屏下指紋識別技術(shù)方案及屏下指紋識別技術(shù)相關(guān)廠商匯總

屏下指紋識別技術(shù)方案及屏下指紋識別技術(shù)有關(guān)廠商匯總指紋解鎖并不是一項“黑科技”，早在，蘋果公司就在iPhone5S上加入了TouchID指紋識別功效。隨即，Android陣營的手機也逐步跟進，使指紋識別成為智能手機的標配。但隨著工業(yè)設(shè)計的進一步發(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規(guī)定。屏下指紋識別技術(shù)，這幾個月內(nèi)被炒得火熱的名詞，并沒有出現(xiàn)在號稱承前啟后的iPhoneX上。在最新的iPhoneX上，蘋果采用了FaceID替代原來的TouchID作為身份驗證。但坊間傳聞蘋果想要屏下指紋從未停止過。事實上，蘋果的屏下指紋識別并沒有停止研發(fā)，只是時間周期不太夠。連蘋果公司都沒用到的屏下指紋識別，終究難在哪?指紋識別技術(shù)是眾多生物特性識別技術(shù)中的一種?？捎玫纳锾匦宰R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)用于智能手機的指紋采集技術(shù)現(xiàn)在重要有三種：電容式、光學(xué)式和超聲波式。其中，電容式在智能手機應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)在仍然有最高的市場占有率。由于我們的指紋是由凹凸不平的皮膚紋路構(gòu)成，每個手指的紋路都完全不同，因此通過傳感器能夠獲得不同的指紋圖像。由于皮膚表面凹凸造成指紋不同位置到傳感器之前的距離不同，測量到的電容也不同，最后將指紋圖像翻譯成芯片能理解的電信號，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)精確的指紋測定。但電容指紋傳感器也有缺點，它無法隔著手機屏識別按在屏幕上的指紋，這重要是由于屏幕模組本身的厚度造成傳感器收集不到足夠多有用的信號。這就使得前置電容式指紋識別方案在全方面屏手機上沒有了用武之地。全方面屏，從字面上解釋就是手機的正面全部都是屏幕，采用無邊框設(shè)計，追求靠近100%的屏占比。但由于受限于現(xiàn)在的技術(shù)，業(yè)界宣稱的全方面屏手機臨時只是超高屏占比的手機，沒有能做到手機正面屏占比100%的手機。現(xiàn)在業(yè)內(nèi)所說的全方面屏手機是指真實屏占比能夠達成80%以上，擁有超窄邊框設(shè)計的手機。如果想將全方面屏變得更加“全方面”甚至趨近于真正的“全方面屏”的話，屏下指紋識別就必須攻克。屏下指紋識別技術(shù)，也叫隱形指紋技術(shù)，是在屏幕玻璃下方完畢指紋識別解鎖過程的新技術(shù)，重要運用超聲波、光學(xué)等穿透技術(shù)，穿透多個不同的材質(zhì)，從而達成識別指紋的目的。所謂屏下指紋，指的就是隔著屏幕完畢采集的識別技術(shù)，無需手指與指紋模塊直接接觸。屏下指紋識別能確保屏幕的完整性，手指直接貼在屏幕上就能識別并解鎖。同時，屏下指紋識別還能夠較大程度減少手指污垢、油脂以及汗水對解鎖的影響?，F(xiàn)在已知的屏下指紋識別方案重要有兩種：一種是運用OLED實現(xiàn)，也就是光學(xué)式指紋識別;另一種是超聲波式指紋識別。光學(xué)式指紋識別是在屏幕下方設(shè)立光學(xué)傳感器，通過發(fā)出近紅外光來識別顧客的指紋紋路。而超聲波式指紋識別就是在屏幕下方設(shè)立超聲波傳感器，通過超聲波完畢指紋識別工作。屏下指紋識別技術(shù)方案屏下指紋識別是把指紋識別芯片放置在顯示模組下方，能夠同時實現(xiàn)全方面屏和指紋識別的功效；屏內(nèi)指紋識別是對屏下指紋識別的進一步發(fā)展，是把指紋識別芯片集成到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法工作，因此光學(xué)和超聲波是屏下指紋與屏內(nèi)指紋識別的最佳選擇方案。光學(xué)指紋識別以我國匯頂科技和韓國CrucialTec的方案為代表，超聲波指紋識別則以美國高通公司為代表。光學(xué)方案是依靠光線反射探測指紋紋路，因此光學(xué)屏下/屏內(nèi)指紋識別更適合與OLED屏配合，由于OLED面板含有自發(fā)光的特性，使得各像素之間能夠留有一定間隔，確保光線透過。光學(xué)式指紋識別現(xiàn)在在產(chǎn)業(yè)鏈成熟度和精度上都有更加好體現(xiàn)，有望成為全方面屏的標配指紋識別技術(shù)。