;

4.这种独特的技术也可以在液晶面板和有机发光二极管面板中很好地工作。

图21A和图21B从俯视图和侧视图示出了指纹识别传感器放置的位置。

图24从微观角度展示了光线是如何穿透有机发光二极管屏的,上面是手指;上面的灰色区域是手机的屏幕部分。穿过屏幕的小孔被称为会顶部的“准直孔”,手指反射的光被光学传感器收集并处理。

如何保证采集到的光线是指纹的反射?这要求光被准直。如图27所示,丁晖定制了特殊的微透镜阵列和光学空间滤波器阵列,微透镜阵列需要经过MEMS(微机电系统)技术或化学处理。这两个阵列可以保证进入传感器的光线基本都是指纹反射的,而不是屏幕或者太阳光。

屏下指纹识别的另一个方向是使用超声波指纹识别。

高通的方案被称为Sense ID,指纹识别的领先企业FPC刚刚发布了他们的方案。超声波既不需要光敏元件,也不需要电容感应,更适合屏下指纹识别。Vivo演示者使用的全屏指纹识别采用了高通的方案和欧菲的模块。