屏下指纹的技术路线之争

　　随着全面屏技术的快速普及，屏下指纹已经成为目前主流旗舰手机的首选方案，越来越多的竞争者加入战局，专利交锋、技术分歧已经在媒体上不断出现。

　　目前行业主流的屏下指纹方案，是与OLED面板相配套的光学屏下指纹方案，主要的原理是将可见光摄像头通过特定的制程与显示面板结合起来，利用OLED面板的透光性，将指纹用“拍照”的方式获取。这里的代表厂商是汇顶、思立微。包括VIVO、小米、华为、OPPO都主要采用这种屏下指纹方式。

　　由于目前屏幕下光电指纹识别，是通过OLED屏幕亮屏采集指纹信息再通过反射，反射到指纹识别模块，所以，指纹识别的地方会经常出现区域性亮屏，不过这对于OLED屏幕却是致命的伤害，因为这会很容易引起烧屏的现象。此外，OLED屏在产能上都被三星所垄断，相比目前手机市场主流的LCD屏，OLED屏下指纹具有先天的缺陷，成本居高不下。

　　如果从材质来看，超声波方案（以高通为代表）基本上不受材质的影响，超声波指纹识别技术，原则上可以用于各种材质的面板，效果要好于光电式屏下指纹识别技术。但普遍认为高通的前两代指纹识别芯片还不够成熟，特别是不能满足穿透LCD屏幕的厚度要求。一旦超声波指纹成熟，终端厂商将可以选择LTPS或a-Si屏幕实现屏下指纹。

　　另外一种材质就是LCD屏（以阜时为代表），由于背光的存在，LCD显示屏天然无法透光，这也是过去一两年指纹芯片厂商一直在寻求突破的领域。毕竟 LCD面板无论是产能还是销量上都远超OLED面板，广泛采用LCD面板的消费电子产品，多数都是流行爆款，也希望能有屏下指纹方案这一卖点。理论上OLED屏幕的使用时间是50000小时，但相对的LCD屏幕却是他的一倍之多。

　　2018年LCD屏幕手机占据全部智能机出货量的85%以上（按14亿手机总数算，约等于11.9亿手机都用LCD），而过去市场上仅有OLED手机的屏下指纹产品。一直没有配套LCD全面屏的屏下指纹方案问世。由于市场上一直没有厂商推出支持LCD面板的屏下指纹，因此有人感叹：屏下指纹本来就与LCD面板无缘，LCD手机只能继续采用传统的电容式指纹方案。

　　由于光线无法穿透LCD面板背光，因此摄像头式的屏下指纹方案就此绝缘。基于其他感光方案如屏内光电二极管的方案，目前还没具备性能、良率等优势，离量产也有不小的距离。根据行业内部了解到的消息，包括敦捷光电、沃格广电、深天马等友商都在进行LCD屏下指纹的研究。

　　采用LCD屏下指纹有哪些好处？

　　2019年4月24日，经过将近两年的研发，阜时科技于在深圳举行发布会，成功开发出一款适用于普通TFT-LCD显示面板的屏下指纹方案。

　　提到阜时科技，可能不少人觉得有点陌生，因为这是一家非常新的公司。去年10月，阜时科技在深圳举办了3D传感发布会，推出了支付级识别的3D摄像头方案。针对传统2D人脸感测技术不能实现的深度感测领域，阜时科技凭借过硬的实力和诸多行业优势，为客户提供成套方案，进一步提升人脸感测的安全性和交互使用体验。目前阜时已经跟多家智能门锁、支付设备、安防设备、手机厂商实现了深度合作。

　　阜时科技创始人莫良华

　　不过，阜时科技并非仅仅提供3D传感技术的公司，严格来说阜时是一家人工智能技术提供商。3D人脸识别涉及到很多机器视觉的活动，除了听觉语音，从指纹到视觉、认知，阜时能提供全套的人工智能生物识别方案。

　　虽然成立时间不长，但包括华为、传音、魅族、nubia、TCL、闻泰、龙旗等都是阜时科技的客户，2018年阜时科技也经历了一轮非常大的融资。创始人莫良华也介绍了LCD屏下指纹的产品进展、开发初衷，以及一路上不断试错迭代的背后故事。

　　阜时科技创始人莫良华认为，虽然OLED屏下指纹有很多优点，但LCD也有很多长处，因为LCD屏很复杂，可以做很多的改造。比如说可以把传感器放进去，可以把摄像头传感器放到LCD屏内。直接把传感器放到LCD基板上，通过这种方式可以实现多指全屏的指纹。通过这种方式可以实现真正的全屏指纹，同时在成本上也有优势，不用增加额外的摄像头。

　　在空间上也有优势，只要把指纹加进来，通过光学的方式就可以直接实现Touch，触控芯片也可以省掉了。

　　阜时科技研发负责人林峰

　　阜时科技研发负责人林峰表示，成本方面硬件成本，屏下部分可以按照OLED和LCD屏的差别，改动较多的是背光模组等材料。在新产品推出初期，会比传统的LCD屏有一定的溢价。但是LCD屏下模组整体售价会比同类型OLED屏下模组便宜很多。

