解密京东方全屏指纹识别技术

现如今，屏下指纹识别逐渐成了流行趋势，最近不久推出的OPPO、小米等手机都搭载了屏下指纹识别。而在19年，上游厂商京东方也推出了可用于AMOLED屏幕的屏下指纹解决方案，与目前一些屏下指纹识别不同的是，该指纹识别集成在显示屏内部，除了更加轻薄外，“小孔”光路设计遍布整个显示屏，这样做使得该方案还可以支持全屏幕指纹识别，不局限于一个区域。

指纹识别技术是生物识别技术中应用最为广泛的技术，其应用方向主要分为以下四类：一是需要高度安全防护的涉密系统，二是针对大规模人群的身份鉴别技术，三是针对城市公共事务的市民应用，四是从现实生活进入互联网虚拟世界的认证应用。

目前指纹图像的获取设备主要包括光学扫描设备例如微型三棱镜矩阵、温差感应式指纹传感器、半导体指纹传感器（电容式和压感式）、以及超声波指纹扫描四大类，其中半导体指纹传感器尤其是电容式指纹识别技术的应用最为普遍。

京东方这次推出的AMOLED屏下指纹解决方案，可增加自家小尺寸面板在市场上的竞争力。尤其是将屏下指纹与屏幕整合，京东方可以给出更加完整的屏幕解决方案，帮助终端厂商减少成本。

就在18年1月24日，京东方申请了一项名为“具有指纹识别功能的触控屏、指纹识别方法、显示装置”的发明专利（申请号：201810067916.7），申请人为成都京东方光电科技有限公司。

根据目前该专利公开的资料，让我们一起来看看这项全屏幕指纹解锁技术吧。

如上图，为现有技术中电容式指纹传感器的工作原理图，半导体电容传感器可根据指纹的嵴和峪与半导体电容感应颗粒所形成的不同电容值来判断指纹的嵴和峪的位置。

其工作过程如下：先对每个像素点上的电容感应颗粒100预充电至一参考电压，当手指接触到半导体电容传感器的表面时，由于指纹的嵴101凸起、指纹的峪102凹陷，因此根据电容值与距离的关系便会在嵴和峪的位置分别形成不同的电容值。

指纹的嵴对应的像素电容较大、放电较慢，指纹的峪对应的像素电容较小、放电较快。基于这个原理，通过检测电容的放电速度即可探测到嵴和峪的位置，从而形成相应的指纹图像数据。

目前，相较于传统的指纹识别技术，屏幕指纹识别技术具有指纹传感器体积小、功耗低、以及采用标准应用接口的优势，而且能够大幅度提高显示设备的屏占比，因此能为用户带来全新的体验。但是，当前的屏幕指纹识别技术或采用超声波指纹识别，其器件成本相对较高，并且需要采用附加的指纹电容传感器，尤其是固定在屏幕的一较小区域，而且会增加屏幕厚度并影响光学透过率，这些因素都使屏幕指纹识别技术的发展受到了一定程度的限制。

如上图，为该专利中发明的具有指纹识别功能的触控屏的平面结构示意图，触控屏包括衬底基板10、阵列排布在衬底基板上方的多个触控单元20、以及位于衬底基板下方的多个指纹识别底电极301。

触控单元包括电连接的触控网格200，底电极在衬底基板上的投影位于触控网格的内部区域在衬底基板上的投影之内，触控网格的内部区域与指纹识别底电极关于衬底基板呈上下对称设置，即指纹识别底电极设置在与触控网格的内部区域相对应的位置处。

其中，由触控网格构成的触控单元可作为触控电极，而对应触控网格内部区域的指纹识别底电极可作为指纹识别感应层，触控电极的结构如下图所示。

出于触控消影的需求，图中的单层自电容触控电极70采用蛇形结构的图案设计，且触控电极以及触控走线700也均采用该蛇形图案设计，这样便可达到很好的消影效果。

如上图就是这种指纹识别电容的示意图，指纹识别电容可以仅由指纹识别底电极301构成。在此情况下，控制模块所检测的电容是指纹识别底电极对地的电容，当手指进行触摸操作时，手指的电容与指纹识别底电极对地的电容并联，在指纹的嵴的位置，指纹识别底电极对地的电容发生变化，从而可进行指纹识别。

最后，来看看这种指纹识别的方法流程图，首先获取任意连续区域中的多个指纹识别底电极接收到的电容变化信号，以响应该多个电容变化信号生成参考指纹信息。再根据所生成的参考指纹信息与系统预存的标准指纹信息进行对比，以识别该指纹信息是否与标准指纹信息一致。

以上就是京东方发明的全屏幕指纹识别技术，这种方案将用于进行指纹识别感应的指纹识别底电极与用于进行触控感应的触控网格均设置在触控屏的显示区域内，并使指纹识别底电极对应触控网格的内部区域设置。以达到凡是具有触控功能图案的地方都有指纹识别图案，使得触控屏能够兼具触控和指纹识别的双重功能，从而实现全屏的指纹识别功能。