屏下指纹识别技术方案及屏下指纹识别技术相关厂商汇总

屏下指纹识别技术方案及屏下指纹识别技术有关厂商汇总指纹解锁并不是一项“黑科技”，早在，苹果公司就在iPhone5S上加入了TouchID指纹识别功效。随即，Android阵营的手机也逐步跟进，使指纹识别成为智能手机的标配。但随着工业设计的进一步发展，传统指纹解锁技术已不能满足更苛刻的工艺水平规定。屏下指纹识别技术，这几个月内被炒得火热的名词，并没有出现在号称承前启后的iPhoneX上。在最新的iPhoneX上，苹果采用了FaceID替代原来的TouchID作为身份验证。但坊间传闻苹果想要屏下指纹从未停止过。事实上，苹果的屏下指纹识别并没有停止研发，只是时间周期不太够。连苹果公司都没用到的屏下指纹识别，终究难在哪?指纹识别技术是众多生物特性识别技术中的一种。可用的生物特性识别技术有指纹、人脸、声纹、虹膜等。指纹是其中应用最为广泛的一种。应用于智能手机的指纹采集技术现在重要有三种：电容式、光学式和超声波式。其中，电容式在智能手机应用领域现在仍然有最高的市场占有率。由于我们的指纹是由凹凸不平的皮肤纹路构成，每个手指的纹路都完全不同，因此通过传感器能够获得不同的指纹图像。由于皮肤表面凹凸造成指纹不同位置到传感器之前的距离不同，测量到的电容也不同，最后将指纹图像翻译成芯片能理解的电信号，这样就能够实现精确的指纹测定。但电容指纹传感器也有缺点，它无法隔着手机屏识别按在屏幕上的指纹，这重要是由于屏幕模组本身的厚度造成传感器收集不到足够多有用的信号。这就使得前置电容式指纹识别方案在全方面屏手机上没有了用武之地。全方面屏，从字面上解释就是手机的正面全部都是屏幕，采用无边框设计，追求靠近100%的屏占比。但由于受限于现在的技术，业界宣称的全方面屏手机临时只是超高屏占比的手机，没有能做到手机正面屏占比100%的手机。现在业内所说的全方面屏手机是指真实屏占比能够达成80%以上，拥有超窄边框设计的手机。如果想将全方面屏变得更加“全方面”甚至趋近于真正的“全方面屏”的话，屏下指纹识别就必须攻克。屏下指纹识别技术，也叫隐形指纹技术，是在屏幕玻璃下方完毕指纹识别解锁过程的新技术，重要运用超声波、光学等穿透技术，穿透多个不同的材质，从而达成识别指纹的目的。所谓屏下指纹，指的就是隔着屏幕完毕采集的识别技术，无需手指与指纹模块直接接触。屏下指纹识别能确保屏幕的完整性，手指直接贴在屏幕上就能识别并解锁。同时，屏下指纹识别还能够较大程度减少手指污垢、油脂以及汗水对解锁的影响。现在已知的屏下指纹识别方案重要有两种：一种是运用OLED实现，也就是光学式指纹识别;另一种是超声波式指纹识别。光学式指纹识别是在屏幕下方设立光学传感器，通过发出近红外光来识别顾客的指纹纹路。而超声波式指纹识别就是在屏幕下方设立超声波传感器，通过超声波完毕指纹识别工作。屏下指纹识别技术方案屏下指纹识别是把指纹识别芯片放置在显示模组下方，能够同时实现全方面屏和指纹识别的功效；屏内指纹识别是对屏下指纹识别的进一步发展，是把指纹识别芯片集成到OLED像素矩阵中，难度很大。由于电容式穿透能力差，在这种模式下基本已无法工作，因此光学和超声波是屏下指纹与屏内指纹识别的最佳选择方案。光学指纹识别以我国汇顶科技和韩国CrucialTec的方案为代表，超声波指纹识别则以美国高通公司为代表。光学方案是依靠光线反射探测指纹纹路，因此光学屏下/屏内指纹识别更适合与OLED屏配合，由于OLED面板含有自发光的特性，使得各像素之间能够留有一定间隔，确保光线透过。光学式指纹识别现在在产业链成熟度和精度上都有更加好体现，有望成为全方面屏的标配指纹识别技术。汇顶科技在三星S7edge为原型机上，展示了光学屏内指纹方案，将指纹识别集成到OLED显示屏中，顾客触摸屏幕指定位置可实现指纹识别。