·日前,小米爆料LCD屏下指紋技術(shù)具備可量產(chǎn)性,再加上早先匯頂對(duì)外透露的LCD屏下指紋解鎖技術(shù)量產(chǎn)消息,已經(jīng)有兩家公司具備量產(chǎn)能力,技術(shù)運(yùn)用指日可待。
集微網(wǎng)消息,3月9日,Redmi紅米總經(jīng)理盧偉冰在微博上發(fā)布了一則重磅消息,即Redmi的研發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在LCD屏幕上實(shí)現(xiàn)了屏下指紋解鎖,并稱具備可量產(chǎn)性,同時(shí)還配有演示視頻。
現(xiàn)有的指紋識(shí)別技術(shù)主要有電容式指紋識(shí)別、光學(xué)式屏幕指紋識(shí)別和超聲波式指紋識(shí)別這三種,關(guān)于光學(xué)式屏幕指紋識(shí)別和超聲波式指紋識(shí)別在之前的專利解密系列中有過介紹。但是目前這些技術(shù)都只在OLED屏上所使用,為何LCD屏無法完成現(xiàn)有的指紋識(shí)別技術(shù)呢?
這是由于LCD屏幕和OLED屏幕的結(jié)構(gòu)差異所造成的,由于LCD屏幕不能自己發(fā)光,所需需要背光模組來提供背光,也正是這層背光模組阻礙了屏下指紋的識(shí)別,因此想要實(shí)現(xiàn)LCD屏的指紋識(shí)別就要徹底對(duì)于傳統(tǒng)的方案進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新!
為了攻克這個(gè)難題,小米在17年5月31日申請(qǐng)了一項(xiàng)名為“LCD面板、LCM、指紋識(shí)別方法、裝置及存儲(chǔ)介質(zhì)”的發(fā)明專利(申請(qǐng)?zhí)枺?01710405301.6),申請(qǐng)人為北京小米移動(dòng)軟件有限公司。
根據(jù)目前公開的專利資料,讓我們一起來看看這項(xiàng)LCD指紋解鎖方案吧。
如上圖為LCD面板的結(jié)構(gòu)示意圖,該LCD面板包括背光源1、CF層2和紅外光檢測單元3,如下圖(左上)所示,背光源還包括用于發(fā)射紅外光的紅外燈11,如下圖(右上)所示,CF層包括多個(gè)濾光片21,圖下圖(正下)所示,紅外光檢測單元包括紅外光檢測陣列31,紅外光檢測陣列包括多個(gè)紅外光檢測器311,這些檢測器就是用于檢測紅外光的。
背光源用于為LCD面板提供充足的亮度與分布均勻的平面光源,使得LCD面板能夠正常顯示畫面。由于LCD面板中的各個(gè)組件對(duì)紅外光有較高的透過率,因此背光源中的紅外燈11發(fā)射的紅外光可以順利穿透該LCD面板到達(dá)手指。
CF層用于顯示畫面,射入CF層的光可以經(jīng)由CF層中的多個(gè)濾光片轉(zhuǎn)變混合成不同顏色的光,從而形成各種畫面。
紅外光檢測器中的每個(gè)紅外光檢測器可以通過對(duì)應(yīng)的TFT(薄膜晶體管)來檢測紅外光,例如可以對(duì)紅外光檢測器對(duì)應(yīng)的TFT的柵極施加電壓,以開啟該TFT,該TFT開啟后,再向該TFT的源極施加電壓,則紅外光檢測器可以檢測紅外光,這些紅外光就代表了用戶輸入的指紋信息,因此這個(gè)紅外光檢測器是整個(gè)系統(tǒng)中極為關(guān)鍵的一部分!
如何具體進(jìn)行指紋檢測呢?安裝有LCD面板的手機(jī)在進(jìn)行指紋、掌紋等手紋的識(shí)別時(shí),用戶無需使用額外的物理按鍵來進(jìn)行識(shí)別(例如我們熟知的前置或者后置指紋),而是可以直接通過位于LCD面板的顯示區(qū)域內(nèi)的紅外光檢測陣列來進(jìn)行識(shí)別。
這樣設(shè)計(jì)的好處,則是而可以避免物理按鍵對(duì)LCD面板的額外占用,增大屏幕在LCD面板上占用的面積,進(jìn)而增大了手機(jī)的屏占比,提高了手機(jī)的顯示性能。
接下來我們?cè)賮砜纯匆壕э@示模組(LCM)的結(jié)構(gòu)吧,如下圖所示。
可以看到該LCM包括我們剛剛介紹的LCD面板61以及驅(qū)動(dòng)電路,知道了LCD面板的結(jié)構(gòu)及功能,這里主要介紹驅(qū)動(dòng)電路,這個(gè)驅(qū)動(dòng)電路主要是用于驅(qū)動(dòng)紅外燈以及紅外檢測器以便于完成指紋識(shí)別。
在LCD面板的介紹中提及用戶可以直接在手機(jī)屏幕上進(jìn)行指紋檢測,利用紅外檢測器來捕捉用戶的指紋,這個(gè)過程具體是怎樣的呢?
當(dāng)設(shè)備檢測到用戶進(jìn)行指紋識(shí)別的觸摸操作時(shí),用戶的手指正貼近在LCD面板上,所以此時(shí)可以使用背光源中的紅外燈和多個(gè)紅外光檢測器來進(jìn)行指紋識(shí)別。由于手指的表皮層和真皮層對(duì)紅外光的反射時(shí)間不同,并且紅外光在手指的表皮層和真皮層的各個(gè)紋線處反射后會(huì)形成強(qiáng)度不同的反射光,因此可以根據(jù)多個(gè)紅外光檢測器檢測到反射光的時(shí)間和檢測到的反射光的強(qiáng)度,確定指紋圖像中表皮層和真皮層的紋線位置,確定指紋圖像中表皮層和真皮層的紋線位置后,也就得到了該指紋圖像。這也就是利用紅外來檢測指紋的原理所在。
最后我們?cè)僬w來了解一下指紋識(shí)別的整個(gè)流程。
首先,當(dāng)檢測到用戶進(jìn)行指紋識(shí)別的觸摸操作時(shí),驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外燈,通過背光源中的紅外燈發(fā)射紅外光。
其次,通過紅外光檢測器檢測該紅外燈發(fā)射的紅外光的反射光。
最后,根據(jù)多個(gè)紅外光檢測器的位置、多個(gè)紅外光檢測器檢測到反射光的時(shí)間和檢測到的反射光的強(qiáng)度,確定指紋圖像。
以上就是小米發(fā)明的屏下指紋技術(shù),可以看到該方案中主要介紹了配置在LCD面板中的各種組件是如何進(jìn)行指紋檢測的,在檢測到用戶的指紋圖像后,后續(xù)還要和存儲(chǔ)在手機(jī)內(nèi)部的用戶指紋信息進(jìn)行比對(duì),才能完成整個(gè)檢測過程!
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