全屏指紋識別技術之TCL華星光電
由于屏幕指紋識別技術成為主流，越來越多的旗艦手機開始使用OLED屏幕。LCD屏幕由于有背光的存在和面板天然無法透光等技術限制，所以LCD遲遲未能量產屏下指紋。TCL華星已于2019年成功開發出適用于LCD面板的屏下指紋產品，預計在今年推出屏內指紋技術。
指紋是人類手指末端指腹上由凹凸的皮膚所形成的紋路，由于指紋重復率極小，大約150億分之一，因此可以用來進行身份識別。電容式指紋識別原理基于指腹上凹陷的皮膚和凸起的皮膚所感應的電容有差異，通過采集手指按壓在指紋識別器上所感應的電容差異，可以還原指紋的形貌，進而進行指紋辨識。
為了實現全屏幕指紋解鎖，華星光電在18年8月28日申請了一項名為“指紋模組和顯示設備”的發明專利（申請號：201810989091.4），申請人為武漢華星光電技術有限公司。
根據該專利目前公開的專利，讓我們一起來看看這項全屏幕指紋解鎖技術吧。
如上圖為該專利中發明的指紋模組的結構示意圖，指紋模組10包括基板12、多個指紋識別構件14、指紋芯片16以及多個金屬線18。基板用于識別指紋的識別區121和位于識別區的外圍的非識別區122，指紋識別構件設置于基板的識別區內，指紋芯片設置于基板的非識別區內。
每一個指紋識別構件通過對應的金屬線18連接至指紋芯片16，該專利中提及，可以通過設置于基板的識別區內的指紋識別構件以及設置于基板的非識別區內的指紋芯片，增加指紋識別面積，從而實現全屏幕指紋識別。
指紋識別構件通常使用硫化鉛、銻化銦等光電材料，紅外光探測器的紅外光探測材料通常為碲錫鉛或碲鎘汞等。指紋識別構件呈矩陣排列，是識別區內的最小指紋識別單元。
如上圖為顯示設備的結構示意圖，顯示設備20包括依次層迭的指紋模組10、顯示面板22以及背光模塊24，背光模塊包括白光發光二極管241和紅外光發光二極管242。
顯示設備還包括第一光學膠層26、第二光學膠27及蓋板28，第一光學膠層設置指紋模組與顯示面板之間，第一光學膠層用以黏結指紋模組與顯示面板，使指紋模組穩定地固定于顯示面板上。
蓋板設置于指紋模組上，用以保護指紋模組，第二光學膠層設置于蓋板與指紋模組之間。第二光學膠層用以黏結蓋板與指紋模組，使蓋板穩定地固定于指紋模組上，以保護指紋模組。
以上就是華星光電發明的全面屏指紋模組和顯示設備，這種指紋模組和顯示設備能通過設置于基板的識別區內的指紋識別構件以及設置于基板的非識別區內的指紋芯片，增加指紋識別面積，實現全屏幕指紋識別。另外，還能有效減少顯示設備的邊框，有利于顯示設備提升屏占比，利于全屏幕設計。
全屏指紋之友達光電
友達光電于2019年5月14日至16日參加美國2019 SID顯示周時展出全系列尖端顯示技術，包括應用于智能型手機的全球首款全屏幕光學內嵌式指紋掃描LTPS顯示屏，全球最小4.2 mm通孔設計以及最窄1.0 mm下邊框的內嵌式觸控LTPS顯示屏。
友達表示，本次“發表”的6寸全屏幕光學內嵌式指紋掃描LTPS顯示屏，為全球首款將光學式傳感器嵌于液晶屏內的指紋掃描技術，搭載AHVA并具備全高清+（1080 x 2160）及403 PPI精細畫質。此外，全屏幕的指紋掃描區域具備403 PPI的傳感器分辨率及30 ms快速反應時間，展現極為精準流暢的指紋感應表現。
一般而言，智能手機的觸控顯示面板與指紋識別模塊都是獨立模塊且分開制作，然后再組裝在一起。因此，通常需要在特定的指紋識別區域上按壓指紋才能實現指紋識別，如蘋果手機的Home鍵。此外，此種前置的指紋識別模塊通常會壓縮屏幕顯示區域，降低屏占比。
由于各家手機制造商不斷往屏幕的高屏占比發展，因此為了在全屏范圍內均可進行指紋識別，以提高顯示裝置的整體性及屏占比，友達在19年5月24日申請了一項名為“指紋識別模塊及應用其的指紋識別觸控顯示器”的發明專利（申請號：201910443473.1），申請人為友達光電股份有限公司。
根據目前該專利公開的資料，讓我們一起來看看這項全屏幕指紋解鎖技術吧。
如上圖，為該專利中發明的指紋識別觸控顯示器的示意圖，指紋識別觸控顯示器100包括觸控顯示面板110、控制器120以及指紋識別模塊130。觸控顯示面板具有觸控顯示區域112，控制器連接該觸控顯示面板，用以驅動指紋識別模塊。指紋識別模塊設置于觸控顯示區域內，用以感應及識別指紋。
控制器可以控制分區驅動指紋識別模塊中的指紋感應電極，以使對應該區中的指紋感應電極能在指紋識別模式下感應手指指紋，指紋識別模塊將指紋感應信號回傳至控制器，以供識別指紋。
如上圖為指紋識別模塊的示意圖，指紋識別模塊包括指紋傳感器131、數據輸入電路133以及多工器陣列141。其中，指紋傳感器包括多個指紋感應電極132，為了能夠分區驅動指紋傳感器，指紋感應電極分為N組，每一組具有M*Y個指紋感應電極。
例如，指紋感應電極在機身短邊方向上分為6組(N＝6)，每組具有180x1920個(M＝180，Y＝1920)指紋感應電極。相對于每組M*Y個指紋感應電極，數據輸入電路設有N組每組M個電極導線，獨立與相對應各組中M行每行Y個指紋感應電極連接。
如圖展示了將指紋感應電極分為6組每組有180個指紋感應電極的情形，數據輸入電路形成有交叉排列的NxM個電極導線134及M個數據線135于布線區114中。每組中的第一條電極導線與第一數據線(Pin_1)電性連接，每組中的第二條電極導線與第二數據線(Pin_2)電性連接，每組中的第M條電極導線與第M條數據線(Pin_M)電性連接，并依序排列在觸控顯示區域的下方。
此外，為了達到分區驅動指紋傳感器，多工器陣列包括N個開關電路，與N組電極導線相對應。因此，N個開關電路中僅有一個獨立接收一接通信號(即脈沖信號SP)，用以接通與此電路相對應的一組電極導線，其余N-1個開關電路處于斷開狀態。
以上就是友達發明的用于全屏幕指紋識別的觸控顯示器，這種指紋識別模塊及應用其的指紋識別觸控顯示器，可在觸控顯示區域內的任何一個位置識別指紋，不需額外設置單點固定位置的指紋傳感器。因此，在外觀上不會受限而可提高顯示裝置的整體性，且能達到高屏占比的市場需求。