三星的合作伙伴CrucialTec刚刚获得了与DFS（显示屏指纹解决方案）有关的美国专利，并宣布明年正式商用。和汇顶方案不同，DFS支持在屏幕任意位置指纹解锁，甚至能够兼容像三星全视曲面屏这类柔性OLED面板，并且DFS不仅限于光学方案，还支持传统的电容方案。由于厚度问题，指纹传感器位于显示屏下方的识别率往往较低，且只能应用于屏幕的一部分。而DFS能够在屏幕任意区域解锁，在识别率和厚度方面都更有优势。超声波式指纹识别是由高通初次推出，之后在小米5S上得到应用，通过超声波来感应指纹，高通提供芯片、欧菲光提供整体解决方案。高通公布的第三代超声波指纹识别方案。该技术可穿透金属、OLED软屏、玻璃、塑料等物体，最高能穿透OLED屏幕1200微米，因而能够实现隔着屏幕就能识别。即使识别精确率尚有待提高，但其无需开孔、无需直接接触、不受湿手指和微脏污影响的优势能明显增强顾客体验，在产业链进一步成熟、精确率进一步提高之后，有望成为全方面屏指纹识别非常可行的方案之一。另外，三星提交了一份有关正面屏下指纹识别技术的专利文档这次提交的屏下指纹识别不仅仅是普通的光学指纹识别，而是一种带有压感型传感器的指纹识别系统。

这就意味着应用这项技术的三星手机能够在熄屏状态下通过按压指定位置就能够激活屏幕并实现指纹识别，而不需要像之前曝光的类似技术那样需要先点亮屏幕再进行指纹识别。屏下指纹识别技术工作原理现在已知的屏下指纹识别方案重要分为两个方向：一是运用OLED实现，另一种则是运用超声波实现。光学指纹识别的工作原理先来说说OLED。苹果采用来自三星的OLED屏幕，为什么苹果要选择OLED作为旗下最高端产品的屏幕呢？显示效果是首先，坊间传闻的屏下指纹，也很可能是选择OLED的因素。但为什么OLED能实现屏下指纹，而TFT-LCD不行？有关手机指纹识别，坊间有诸多资料，我们不再多说，而屏下指纹识别正是运用了光学原理。光学指纹识别需要光的发射和感应装置，由于LCD和OLED均能够当做光源，那是不是在屏幕下面垫一种CMOS传感器就行了呢？然而没那么简朴，TFT-LCD做屏下指纹识别很难。这是由于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层做技术改善，如加某些缝隙或是打开一种区域，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。因此TFT-LCD屏下光学指纹识别很难实现。而OLED则是主动发光，理论上说能够精确控制到每一种子像素点,因此OLED材质的屏幕是更抱负的发射光光源，另外，OLED显示模组更薄，也能够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。现在产业链有三种运用OLED屏幕的开发方向：1，直接在屏幕下方布置一种CMOS传感器，运用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，诸多公司已经开始做出了尝试，并有了初步成果。汇顶科技就展示过运用AMOLED屏幕实现屏下指纹识别的案例，演示机型为三星GalaxyS7Edge和vivoXplay6。而汇顶科技就是在屏幕下方布置了一种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和FIG.21B从俯视和侧视两个角度阐明了指纹识别传感器放置的地方。FIG.24从微观角度则阐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（CollimatorHole）”，手指反射回的光线光学传感器收集、解决。怎么确保光线收集到的就是来自指纹的反光呢？这就需要对光线准直解决。