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当前手机行业几大前沿技术，屏下指纹识别就是其中一个，它不仅带来全新的解锁交互方式，而且还影响着全面屏手机的形态演进。各家手机厂商开发布会时，总会宣传自家屏下指纹识别技术。 各家的叫法不尽相同，相信很多朋友都感到困惑？但实际上屏下指纹实现的原理一般都离不开——光学屏幕指纹识别和超声波指纹识别这两项方案。屏下指纹识别技术和传统的电容式指纹识别有什么不同？最近，天马微电子官宣的全球首款“LCD屏内多点指纹”解决方案又有怎样的特点？
01 全面屏淘汰了电容式指纹 口罩难倒了苹果的Face ID 作为全面屏时代的全新解锁交互方式，屏下指纹识别技术可以说是未来的行业趋势。这里很多人会说苹果的3D人脸识别方案不也同样方便？但是全面屏向着极致化方向发展，为3D人脸识别预留的“刘海”，就必须去掉。 而且，现在我们都需要戴口罩，这个时候iPhone的3D人脸识别就很不方便，之前很多网友也反馈过戴口罩让手机人脸识别几乎成了累赘，为此苹果还特意进行系统更新，修改了密码解锁的方式。
苹果Face ID人脸识别 在了解屏下指纹识别前，就不得不先看一下传统的电容式指纹识别方案。传统的电容式指纹识别技术我们应该都不陌生，全面屏手机时代没有来临之前，几乎所有的手机指纹识别技术都是电容式指纹识别。
iPhone 5s采用电容式指纹识别 从iPhone 5s发布之后，电容式指纹识别方案就开始风靡全球。它的原理是利用硅晶圆在和我们皮肤上电解液接触的时候后形成电场，同时微观上指纹纹路是高低不平的（肉眼不可见），这时候传感器就可以采集下指纹的形状，用于解锁。 通过原理我们可以了解，电容式指纹识别不能湿手解锁、无法隔着电场情况复杂的屏幕实现屏下指纹识别。因为其穿透能力太差，也让它在全面屏时代显得格格不入。
屏下指纹识别就不一样了，它是将指纹识别器隐藏在屏幕下方，透过屏幕对用户的指纹进行信息采集和匹配识别。优点就是不会占用屏幕空间，可以说屏下指纹识别技术就是为全面屏时代而生的。 02 全面屏时代的两大主流屏下指纹识别技术 超声波指纹识别 因为超声波具有穿透不同材料的能力，指纹模组发出的特定频率的超声波扫描手指，根据不同材料产生的回波来区分指纹脊线与谷所在的位置，不同的指纹建立相对应的图像。
超声波指纹识别能够穿透金属，玻璃等材料，所以在不开孔的情况下实现屏下指纹识别。同时，超声波指纹识别受手指表面的污垢、水等的影响较小，可以实现湿手解锁。 光学指纹识别 光学指纹识别技术，其原理是利用了光的折射和反射。OLED屏幕拥有的自发光、可弯曲，厚度薄等特性，这为光学屏下指纹识别在手机上能够应用提供了保障。
手指按压屏幕，OLED屏幕发出光线将手指区域照亮，照亮指纹的反射光线透过屏幕返回到屏下的传感器上，然后进行识别。光学屏下指纹识别可以有效的避免环境光的干扰，稳定性更好，是目前使用最广泛的指纹识别技术，获得国内很多手机厂商的青睐。vivo的屏下指纹识别技术应用较早，其原理就是光学指纹识别技术。 我们可以注意到，由于LCD屏幕没有自发光的特性，所以目前支持光学屏下指纹识别的手机都采用的是OLED屏幕。而现在，LCD屏内多点指纹解决方案打破了这个局面。 03 什么是LCD屏内多点指纹解决方案 在手机指纹识别领域，无非就两种，一种是OLED屏幕+屏下指纹识别，另一种就是LCD屏幕+后置或者侧边指纹识别。 