博觀約取,厚積薄發—揭秘思立微LCD屏下指紋方案

思立微LCD屏下指紋研發始于2018年初,在開始OLED屏下指紋研發時就同步啟動了LCD屏下指紋的預研和開發。公司很清晰的看到LCD屏下指紋市場機會點和核心技術痛點,一方面幫助顯示屏廠商優化指紋模組;另一方面加緊公司傳感器的研發和針對LCD核心算法研發。
   屏下指紋近兩年來作為智能手機重要賣點,已經從高端旗艦機市場進一步深入到中端市場。但當前屏下指紋有個很大的痛點在于只能在OLED顯示屏下實現。這也就意味著,采用了LCD屏幕的手機尚且還無法實現屏下指紋。
 
  但從智能手機市場來看,當前采用了OLED顯示屏的智能手機只占據了很小一部分,絕大部分依然采用的是LCD顯示屏。不過,在LCD顯示屏下實現指紋技術存在很多難點,其需要芯片與算法的雙重結合,以及顯示面板廠商等多方面的配合,才能達到最終的理想效果。
 
  立足OLED屏下指紋:思立微率領行業研發LCD屏下指紋熱潮
 
  眾所周知,在OLED屏下指紋方面,思立微是當前行業僅能量產的龍頭企業之一。在2018年第三季度,其已經是國產一線手機品牌的屏下指紋供應商,前不久推出了針對5G手機的小尺寸CSM光學指紋模組方案。
 
  在立足OLED屏下指紋的基礎上,思立微瞄準了LCD屏下指紋市場。據了解,2018年年初思立微就已經展開該項目研發,在短短的半年時間后,開始和國內TOP終端客戶一起合作開發驗證,并與屏幕等材料廠商就疊構材料的改進進行共同合作研發。直至3月份,隨著材料廠商的技術進步,思立微光學指紋開始進入快速研發階段,并啟動針對于LCD屏下指紋的配套算法開發,3月底就針對LCD屏下指紋的自研芯片實現產出,且紅外成像效果達到預期目標。
 
  從3月份到8月份,隨著算法持續優化和迭代,思立微陸續解決了光強不均、成像模糊,光學干涉等諸多問題,到目前LCD的指紋識別關鍵指標(FAA、FAR等)均已與OLED屏下性能相當。
 
  對于思立微而言,之所以能夠率先行業實現LCD屏下指紋的量產,并成為行業的標桿,主要歸于以下幾方面:首先,其在OLED屏下指紋的量產經驗,思立微是最早量產OLED屏下指紋芯片廠商之一;其次,在芯片研發和算法方面具備很深的技術實力和專利。對于指紋芯片廠商而言,其核心就是光學指紋芯片的光響應和核心算法的開發。那么,LCD屏下指紋的研發到底有哪些難點呢?
 
  思立微揭秘:LCD屏下指紋難點何在?
博觀約取,厚積薄發—揭秘思立微LCD屏下指紋方案
  眾所周知,LCD顯示屏幕由陣列基板、彩膜基板、液晶層、上下偏光片和背光源組成。早在2018年中旬,思立微就已經將各個膜層對成像的影響和原理研究清楚,認識到LCD屏下指紋的成敗核心點在于背光。
  從技術層面來講,LCD顯示屏背光部分膜材的成像均有各自的問題,如上圖為棱鏡型增亮片的成像,其會由于三棱鏡的分光作用導致指紋模組無法成像。為解決該難題,思立微首先研發了可見光成像方案,發現很多膜材的可見光穿透是一個難題,比如反射片,幾乎是不透可見光的。
 
  隨后,思立微研發利用紅外波段的光來補光成像,其同時開發850nm、940nm和1310nm的補光成像方案。但又發現850nm會有爆燈出現,即會有可見光波段的光被人眼看到,導致影響顯示效果。而1310nm補光燈成本過于高昂,并且傳感器光電轉換效率極為低下,最終采用940nm作為補光燈方案。
 
