屏下指紋近兩年來作為智能手機(jī)重要賣點(diǎn)，已經(jīng)從高端旗艦機(jī)市場進(jìn)一步深入到中端市場。但當(dāng)前屏下指紋有個很大的痛點(diǎn)在于只能在OLED顯示屏下實(shí)現(xiàn)。這也就意味著，采用了LCD屏幕的手機(jī)尚且還無法實(shí)現(xiàn)屏下指紋。
但從智能手機(jī)市場來看，當(dāng)前采用了OLED顯示屏的智能手機(jī)只占據(jù)了很小一部分，絕大部分依然采用的是LCD顯示屏。不過，在LCD顯示屏下實(shí)現(xiàn)指紋技術(shù)存在很多難點(diǎn)，其需要芯片與算法的雙重結(jié)合，以及顯示面板廠商等多方面的配合，才能達(dá)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(dāng)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)一線手機(jī)品牌的屏下指紋供應(yīng)商，前不久推出了針對5G手機(jī)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(chǔ)上，思立微瞄準(zhǔn)了LCD屏下指紋市場。據(jù)了解，2018年年初思立微就已經(jīng)展開該項(xiàng)目研發(fā)，在短短的半年時間后，開始和國內(nèi)TOP終端客戶一起合作開發(fā)驗(yàn)證，并與屏幕等材料廠商就疊構(gòu)材料的改進(jìn)進(jìn)行共同合作研發(fā)。直至3月份，隨著材料廠商的技術(shù)進(jìn)步，思立微光學(xué)指紋開始進(jìn)入快速研發(fā)階段，并啟動針對于LCD屏下指紋的配套算法開發(fā)，3月底就針對LCD屏下指紋的自研芯片實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出，且紅外成像效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。
從3月份到8月份，隨著算法持續(xù)優(yōu)化和迭代，思立微陸續(xù)解決了光強(qiáng)不均、成像模糊，光學(xué)干涉等諸多問題，到目前LCD的指紋識別關(guān)鍵指標(biāo)（FAA、FAR等）均已與OLED屏下性能相當(dāng)。
對于思立微而言，之所以能夠率先行業(yè)實(shí)現(xiàn)LCD屏下指紋的量產(chǎn)，并成為行業(yè)的標(biāo)桿，主要?dú)w于以下幾方面：首先，其在OLED屏下指紋的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，思立微是最早量產(chǎn)OLED屏下指紋芯片廠商之一；其次，在芯片研發(fā)和算法方面具備很深的技術(shù)實(shí)力和專利。對于指紋芯片廠商而言，其核心就是光學(xué)指紋芯片的光響應(yīng)和核心算法的開發(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)將各個膜層對成像的影響和原理研究清楚，認(rèn)識到LCD屏下指紋的成敗核心點(diǎn)在于背光。
從技術(shù)層面來講，LCD顯示屏背光部分膜材的成像均有各自的問題，如上圖為棱鏡型增亮片的成像，其會由于三棱鏡的分光作用導(dǎo)致指紋模組無法成像。為解決該難題，思立微首先研發(fā)了可見光成像方案，發(fā)現(xiàn)很多膜材的可見光穿透是一個難題，比如反射片，幾乎是不透可見光的。
隨后，思立微研發(fā)利用紅外波段的光來補(bǔ)光成像，其同時開發(fā)850nm、940nm和1310nm的補(bǔ)光成像方案。但又發(fā)現(xiàn)850nm會有爆燈出現(xiàn)，即會有可見光波段的光被人眼看到，導(dǎo)致影響顯示效果。而1310nm補(bǔ)光燈成本過于高昂，并且傳感器光電轉(zhuǎn)換效率極為低下，最終采用940nm作為補(bǔ)光燈方案。
實(shí)際上，思立微曾研發(fā)用低霧度的擴(kuò)散片來解決成像問題，但采用這種材料則會導(dǎo)致顯示光源無法平衡，如果采用反射片開孔的話，同樣會對效果影響巨大，會在開孔位置有明顯顯示發(fā)暗的問題。
為解決棱鏡增亮片的成像分散問題，也可以采用圖像拼接方案。不過，由于增亮片的圖像畸變嚴(yán)重，則會在手指變換位置后出現(xiàn)圖像不匹配問題，并且拼接圖像面積都過于狹小，無法滿足算法對特征點(diǎn)的需求，最終思立微采用了可以區(qū)分紅外和可見光的材料用于背光模組設(shè)計，從而使得指紋成像和識別飛速進(jìn)步。
而在補(bǔ)光方案方面，思立微同步研發(fā)過多種方式：第一種方式是將紅外LED和白光LED共同放置在背光模塊中，通過不同引線控制顯示和指紋識別，可以最小的占用整機(jī)空間。不過，這種方案會由于光效太低而導(dǎo)致達(dá)不到理想效果。
第二種方案則是將紅外補(bǔ)光燈放于CG側(cè)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，無法大規(guī)模普及此方案。
第三種方案將紅外燈放置于CG側(cè)邊通過CG橫向道光的方式補(bǔ)光，但由于光在CG內(nèi)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(bǔ)光燈放置于顯示屏下方，此方案的優(yōu)點(diǎn)為不增加邊框，可以帶來更好的整機(jī)ID收益，但對算法要求較高。事實(shí)上，在開發(fā)屏下補(bǔ)光之前思立微就已啟動了CG下補(bǔ)光的方案，此方案成像效果優(yōu)秀，識別算法簡單，但會給客戶帶來1mm以內(nèi)的邊框增加。
隨著LCD嵌位中框等設(shè)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專用核心算法開發(fā)工作，2018年底就開始與國內(nèi)TOP客戶開展預(yù)研項(xiàng)目測試驗(yàn)證工作，并逐漸推進(jìn)至今的可量產(chǎn)階段。
簡而言之，思立微宣布LCD屏下光學(xué)指紋解決方案，意味著LCD屏下指紋技術(shù)確實(shí)已經(jīng)處于量產(chǎn)狀態(tài)。據(jù)思立微研發(fā)人員介紹，目前LCD屏下指紋關(guān)鍵指標(biāo)均已達(dá)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，在開始OLED屏下指紋研發(fā)時就同步啟動了LCD屏下指紋的預(yù)研和開發(fā)。公司很清晰的看到LCD屏下指紋市場機(jī)會點(diǎn)和核心技術(shù)痛點(diǎn)，一方面幫助顯示屏廠商優(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(jù)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(dāng)，整個研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷時一年多的刻苦鉆研，反復(fù)驗(yàn)證，不斷研發(fā)更新技術(shù)路徑以達(dá)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(yīng)用主要受限于成本和定位，目前LCD主要應(yīng)用于中低端產(chǎn)品，對于這類產(chǎn)品終端比較注重成本控制，一款優(yōu)秀的中低端手機(jī)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越低的OLED顯示屏，成本不到光學(xué)指紋模組一半的側(cè)邊電容指紋。
在思立微看來，其對LCD屏下光學(xué)指紋持樂觀態(tài)度，并透露公司內(nèi)部正持續(xù)加大LCD屏下指紋的投入，并會結(jié)合CSM等模組形態(tài)給終端帶來更好的成本和更優(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，一起見證LCD屏下指紋商用時代的真正到來。
01月07日 18:14
