三个月前我还一直想为什么厂家都在倒退用后置的指纹解锁呢？整个2017年，除去苹果精心打磨几年时间的Face ID，整个行内却再也没有一款真正的实质性突破的产品，大家都在干什么呢？
在这次新思科技的这个公告发布之后，这个答案就显而易见了，有实力厂商都在加紧研发新技术，没实力的厂商盯紧上游元器件供应链动态，就等业内的解决方案了，而对于3D人脸识别来说，安卓阵营像这么快追上苹果的FaceID难度还不小，能与之抗衡甚至体验上更好的解决方案也就只有屏下指纹了。
[h1]屏下指纹以及竞争方案技术对比[/h1]
然而屏下指纹技术难度确实不小，这也是从15年指纹识别技术刚刚开始普及的情况下就传出屏下指纹已经有厂商开始研发，而到2017年却没有任何产品推出的最好证明。
我们从指纹识别的技术原理来看，光学、电容、热敏和超声波是四种常见的指纹识别方式。目前，体积轻巧、成本低廉的电容式模组是主流方案，市场饱和度也非常高，大家迫切需要更新更好的解决方案来适应目前愈演愈烈的“全面屏”潮流。
在四种方案中，电容式传感器结构原理最简单：发射一个射频信号，信号经过指纹的纹路反射，在同一个等高面上出现不同的电容变化特性，电荷数的多少不一样，最终得到图象。这里主要说说缺点，由于传感器表面是使用半导体材料容易损坏，并且通过指纹的山谷和山脊之间的凹凸来形成指纹图像，因而对脏手指或湿手指等困难手指识别率低。虽然经过这几年的迭代，目前的电容式传感器已经做到很可观的性能，但是受制于原理的局限，已经到了生命周期的极限。
热敏指纹传感器用的更少了，其原理是根据皮肤纹理与传感器接触部分的温度差异来检测指纹。由于容易被外界热量所干扰，所以现在一般配合电容指纹模组用于活体检测功能，可以通过热敏传感器感知手指表面的温度变化，识别人造的假手指或者冷掉的断手指等等。
超声波（主力高通）：通过超声波把手指的指纹形态构建一个3D的图形，然后跟已经存在终端上的信息做比对。它的优点是对一些防水、防油、穿透性都有比较好的表现。相对于光学指纹和电容式指纹识别来说，超声波信号具有较好的穿透性，可在实现对于指纹识别的同时，能降低手指污垢、油脂以及汗水的干扰，在水下也不会对解锁产生影响。
相比之下按压电容传感器做出的是二维指纹图像，而超声波扫描可以对指纹进行更深入的分析采样，甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征。第三代的指纹识别技术中的超声波指纹识别则在识别深度上取得了突破，3D扫描技术扫描指纹，可以穿过手指表皮，形成更精密仔细的分析。
光学式（主力 vivo&新思），普遍受到业内看好，主要是因为光学式方案在原理上具备电容式无法达到的优点——光线可以穿透玻璃盖板，通过图像传感器测得指纹隆起线凹凸不平导致的反射光对比度变化，获得指纹信息。
对于光学式和超声波之间的对决，现在还不好说。不过就目前技术而言，光学相比超声波的优势还是有的。
1.功耗方面。由于需要足够的穿透性能，需要更高的功耗。无论是超声波穿透方案，还是光学穿透方案，都需要较高的功耗，但相对于利用屏幕自身光源的屏下光学指纹识别，屏下超声波指纹识别则是主动式感应，其本身的功耗就比较高，如果要保持持续的工作状态，那么功耗将会更高。
2.模组体积。由于功耗要求高，因此相应的会影响模组体积，对指纹模组的集成是一大考验，当前的技术无法将体积缩小到理想范围，设备难以小型化。
3.良品率。超声波要实现屏下指纹识别，就必须贴到OLED屏下，虽然光学的传感器也需要贴到OLED屏下，但是光学胶更容易贴，因为胶密度稍有差别不会导致光学效应变化，但是对于声学效应影响就很大。这样的后果就是直接导致良品率偏低。