  實際上,思立微曾研發用低霧度的擴散片來解決成像問題,但采用這種材料則會導致顯示光源無法平衡,如果采用反射片開孔的話,同樣會對效果影響巨大,會在開孔位置有明顯顯示發暗的問題。
 
  為解決棱鏡增亮片的成像分散問題,也可以采用圖像拼接方案。不過,由于增亮片的圖像畸變嚴重,則會在手指變換位置后出現圖像不匹配問題,并且拼接圖像面積都過于狹小,無法滿足算法對特征點的需求,最終思立微采用了可以區分紅外和可見光的材料用于背光模組設計,從而使得指紋成像和識別飛速進步。
 
  而在補光方案方面,思立微同步研發過多種方式:第一種方式是將紅外LED和白光LED共同放置在背光模塊中,通過不同引線控制顯示和指紋識別,可以最小的占用整機空間。不過,這種方案會由于光效太低而導致達不到理想效果。
 
  第二種方案則是將紅外補光燈放于CG側表面,成像和識別效果極其優秀,但由于目前普遍使用的2.5D CG,無法大規模普及此方案。
 
  第三種方案將紅外燈放置于CG側邊通過CG橫向道光的方式補光,但由于光在CG內的全反射效果,使得成像信號極其微弱。
 
  第四種方案就是將紅外補光燈放置于顯示屏下方,此方案的優點為不增加邊框,可以帶來更好的整機ID收益,但對算法要求較高。事實上,在開發屏下補光之前思立微就已啟動了CG下補光的方案,此方案成像效果優秀,識別算法簡單,但會給客戶帶來1mm以內的邊框增加。
博觀約取,厚積薄發—揭秘思立微LCD屏下指紋方案
  隨著LCD嵌位中框等設計的優化方案逐步落實,思立微在LCD屏下指紋技術積累下,完成LCD專用核心算法開發工作,2018年底就開始與國內TOP客戶開展預研項目測試驗證工作,并逐漸推進至今的可量產階段。
 
  簡而言之,思立微宣布LCD屏下光學指紋解決方案,意味著LCD屏下指紋技術確實已經處于量產狀態。據思立微研發人員介紹,目前LCD屏下指紋關鍵指標均已達到OLED屏下指紋水平,LCD屏下指紋對于顯示屏主要改善點為平衡和優化指紋識別光路及顯示效果。
 
  思立微LCD屏下指紋研發始于2018年初,在開始OLED屏下指紋研發時就同步啟動了LCD屏下指紋的預研和開發。公司很清晰的看到LCD屏下指紋市場機會點和核心技術痛點,一方面幫助顯示屏廠商優化指紋模組;另一方面加緊公司傳感器的研發和針對LCD核心算法研發。
 
  在2018年末隨著顯示屏模組的研發進步,指紋模組也取得了突飛猛進的發展。思立微于今年年初推出針對LCD屏下指紋的升級版芯片,并推出LCD屏下指紋核心算法。據思立微介紹,目前LCD屏下指紋各方面技術水平已和OLED屏下指紋相當,整個研發團隊歷時一年多的刻苦鉆研,反復驗證,不斷研發更新技術路徑以達到最佳效果,目前已經處于量產技術狀態并引領行業。
博觀約取,厚積薄發—揭秘思立微LCD屏下指紋方案
  而LCD屏下指紋的應用主要受限于成本和定位,目前LCD主要應用于中低端產品,對于這類產品終端比較注重成本控制,一款優秀的中低端手機產品不光要有好的性能,也要有更優勢的成本。同LCD屏下指紋競爭的是成本越來越低的OLED顯示屏,成本不到光學指紋模組一半的側邊電容指紋。
 
  在思立微看來,其對LCD屏下光學指紋持樂觀態度,并透露公司內部正持續加大LCD屏下指紋的投入,并會結合CSM等模組形態給終端帶來更好的成本和更優的性能。讓我們共同拭目以待,在思立微的技術引領下,一起見證LCD屏下指紋商用時代的真正到來。
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