博观约取,厚积薄发—揭秘思立微LCD屏下指纹方案

思立微LCD屏下指纹研发始于2018年初,在开始OLED屏下指纹研发时就同步启动了LCD屏下指纹的预研和开发。公司很清晰的看到LCD屏下指纹市场机会点和核心技术痛点,一方面帮助显示屏厂商优化指纹模组;另一方面加紧公司传感器的研发和针对LCD核心算法研发。
   屏下指纹近两年来作为智能手机重要卖点,已经从高端旗舰机市场进一步深入到中端市场。但当前屏下指纹有个很大的痛点在于只能在OLED显示屏下实现。这也就意味着,采用了LCD屏幕的手机尚且还无法实现屏下指纹。
 
  但从智能手机市场来看,当前采用了OLED显示屏的智能手机只占据了很小一部分,绝大部分依然采用的是LCD显示屏。不过,在LCD显示屏下实现指纹技术存在很多难点,其需要芯片与算法的双重结合,以及显示面板厂商等多方面的配合,才能达到最终的理想效果。
 
  立足OLED屏下指纹:思立微率领行业研发LCD屏下指纹热潮
 
  众所周知,在OLED屏下指纹方面,思立微是当前行业仅能量产的龙头企业之一。在2018年第三季度,其已经是国产一线手机品牌的屏下指纹供应商,前不久推出了针对5G手机的小尺寸CSM光学指纹模组方案。
 
  在立足OLED屏下指纹的基础上,思立微瞄准了LCD屏下指纹市场。据了解,2018年年初思立微就已经展开该项目研发,在短短的半年时间后,开始和国内TOP终端客户一起合作开发验证,并与屏幕等材料厂商就叠构材料的改进进行共同合作研发。直至3月份,随着材料厂商的技术进步,思立微光学指纹开始进入快速研发阶段,并启动针对于LCD屏下指纹的配套算法开发,3月底就针对LCD屏下指纹的自研芯片实现产出,且红外成像效果达到预期目标。
 
  从3月份到8月份,随着算法持续优化和迭代,思立微陆续解决了光强不均、成像模糊,光学干涉等诸多问题,到目前LCD的指纹识别关键指标(FAA、FAR等)均已与OLED屏下性能相当。
 
  对于思立微而言,之所以能够率先行业实现LCD屏下指纹的量产,并成为行业的标杆,主要归于以下几方面:首先,其在OLED屏下指纹的量产经验,思立微是最早量产OLED屏下指纹芯片厂商之一;其次,在芯片研发和算法方面具备很深的技术实力和专利。对于指纹芯片厂商而言,其核心就是光学指纹芯片的光响应和核心算法的开发。那么,LCD屏下指纹的研发到底有哪些难点呢?
 
  思立微揭秘:LCD屏下指纹难点何在?
博观约取,厚积薄发—揭秘思立微LCD屏下指纹方案
  众所周知,LCD显示屏幕由阵列基板、彩膜基板、液晶层、上下偏光片和背光源组成。早在2018年中旬,思立微就已经将各个膜层对成像的影响和原理研究清楚,认识到LCD屏下指纹的成败核心点在于背光。
  从技术层面来讲,LCD显示屏背光部分膜材的成像均有各自的问题,如上图为棱镜型增亮片的成像,其会由于三棱镜的分光作用导致指纹模组无法成像。为解决该难题,思立微首先研发了可见光成像方案,发现很多膜材的可见光穿透是一个难题,比如反射片,几乎是不透可见光的。
 
  随后,思立微研发利用红外波段的光来补光成像,其同时开发850nm、940nm和1310nm的补光成像方案。但又发现850nm会有爆灯出现,即会有可见光波段的光被人眼看到,导致影响显示效果。而1310nm补光灯成本过于高昂,并且传感器光电转换效率极为低下,最终采用940nm作为补光灯方案。
 
  实际上,思立微曾研发用低雾度的扩散片来解决成像问题,但采用这种材料则会导致显示光源无法平衡,如果采用反射片开孔的话,同样会对效果影响巨大,会在开孔位置有明显显示发暗的问题。
 
  为解决棱镜增亮片的成像分散问题,也可以采用图像拼接方案。不过,由于增亮片的图像畸变严重,则会在手指变换位置后出现图像不匹配问题,并且拼接图像面积都过于狭小,无法满足算法对特征点的需求,最终思立微采用了可以区分红外和可见光的材料用于背光模组设计,从而使得指纹成像和识别飞速进步。
 
  而在补光方案方面,思立微同步研发过多种方式:第一种方式是将红外LED和白光LED共同放置在背光模块中,通过不同引线控制显示和指纹识别,可以最小的占用整机空间。不过,这种方案会由于光效太低而导致达不到理想效果。
 
  第二种方案则是将红外补光灯放于CG侧表面,成像和识别效果极其优秀,但由于目前普遍使用的2.5D CG,无法大规模普及此方案。
 
  第三种方案将红外灯放置于CG侧边通过CG横向道光的方式补光,但由于光在CG内的全反射效果,使得成像信号极其微弱。
 
  第四种方案就是将红外补光灯放置于显示屏下方,此方案的优点为不增加边框,可以带来更好的整机ID收益,但对算法要求较高。事实上,在开发屏下补光之前思立微就已启动了CG下补光的方案,此方案成像效果优秀,识别算法简单,但会给客户带来1mm以内的边框增加。
博观约取,厚积薄发—揭秘思立微LCD屏下指纹方案
  随着LCD嵌位中框等设计的优化方案逐步落实,思立微在LCD屏下指纹技术积累下,完成LCD专用核心算法开发工作,2018年底就开始与国内TOP客户开展预研项目测试验证工作,并逐渐推进至今的可量产阶段。
 
  简而言之,思立微宣布LCD屏下光学指纹解决方案,意味着LCD屏下指纹技术确实已经处于量产状态。据思立微研发人员介绍,目前LCD屏下指纹关键指标均已达到OLED屏下指纹水平,LCD屏下指纹对于显示屏主要改善点为平衡和优化指纹识别光路及显示效果。
 
  思立微LCD屏下指纹研发始于2018年初,在开始OLED屏下指纹研发时就同步启动了LCD屏下指纹的预研和开发。公司很清晰的看到LCD屏下指纹市场机会点和核心技术痛点,一方面帮助显示屏厂商优化指纹模组;另一方面加紧公司传感器的研发和针对LCD核心算法研发。
 
  在2018年末随着显示屏模组的研发进步,指纹模组也取得了突飞猛进的发展。思立微于今年年初推出针对LCD屏下指纹的升级版芯片,并推出LCD屏下指纹核心算法。据思立微介绍,目前LCD屏下指纹各方面技术水平已和OLED屏下指纹相当,整个研发团队历时一年多的刻苦钻研,反复验证,不断研发更新技术路径以达到最佳效果,目前已经处于量产技术状态并引领行业。
博观约取,厚积薄发—揭秘思立微LCD屏下指纹方案
  而LCD屏下指纹的应用主要受限于成本和定位,目前LCD主要应用于中低端产品,对于这类产品终端比较注重成本控制,一款优秀的中低端手机产品不光要有好的性能,也要有更优势的成本。同LCD屏下指纹竞争的是成本越来越低的OLED显示屏,成本不到光学指纹模组一半的侧边电容指纹。
 
  在思立微看来,其对LCD屏下光学指纹持乐观态度,并透露公司内部正持续加大LCD屏下指纹的投入,并会结合CSM等模组形态给终端带来更好的成本和更优的性能。让我们共同拭目以待,在思立微的技术引领下,一起见证LCD屏下指纹商用时代的真正到来。
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