[h1]光学屏下指纹的问题[/h1]目前光学式行业内主要有 Under Display 以及 In Display 。Under Display 就是把指纹识别芯片放在显示屏下面，而 In Dispaly 则是把指纹识别做到显示屏里面。包括苹果、新思、汇顶科技等公司均在进行积极研发。新思2016年12月推出首款面向手机和平板电脑的光学指纹传感器——Natural ID FS9100。两手抓的苹果在15 年 11 月和 17 年 2 月先后发布了集成于 OLED 和 MicroLED 显示屏幕中的光学式指纹识别专利。汇顶也于3月初的MWC上发布了光学指纹方案。
而从新思的官方公告来看这次合作的技术应该是In-Display ——Synaptics Brings World’s First In-Display Fingerprint Sensors for Smartphones to Mass Production with a Top Five OEM
https://www.synaptics.com/company/news/Clear-ID-mass-production
分别来看各厂商：
1.苹果
早在2015年苹果就曾申请了在OLED显示屏上实现屏下指纹识别的专利，并且这项专利已经获批，但是两年了还是毫无音讯，表明了它有着很强的技术壁垒。
该技术用较小的红外光发射器和传感器代替较大的电容传感器，发射器和传感器位于 RGB LED 显示基板旁边或安装在基板上的微芯片上。这些“交互式像素”结构可以进行校准，并执行特定功能，包括环境光感测，距离检测，以及特别复杂的触摸检测。工作原理是通过从用户的手指反射回红外光并回到感测二极管。通过对反射光进行分析，使得能够对物体及其表面曲率进行更深入的分析，例如对应于指纹的脊和谷的暗点和亮点。
2.汇顶科技
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。
但是这种方式会面临一个问题，那就是当屏幕亮度不足、或者指纹区域有其他显示图像干扰时，指纹识别可能就会出现比较大的偏差。当然需要解决的技术点多了，距离量产还有相当一段距离。
3. 新思科技
而这次跟vivo合作的新思方案的详细的资料并不多。不过可以肯定的是这个In-Display技术确实给予OLED屏幕开发的，Synaptics Clear ID最大的特性是可以完全封装在AMOLED显示屏模组中，按下屏幕即可完全解锁，非常适合时下简洁、无按钮、无边框的全面屏设计。并且该传感器厚度仅为1.5mm左右。新思官方宣称，Clear ID识别速度比起3D面部识别要快两倍，可以在干燥、冰冷等各种不同条件下精准识别手指，安全方面支持本地TLC/AES/ECC加密。
如果明年量产型号还是Clear ID FS9500的话，在被激活时，一颗 FS9500 传感器会使用较上层的 OLED 面板背光来照亮手指所在区域，而后将反射后的光线传递到后方的传感器上。实际上依然是屏下指纹。
同时，即使是目前已经宣布量产的光学屏下指纹（新思 & vivo），想要完美的装配到手机中还是有很多技术难题的。纵然vivo跟新思都摆明了立场，下足了功夫，但依我看这次的产品怕是要凉了
因为如果将指纹识别传感器放在显示屏下方，就需要穿透显示屏、触摸屏（也可以直接在盖板玻璃上进行镀膜和光刻实现）以及盖板玻璃的厚度。尽管柔性AMOLED屏的厚度则可以控制到0.2mm左右（据说最薄可以缩减到0.1mm），但是玻璃盖板的厚度大都在0.5mm以上，大猩猩玻璃第四代是0.4mm（第五代是0.6mm）。这也意味光学指纹识别技术实现屏幕内指纹识别，其信号强度至少需要穿透0.6mm的厚度，才能保证能够在一定的准确度上获取指纹信息。vivo跟新思的研发投入是否有成效这0.6mm将会是重中之重。
