屏下指紋的技術路線之爭

隨著全面屏技術的快速普及，屏下指紋已經成為目前主流旗艦手機的首選方案，越來越多的競爭者加入戰局，專利交鋒、技術分歧已經在媒體上不斷出現。

目前行業主流的屏下指紋方案，是與OLED面板相配套的光學屏下指紋方案，主要的原理是將可見光攝像頭通過特定的制程與顯示面板結合起來，利用OLED面板的透光性，將指紋用“拍照”的方式獲取。這里的代表廠商是匯頂、思立微。包括VIVO、小米、華為、OPPO都主要采用這種屏下指紋方式。

由于目前屏幕下光電指紋識別，是通過OLED屏幕亮屏采集指紋信息再通過反射，反射到指紋識別模塊，所以，指紋識別的地方會經常出現區域性亮屏，不過這對于OLED屏幕卻是致命的傷害，因為這會很容易引起燒屏的現象。此外，OLED屏在產能上都被三星所壟斷，相比目前手機市場主流的LCD屏，OLED屏下指紋具有先天的缺陷，成本居高不下。

如果從材質來看，超聲波方案（以高通為代表）基本上不受材質的影響，超聲波指紋識別技術，原則上可以用于各種材質的面板，效果要好于光電式屏下指紋識別技術。但普遍認為高通的前兩代指紋識別芯片還不夠成熟，特別是不能滿足穿透LCD屏幕的厚度要求。一旦超聲波指紋成熟，終端廠商將可以選擇LTPS或a-Si屏幕實現屏下指紋。

另外一種材質就是LCD屏（以阜時為代表），由于背光的存在，LCD顯示屏天然無法透光，這也是過去一兩年指紋芯片廠商一直在尋求突破的領域。畢竟 LCD面板無論是產能還是銷量上都遠超OLED面板，廣泛采用LCD面板的消費電子產品，多數都是流行爆款，也希望能有屏下指紋方案這一賣點。理論上OLED屏幕的使用時間是50000小時，但相對的LCD屏幕卻是他的一倍之多。

2018年LCD屏幕手機占據全部智能機出貨量的85%以上（按14億手機總數算，約等于11.9億手機都用LCD），而過去市場上僅有OLED手機的屏下指紋產品。一直沒有配套LCD全面屏的屏下指紋方案問世。由于市場上一直沒有廠商推出支持LCD面板的屏下指紋，因此有人感嘆：屏下指紋本來就與LCD面板無緣，LCD手機只能繼續采用傳統的電容式指紋方案。

由于光線無法穿透LCD面板背光，因此攝像頭式的屏下指紋方案就此絕緣。基于其他感光方案如屏內光電二極管的方案，目前還沒具備性能、良率等優勢，離量產也有不小的距離。根據行業內部了解到的消息，包括敦捷光電、沃格廣電、深天馬等友商都在進行LCD屏下指紋的研究。

采用LCD屏下指紋有哪些好處？

2019年4月24日，經過將近兩年的研發，阜時科技于在深圳舉行發布會，成功開發出一款適用于普通TFT-LCD顯示面板的屏下指紋方案。

提到阜時科技，可能不少人覺得有點陌生，因為這是一家非常新的公司。去年10月，阜時科技在深圳舉辦了3D傳感發布會，推出了支付級識別的3D攝像頭方案。針對傳統2D人臉感測技術不能實現的深度感測領域，阜時科技憑借過硬的實力和諸多行業優勢，為客戶提供成套方案，進一步提升人臉感測的安全性和交互使用體驗。目前阜時已經跟多家智能門鎖、支付設備、安防設備、手機廠商實現了深度合作。

阜時科技創始人莫良華

不過，阜時科技并非僅僅提供3D傳感技術的公司，嚴格來說阜時是一家人工智能技術提供商。3D人臉識別涉及到很多機器視覺的活動，除了聽覺語音，從指紋到視覺、認知，阜時能提供全套的人工智能生物識別方案。

雖然成立時間不長，但包括華為、傳音、魅族、nubia、TCL、聞泰、龍旗等都是阜時科技的客戶，2018年阜時科技也經歷了一輪非常大的融資。創始人莫良華也介紹了LCD屏下指紋的產品進展、開發初衷，以及一路上不斷試錯迭代的背后故事。

阜時科技創始人莫良華認為，雖然OLED屏下指紋有很多優點，但LCD也有很多長處，因為LCD屏很復雜，可以做很多的改造。比如說可以把傳感器放進去，可以把攝像頭傳感器放到LCD屏內。直接把傳感器放到LCD基板上，通過這種方式可以實現多指全屏的指紋。通過這種方式可以實現真正的全屏指紋，同時在成本上也有優勢，不用增加額外的攝像頭。

在空間上也有優勢，只要把指紋加進來，通過光學的方式就可以直接實現Touch，觸控芯片也可以省掉了。

阜時科技研發負責人林峰

阜時科技研發負責人林峰表示，成本方面硬件成本，屏下部分可以按照OLED和LCD屏的差別，改動較多的是背光模組等材料。在新產品推出初期，會比傳統的LCD屏有一定的溢價。但是LCD屏下模組整體售價會比同類型OLED屏下模組便宜很多。

來自寶明科技股份的李晗總，站在LED背光源廠商的角度來回顧了手機屏顯技術的發展歷程。他回顧全面屏手機的發展，從16:9到18:9，從劉海屏到屏占比92%以上，寶明可以說是經歷了整個全面屏的發展變化。他認為手機行業的利潤率很低，因此對于成本要求很高。在92%全面屏以上，手機廠商未來可能會逐漸想辦法進一步提高屏占比，但終端消費者已經感覺不到太大的差別了。

