全屏指紋識(shí)別技術(shù)之TCL華星光電
由于屏幕指紋識(shí)別技術(shù)成為主流，越來越多的旗艦手機(jī)開始使用OLED屏幕。LCD屏幕由于有背光的存在和面板天然無法透光等技術(shù)限制，所以LCD遲遲未能量產(chǎn)屏下指紋。TCL華星已于2019年成功開發(fā)出適用于LCD面板的屏下指紋產(chǎn)品，預(yù)計(jì)在今年推出屏內(nèi)指紋技術(shù)。
指紋是人類手指末端指腹上由凹凸的皮膚所形成的紋路，由于指紋重復(fù)率極小，大約150億分之一，因此可以用來進(jìn)行身份識(shí)別。電容式指紋識(shí)別原理基于指腹上凹陷的皮膚和凸起的皮膚所感應(yīng)的電容有差異，通過采集手指按壓在指紋識(shí)別器上所感應(yīng)的電容差異，可以還原指紋的形貌，進(jìn)而進(jìn)行指紋辨識(shí)。
為了實(shí)現(xiàn)全屏幕指紋解鎖，華星光電在18年8月28日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“指紋模組和顯示設(shè)備”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01810989091.4），申請(qǐng)人為武漢華星光電技術(shù)有限公司。
根據(jù)該專利目前公開的專利，讓我們一起來看看這項(xiàng)全屏幕指紋解鎖技術(shù)吧。
如上圖為該專利中發(fā)明的指紋模組的結(jié)構(gòu)示意圖，指紋模組10包括基板12、多個(gè)指紋識(shí)別構(gòu)件14、指紋芯片16以及多個(gè)金屬線18。基板用于識(shí)別指紋的識(shí)別區(qū)121和位于識(shí)別區(qū)的外圍的非識(shí)別區(qū)122，指紋識(shí)別構(gòu)件設(shè)置于基板的識(shí)別區(qū)內(nèi)，指紋芯片設(shè)置于基板的非識(shí)別區(qū)內(nèi)。
每一個(gè)指紋識(shí)別構(gòu)件通過對(duì)應(yīng)的金屬線18連接至指紋芯片16，該專利中提及，可以通過設(shè)置于基板的識(shí)別區(qū)內(nèi)的指紋識(shí)別構(gòu)件以及設(shè)置于基板的非識(shí)別區(qū)內(nèi)的指紋芯片，增加指紋識(shí)別面積，從而實(shí)現(xiàn)全屏幕指紋識(shí)別。
指紋識(shí)別構(gòu)件通常使用硫化鉛、銻化銦等光電材料，紅外光探測器的紅外光探測材料通常為碲錫鉛或碲鎘汞等。指紋識(shí)別構(gòu)件呈矩陣排列，是識(shí)別區(qū)內(nèi)的最小指紋識(shí)別單元。
如上圖為顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，顯示設(shè)備20包括依次層迭的指紋模組10、顯示面板22以及背光模塊24，背光模塊包括白光發(fā)光二極管241和紅外光發(fā)光二極管242。
顯示設(shè)備還包括第一光學(xué)膠層26、第二光學(xué)膠27及蓋板28，第一光學(xué)膠層設(shè)置指紋模組與顯示面板之間，第一光學(xué)膠層用以黏結(jié)指紋模組與顯示面板，使指紋模組穩(wěn)定地固定于顯示面板上。
蓋板設(shè)置于指紋模組上，用以保護(hù)指紋模組，第二光學(xué)膠層設(shè)置于蓋板與指紋模組之間。第二光學(xué)膠層用以黏結(jié)蓋板與指紋模組，使蓋板穩(wěn)定地固定于指紋模組上，以保護(hù)指紋模組。
以上就是華星光電發(fā)明的全面屏指紋模組和顯示設(shè)備，這種指紋模組和顯示設(shè)備能通過設(shè)置于基板的識(shí)別區(qū)內(nèi)的指紋識(shí)別構(gòu)件以及設(shè)置于基板的非識(shí)別區(qū)內(nèi)的指紋芯片，增加指紋識(shí)別面積，實(shí)現(xiàn)全屏幕指紋識(shí)別。另外，還能有效減少顯示設(shè)備的邊框，有利于顯示設(shè)備提升屏占比，利于全屏幕設(shè)計(jì)。
全屏指紋之友達(dá)光電
友達(dá)光電于2019年5月14日至16日參加美國2019 SID顯示周時(shí)展出全系列尖端顯示技術(shù)，包括應(yīng)用于智能型手機(jī)的全球首款全屏幕光學(xué)內(nèi)嵌式指紋掃描LTPS顯示屏，全球最小4.2 mm通孔設(shè)計(jì)以及最窄1.0 mm下邊框的內(nèi)嵌式觸控LTPS顯示屏。