即便vivo跟新思真的解决了显示屏跟盖板的穿透问题，后续在模组贴合过程中遇到的各种问题也并不会小，这就要看vivo的真实功力了。
因为由于“sensor”的面积有限，上层自发光面板和下层基板之间高达“1.5mm”的“空隙”该如何解决？这完全就是在给vivo的产品生产部门出变态难题啊，这并不是说光为了把手机做薄就能一股脑得挤一起的。
同时还存在同一层内放置不同的材料之间的粘合度和胀缩程度如何控制的问题，这其中又涉及到了手机本身对于机身温度的把控以及内部设计与排线问题，如果光是把材料零件拼凑在一起固然简单，但要把材料零件间使用时的各种情况都考虑进去然后再保持一个长时间的稳定状态的话，基本就是技术界的“婆媳关系”了。
如果以上的问题难以解决，vivo还需要再次联合新思，考虑是否可能将传感器插入或者直接渗入OLED子像素周围，虽然这样能提升光学效果，直接避免了以上的各路问题，不过这技术难度就大了不止一点半点了，恐怕暂时怕是无法实现了。
即便初代搭载屏下指纹的产品面世也不能代表屏下指纹的可用性就已经完全能达到消费者的预期水平。毕竟相比目前最成熟的电容接触式指纹识别，第一代屏下指纹系统就能全面超过不太现实。因为没有触感，屏下指纹不可能做到全屏幕都可以按，能按的也就是一个下方区域罢了。
假设手机在兜里，连手摸的什么地方都难分清，又怎么可能自然地盲开呢？而且因为没有实体键，需要先按一下侧开关点亮屏幕，然后才在屏幕显示的区域上按指纹，这个流程相当麻烦。除非vivo能把之前推出的“面部识别”跟“抬腕亮屏”的功能一同用上，作为一个消费者对于屏下指纹的缓冲过度，减轻广大用户对于屏下指纹的适应排斥。不然像是vivo这样的产品销量大户要直接发布“屏下指纹”这种“挑战用户使用习惯”的功能，分明就是在挑战自己销量底线，回去也不好交代。
总结来看，屏下指纹想要消费者买账还需要不少时间来打磨优化。它的终极形态应该是全部的屏幕都可以作为“识别”区域，这是最好的。但由于行业技术原因，目前还未能实现，所以现在唯一关注的就是vivo能否在技术局限的情况下提供更能让消费者满意的使用体验了。
今年突然爆发的全面屏给了厂商们很大的冲击，但是仅仅18:9的各类“异性屏”并不是大家所要的。屏下指纹能干掉传统屏幕上占地面积最大的指纹识别模块，为以后全面屏的终极进化拉开了序幕，单单这点就很令人激动，不是吗？
在四种方案中，电容式传感器结构原理最简单：发射一个射频信号，信号经过指纹的纹路反射，在同一个等高面上出现不同的电容变化特性，电荷数的多少不一样，最终得到图象。这里主要说说缺点，由于传感器表面是使用半导体材料容易损坏，并且通过指纹的山谷和山脊之间的凹凸来形成指纹图像，因而对脏手指或湿手指等困难手指识别率低。虽然经过这几年的迭代，目前的电容式传感器已经做到很可观的性能，但是受制于原理的局限，已经到了生命周期的极限。
热敏指纹传感器用的更少了，其原理是根据皮肤纹理与传感器接触部分的温度差异来检测指纹。由于容易被外界热量所干扰，所以现在一般配合电容指纹模组用于活体检测功能，可以通过热敏传感器感知手指表面的温度变化，识别人造的假手指或者冷掉的断手指等等。
超声波（主力高通）：通过超声波把手指的指纹形态构建一个3D的图形，然后跟已经存在终端上的信息做比对。它的优点是对一些防水、防油、穿透性都有比较好的表现。相对于光学指纹和电容式指纹识别来说，超声波信号具有较好的穿透性，可在实现对于指纹识别的同时，能降低手指污垢、油脂以及汗水的干扰，在水下也不会对解锁产生影响。
相比之下按压电容传感器做出的是二维指纹图像，而超声波扫描可以对指纹进行更深入的分析采样，甚至能渗透到皮肤表面之下识别出指纹独特的3D特征。第三代的指纹识别技术中的超声波指纹识别则在识别深度上取得了突破，3D扫描技术扫描指纹，可以穿过手指表皮，形成更精密仔细的分析。
