手機全面屏沒地方放指紋識別？

    手機全面屏沒地方放指紋識別？前不久發(fā)布的三星Galaxy S8/S8+，將指紋識別挪到了機身背部，這讓三星的Galaxy S系列前兩代產品對前置按壓式指紋的堅持被終結。面對超高屏占比的前面板，三星放棄正面指紋識別也屬無奈之舉。當下越來越高的屏占比不斷將指紋識別需求指向Under glass方案。毫無疑問，這將促使當今的指紋識別產業(yè)發(fā)生變革。

    位置大亂斗 哪里才是“正經”的位置

    市面上的手機指紋識別方案逐漸趨于大同化。自iPhone 5S加入正面指紋識別開始，指紋識別便成為手機最主流的元素之一。當下指紋識別位置方案共有三種：正面、側面、背面，其中最為主流的就是正面。

    現(xiàn)階段采用側面指紋識別方案的手機并不多見。側面位置雖然不會占用前后面板空間，但指紋模組的厚度會對屏幕的邊框寬度產生影響，而且在手機越來越薄的當下，允許側面指紋占據(jù)的空間越來越小，指紋識別掃描面積的縮小帶來最直接的變化就是指紋識別率降低。所以側面位置方案能成為最終的指紋識別形態(tài)的可能性較小。

    背面指紋識別是目前較為多見的位置方案。AuthenTec在正面電容按壓式指紋識別領域積累了大量的核心專利，被蘋果收購之后停止對外服務，并且最初的安卓機型多為虛擬按鍵，這便是背面指紋方案被大面積采用的原因。但就使用體驗來說，用戶想要解鎖就得拿起手機，比較麻煩，而且一般都會有其他功能集成在指紋識別按鍵上，用戶在使用這些功能時背部位置就顯得不夠直觀。

    正面指紋識別則是一種相對受歡迎的方案。從觀感來說，正面位置更符合傳統(tǒng)的交互審美，而且在操作上更加直觀，用戶不必拿起手機就可以通過指紋識別進行解鎖。前些年手機前面板還發(fā)展不到取消額頭和下巴的程度，所以前置指紋也成了補足面板空白的手段之一，與上部聽筒配合更顯協(xié)調。這幾年手機指紋識別的位置也有由背部向正面轉移的趨勢，畢竟便利與直觀的交互方案可以吸引更多的消費者買賬。

    但正面指紋識別卻在這段時間進入了一個尷尬的境地?，F(xiàn)階段只憑手機SoC已不足以評價一部手機的好壞，外觀設計也成為了一項重要的評價標準，而屏占比的高低逐漸成為這個標準的核心部分。像三星Galaxy S8/S8+這種玻璃面板上下都十分窄的正面設計已經沒有充足的空間去采用現(xiàn)在市面上的任何一種指紋方案。

    此時，如果Under glass方案能夠進一步成熟，它將拯救這一切。

    原理大亂斗 電容式是主流 射頻式和光學式是發(fā)展方向

    一般來說，普通的手機指紋系統(tǒng)包括指紋識別Sensor、特征提取匹配模塊、特征模板庫、應用軟件。指紋的驗證可分為兩步，首先是提取待驗證的指紋特征，然后將其和指紋模板庫中的模板指紋進行相似度比較，相似度達到要求時便能實現(xiàn)解鎖。

    目前采集指紋的方式共有三種：光學識別、電容傳感器、生物射頻。雖然指紋識別的速度與準確性不完全取決于采集方式，但識別率卻是跟采集方式大大相關的。目前手機上大部分采用的都是電容傳感器。

    光學式指紋模塊是利用光學發(fā)射裝置發(fā)射的光線，射到手指上再反射回機器以獲取數(shù)據(jù)，該類型指紋模塊對使用環(huán)境的溫度濕度都有一定的要求，并且在識別準確度上并不理想，再加上這種模塊一般會占用更大的空間，使其難以在手機端有所作為。但科技已經讓不可能的事情出現(xiàn)轉機，匯頂在MWC2017展出的光學指紋技術讓我們不得不承認，光學式指紋識別原理或成未來最為主流的解決方案原理。

    電容傳感器識別是利用交替命令的并排列傳感器電板，交替板的形式是兩個電容板，指紋的山谷和山脊成為板之間的電介質。兩者之間的恒量電介質的傳感器檢測變化來生成指紋圖像。

    目前手機上采用的大多是電容傳感器，其識別模組主要由芯片、保護蓋板、金屬環(huán)、軟板、載板等組成，其中金屬環(huán)是指紋識別的觸發(fā)裝置。電容傳感器體積小，按壓式識別率高、操作簡單。但指紋上有水時識別率會特別低，對于手容易出汗的用戶，普通的電容式傳感器幾乎就是雞肋一般的存在。

    射頻指紋模塊技術是通過傳感器本身發(fā)射出微量射頻信號，穿透手指的表皮層去控測里層的紋路，來獲得最佳的指紋圖像。這一類指紋模塊最大的優(yōu)點便是手指無需與指紋模塊相接觸，而且信號可以穿透表皮層，所以即便手濕也能完成指紋掃描。