　　来自宝明科技股份的李晗总，站在LED背光源厂商的角度来回顾了手机屏显技术的发展历程。他回顾全面屏手机的发展，从16:9到18:9，从刘海屏到屏占比92%以上，宝明可以说是经历了整个全面屏的发展变化。他认为手机行业的利润率很低，因此对于成本要求很高。在92%全面屏以上，手机厂商未来可能会逐渐想办法进一步提高屏占比，但终端消费者已经感觉不到太大的差别了。

　　如何做一款LCD屏下指纹方案？

　　林峰表示，在2017年阜时科技开始研发LCD屏下指纹的时候，由于LCD屏的原理缺陷，业内普遍认为要做到LCD屏下指纹是“难以完成的认为”。经过技术团队日以继夜的奋战，经历了20多次失败，尝试过屏下挖洞、补光等各种解决方案，最终在2019年实现了LCD屏下指纹技术的量产。阜时科技总经理莫良华回忆说：“经过之前好几个失败的方案，我们并没有气馁，持续研发，大胆探索，小心求证，最终才有今日的成果。”

　　据介绍，在研发3D传感技术的同时，阜时应用到了很多指纹识别的技术及专利，特别是3D人脸识别中用到的深度学习神经网络算法也进一步应用到LCD屏下指纹技术的研发中去。阜时科技研发负责人林峰认为，在研究3D人脸识别方案时，研发团队收获了大量经验，被成功吸收到屏下指纹的研发中来，使得产品研发在经过一段时间的平台期之后，迎来了一个又一个技术突破的机会，并成功转化成可以预见的技术成果。林峰表示，3D人脸识别的算法用到屏下指纹上，在干湿手指、强光等情况下具有很好的鲁棒性。

　　通过对LCD背光板的不断改造与尝试，对指纹光路方案的不断调整与改进，包括采用主动式高穿透发射广元、宽域波长光接收技术、LCD屏背光膜材组合试验、神经网络图像重构算法等……成功解决了显示效果、指纹成像效果等瓶颈问题。

　　林峰强调，由于采用了深度学习神经网络Deblur算法，配合多点畸变图像校准指纹识别算法，目前的整体识别率可以媲美电容式指纹的指标。

　　在2019年春节前后，阜时科技成功研发出第一个可以清晰地看到指纹图像的LCD面板+屏下指纹方案，在对应 LCD屏下指纹采集的局限环境下，阜时科技采用了算法辅助的做法，通过采用最新的深度学习神经网络算法优化，实现了LCD屏下指纹的快速识别，目前得知其指纹识别率可媲美传统电容式指纹，并且算法还在不断进化中。林峰表示，非常有信心在2019年实现量产。

　　在发布会的结尾，莫良华强调：“阜时科技特别讲究平等、开放，好的产品都是产品线和研发团队琢磨出来的。只要他们能够证明自己，公司的资源、资金都会不断地助推这个产品落地。我们不仅欢迎新老客户合作共赢，更是欢迎行业优秀人才、技术伙伴、投资人来我们这里寻找合适的机会，实现更大的价值。”

　　在阜时科技的研发团队看来，任何技术突破，都必须经过科学的论证和不断试错，方有实现的可能。理论上需要严谨的推理和论证，这本身就需要强有力的专家型人才来实现；实践上需要不断打磨完善，考验工程技术团队的攻坚能力和忍耐力——毕竟，面对不断的失败和挫折，沉不住气的团队必定半途而废。基于过去在指纹、显示技术等方面的积累，阜时科技的研发团队经历了至少三次大的方案路线调整，才进入不断收获惊喜的发展期。“在LCD屏下指纹开发上，坚持不懈是至关重要的，只有熬下去才能抓住最后的成功”研发团队的负责人这样告诉芯扒客记者。

　　据了解，LCD屏下指纹的方案，在阜时科技的内部研发团队中前前后后进行了近2年的时间，积累了100多件专利，经历了至少三次比较重大的产品方向调整，最终确定了LCD屏下指纹将是2019年的重要方向。

　　最终点评：LCD屏下指纹元年，或加速千元机普及

　　在发布会现场，芯扒客记者第一时间试用了阜时科技的LCD屏下指纹样机。可以看到LCD屏在正常工作的同时，手指触摸屏幕内部的指纹区域，可以看到清晰稳定的指纹图像，效果不错。

　　记者从其他渠道了解到，目前已经有国内一线的手机厂商在与阜时科技合作开发。据了解，就在发布会举办的前后，研发团队又将产品的方案进行了一次调整和迭代，以期获得更大的手指检测面积。与此同时，大区域、超薄OLED屏下指纹方案，以及第二代LCD屏内指纹方案，都已经开始与行业厂商配合攻关，加速研发落地。

　　不过莫良华对此并没有正面回答，只是表示阜时科技欢迎所有新老客户合作共赢，希望能够为客户创造价值。

　　笔者认为，这个基于LCD面板的屏下指纹方案的问世，填补了行业空白，手机厂商选择余地更多了，安卓阵营第一次开始在硬件方案上和苹果阵营正面pk，而不像以前只是简单跟随苹果的硬件规划。这也从侧面看出，中国的手机厂商慢慢成熟起来，对自己的道路也有信心坚持和推广了，比如这两年小米首发的编码结构光摄像头、华为的无开孔听筒、VIVO和OPPO在摄像头上的创新等等。期待国产芯片厂商，能够推出更多新产品，展示自己的实力，为消费电子产品的升级换代做出更多重要贡献，向着产业链环节的更高位置不断进发！