很多人疑问，为什么LCD+屏下指纹识别却没有？众所周知，LCD屏幕不具备自发光特性，其需要背光板去打光，这样的背光原理意味着LCD屏幕更厚。那么要实现光学屏下指纹，就需要在屏幕下面安装一个小的“摄像头”，通过摄像头拍照比对指纹。 而屏下摄像头模组是不透光的，LCD的背光式的发光原理就注定无法使用这种屏下摄像头模组，因为不仅会增减屏幕厚度，而且室外强光下还可能会看到传感器模组，这就类似在电影院里面看电影，突然有个人挡住了投影仪，非常影响观看效果。
超声波指纹，因为LCD屏幕太厚，超声波也无法穿过屏幕识别指纹。那么，LCD屏内指纹识别真的就无路可走了吗？ 早在去年，京东方、汇顶科技等企业就已经宣布攻克了LCD屏下指纹技术难关，接下来则会实现量产。万万没想到，国内知名屏幕厂商天马半路杀了出来，发布了全球首款LCD屏内多点指纹解决方案（TED Finger Print，简称TFP）。
其原理是将指纹图像采集器内嵌于TFT显示基板上，这样就实现了触控、显示、指纹识功能三合一。同时，由于TFT显示基板覆盖了整个屏幕，搭载的传感器基于玻璃基板、尺寸不受限制，可在全屏幕上实现“全屏多点”指纹识别。最重要的是，这个方案为天马自主知识产权。
这项技术拥有三大核心亮点：第一，高集成化；第二，高屏占比；第三，全屏多点指纹识别。 首先，由于LCD屏幕和OLED屏幕显示原理不同，LCD屏幕厚度更高且无法做到独立显示，传统的屏下指纹传感器无法透过屏幕正常识别。 天马的解决方案首次实现触控、显示、指纹识别三合一，解决了LCD屏内光学指纹被屏幕盖板厚度限制的问题，具有量产性。同时，由于将光路调制单元集成在显示屏内部，显示屏厚度相比外挂式准直光路设计方案降低50%以上，使手机设计更轻薄。 其次，这项方案将指纹识别功能内置在显示屏内，有效提升终端产品的屏占比。
最后，支持全屏任意显示区域实现指纹多点识别，可应用于全屏幕盲解锁、APP加密解锁、自定义指纹控制，安全性、私密性更高。 我们知道，屏下指纹识别是指通过屏幕玻璃下方完成指纹识别解锁过程的一种技术，包括电容式、光学和超声波式指纹识别，但由于技术和成本的原因，绝大部分只能在固定的区域内实现单点指纹识别。 而天马的LCD屏内多点指纹解决方案，采用光学指纹识别方式，创新性的将指纹图像采集器集成到显示屏内，实现“全屏多点”指纹识别，可以说是行业的一次大跨步。 写在最后 新技术的诞生，往往可以引领一个行业的发展方向。天马的全球首款LCD屏内多点指纹解决方案，其高集成化、高屏占比和全屏多点指纹识别的特性，为未来LCD屏内指纹识别手机的实现量产，注入了强心剂。至于首款搭载这项技术的手机会是谁，我们不妨期待一下。 另一方面，即使LCD屏下指纹技术取得突破进展，但也很难全面普及。首先，当下手机屏幕市场格局基本形成，OLED屏幕综合素质表现更强，因此成为了当下手机屏幕的主流。可能仅靠指纹识别功能，很难改变市场格局，但显然，天马的这套解决方案瞄准了更为广阔的市场。 这项技术除了用在手机上，将大大提升智能终端人机交互体验的多元化空间，比如可以为APP深层加密、保障财富安全、提升车辆驾驶体验；并可为智慧工厂、智慧城市、智能家居、智能交通、智能医疗的信息安全提供更高级别的保障。 LCD屏内指纹的到来 是否是LCD的翻身之日？前段时间，天马微电子正式发布了全球首款LCD屏内多点指纹识别方案（TED Finger Print，简称TFP），将识别模组集成在液晶面板内，因此称为屏内指纹。TFP支持全屏任意区域指纹识别，用户不仅可以盲解锁、还可以自定义指纹控制以及APP加密解锁，增强安全性和私密性。