匯頂科技在三星S7edge為原型機上，展示了光學(xué)屏內(nèi)指紋方案，將指紋識別集成到OLED顯示屏中，顧客觸摸屏幕指定位置可實現(xiàn)指紋識別。三星的合作伙伴CrucialTec剛剛獲得了與DFS（顯示屏指紋解決方案）有關(guān)的美國專利，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柔性O(shè)LED面板，并且DFS不僅限于光學(xué)方案，還支持傳統(tǒng)的電容方案。由于厚度問題，指紋傳感器位于顯示屏下方的識別率往往較低，且只能應(yīng)用于屏幕的一部分。而DFS能夠在屏幕任意區(qū)域解鎖，在識別率和厚度方面都更有優(yōu)勢。超聲波式指紋識別是由高通初次推出，之后在小米5S上得到應(yīng)用，通過超聲波來感應(yīng)指紋，高通提供芯片、歐菲光提供整體解決方案。高通公布的第三代超聲波指紋識別方案。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)隔著屏幕就能識別。即使識別精確率尚有待提高，但其無需開孔、無需直接接觸、不受濕手指和微臟污影響的優(yōu)勢能明顯增強顧客體驗，在產(chǎn)業(yè)鏈進一步成熟、精確率進一步提高之后，有望成為全方面屏指紋識別非?？尚械姆桨钢?。另外，三星提交了一份有關(guān)正面屏下指紋識別技術(shù)的專利文檔這次提交的屏下指紋識別不僅僅是普通的光學(xué)指紋識別，而是一種帶有壓感型傳感器的指紋識別系統(tǒng)。

這就意味著應(yīng)用這項技術(shù)的三星手機能夠在熄屏狀態(tài)下通過按壓指定位置就能夠激活屏幕并實現(xiàn)指紋識別，而不需要像之前曝光的類似技術(shù)那樣需要先點亮屏幕再進行指紋識別。屏下指紋識別技術(shù)工作原理現(xiàn)在已知的屏下指紋識別方案重要分為兩個方向：一是運用OLED實現(xiàn)，另一種則是運用超聲波實現(xiàn)。光學(xué)指紋識別的工作原理先來說說OLED。蘋果采用來自三星的OLED屏幕，為什么蘋果要選擇OLED作為旗下最高端產(chǎn)品的屏幕呢？顯示效果是首先，坊間傳聞的屏下指紋，也很可能是選擇OLED的因素。但為什么OLED能實現(xiàn)屏下指紋，而TFT-LCD不行？有關(guān)手機指紋識別，坊間有諸多資料，我們不再多說，而屏下指紋識別正是運用了光學(xué)原理。光學(xué)指紋識別需要光的發(fā)射和感應(yīng)裝置，由于LCD和OLED均能夠當做光源，那是不是在屏幕下面墊一種CMOS傳感器就行了呢？然而沒那么簡樸，TFT-LCD做屏下指紋識別很難。這是由于LCD是被動發(fā)光，通過底部的LED背光源透過TFT發(fā)光。這層TFT本身并不是那么透光，如果不做改動，直接把手指放上去，屏幕底下的傳感器很難識別到指紋。因此如果用TFT-LCD做屏下光學(xué)指紋識別，必須給TFT層做技術(shù)改善，如加某些縫隙或是打開一種區(qū)域，讓LED背光照上來。但即使這樣，LED背光光源也會很大的干擾指紋反射的光線。因此TFT-LCD屏下光學(xué)指紋識別很難實現(xiàn)。而OLED則是主動發(fā)光，理論上說能夠精確控制到每一種子像素點,因此OLED材質(zhì)的屏幕是更抱負的發(fā)射光光源，另外，OLED顯示模組更薄，也能夠減輕由于放置屏下指紋傳感器帶來的整體機身變厚的問題?，F(xiàn)在產(chǎn)業(yè)鏈有三種運用OLED屏幕的開發(fā)方向：1，直接在屏幕下方布置一種CMOS傳感器，運用OLED的子像素之間縫隙讓光線穿透過去，進而識別指紋；2，縮小傳感器，插入OLED的像素點之間；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)指紋識別做成一層識別層。在光學(xué)屏下指紋識別方面，諸多公司已經(jīng)開始做出了嘗試，并有了初步成果。匯頂科技就展示過運用AMOLED屏幕實現(xiàn)屏下指紋識別的案例，演示機型為三星GalaxyS7Edge和vivoXplay6。而匯頂科技就是在屏幕下方布置了一種CMOS傳感器，根據(jù)匯頂科技在美帝注冊的專利：玄機就在這三張圖里了。FIG.21A和FIG.21B從俯視和側(cè)視兩個角度闡明了指紋識別傳感器放置的地方。FIG.24從微觀角度則闡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)域就是手機的屏幕部分。