如何做一款LCD屏下指紋方案？

林峰表示，在2017年阜時科技開始研發LCD屏下指紋的時候，由于LCD屏的原理缺陷，業內普遍認為要做到LCD屏下指紋是“難以完成的認為”。經過技術團隊日以繼夜的奮戰，經歷了20多次失敗，嘗試過屏下挖洞、補光等各種解決方案，最終在2019年實現了LCD屏下指紋技術的量產。阜時科技總經理莫良華回憶說：“經過之前好幾個失敗的方案，我們并沒有氣餒，持續研發，大膽探索，小心求證，最終才有今日的成果。”

據介紹，在研發3D傳感技術的同時，阜時應用到了很多指紋識別的技術及專利，特別是3D人臉識別中用到的深度學習神經網絡算法也進一步應用到LCD屏下指紋技術的研發中去。阜時科技研發負責人林峰認為，在研究3D人臉識別方案時，研發團隊收獲了大量經驗，被成功吸收到屏下指紋的研發中來，使得產品研發在經過一段時間的平臺期之后，迎來了一個又一個技術突破的機會，并成功轉化成可以預見的技術成果。林峰表示，3D人臉識別的算法用到屏下指紋上，在干濕手指、強光等情況下具有很好的魯棒性。

通過對LCD背光板的不斷改造與嘗試，對指紋光路方案的不斷調整與改進，包括采用主動式高穿透發射廣元、寬域波長光接收技術、LCD屏背光膜材組合試驗、神經網絡圖像重構算法等……成功解決了顯示效果、指紋成像效果等瓶頸問題。

林峰強調，由于采用了深度學習神經網絡Deblur算法，配合多點畸變圖像校準指紋識別算法，目前的整體識別率可以媲美電容式指紋的指標。

在2019年春節前后，阜時科技成功研發出第一個可以清晰地看到指紋圖像的LCD面板+屏下指紋方案，在對應 LCD屏下指紋采集的局限環境下，阜時科技采用了算法輔助的做法，通過采用最新的深度學習神經網絡算法優化，實現了LCD屏下指紋的快速識別，目前得知其指紋識別率可媲美傳統電容式指紋，并且算法還在不斷進化中。林峰表示，非常有信心在2019年實現量產。

在發布會的結尾，莫良華強調：“阜時科技特別講究平等、開放，好的產品都是產品線和研發團隊琢磨出來的。只要他們能夠證明自己，公司的資源、資金都會不斷地助推這個產品落地。我們不僅歡迎新老客戶合作共贏，更是歡迎行業優秀人才、技術伙伴、投資人來我們這里尋找合適的機會，實現更大的價值。”

在阜時科技的研發團隊看來，任何技術突破，都必須經過科學的論證和不斷試錯，方有實現的可能。理論上需要嚴謹的推理和論證，這本身就需要強有力的專家型人才來實現；實踐上需要不斷打磨完善，考驗工程技術團隊的攻堅能力和忍耐力——畢竟，面對不斷的失敗和挫折，沉不住氣的團隊必定半途而廢。基于過去在指紋、顯示技術等方面的積累，阜時科技的研發團隊經歷了至少三次大的方案路線調整，才進入不斷收獲驚喜的發展期。“在LCD屏下指紋開發上，堅持不懈是至關重要的，只有熬下去才能抓住最后的成功”研發團隊的負責人這樣告訴芯扒客記者。

據了解，LCD屏下指紋的方案，在阜時科技的內部研發團隊中前前后后進行了近2年的時間，積累了100多件專利，經歷了至少三次比較重大的產品方向調整，最終確定了LCD屏下指紋將是2019年的重要方向。

最終點評：LCD屏下指紋元年，或加速千元機普及

在發布會現場，芯扒客記者第一時間試用了阜時科技的LCD屏下指紋樣機。可以看到LCD屏在正常工作的同時，手指觸摸屏幕內部的指紋區域，可以看到清晰穩定的指紋圖像，效果不錯。

記者從其他渠道了解到，目前已經有國內一線的手機廠商在與阜時科技合作開發。據了解，就在發布會舉辦的前后，研發團隊又將產品的方案進行了一次調整和迭代，以期獲得更大的手指檢測面積。與此同時，大區域、超薄OLED屏下指紋方案，以及第二代LCD屏內指紋方案，都已經開始與行業廠商配合攻關，加速研發落地。

不過莫良華對此并沒有正面回答，只是表示阜時科技歡迎所有新老客戶合作共贏，希望能夠為客戶創造價值。

筆者認為，這個基于LCD面板的屏下指紋方案的問世，填補了行業空白，手機廠商選擇余地更多了，安卓陣營第一次開始在硬件方案上和蘋果陣營正面pk，而不像以前只是簡單跟隨蘋果的硬件規劃。這也從側面看出，中國的手機廠商慢慢成熟起來，對自己的道路也有信心堅持和推廣了，比如這兩年小米首發的編碼結構光攝像頭、華為的無開孔聽筒、VIVO和OPPO在攝像頭上的創新等等。期待國產芯片廠商，能夠推出更多新產品，展示自己的實力，為消費電子產品的升級換代做出更多重要貢獻，向著產業鏈環節的更高位置不斷進發！