天马的LCD屏内指纹一发布，就令曾经高呼“LCD永不为奴”的用户激动不已。毕竟LCD党与OLED党已经厮杀多年，如今，看似比OLED的屏幕指纹更方便的屏内指纹能否为LCD扳回一城？LCD还能否回到当初的“黄金时代”？这事儿我们慢慢来唠唠。
在LCD屏幕指纹方案并未发布时，“指纹解锁方式”甚至成为了辨别LCD屏幕和OLED屏幕的方法。尽管LCD党表示屏幕指纹解锁方案没有背部、侧边指纹方便，但不支持就是不支持，在这场没有硝烟的战争中，LCD党惨败。
如今天马带来的TFP支持在屏幕任意位置指纹识别，是否就能在“指纹识别”一战中翻身？那也未必。天马带来的TFP方案确实能够让指纹识别的过程比起几种OLED屏幕指纹解锁方案的定点解锁更加自由，一定程度上算是扳回了一城。
选择将指纹识别模块做到屏幕上，是全面屏时代的选择。时间往回拨，在那个手机还有“华丽”下巴的时代，手机的指纹与“home”键结合的方式，其实还是挺方便的，在按下电源键的同时就能解锁。方便达到了，但是“不够美”。
于是，当手机进入全面屏时代之后，为了追求更高的屏占比，将指纹模块挪到一个合适的位置成为了一大难题。 从人体工学角度考虑，背部指纹也是挺好的解决方案，但是架不住它丑。侧边指纹，在当时的转型期，由于技术原因要放在侧边就不得不牺牲机身厚度，归根结底还是一个字——“丑”。
于是，当屏幕指纹出现那一刻我仿佛就是唐伯虎看到了“春夏冬香”衬托下的“秋香”，没有多的语言来描述，只剩一个“真香”。
“秋香”可以说是才貌双全，不仅在颜值上吊打其它几种解决方案，而且操作符合用户习惯。对比这么明显，选谁这不是一目了然么？于是，在当时很难实现屏幕指纹的LCD被迫靠边站，这一站，就是好几年。
目前已经商用的屏幕指纹识别技术主要有两大流派，光学方案与超声波方案。其中光学方案主要是依靠光线反射来探测指纹回路，需要结构足够轻薄化而且没有背光干扰，因此OLED屏幕先天适合做屏幕指纹识别。
而LCD屏幕指纹识别技术的前进道路上，主要有穿透性差与背光干扰两大难点。此前TCL华星利用红外光来代替可见光在手指的反射作用进行成像，并通过红外发射器、指纹接收器，和各类光学镀膜来提高透过率及成像精度，但是结果并不理想——识率为<3%，而OLED的光学方案的指纹解锁的误识率大概为0.4%左右。 而天马的方案则是目前光学屏幕指纹识别的升级版，将识别模组集成在液晶面板内，并且吧感光元件（CMOS）图像感应方案转换为薄膜晶体管（TFT）阵列方案，利用TFT制程增加了一层a-Si(非晶硅)驱动的sensor（光电转换二极管）。
这样的设计，让识别模组的红外线无需穿过液晶显示，确实有助于改进对于提升识别率和识别速度，但是能否达到技术相对成熟的OLED的两种识别方式的程度还有待商榷。另外，这样的设计工艺要求很高，而且叠加掩膜层数会提高敏感度，最终提升TFT sensor的量子效率，但这同时也会导致良率下降和成本提高的问题。 从设计的角度来看，天马带来的TFP技术目前来看还不够成熟，想要追上已经大量商用几年的OLED还有很长一段路要走，论“以屏内指纹技术翻盘”那更是一个遥远的话题。