透過屏幕的小孔，匯頂稱之為“準直孔（CollimatorHole）”，手指反射回的光線光學(xué)傳感器收集、解決。怎么確保光線收集到的就是來自指紋的反光呢？這就需要對光線準直解決。如圖FIG.27，匯頂定制了專門的微透鏡陣列（MicroLensArray）、光學(xué)空間濾光器陣列（SpatialFilterArray），微透鏡陣列需要通過MEMS（微機電系統(tǒng)）技術(shù)解決或化學(xué)解決。這兩個陣列能夠確保進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。另一種屏下指紋識別方向則是運用超聲波指紋識別高通方案稱其為SenseID，指紋識別的龍頭公司FPC也剛剛公布了他們的方案。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別。Vivo演示機使用的全屏幕指紋識別，采用的正是高通的方案以及歐菲的模組?，F(xiàn)在大規(guī)模應(yīng)用的超聲波指紋識別手機并不太多，重要是樂視的LeMax2和小米5s。LeMax2將指紋放在了背面，而小米5s則是在正面，當時超聲波還穿透不了太厚的玻璃，最厚大概是0.4mm左右，而手機蓋板玻璃厚度大概為0.6mm~0.9mm，因此0.4mm的有效厚度局限性以穿透玻璃+顯示屏（0.6mm+0.3mm）的厚度。小米只得和藍思科技商議，給前面板玻璃多挖一塊走，這樣才干確保超聲波能穿透，因此把指紋識別區(qū)域的玻璃削薄了某些。根據(jù)高通官網(wǎng)公開的資料顯示，新一代的SenseID能夠穿透1.2mm的OLED屏幕或0.65mm的鋁或0.8mm的玻璃。這樣的穿透能力，用在現(xiàn)在的玻璃或OLED屏幕上也夠了。但為什么vivo還沒開始在量產(chǎn)的X20等手機上使用？這是由于還需要時間優(yōu)化算法。新技術(shù)從公布到正式應(yīng)用還需要一種調(diào)試的過程，指紋識別是一項對安全性規(guī)定相對較高的生物識別技術(shù)，因此需要時間對算法優(yōu)化以提高安全性、識別速度、識別率等。然而FPC剛公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，我們都能識別。能穿透多厚呢？20mm！20mm！20mm！重要的事情說三遍。作為對比，高通初代SenseID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)勢涉及：1、支持智能手機（任何其它設(shè)備）干凈正面外觀設(shè)計，可用于顯示，并且還包含指紋識別功效，以最優(yōu)化屏幕與手機的比例；2、全屏幕可用于指紋識別。無需在視覺上或物理上突出智能手機的特定區(qū)域做為指紋識別；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行。當手指濕潤或手指沉沒在水下時，它也能夠運作，這種技術(shù)在全部不同的玻璃厚度下工作得較好，即使是市場上最厚的玻璃；4、這獨特的技術(shù)在LCD面板以及OLED面板同樣能夠杰出運作。屏下指紋識別技術(shù)有關(guān)廠商現(xiàn)在，手機業(yè)界主流的指紋識別解決方案提供者重要有美國公司AuthenTec和Synaptics、瑞典廠商FingerprintCards（FPC）和中國的匯頂科技。FPCFPC是一家瑞典生物識別傳感器科技公司，重要開發(fā)、生產(chǎn)和銷售指紋識別技術(shù)。，F(xiàn)PC開始大舉進軍智能手機市場，得益于競爭對手AuthenTec只對蘋果提供產(chǎn)品和技術(shù)，F(xiàn)PC成了非蘋果手機陣營的老大。FPC的技術(shù)競爭優(yōu)勢涉及獨特的圖像質(zhì)量、低功耗和完整的生物識別系統(tǒng)，但它的傳感器價格也不低。但是隨著眾多國產(chǎn)指紋芯片廠商（特別是匯頂）的沖擊，F(xiàn)PC的價格也在不停下滑，市場份額也逐步被搶奪。FPC幾乎壟斷安卓機指紋芯片市場，總體市場狀況看，國產(chǎn)廠商已搶回不少市場，但安卓手機體系的指紋芯片仍然是FPC占領(lǐng)最多份額，達成40%，1-6月份FPC成為指紋芯片當中最大的贏家，出貨量居首達成了123KK。AuthenTecAuthenTec成立于1998年，始終是全球感應(yīng)性指紋識別傳感器最大供應(yīng)商，其指紋識別組件很數(shù)年前就被嵌入了Windows筆記本。