光学式（主力 vivo&新思），普遍受到业内看好，主要是因为光学式方案在原理上具备电容式无法达到的优点——光线可以穿透玻璃盖板，通过图像传感器测得指纹隆起线凹凸不平导致的反射光对比度变化，获得指纹信息。
对于光学式和超声波之间的对决，现在还不好说。不过就目前技术而言，光学相比超声波的优势还是有的。
1.功耗方面。由于需要足够的穿透性能，需要更高的功耗。无论是超声波穿透方案，还是光学穿透方案，都需要较高的功耗，但相对于利用屏幕自身光源的屏下光学指纹识别，屏下超声波指纹识别则是主动式感应，其本身的功耗就比较高，如果要保持持续的工作状态，那么功耗将会更高。
2.模组体积。由于功耗要求高，因此相应的会影响模组体积，对指纹模组的集成是一大考验，当前的技术无法将体积缩小到理想范围，设备难以小型化。
3.良品率。超声波要实现屏下指纹识别，就必须贴到OLED屏下，虽然光学的传感器也需要贴到OLED屏下，但是光学胶更容易贴，因为胶密度稍有差别不会导致光学效应变化，但是对于声学效应影响就很大。这样的后果就是直接导致良品率偏低。
[h1]光学屏下指纹的问题[/h1]目前光学式行业内主要有 Under Display 以及 In Display 。Under Display 就是把指纹识别芯片放在显示屏下面，而 In Dispaly 则是把指纹识别做到显示屏里面。包括苹果、新思、汇顶科技等公司均在进行积极研发。新思2016年12月推出首款面向手机和平板电脑的光学指纹传感器——Natural ID FS9100。两手抓的苹果在15 年 11 月和 17 年 2 月先后发布了集成于 OLED 和 MicroLED 显示屏幕中的光学式指纹识别专利。汇顶也于3月初的MWC上发布了光学指纹方案。
而从新思的官方公告来看这次合作的技术应该是In-Display ——Synaptics Brings World’s First In-Display Fingerprint Sensors for Smartphones to Mass Production with a Top Five OEM
https://www.synaptics.com/company/news/Clear-ID-mass-production
分别来看各厂商：
1.苹果
早在2015年苹果就曾申请了在OLED显示屏上实现屏下指纹识别的专利，并且这项专利已经获批，但是两年了还是毫无音讯，表明了它有着很强的技术壁垒。
该技术用较小的红外光发射器和传感器代替较大的电容传感器，发射器和传感器位于 RGB LED 显示基板旁边或安装在基板上的微芯片上。这些“交互式像素”结构可以进行校准，并执行特定功能，包括环境光感测，距离检测，以及特别复杂的触摸检测。工作原理是通过从用户的手指反射回红外光并回到感测二极管。通过对反射光进行分析，使得能够对物体及其表面曲率进行更深入的分析，例如对应于指纹的脊和谷的暗点和亮点。
2.汇顶科技
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。
但是这种方式会面临一个问题，那就是当屏幕亮度不足、或者指纹区域有其他显示图像干扰时，指纹识别可能就会出现比较大的偏差。当然需要解决的技术点多了，距离量产还有相当一段距离。
3. 新思科技
而这次跟vivo合作的新思方案的详细的资料并不多。不过可以肯定的是这个In-Display技术确实给予OLED屏幕开发的，Synaptics Clear ID最大的特性是可以完全封装在AMOLED显示屏模组中，按下屏幕即可完全解锁，非常适合时下简洁、无按钮、无边框的全面屏设计。并且该传感器厚度仅为1.5mm左右。新思官方宣称，Clear ID识别速度比起3D面部识别要快两倍，可以在干燥、冰冷等各种不同条件下精准识别手指，安全方面支持本地TLC/AES/ECC加密。
