屏幕指纹：手机“伤疤”的治愈者

康嘉林

2018年，屏幕指纹技术迎来爆发。

不得不说，手机的开孔有逐渐变少的趋势，从美学的角度出发，这种“伤疤”的减少，不但实现了更高的屏占比，也代表着中国手机设计走向全新的里程。2018年，vivo X21及华为Mate RS等屏幕指纹手机的发布已经向世人证明，屏幕指纹的“春天”已至。

屏幕指纹是未来趋势

“不少手机厂商对屏幕指纹的向往已经到了极致的地步，接下来华为、小米等都会重点跟进。”一位不愿具名的科技分析师对《通信产业报》（网）记者表示。

实际上，相比于传统电容式指纹，屏幕指纹拥有三大优质特性，不仅使手机整体构造更趋浑然一体，在解锁方式的呈现上也更具美感。

首先，屏幕指纹识别能大幅提升屏占比，目前的手机、指纹锁等设备宣传的全面屏是指屏占比达到百分之八十以上的设计，不够完美的屏占比也颇受诟病，究其原因主要由于采用前置指纹识别依然会占据一部分面积，虽然背部指纹识别是一种较为妥协的解决方案，但是操作上可谓反人类，也影响了一体化设计，操作体验也不佳，不符合未来工业设计的要求。因此屏幕指纹识别可以进一步提升屏占比，促进全面屏真正普及。

其次，操作更加卫生，屏下指纹识别无需接触指纹模块，因此不会留下指纹痕迹，不会残留油污。可以较大程度降低手指污垢、油脂以及汗水对解锁的影响，让指纹解锁更加卫生。

最后，识别更稳定，适应不同的使用环境。传统的指纹识别，由于受到油污、污垢、遮挡物以及极端环境的影响，指纹识别过程有偏差，容易識别失败，而屏幕指纹识别则解决该难题，通过穿透识别技术，即使在水下，也能完成识别过程，可以在多个使用场景中正常使用。

光学式占据主流 实现量产

众所周知，屏幕指纹技术主要分为光学式及超声波成两种派系。

其中，光学方案是依靠光线反射探测指纹纹路，所以更适合与OLED屏配合，因为OLED面板具有自发光的特性，使得各像素之间可以留有一定间隔，保证光线透过。光学式指纹识别目前在产业链成熟度和精度上都有更好表现，有望成为全面屏的标配指纹识别技术。

目前采用该派系的企业主要有汇顶、新思和CrucialTec，国内的费恩格尔和迈瑞微也正在努力研发追赶进程。

第一个实现量产的公司为新思旗下的Clear ID FS9500光学屏下指纹传感器，于2018年1月发布的vivo X20Plus UD版选择搭载Clear ID FS9500，根据Synaptics向《通信产业报》（网）透露的信息来看，这款新机能够实现屏幕指纹识别的原理是在用户手指轻微按压屏幕时，OLED屏RGB pixel发出光线，穿透盖板到屏幕表面，将指纹纹理照亮，因为手指的不同纹路导致反射的光线不同，达到指纹的光线反射穿透屏幕，到达指纹sensor，指纹sensor根据反射光线形成指纹图像。

汇顶是我国指纹触控的领军企业，曾在活体指纹的技术上投入颇大。汇顶CEO张帆在接受采访时曾表示，汇顶的指纹识别传感器是通过AMOLED屏的光线来照射指纹，然后通过返回的光线穿透OLED屏的缝隙打到屏下的CIS上，然后再对返回光线进行分析，结合软件算法，实现指纹识别。

根据《通信产业报》（网）记者得知的信息来看，vivo X21的部分屏幕指纹供货商即是来自汇顶科技，另外一部分为新思；而刚刚发布的华为Mate RS也采用了汇顶科技的方案。

三星的合作伙伴CrucialTec刚刚获得了与DFS（显示屏指纹解决方案）相关的美国专利，并宣布2018年正式商用。和汇顶方案不同，DFS支持在屏幕任意位置指纹解锁，甚至能够兼容像三星全视曲面屏这类柔性OLED面板，而且DFS不仅限于光学方案，还支持传统的电容方案。由于厚度问题，指纹传感器位于显示器下方的识别率往往较低，且只能应用于屏幕的一部分。而DFS可以在屏幕任意区域解锁，在识别率和厚度方面都更有优势。

超声波式仍在路上

除了光学式，另一种方案是超声波式方案，目前仍然在预研阶段，这种技术的原理是，利用手指纹理及其材质对声波的吸收、反射和穿透作用的差异，对指纹的嵴与峪所在的位置进行识别。超声波指纹识别能够生成指纹的三维图像，因此破解难度更高，自然也更安全。此外对手指的干湿度要求更低，识别成功率更高。

超声波方案的拥簇者主要有高通和FPC。

高通曾在MWCS 2017上与vivo联合演示超声波式的屏幕指纹技术。可以穿透1200μm的OLED面板叠层进行录入和识别，相比上一代400μm穿透能力，这次超声波可以透过800μm玻璃和650μm铝合金进行扫描。

瑞典FPC也在2017年11月发布可以在手机显示面板上任意位置捕获与识别使用者指纹的方案，据悉该技术基于超声波传感器技术，可以穿透2cm厚度的玻璃获取指纹信息，支持OLED和LCD显示屏，不过目前还未看到搭载该解决方案的手机发布。

从产业链进展来看，指纹识别最初在手机上搭载时，国内涌现出一批指纹芯片企业，在屏幕指纹新技术的当下，指纹芯片企业恐迎来新一轮的洗牌，谁能够率先实现量产，并能够在后续产能上跟进，谁将成为最大赢家。屏幕指纹的量产，会进一步加剧指纹市场厂商之间的竞争，拉开大厂商与小厂商之间的差距。指纹市场将会越来越集中到少数几家指纹芯片和模组厂商，头部厂商成为最大的受益者。

三大桎梏待解

虽然已经有不少新机搭载了屏幕指纹功能，但是作为当前的“少数派”，在技术上还存在诸多问题。努比亚联合创人、努比亚智能手机总经理倪飞就曾对《通信产业报》（网）记者表示：“就目前来说，屏幕指纹的弊端还有很多，此外就我所知，已经搭载屏幕指纹的友商在实现上也碰到了众多问题，包括识别率等等问题。”

就现阶段而言，三大桎梏使得屏幕指纹仍存在诸多难点。

首先，屏幕指纹技术只能用在OLED屏幕上，受制于供应链方面，我国在OLED屏幕方面的供货并不景气。产业链的牵绊意味着在实现量产的阶段会大打折扣。

其次，LCD屏幕仍旧是时下流行的屏幕方案之一，但LCD无法自发光，需要用到背光，且整个模组很厚，在这个背景下，也使得想实现LCD屏幕指纹识别变得非常困难。

最后，超声波式方案目前仍未有效的解决方案问世，究其原因，费恩格尔CEO黄昊给出了答案：“屏下指纹现在量产可能性最大的还是光学指纹方案，超声波式指纹识别应用到屏下，需要穿透更高的厚度，其将面临功耗和信号一致性方面的问题，并且量产难度也很大。”

不过，毋庸置疑，无论是实用性还是设计性，屏幕指纹技术都是未来手机解锁和移动支付最好的展现形态。毕竟就目前智能手机全面屏的进化方向来看，除了屏幕下，已经没有多余的空间来容纳指纹识别模块。从以上这些层面来看，全面屏和屏幕指纹无疑是一对“黄金搭档”，预计将对手机设计产生重大影响。