如图FIG.27，汇顶定制了专门的微透镜阵列（MicroLensArray）、光学空间滤光器阵列（SpatialFilterArray），微透镜阵列需要通过MEMS（微机电系统）技术解决或化学解决。这两个阵列能够确保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。另一种屏下指纹识别方向则是运用超声波指纹识别高通方案称其为SenseID，指纹识别的龙头公司FPC也刚刚公布了他们的方案。超声波既不需要感光元件也不需要电容感应，因此更适合做屏下指纹识别。Vivo演示机使用的全屏幕指纹识别，采用的正是高通的方案以及欧菲的模组。现在大规模应用的超声波指纹识别手机并不太多，重要是乐视的LeMax2和小米5s。LeMax2将指纹放在了背面，而小米5s则是在正面，当时超声波还穿透不了太厚的玻璃，最厚大概是0.4mm左右，而手机盖板玻璃厚度大概为0.6mm~0.9mm，因此0.4mm的有效厚度局限性以穿透玻璃+显示屏（0.6mm+0.3mm）的厚度。小米只得和蓝思科技商议，给前面板玻璃多挖一块走，这样才干确保超声波能穿透，因此把指纹识别区域的玻璃削薄了某些。根据高通官网公开的资料显示，新一代的SenseID能够穿透1.2mm的OLED屏幕或0.65mm的铝或0.8mm的玻璃。这样的穿透能力，用在现在的玻璃或OLED屏幕上也够了。但为什么vivo还没开始在量产的X20等手机上使用？这是由于还需要时间优化算法。新技术从公布到正式应用还需要一种调试的过程，指纹识别是一项对安全性规定相对较高的生物识别技术，因此需要时间对算法优化以提高安全性、识别速度、识别率等。然而FPC刚公布的方案更丧心病狂，FPC称，不管手是干的还是湿的，不管你屏幕是AMOLED还是LCD的，甚至不管你表面材质是不是玻璃，我们都能识别。能穿透多厚呢？20mm！20mm！20mm！重要的事情说三遍。作为对比，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新技术的优势涉及：1、支持智能手机（任何其它设备）干净正面外观设计，可用于显示，并且还包含指纹识别功效，以最优化屏幕与手机的比例；2、全屏幕可用于指纹识别。无需在视觉上或物理上突出智能手机的特定区域做为指纹识别；3、该技术能够在不同的表面材质捕获指纹，如在厚玻璃和金属运行。当手指湿润或手指沉没在水下时，它也能够运作，这种技术在全部不同的玻璃厚度下工作得较好，即使是市场上最厚的玻璃；4、这独特的技术在LCD面板以及OLED面板同样能够杰出运作。屏下指纹识别技术有关厂商现在，手机业界主流的指纹识别解决方案提供者重要有美国公司AuthenTec和Synaptics、瑞典厂商FingerprintCards（FPC）和中国的汇顶科技。FPCFPC是一家瑞典生物识别传感器科技公司，重要开发、生产和销售指纹识别技术。，FPC开始大举进军智能手机市场，得益于竞争对手AuthenTec只对苹果提供产品和技术，FPC成了非苹果手机阵营的老大。FPC的技术竞争优势涉及独特的图像质量、低功耗和完整的生物识别系统，但它的传感器价格也不低。但是随着众多国产指纹芯片厂商（特别是汇顶）的冲击，FPC的价格也在不停下滑，市场份额也逐步被抢夺。FPC几乎垄断安卓机指纹芯片市场，总体市场状况看，国产厂商已抢回不少市场，但安卓手机体系的指纹芯片仍然是FPC占领最多份额，达成40%，1-6月份FPC成为指纹芯片当中最大的赢家，出货量居首达成了123KK。AuthenTecAuthenTec成立于1998年，始终是全球感应性指纹识别传感器最大供应商，其指纹识别组件很数年前就被嵌入了Windows笔记本。