屏下指紋近兩年來(lái)作為智能手機重要賣(mài)點(diǎn)，已經(jīng)從高端旗艦機市場(chǎng)進(jìn)一步深入到中端市場(chǎng)。但當前屏下指紋有個(gè)很大的痛點(diǎn)在于只能在OLED顯示屏下實(shí)現。這也就意味著(zhù)，采用了LCD屏幕的手機尚且還無(wú)法實(shí)現屏下指紋。
但從智能手機市場(chǎng)來(lái)看，當前采用了OLED顯示屏的智能手機只占據了很小一部分，絕大部分依然采用的是LCD顯示屏。不過(guò)，在LCD顯示屏下實(shí)現指紋技術(shù)存在很多難點(diǎn)，其需要芯片與算法的雙重結合，以及顯示面板廠(chǎng)商等多方面的配合，才能達到最終的理想效果。
立足OLED屏下指紋：思立微率領(lǐng)行業(yè)研發(fā)LCD屏下指紋熱潮
眾所周知，在OLED屏下指紋方面，思立微是當前行業(yè)僅能量產(chǎn)的龍頭企業(yè)之一。在2018年第三季度，其已經(jīng)是國產(chǎn)一線(xiàn)手機品牌的屏下指紋供應商，前不久推出了針對5G手機的小尺寸CSM光學(xué)指紋模組方案。
在立足OLED屏下指紋的基礎上，思立微瞄準了LCD屏下指紋市場(chǎng)。據了解，2018年年初思立微就已經(jīng)展開(kāi)該項目研發(fā)，在短短的半年時(shí)間后，開(kāi)始和國內TOP終端客戶(hù)一起合作開(kāi)發(fā)驗證，并與屏幕等材料廠(chǎng)商就疊構材料的改進(jìn)進(jìn)行共同合作研發(fā)。直至3月份，隨著(zhù)材料廠(chǎng)商的技術(shù)進(jìn)步，思立微光學(xué)指紋開(kāi)始進(jìn)入快速研發(fā)階段，并啟動(dòng)針對于LCD屏下指紋的配套算法開(kāi)發(fā)，3月底就針對LCD屏下指紋的自研芯片實(shí)現產(chǎn)出，且紅外成像效果達到預期目標。
從3月份到8月份，隨著(zhù)算法持續優(yōu)化和迭代，思立微陸續解決了光強不均、成像模糊，光學(xué)干涉等諸多問(wèn)題，到目前LCD的指紋識別關(guān)鍵指標（FAA、FAR等）均已與OLED屏下性能相當。
對于思立微而言，之所以能夠率先行業(yè)實(shí)現LCD屏下指紋的量產(chǎn)，并成為行業(yè)的標桿，主要歸于以下幾方面：首先，其在OLED屏下指紋的量產(chǎn)經(jīng)驗，思立微是最早量產(chǎn)OLED屏下指紋芯片廠(chǎng)商之一；其次，在芯片研發(fā)和算法方面具備很深的技術(shù)實(shí)力和專(zhuān)利。對于指紋芯片廠(chǎng)商而言，其核心就是光學(xué)指紋芯片的光響應和核心算法的開(kāi)發(fā)。那么，LCD屏下指紋的研發(fā)到底有哪些難點(diǎn)呢？
思立微揭秘：LCD屏下指紋難點(diǎn)何在？
眾所周知，LCD顯示屏幕由陣列基板、彩膜基板、液晶層、上下偏光片和背光源組成。早在2018年中旬，思立微就已經(jīng)將各個(gè)膜層對成像的影響和原理研究清楚，認識到LCD屏下指紋的成敗核心點(diǎn)在于背光。
從技術(shù)層面來(lái)講，LCD顯示屏背光部分膜材的成像均有各自的問(wèn)題，如上圖為棱鏡型增亮片的成像，其會(huì )由于三棱鏡的分光作用導致指紋模組無(wú)法成像。為解決該難題，思立微首先研發(fā)了可見(jiàn)光成像方案，發(fā)現很多膜材的可見(jiàn)光穿透是一個(gè)難題，比如反射片，幾乎是不透可見(jiàn)光的。
隨后，思立微研發(fā)利用紅外波段的光來(lái)補光成像，其同時(shí)開(kāi)發(fā)850nm、940nm和1310nm的補光成像方案。但又發(fā)現850nm會(huì )有爆燈出現，即會(huì )有可見(jiàn)光波段的光被人眼看到，導致影響顯示效果。而1310nm補光燈成本過(guò)于高昂，并且傳感器光電轉換效率極為低下，最終采用940nm作為補光燈方案。
實(shí)際上，思立微曾研發(fā)用低霧度的擴散片來(lái)解決成像問(wèn)題，但采用這種材料則會(huì )導致顯示光源無(wú)法平衡，如果采用反射片開(kāi)孔的話(huà)，同樣會(huì )對效果影響巨大，會(huì )在開(kāi)孔位置有明顯顯示發(fā)暗的問(wèn)題。
