全屏指纹识别技术之TCL华星光电

由于屏幕指纹识别技术成为主流，越来越多的旗舰手机开始使用OLED屏幕。LCD屏幕由于有背光的存在和面板天然无法透光等技术限制，所以LCD迟迟未能量产屏下指纹。TCL华星已于2019年成功开发出适用于LCD面板的屏下指纹产品，预计在今年推出屏内指纹技术。

指纹是人类手指末端指腹上由凹凸的皮肤所形成的纹路，由于指纹重复率极小，大约150亿分之一，因此可以用来进行身份识别。电容式指纹识别原理基于指腹上凹陷的皮肤和凸起的皮肤所感应的电容有差异，通过采集手指按压在指纹识别器上所感应的电容差异，可以还原指纹的形貌，进而进行指纹辨识。

为了实现全屏幕指纹解锁，华星光电在18年8月28日申请了一项名为“指纹模组和显示设备”的发明专利（申请号：201810989091.4），申请人为武汉华星光电技术有限公司。

根据该专利目前公开的专利，让我们一起来看看这项全屏幕指纹解锁技术吧。

如上图为该专利中发明的指纹模组的结构示意图，指纹模组10包括基板12、多个指纹识别构件14、指纹芯片16以及多个金属线18。基板用于识别指纹的识别区121和位于识别区的外围的非识别区122，指纹识别构件设置于基板的识别区内，指纹芯片设置于基板的非识别区内。

每一个指纹识别构件通过对应的金属线18连接至指纹芯片16，该专利中提及，可以通过设置于基板的识别区内的指纹识别构件以及设置于基板的非识别区内的指纹芯片，增加指纹识别面积，从而实现全屏幕指纹识别。

指纹识别构件通常使用硫化铅、锑化铟等光电材料，红外光探测器的红外光探测材料通常为碲锡铅或碲镉汞等。指纹识别构件呈矩阵排列，是识别区内的最小指纹识别单元。

如上图为显示设备的结构示意图，显示设备20包括依次层迭的指纹模组10、显示面板22以及背光模块24，背光模块包括白光发光二极管241和红外光发光二极管242。

显示设备还包括第一光学胶层26、第二光学胶27及盖板28，第一光学胶层设置指纹模组与显示面板之间，第一光学胶层用以黏结指纹模组与显示面板，使指纹模组稳定地固定于显示面板上。

盖板设置于指纹模组上，用以保护指纹模组，第二光学胶层设置于盖板与指纹模组之间。第二光学胶层用以黏结盖板与指纹模组，使盖板稳定地固定于指纹模组上，以保护指纹模组。

以上就是华星光电发明的全面屏指纹模组和显示设备，这种指纹模组和显示设备能通过设置于基板的识别区内的指纹识别构件以及设置于基板的非识别区内的指纹芯片，增加指纹识别面积，实现全屏幕指纹识别。另外，还能有效减少显示设备的边框，有利于显示设备提升屏占比，利于全屏幕设计。

全屏指纹之友达光电

友达光电于2019年5月14日至16日参加美国2019 SID显示周时展出全系列尖端显示技术，包括应用于智能型手机的全球首款全屏幕光学内嵌式指纹扫描LTPS显示屏，全球最小4.2 mm通孔设计以及最窄1.0 mm下边框的内嵌式触控LTPS显示屏。

友达表示，本次“发表”的6寸全屏幕光学内嵌式指纹扫描LTPS显示屏，为全球首款将光学式传感器嵌于液晶屏内的指纹扫描技术，搭载AHVA并具备全高清+（1080 x 2160）及403 PPI精细画质。此外，全屏幕的指纹扫描区域具备403 PPI的传感器分辨率及30 ms快速反应时间，展现极为精准流畅的指纹感应表现。

一般而言，智能手机的触控显示面板与指纹识别模块都是独立模块且分开制作，然后再组装在一起。因此，通常需要在特定的指纹识别区域上按压指纹才能实现指纹识别，如苹果手机的Home键。此外，此种前置的指纹识别模块通常会压缩屏幕显示区域，降低屏占比。

由于各家手机制造商不断往屏幕的高屏占比发展，因此为了在全屏范围内均可进行指纹识别，以提高显示装置的整体性及屏占比，友达在19年5月24日申请了一项名为“指纹识别模块及应用其的指纹识别触控显示器”的发明专利（申请号：201910443473.1），申请人为友达光电股份有限公司。

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，为该专利中发明的指纹识别触控显示器的示意图，指纹识别触控显示器100包括触控显示面板110、控制器120以及指纹识别模块130。触控显示面板具有触控显示区域112，控制器连接该触控显示面板，用以驱动指纹识别模块。指纹识别模块设置于触控显示区域内，用以感应及识别指纹。

控制器可以控制分区驱动指纹识别模块中的指纹感应电极，以使对应该区中的指纹感应电极能在指纹识别模式下感应手指指纹，指纹识别模块将指纹感应信号回传至控制器，以供识别指纹。

如上图为指纹识别模块的示意图，指纹识别模块包括指纹传感器131、数据输入电路133以及多工器阵列141。其中，指纹传感器包括多个指纹感应电极132，为了能够分区驱动指纹传感器，指纹感应电极分为N组，每一组具有M*Y个指纹感应电极。

例如，指纹感应电极在机身短边方向上分为6组(N＝6)，每组具有180x1920个(M＝180，Y＝1920)指纹感应电极。相对于每组M*Y个指纹感应电极，数据输入电路设有N组每组M个电极导线，独立与相对应各组中M行每行Y个指纹感应电极连接。

如图展示了将指纹感应电极分为6组每组有180个指纹感应电极的情形，数据输入电路形成有交叉排列的NxM个电极导线134及M个数据线135于布线区114中。每组中的第一条电极导线与第一数据线(Pin_1)电性连接，每组中的第二条电极导线与第二数据线(Pin_2)电性连接，每组中的第M条电极导线与第M条数据线(Pin_M)电性连接，并依序排列在触控显示区域的下方。

此外，为了达到分区驱动指纹传感器，多工器阵列包括N个开关电路，与N组电极导线相对应。因此，N个开关电路中仅有一个独立接收一接通信号(即脉冲信号SP)，用以接通与此电路相对应的一组电极导线，其余N-1个开关电路处于断开状态。

以上就是友达发明的用于全屏幕指纹识别的触控显示器，这种指纹识别模块及应用其的指纹识别触控显示器，可在触控显示区域内的任何一个位置识别指纹，不需额外设置单点固定位置的指纹传感器。因此，在外观上不会受限而可提高显示装置的整体性，且能达到高屏占比的市场需求。