友達(dá)表示，本次“發(fā)表”的6寸全屏幕光學(xué)內(nèi)嵌式指紋掃描LTPS顯示屏，為全球首款將光學(xué)式傳感器嵌于液晶屏內(nèi)的指紋掃描技術(shù)，搭載AHVA并具備全高清+（1080 x 2160）及403 PPI精細(xì)畫質(zhì)。此外，全屏幕的指紋掃描區(qū)域具備403 PPI的傳感器分辨率及30 ms快速反應(yīng)時(shí)間，展現(xiàn)極為精準(zhǔn)流暢的指紋感應(yīng)表現(xiàn)。
一般而言，智能手機(jī)的觸控顯示面板與指紋識(shí)別模塊都是獨(dú)立模塊且分開制作，然后再組裝在一起。因此，通常需要在特定的指紋識(shí)別區(qū)域上按壓指紋才能實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別，如蘋果手機(jī)的Home鍵。此外，此種前置的指紋識(shí)別模塊通常會(huì)壓縮屏幕顯示區(qū)域，降低屏占比。
由于各家手機(jī)制造商不斷往屏幕的高屏占比發(fā)展，因此為了在全屏范圍內(nèi)均可進(jìn)行指紋識(shí)別，以提高顯示裝置的整體性及屏占比，友達(dá)在19年5月24日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“指紋識(shí)別模塊及應(yīng)用其的指紋識(shí)別觸控顯示器”的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01910443473.1），申請(qǐng)人為友達(dá)光電股份有限公司。
根據(jù)目前該專利公開的資料，讓我們一起來看看這項(xiàng)全屏幕指紋解鎖技術(shù)吧。
如上圖，為該專利中發(fā)明的指紋識(shí)別觸控顯示器的示意圖，指紋識(shí)別觸控顯示器100包括觸控顯示面板110、控制器120以及指紋識(shí)別模塊130。觸控顯示面板具有觸控顯示區(qū)域112，控制器連接該觸控顯示面板，用以驅(qū)動(dòng)指紋識(shí)別模塊。指紋識(shí)別模塊設(shè)置于觸控顯示區(qū)域內(nèi)，用以感應(yīng)及識(shí)別指紋。
控制器可以控制分區(qū)驅(qū)動(dòng)指紋識(shí)別模塊中的指紋感應(yīng)電極，以使對(duì)應(yīng)該區(qū)中的指紋感應(yīng)電極能在指紋識(shí)別模式下感應(yīng)手指指紋，指紋識(shí)別模塊將指紋感應(yīng)信號(hào)回傳至控制器，以供識(shí)別指紋。
如上圖為指紋識(shí)別模塊的示意圖，指紋識(shí)別模塊包括指紋傳感器131、數(shù)據(jù)輸入電路133以及多工器陣列141。其中，指紋傳感器包括多個(gè)指紋感應(yīng)電極132，為了能夠分區(qū)驅(qū)動(dòng)指紋傳感器，指紋感應(yīng)電極分為N組，每一組具有M*Y個(gè)指紋感應(yīng)電極。
例如，指紋感應(yīng)電極在機(jī)身短邊方向上分為6組(N＝6)，每組具有180x1920個(gè)(M＝180，Y＝1920)指紋感應(yīng)電極。相對(duì)于每組M*Y個(gè)指紋感應(yīng)電極，數(shù)據(jù)輸入電路設(shè)有N組每組M個(gè)電極導(dǎo)線，獨(dú)立與相對(duì)應(yīng)各組中M行每行Y個(gè)指紋感應(yīng)電極連接。
如圖展示了將指紋感應(yīng)電極分為6組每組有180個(gè)指紋感應(yīng)電極的情形，數(shù)據(jù)輸入電路形成有交叉排列的NxM個(gè)電極導(dǎo)線134及M個(gè)數(shù)據(jù)線135于布線區(qū)114中。每組中的第一條電極導(dǎo)線與第一數(shù)據(jù)線(Pin_1)電性連接，每組中的第二條電極導(dǎo)線與第二數(shù)據(jù)線(Pin_2)電性連接，每組中的第M條電極導(dǎo)線與第M條數(shù)據(jù)線(Pin_M)電性連接，并依序排列在觸控顯示區(qū)域的下方。
此外，為了達(dá)到分區(qū)驅(qū)動(dòng)指紋傳感器，多工器陣列包括N個(gè)開關(guān)電路，與N組電極導(dǎo)線相對(duì)應(yīng)。因此，N個(gè)開關(guān)電路中僅有一個(gè)獨(dú)立接收一接通信號(hào)(即脈沖信號(hào)SP)，用以接通與此電路相對(duì)應(yīng)的一組電極導(dǎo)線，其余N-1個(gè)開關(guān)電路處于斷開狀態(tài)。
以上就是友達(dá)發(fā)明的用于全屏幕指紋識(shí)別的觸控顯示器，這種指紋識(shí)別模塊及應(yīng)用其的指紋識(shí)別觸控顯示器，可在觸控顯示區(qū)域內(nèi)的任何一個(gè)位置識(shí)別指紋，不需額外設(shè)置單點(diǎn)固定位置的指紋傳感器。因此，在外觀上不會(huì)受限而可提高顯示裝置的整體性，且能達(dá)到高屏占比的市場需求。