，AuthenTec研发出了一种基于电容和射频识别的指纹识别新技术，称之为“TruePrint”，TruePrint专利技术能够读取皮肤表层下的活动层（人的指纹真正所在之处），实现极其精确可靠的指纹成像。在之前，AuthenTec就已经成为世界领先的指纹传感器及芯片与模组、身份识别软件和加密安全方案的供应商，年销售额达7千万美元，拥有200多项专利和230名员工，在世界范畴内使用的传感器超出3500万个，其客户涉及阿尔卡特-朗讯，思科，惠普，三星，联想，LG，摩托罗拉，诺基亚等等。AuthenTec是苹果iPhone上TouchID的缔造者。7月苹果公司斥资3.56亿美元收购了AuthenTec公司，AuthenTec开始停止向第三方销售指纹芯片。苹果iPhone5sTouchID芯片便是AuthenTec的产品，得到市场一致好评，也掀起了指纹识别热潮。随即苹果的众多新品中均搭载AuthenTec指纹识别芯片。苹果近来将代表AuthenTec缩写的auth收归到自己名下，业界人士认为是苹果将有新动作，联系到AuthenTec的业务内容，很可能是苹果要在屏下指纹识别技术上发力。但是，日前苹果首席工程师DanRiccio表达苹果公司就已经拟定要完全把指纹识别给抛弃了，还强调苹果一向没有在iPhoneX上尝试过屏下、背部以及侧面按键指纹的想法。这就让人非常难懂了，毕竟AuthenTec的核心优势就在于指纹识别。汇顶科技汇顶科技成立于，并于10月17日登陆A股市场。财报显示，汇顶科技净利润达成8.57亿，同比增加126.51%，截至9月，汇顶科技已申请、获得的国际、国内专利累计1500+项。汇顶的指纹识别产品现在的客户群涉及华为、OPPO、vivo、乐视、中兴、小米、魅族、联想、金立、TCL、Amazon、Dell、HP、ASUS、acer、TOSHIBA、Panasonic等众多海内外终端厂商。魅族旗舰PRO6Plus还首发搭载了汇顶的活体指纹识别芯片；华为Mate10、P10/P10Plus、MatebookX、荣耀系列旗舰机型均采用的是汇顶的指纹识别方案。得益于众多品牌厂商的采用，汇顶今年的指纹识别芯片出货出现了爆炸式的增加。在MWC大会上，汇顶首发了屏内指纹识别技术。此项技术是指将指纹识别功效完整的集成在AMOLED显示屏里，顾客能够直接轻触移动端显示屏指定的区域便能够实现指纹识别。Synaptics新思Synaptics成立于1986年，Synaptics在纳斯达克证交所上市并开始交易。初，Synaptics也针对高端移动设备推出了按压式（NaturalID）指纹识别技术。现在国内的联想、中兴、金立、酷派等也有采用Synaptics的指纹识别传感器。美国本地时间12月12日，Synaptics宣布旗下的第三代NaturalID玻璃内层（under-glass）指纹传感器NaturalIDFS4500已经从9月份开始出样。FS4500可透过玻璃或者陶瓷按键扫描指纹，在出样之后，大规模量产预计在今年第四季度就能实现。12月13日，Synaptics又宣布推出业内首款面对智能手机和平板电脑的光学指纹传感器的NaturalID系列生物认证解决方案FS9100。据介绍，NaturalIDFS9100系列光学指纹传感器可透过1mm的完整盖板玻璃完毕高分辨率扫描，并实现简洁、无需按键的工业设计，可为手机厂商提供屏下指纹识别技术方案。最新消息显示，国内深圳一家名为UMIDIGI的手机厂商近日公布了一款名为UMIDIGIZ2的全方面屏智能手机，其将采用类似iPhoneX的外观设计，但最大的亮点在于屏下指纹方面。据报道，这款产品有望采用Synaptics的FS9100光学指纹传感器实现屏下指纹识别。敦泰敦泰在美国成立，在台湾上市，是全球领先的人机界面解决方案提供商，电容屏触控方案、指纹识别方案以