    射頻指紋模塊現(xiàn)階段包含無線電波探測與超聲波探測兩種，主要用在手機上的是使用超聲波探測。目前比較典型的機型就是小米5S，采用了超聲波指紋識別模塊。不過據(jù)用戶反饋，小米5S指紋識別率并不高。雖然射頻指紋識別目前來看是未來的發(fā)展方向，但就現(xiàn)階段技術水準來說還并不成熟。

    技術方案大亂斗 哪種Under glass才是最終贏家

    目前市面上的指紋識別大致有兩種類型，區(qū)分點就是需要按壓和不需要按壓。這些外掛式的指紋模塊體積較大，而且需要在機身或者玻璃面板上開通孔用以放置。這些相對成熟的指紋解決方案在Under glass方案完善之前，會一直是手機指紋識別行業(yè)的主流。在這里并沒有解析的必要，我們單說一下Under glass方案。

    Under glass方案離我們并不遙遠，在目前來說就已經有產品采用了這種方案。比如聯(lián)想的ZUK Edge，小米的小米5S，這些都屬于Under glass方案，但這些并不是Under glass方案的最終形態(tài)。而且Under glass方案也分光學識別、電容傳感器、生物射頻三種，剛才提到的小米5S采用的是生物射頻原理，ZUK Edge則是電容式原理。

    目前來說相對成熟的就是電容式的Under glass方案。2014年9月，匯頂科技發(fā)布了“IFS（Invisible Fingerprint Sensor）指紋識別與觸控一體化技術”。相對于傳統(tǒng)的電容式指紋識別技術，手機廠商無需在手機前面板或后殼上開通孔放置指紋傳感器模塊，而是將指紋傳感器隱藏于TP面板之下，可支持玻璃面板也可支持藍寶石面板。

    但這種方案存在的短板就是電容式的指紋模塊不能與手指直接接觸，智能手機正面2.5D玻璃面板的厚度超過0.7mm，而根據(jù)電容式指紋識別的原理，如果在芯片上方存在的蓋板玻璃厚度超過0.3mm時，其識別精確度將大幅降低。匯頂給出的解決方案是在玻璃蓋板上開盲孔，讓指紋識別處的玻璃面板厚度保持在0.2-0.3mm，使信號可以有效的傳達。所以我們看到的ZUK Edge，以及同樣采用IFS方案的華為P10，在指紋識別處都有一個開槽。也就是說，這種指紋識別的開槽不僅僅是為了讓用戶方便指紋定位，更多的是為了提升識別的成功率。

    相對于電容式的Under glass方案，超聲波式（射頻式）Under glass方案目前還并不成熟，小米5S就是一個典型的案例。電容式的Under glass方案雖然對手濕難以識別的問題進行了算法改進，但終究還是改變不了電容傳感器本身的短板。而超聲波式的Under glass方案可以對濕手指有高達99%的識別率，并且只會對人的真皮皮膚有反應，從根本上杜絕了人造指紋的問題。超聲波指紋識別可以產生高質量的指紋圖像，這就允許了傳感器尺寸的縮小，并且無需犧牲認證的可靠性，從而使成本得以下降。所以一旦超聲波式Under glass方案成熟，電容式指紋識別將很快被替代。

    在目前來說，應用到光學式傳感器的手機指紋識別Under glass方案對消費者還屬于“黑科技”。在MWC2017展會上，匯頂科技發(fā)布了全球首創(chuàng)并擁有完全自主知識產權的顯示屏內指紋識別技術。這種隱藏在OLED顯示屏下的光學指紋并不影響屏幕顯示，而且屏幕并不需要特殊定制，展會現(xiàn)場展出的樣品就是用三星Galaxy S7與vivo Xplay6改裝的。但這種方案也并未成熟，識別位置只能在屏幕的特定位置，在靈敏度和識別率上還需進一步改進。

    這種光學指紋的具體技術細節(jié)我們還不得知，據(jù)推測，為了與手機顯示屏中的RGB可見光相區(qū)分，同時減少環(huán)境光線的干擾，光學式指紋識別可能采用近紅外光的光源。整個產品的核心除了算法之外，在硬件端最重要的變化，就是多了近紅外光源、光學器件、圖像傳感器等。

    據(jù)悉，蘋果公司已經計劃在OLED和MicroLED顯示屏幕的發(fā)光層內加入具備指紋識別功能的傳感器，形成“交互像素”，即在每一個傳統(tǒng)的RGB像素點旁邊添加指紋識別像素點，到那時就不再需要指紋識別芯片這個概念，因為顯示屏幕已經成了一塊大號的指紋識別芯片。

    看到這里，相信讀者已經對指紋識別Under glass方案有了一個大致的了解?？偨Y來說，電容式的Under glass方案在超聲波和光學方案都未成熟前會成為主流方案。但一旦其它兩個方案成熟，電容式Under glass方案便沒有了存在的意義。因為不知道會不會有更好的光源進行圖像反射，所以還不清楚光學式Under glass方案的識別率能不能有質的飛躍。但從行業(yè)的整體趨勢來看，超聲波和光學式的Under glass方案將會成為未來指紋識別的主角。