，AuthenTec研發(fā)出了一種基于電容和射頻識別的指紋識別新技術(shù)，稱之為“TruePrint”，TruePrint專利技術(shù)能夠讀取皮膚表層下的活動層（人的指紋真正所在之處），實現(xiàn)極其精確可靠的指紋成像。在之前，AuthenTec就已經(jīng)成為世界領(lǐng)先的指紋傳感器及芯片與模組、身份識別軟件和加密安全方案的供應(yīng)商，年銷售額達7千萬美元，擁有200多項專利和230名員工，在世界范疇內(nèi)使用的傳感器超出3500萬個，其客戶涉及阿爾卡特-朗訊，思科，惠普，三星，聯(lián)想，LG，摩托羅拉，諾基亞等等。AuthenTec是蘋果iPhone上TouchID的締造者。7月蘋果公司斥資3.56億美元收購了AuthenTec公司，AuthenTec開始停止向第三方銷售指紋芯片。蘋果iPhone5sTouchID芯片便是AuthenTec的產(chǎn)品，得到市場一致好評，也掀起了指紋識別熱潮。隨即蘋果的眾多新品中均搭載AuthenTec指紋識別芯片。蘋果近來將代表AuthenTec縮寫的auth收歸到自己名下，業(yè)界人士認為是蘋果將有新動作，聯(lián)系到AuthenTec的業(yè)務(wù)內(nèi)容，很可能是蘋果要在屏下指紋識別技術(shù)上發(fā)力。但是，日前蘋果首席工程師DanRiccio表達蘋果公司就已經(jīng)擬定要完全把指紋識別給拋棄了，還強調(diào)蘋果一向沒有在iPhoneX上嘗試過屏下、背部以及側(cè)面按鍵指紋的想法。這就讓人非常難懂了，畢竟AuthenTec的核心優(yōu)勢就在于指紋識別。匯頂科技匯頂科技成立于，并于10月17日登陸A股市場。財報顯示，匯頂科技凈利潤達成8.57億，同比增加126.51%，截至9月，匯頂科技已申請、獲得的國際、國內(nèi)專利累計1500+項。匯頂?shù)闹讣y識別產(chǎn)品現(xiàn)在的客戶群涉及華為、OPPO、vivo、樂視、中興、小米、魅族、聯(lián)想、金立、TCL、Amazon、Dell、HP、ASUS、acer、TOSHIBA、Panasonic等眾多海內(nèi)外終端廠商。魅族旗艦PRO6Plus還首發(fā)搭載了匯頂?shù)幕铙w指紋識別芯片；華為Mate10、P10/P10Plus、MatebookX、榮耀系列旗艦機型均采用的是匯頂?shù)闹讣y識別方案。得益于眾多品牌廠商的采用，匯頂今年的指紋識別芯片出貨出現(xiàn)了爆炸式的增加。在MWC大會上，匯頂首發(fā)了屏內(nèi)指紋識別技術(shù)。此項技術(shù)是指將指紋識別功效完整的集成在AMOLED顯示屏里，顧客能夠直接輕觸移動端顯示屏指定的區(qū)域便能夠?qū)崿F(xiàn)指紋識別。Synaptics新思Synaptics成立于1986年，Synaptics在納斯達克證交所上市并開始交易。初，Synaptics也針對高端移動設(shè)備推出了按壓式（NaturalID）指紋識別技術(shù)?，F(xiàn)在國內(nèi)的聯(lián)想、中興、金立、酷派等也有采用Synaptics的指紋識別傳感器。美國本地時間12月12日，Synaptics宣布旗下的第三代NaturalID玻璃內(nèi)層（under-glass）指紋傳感器NaturalIDFS4500已經(jīng)從9月份開始出樣。FS4500可透過玻璃或者陶瓷按鍵掃描指紋，在出樣之后，大規(guī)模量產(chǎn)預(yù)計在今年第四季度就能實現(xiàn)。12月13日，Synaptics又宣布推出業(yè)內(nèi)首款面對智能手機和平板電腦的光學(xué)指紋傳感器的NaturalID系列生物認證解決方案FS9100。據(jù)介紹，NaturalIDFS9100系列光學(xué)指紋傳感器可透過1mm的完整蓋板玻璃完畢高分辨率掃描，并實現(xiàn)簡潔、無需按鍵的工業(yè)設(shè)計，可為手機廠商提供屏下指紋識別技術(shù)方案。最新消息顯示，國內(nèi)深圳一家名為UMIDIGI的手機廠商近日公布了一款名為UMIDIGIZ2的全方面屏智能手機，其將采用類似iPhoneX的外觀設(shè)計，但最大的亮點在于屏下指紋方面。據(jù)報道，這款產(chǎn)品有望采用Synaptics的FS9100光學(xué)指紋傳感器實現(xiàn)屏下指紋識別。敦泰敦泰在美國成立，在臺灣上市，是全球領(lǐng)先的人機界面解決方案提供商，電容屏觸控方案、指紋識別方案以