从屏幕本身来看，LCD和OLCD两种屏幕各有优劣，简单总结下两者的特点： 1、LCD屏幕：有液晶层，整体结构比较厚；不可弯曲；不可自发光，色彩偏冷淡，但也没有烧屏风险；成本较低； 2、OLED屏幕：无液晶层，整体结构比较薄；可以弯曲，甚至折叠；可以自发光，整体的色彩非常均匀、饱和，视觉效果更佳，但可能“烧屏”；成本较高。
这样看来，两种屏幕打得有来有回，LCD似乎不该这么快被高端旗舰所抛下，但为什么现在却很难在旗舰机型中见到LCD屏幕，反而在中低端中广泛应用？LCD这一败，很大程度上并不是技术原因，而是对手OLED已经将终端厂商绑上了自己的战车。 市场主流从LCD向OLED屏转变有一个非常重要的时间点——2017年，屏幕指纹技术登场让OLED 备受关注，而坚持LCD的苹果也在iPhone X中换上了OLED。而在此之前，LCD是绝对的主流，但是之后LCD就被贴上了“低端、过时、耗电、显示效果差、不能用屏下指纹”的标签。
纵观当下新品，中高端机型集体转向OLED屏幕，包括小米、vivo、一加、OPPO，以及魅族等厂商，更是几乎将自家与三星定制AMOLED作为了重要的产品卖点。
除了终端厂商，头部屏幕供应商的动作也早就透露了LCD大势已去的事实。在今年年初，三星显示集团就表示，将于今年年底关停旗下在韩国和中国的所有 LCD 面板产线，彻底放弃 LCD 生产。事实上，三星的动作反而是最慢的——松下和LG Display 早在去年就宣布逐步停止 LCD 生产。头部供应链的离开，也基本意味着LCD在行业内已基本被放弃。
另外，OLED还有着更多能够吸引消费者的特质能够成为高端旗舰的卖点，这也让终端厂商更为青睐OLED屏幕。 比如OLED的可弯曲、可折叠属性，在这个“曲面屏”、“瀑布屏”、“折叠屏”成为旗舰机关键词的时期，让LCD的处境颇为尴尬。
OLED 还有黑色状态下不发光特性，可以做到“纯净的黑”，而LCD背光面板的存在显然是做不到的。比如下图，相信很多人都是因为这个特性而爱上OLED屏。
OLED的自发光特性还可以达到省电的目的，功耗方面对比LCD更省电。按此特性，很多手机厂商带来了“熄屏显示”功能，于是又多了一个依托OLED屏幕带来的卖点，LCD只能黯然退场。
当然，LCD也是有优势的，比如更加护眼。OLED屏幕为了材质寿命，一般采用PWM 调光，通过不停通电、断电的形式来调节屏幕的亮度，在低亮度情况下的低频屏闪让人感觉头晕，而LCD有着背光面板，可以通过 DC 调光的方式改变亮度，没有PWM的严重屏闪感。
不过，很多人坚持LCD，还是因为LCD的成像效果更好，RGB的像素排列可以保证子像素全面展示，成像画面自然。而OLED的几种像素排列都是两种像素借助邻近像素才能成像，成像画面存在彩边锯齿。要想减小这种差距，OLED屏幕只能往上堆像素——2K的OLED屏幕才可与1080P的LCD屏幕一战。 想感受差距的可以直接看下图：
综合来看，LCD被挤出高端行列其实是很多因素并行的结果。因为这些条件在，LCD想要凭借一个“屏内指纹”翻身还是有些难度。
LCD因为自身的各种局限，想要重回高端看来已是无望，“LCD永不为奴”这句话看来也只能是历史。而且随着OLED屏成本的降低，已经不仅仅是高端旗舰机型使用，中低端产品中也有不少都采用了OLED屏幕。 现在来看，LCD失去的可能不只是高端领域，而是真的在逐渐退出历史舞台。也许在未来，LCD将成为移动终端历史中的一个回忆。 |
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