為解決棱鏡增亮片的成像分散問(wèn)題，也可以采用圖像拼接方案。不過(guò)，由于增亮片的圖像畸變嚴重，則會(huì )在手指變換位置后出現圖像不匹配問(wèn)題，并且拼接圖像面積都過(guò)于狹小，無(wú)法滿(mǎn)足算法對特征點(diǎn)的需求，最終思立微采用了可以區分紅外和可見(jiàn)光的材料用于背光模組設計，從而使得指紋成像和識別飛速進(jìn)步。
而在補光方案方面，思立微同步研發(fā)過(guò)多種方式：第一種方式是將紅外LED和白光LED共同放置在背光模塊中，通過(guò)不同引線(xiàn)控制顯示和指紋識別，可以最小的占用整機空間。不過(guò)，這種方案會(huì )由于光效太低而導致達不到理想效果。
第二種方案則是將紅外補光燈放于CG側表面，成像和識別效果極其優(yōu)秀，但由于目前普遍使用的2.5D CG，無(wú)法大規模普及此方案。
第三種方案將紅外燈放置于CG側邊通過(guò)CG橫向道光的方式補光，但由于光在CG內的全反射效果，使得成像信號極其微弱。
第四種方案就是將紅外補光燈放置于顯示屏下方，此方案的優(yōu)點(diǎn)為不增加邊框，可以帶來(lái)更好的整機ID收益，但對算法要求較高。事實(shí)上，在開(kāi)發(fā)屏下補光之前思立微就已啟動(dòng)了CG下補光的方案，此方案成像效果優(yōu)秀，識別算法簡(jiǎn)單，但會(huì )給客戶(hù)帶來(lái)1mm以?xún)鹊倪吙蛟黾印?/div>
隨著(zhù)LCD嵌位中框等設計的優(yōu)化方案逐步落實(shí)，思立微在LCD屏下指紋技術(shù)積累下，完成LCD專(zhuān)用核心算法開(kāi)發(fā)工作，2018年底就開(kāi)始與國內TOP客戶(hù)開(kāi)展預研項目測試驗證工作，并逐漸推進(jìn)至今的可量產(chǎn)階段。
簡(jiǎn)而言之，思立微宣布LCD屏下光學(xué)指紋解決方案，意味著(zhù)LCD屏下指紋技術(shù)確實(shí)已經(jīng)處于量產(chǎn)狀態(tài)。據思立微研發(fā)人員介紹，目前LCD屏下指紋關(guān)鍵指標均已達到OLED屏下指紋水平，LCD屏下指紋對于顯示屏主要改善點(diǎn)為平衡和優(yōu)化指紋識別光路及顯示效果。
思立微LCD屏下指紋研發(fā)始于2018年初，在開(kāi)始OLED屏下指紋研發(fā)時(shí)就同步啟動(dòng)了LCD屏下指紋的預研和開(kāi)發(fā)。公司很清晰的看到LCD屏下指紋市場(chǎng)機會(huì )點(diǎn)和核心技術(shù)痛點(diǎn)，一方面幫助顯示屏廠(chǎng)商優(yōu)化指紋模組；另一方面加緊公司傳感器的研發(fā)和針對LCD核心算法研發(fā)。
在2018年末隨著(zhù)顯示屏模組的研發(fā)進(jìn)步，指紋模組也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。思立微于今年年初推出針對LCD屏下指紋的升級版芯片，并推出LCD屏下指紋核心算法。據思立微介紹，目前LCD屏下指紋各方面技術(shù)水平已和OLED屏下指紋相當，整個(gè)研發(fā)團隊歷時(shí)一年多的刻苦鉆研，反復驗證，不斷研發(fā)更新技術(shù)路徑以達到最佳效果，目前已經(jīng)處于量產(chǎn)技術(shù)狀態(tài)并引領(lǐng)行業(yè)。
而LCD屏下指紋的應用主要受限于成本和定位，目前LCD主要應用于中低端產(chǎn)品，對于這類(lèi)產(chǎn)品終端比較注重成本控制，一款優(yōu)秀的中低端手機產(chǎn)品不光要有好的性能，也要有更優(yōu)勢的成本。同LCD屏下指紋競爭的是成本越來(lái)越低的OLED顯示屏，成本不到光學(xué)指紋模組一半的側邊電容指紋。
在思立微看來(lái)，其對LCD屏下光學(xué)指紋持樂(lè )觀(guān)態(tài)度，并透露公司內部正持續加大LCD屏下指紋的投入，并會(huì )結合CSM等模組形態(tài)給終端帶來(lái)更好的成本和更優(yōu)的性能。讓我們共同拭目以待，在思立微的技術(shù)引領(lǐng)下，一起見(jiàn)證LCD屏下指紋商用時(shí)代的真正到來(lái)。
01月07日 18:14