如果明年量产型号还是Clear ID FS9500的话，在被激活时，一颗 FS9500 传感器会使用较上层的 OLED 面板背光来照亮手指所在区域，而后将反射后的光线传递到后方的传感器上。实际上依然是屏下指纹。
同时，即使是目前已经宣布量产的光学屏下指纹（新思 & vivo），想要完美的装配到手机中还是有很多技术难题的。纵然vivo跟新思都摆明了立场，下足了功夫，但依我看这次的产品怕是要凉了
因为如果将指纹识别传感器放在显示屏下方，就需要穿透显示屏、触摸屏（也可以直接在盖板玻璃上进行镀膜和光刻实现）以及盖板玻璃的厚度。尽管柔性AMOLED屏的厚度则可以控制到0.2mm左右（据说最薄可以缩减到0.1mm），但是玻璃盖板的厚度大都在0.5mm以上，大猩猩玻璃第四代是0.4mm（第五代是0.6mm）。这也意味光学指纹识别技术实现屏幕内指纹识别，其信号强度至少需要穿透0.6mm的厚度，才能保证能够在一定的准确度上获取指纹信息。vivo跟新思的研发投入是否有成效这0.6mm将会是重中之重。
即便vivo跟新思真的解决了显示屏跟盖板的穿透问题，后续在模组贴合过程中遇到的各种问题也并不会小，这就要看vivo的真实功力了。
因为由于“sensor”的面积有限，上层自发光面板和下层基板之间高达“1.5mm”的“空隙”该如何解决？这完全就是在给vivo的产品生产部门出变态难题啊，这并不是说光为了把手机做薄就能一股脑得挤一起的。
同时还存在同一层内放置不同的材料之间的粘合度和胀缩程度如何控制的问题，这其中又涉及到了手机本身对于机身温度的把控以及内部设计与排线问题，如果光是把材料零件拼凑在一起固然简单，但要把材料零件间使用时的各种情况都考虑进去然后再保持一个长时间的稳定状态的话，基本就是技术界的“婆媳关系”了。
如果以上的问题难以解决，vivo还需要再次联合新思，考虑是否可能将传感器插入或者直接渗入OLED子像素周围，虽然这样能提升光学效果，直接避免了以上的各路问题，不过这技术难度就大了不止一点半点了，恐怕暂时怕是无法实现了。
即便初代搭载屏下指纹的产品面世也不能代表屏下指纹的可用性就已经完全能达到消费者的预期水平。毕竟相比目前最成熟的电容接触式指纹识别，第一代屏下指纹系统就能全面超过不太现实。因为没有触感，屏下指纹不可能做到全屏幕都可以按，能按的也就是一个下方区域罢了。
假设手机在兜里，连手摸的什么地方都难分清，又怎么可能自然地盲开呢？而且因为没有实体键，需要先按一下侧开关点亮屏幕，然后才在屏幕显示的区域上按指纹，这个流程相当麻烦。除非vivo能把之前推出的“面部识别”跟“抬腕亮屏”的功能一同用上，作为一个消费者对于屏下指纹的缓冲过度，减轻广大用户对于屏下指纹的适应排斥。不然像是vivo这样的产品销量大户要直接发布“屏下指纹”这种“挑战用户使用习惯”的功能，分明就是在挑战自己销量底线，回去也不好交代。
总结来看，屏下指纹想要消费者买账还需要不少时间来打磨优化。它的终极形态应该是全部的屏幕都可以作为“识别”区域，这是最好的。但由于行业技术原因，目前还未能实现，所以现在唯一关注的就是vivo能否在技术局限的情况下提供更能让消费者满意的使用体验了。
今年突然爆发的全面屏给了厂商们很大的冲击，但是仅仅18:9的各类“异性屏”并不是大家所要的。屏下指纹能干掉传统屏幕上占地面积最大的指纹识别模块，为以后全面屏的终极进化拉开了序幕，单单这点就很令人激动，不是吗？
问题动态
- 发布时间
- 2026-01-12 08:41
- 更新时间
- 2026-01-12 08:41
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