从全屏幕指纹识别看指纹识别发展史

从全屏幕指纹识别看指纹识别发展史 原创 WHYLAB 2019-02-01 22:20:52

在全面屏时代，屏幕指纹识别是个热门话题，前不久小米展示了更大区域的屏幕指纹识别技术，而 vivo 的 APEX 2019 则更是接近完美，支持全屏幕指纹识别。虽然 APEX 2019 只是概念机，但我们能够预想到这项技术在不久后就会普及，从而使全面屏达到一个完美的状态。在感慨科技发展的同时，不由得被勾起回忆，指纹识别技术是如何一步一步发展到今天的？

指纹识别一开始主要应用在安全领域，随着手机逐渐成为个人信息集合体之后，这种安全性极高的解锁方式开始进入智能手机领域。不过前期的指纹识别体验并不好，比如摩托罗拉的划擦式。直到苹果在 iPhone 5S 上加入电容指纹识别，众多手机厂商纷纷跟上发布类似产品，指纹识别技术开始大范围普及，变成了快速便捷的解锁支付方式。

电容式指纹识别

电容式指纹识别是此前最常见也是技术最成熟的指纹识别方案，虽然在发展过程中存在正面、侧面、背面指纹识别，但技术本质上他们是没有变的。

主要是利用硅晶元与手指皮下电解液形成电场，指纹的「嵴」和「峪」（就是指纹表面的高低起伏纹理）会导致二者之间的电压差出现不同的变化，从而实现准确的指纹测定。

电容式指纹识别模块反应速度快，对使用者的环境没有特定的要求，且供应链成熟，对手机设计没有太大的要求，因此各家厂商都上了电容式指纹识别模块。

超声波指纹识别

除了电容式指纹识别，此前还有以高通为代表的 Sense ID 超声波指纹识别方案也火热了一阵子，主要代表机型就是 Home 键处有凹槽的小米 5s。

超声波指纹识别不需要电容感应装置，利用指纹模组发出的特定频率的超声波到达手指表面，利用指纹上「嵴」和「峪」的对超声波反射的不同，建立起 3D 指纹图形，相对于 2D 的电容式指纹识别更加安全。而且超声波指纹识别速度快，不受手指表面汗水和油污的影响。

那这样说来超声波指纹识别有这么多的好处，为什么没有受到广泛的使用呢？主要是因为当时的超声波指纹识别模块对玻璃的穿透力不强，只有 400 微米，无法穿透手机盖板玻璃和显示屏，自然不能用在屏下指纹上。如果像小米 5S 一样在前面挖个坑，还不如使用成本更低技术更成熟的电容式指纹识别。

到现在高通的超声波指纹识别已经升级到了第二代，能透过厚至 1200 微米的 OLED 显示屏实现指纹的扫描、录入和匹配。还能透过厚至 800 微米玻璃面板和厚至 650 微米铝材质外壳，相比于上一代 400 微米的玻璃或金属穿透能力有明显的提升。

第一代光学屏下指纹识别

随着全面屏时代的来临，自然催生了屏下指纹识别。屏下指纹识别的原理其实是光学指纹识别，跟我们常见的指纹打卡机类似，只不过手机上的屏下指纹识别模块藏在了屏幕下面。

第一代的屏下指纹识别基于 CMOS 传感器的小孔阵列准直方案。当手指触碰到屏幕上指定区域的时候，屏幕会发出强光照射，光线在指纹表面上发生反射，然后通过盖板玻璃、OLED 层后进入准直层，将各种反射折射的光过滤掉，到达感光模块上，读取指纹图像之后完成指纹识别解锁。

第二代光学屏下指纹识别

第二代光学屏下指纹识别与第一代光学屏下指纹识别在原理上都是一样的。唯一的不同是将第一代的感光模块换成了摄像头，这样一来就不需要采用同等面积的感光模块去匹配屏下指纹识别区域，可以把尺寸做得很小。

我们对比采用第一代光学屏下指纹识别和第二代光学屏下指纹识别的手机就能明显看到，第二代光学屏下指纹识别在尺寸上有较大的优势。

第三代光学屏下指纹识别

既然可以实现了屏下指纹识别，那是否可以更进一步扩大屏下指纹识别区域呢？答案是肯定的，就是采用 TFT 光学传感器。它的原理也很好理解，上述第一第二代的核心光学传感器用整张薄膜来代替，从而扩大光学感应面积。

将整张 TFT 光学传感器贴合在 OLED 屏幕下方，通过光线感应实现指纹识别，由于薄膜的面积可以做得很大，所以能够满足大区域的屏下指纹识别甚至全屏幕屏下指纹识别。日前小米提到的大范围盲解屏幕指纹识别，OPPO 的光域屏幕指纹方案，vivo APEX 2019 的全屏幕指纹识别均是采用此技术，此技术的提供方就是上海 OXI 箩箕。

那是不是意味着我们很快就能用上区域屏幕指纹识别或者全屏幕指纹识别了呢？技术并没有我们想象中那么简单的，首先在工艺上要解决 TFT 光学传感器的贴合问题，其次还要相应的软件驱动配合，要等到技术成熟，供应链稳定，起码还需要半年甚至更久的时间。但有一点值得高兴的是，迟早都是要来的。

细细想来，我们也是科技发展过程中重要的一环。所有的这些技术都是为了让我们拥有更好的用户体验。我们追求安全顺畅的体验，从而让指纹识别技术应用在手机上；我们追求全面屏的广阔视野，从而让屏下指纹识别诞生；我们不想被现有技术限在小块区域里，从而让区域屏下指纹识别和全屏幕屏下指纹识别到来。所以，当新的技术触动了你的时候，我们应该感谢科技，也应该感谢自己。

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