[科普] 屏下指纹原理是什么 屏下指纹识别技术有哪些

屏下指纹识别对于全面屏的发展起助力作用，第一款真正量产的屏下指纹手机是来自vivo，到现在为止，各大厂商都推出了自家的屏下指纹手机，那么屏下指纹识别技术有哪些？下面就让我们一起来看吧！

以苹果为代表的部分厂商选择了3D识别技术，通过结构光构建人脸模型进行识别。但此类技术不可避免涉及到刘海屏问题。以vivo等为代表的厂商选择了另一条路线，即屏下指纹解决方案。其优点在于能够“隐藏”，避免刘海屏的出现。

然而，即使都叫做屏下指纹识别，但按照技术原理与实现方法又可以细分为三种，光学式、超声波式、电容式。三种屏下指纹识别各有不同，现阶段发展状况也各有差异。

光学式屏下指纹识别

光学式指纹识别在生活中很常见，比如日常上班中的打卡机利用的就是光学指纹识别技术，主要是依靠光线反射来探测指纹回路。智能机中的光学式屏下指纹受限于智能机的体积，只能抛弃原有的光学系统而借助手机屏幕的光作为光源。同时由于LCD屏幕无法自发光，因此目前支持光学屏下指纹识别的产品都采用的是OLED屏幕。

其技术原理为，由于OLED屏幕像素间天生具有一定的间隔，能够保证光线透过。当用户手指按压屏幕时，OLED屏幕发出光线将手指区域照亮，照亮指纹的反射光线透过屏幕像素的间隙返回到紧贴于屏下的传感器上。最终形成的图像通过与数据库中已存的图像进行对比分析，进行识别判断。

Synaptics的sf9500屏下指纹模块

光学式屏下指纹传感器的优势在于可以最大程度上避免环境光的干扰，在极端环境下的稳定性更好。但其同样面临干手指识别率的问题。此外，由于是点亮屏幕特定区域，不可避免面会出现屏幕易老化的问题（比如烧屏）。而且，光学式屏下指纹的功耗相对传统光学式指纹要高很多，这些都是有待解决的问题。

超声波式屏下指纹识别

超声波式屏下指纹识别技术基于超声波，通过传感器先向手指表面发射超声波，并接受回波。利用指纹表面皮肤和空气之间密度不同构建出一个3D图像，进而与已经存在于终端上的信息进行对比，以此达到识别指纹的目的。

超声波式屏下指纹识别的优势在于具有较强的穿透性，抗污渍的能力较高。即使是湿手指与污手指的状况依旧能完美识别。此外，依靠超声波极好的穿透性，其还支持活体检测。由于能够得到3D指纹识别图像，安全性相较于其它屏下指纹识别方案更高。

但是，超声波式屏下指纹识别同样有诸多急需解决的难题。比如成像质量低、技术不够成熟、产量较低等。目前，超声波式屏下指纹识别没能得到大范围推广商用，便是由于上述原因。

电容式屏下指纹识别

电容式指纹识别技术想必我们都不陌生，目前几乎所用商用的指纹识别技术（除去屏下指纹）都是利用电容式指纹识别技术。其相对而言更加成熟，但想要将电容式指纹识别转移到屏下却有着不小的困难，其较弱的穿透能力正限制着其发展。

目前一种解决方案是，通过将传统的硅基指纹识别传感器换为透明的玻璃基传感器，并将其直接嵌入到LCD面板中，以此减少需要穿透的面板厚度，避开其穿透能力差的难题。当手指接触到屏幕时，指纹识别传感器便能感知到这一信号，从而完成识别。

相对来说，由于电容式屏下指纹识别在识别过程中不需要屏幕发光，因此其支持LCD屏幕，相对而言成本更低。但由于智能机显示屏上都有一层用于识别、触控的触摸层，由此可能会产生触控信号和指纹识别信号相互干扰的情况，这一问题有待解决。

屏下指纹识别技术的发展趋势

目前来看，光学式屏下指纹识别技术更加成熟，产业链内拥有众多供应商，包括汇顶、Synaptics等都已经实现了光学屏下指纹传感器的量产。现阶段几乎全部搭载屏下指纹识别技术的产品，包括vivo NEX、华为Mate RS保时捷设计均采用的是光学式屏下指纹识别技术。以此可以推测，未来很长一段时间内，光学式屏下指纹识别都会是市场中绝对的主流。

超声波式屏下指纹识别方案目前尚未量产，主要由高通推动。早在2015年时，高通就已经推出了名为Sense ID的3D超声波指纹识别方案。到了2017年，高通发布新一代超声波指纹识别方案。据悉可以穿透1200μm的OLED屏幕或800μm的玻璃和650μm的铝合金来实现指纹识别。

除高通外，来自瑞典的FPC（Finge rprint Cards）也拥有自己的超声波屏下指纹识别技术，并且支持在显示屏任意位置捕捉与识别使用者的指纹，从而能够消除终端厂商在设计上的物理空间的限制。最重要的是，其还支持OLED屏幕与LCD屏幕。

但是，无论是哪一种超声波指纹识别技术，都面临着量产商用的难题。而且在当下的光学式屏下指纹识别占据绝对市场优势的当下，即使最终其克服困难实现量产，智能机厂商是否会舍弃已经成熟的光学式屏下指纹识别而转向超声波式屏下指纹识别，着实难以判断。因此，对于超声波式屏下指纹识别技术的未来，着实难以乐观。

相较而言，电容式屏下指纹识别方案目前只有JDI一家推出了相关产品。通过名为Pixel eyes的技术，JDI可以将电容式指纹识别传感器与TFT显示器的玻璃基板整合在了一起。玻璃基板通过检测电容变化来识别手指触控区域，而不必额外添加指纹识别模块。

电容式屏下指纹识别技术的优势在于其可以支持LCD屏幕，进而能大大降低整机成本，有利于屏下指纹识别技术的推广。但就目前的现状来看，JDI距量产该技术尚有很长的路要走。

总结

就目前来看，未来很长一段时间内，光学式指纹识别技术都会是屏下指纹识别市场的绝对霸主。超声波式屏下指纹识别技术与电容式屏下指纹识别技术想要实现弯道超车，一方面需要尽快解决自身存在的技术问题。另一方面也可以期待下一代显示屏技术（如MicroLED）的登场。

但是，随着屏下摄像头技术研发不断取得进展，未来3D结构光系统也有望实现屏下隐藏。目前来说，屏下指纹识别技术的优势在于能够避免刘海屏的出现，倘若3D结构光技术能够实现“隐藏”，那时智能机厂商会偏向3D结构光还是屏下指纹识别技术尚不可知。至于屏下指纹识别技术未来究竟会如何发展，就让时间给我们答案吧。