指纹识别技术科普贴（四）：微型光学式指纹识别传感器
2017-03-25 17:12:44 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
2017年，麦姆斯咨询为大家介绍了苹果公司和汇顶科技的基于微型光学感测技术的指纹识别技术，这种技术巧妙地将显示屏和指纹传感器的融合于一体，支持全屏幕多处进行指纹识别，从此可以和手机的“下巴”——HOME键说Bye Bye了！
微型光学感测技术带来的隐性之美——智能手机的全“面”革新
试想一下，一款屏占比很高，整体上浑然一体的智能手机摆在面前，你会不会眼前一亮，爱不释手？指纹识别传感器的“隐形”之术，从在玻璃背面开槽（电容式），到置于玻璃背面（超声波式），演变到如今最新的置于显示屏下（代表：汇顶科技最新发布的显示屏内指纹识别技术）和集成于显示屏内（代表：苹果公司最新专利公布的MicroLED技术）。
指纹识别传感器的“隐形”演变之路
2017年，麦姆斯咨询为大家介绍了苹果公司和汇顶科技的基于微型光学感测技术的指纹识别技术，这种技术巧妙地将显示屏和指纹传感器的融合于一体，支持全屏幕多处进行指纹识别，从此可以和手机的“下巴”——HOME键说Bye Bye了！
指纹识别传感器的工作原理“始”于光学式，“盛”于电容式，“延续”于超声波式和微型光学式。转了一圈，又回到了光学原理，只是微型光学感测技术的先进性和难度大大高于最初的光学感测技术。在各大电子媒体眼里，微型光学式指纹传感器将是未来的大势所趋，因为这是集功能和美貌于一体的技术，不然怎么会受到智能手机行业老大哥的青睐呢？
微型光学感测技术如何在满足显示功能的同时进行指纹识别？
微型光学式指纹传感器的原理是什么？汇顶科技和苹果采用的技术是有所差异的，但汇顶科技暂未透露出细节，不过我们可以就苹果采用的MicroLED技术深入探讨一番。
2012年前MicroLED技术还停留在实验室研发阶段。索尼最先在这块“处女地”上插旗，早在2012年的国际消费电子展（CES）上就推出Crystal LED Display，打响MicroLED 消费电子应用的第一枪。2016年6月推出的CLEDIS（Crystal LED Integrated Structure），具备超高亮度、无缝拼接与显示尺寸几乎无界限等特性。随着苹果公司于2014年5月收购拥有MicroLED多项专利技术的LuxVue公司，市场对该项技术的关注度达到了空前的高度。如果说索尼代表的是大尺寸显示屏之路，那么苹果则代表手表、智能手机、增强现实（AR）/虚拟现实（VR）眼镜、抬头显示（heads-up displays，HUD）和头戴式显示（head-mounted displays，HMD）等小尺寸显示屏的应用。
MicroLED技术，即LED微缩化和矩阵化技术。指的是在一个芯片上集成的高密度微小尺寸的LED阵列，显示屏每一个像素可定址、单独驱动点亮，将像素点距离从毫米级降低至微米级。MicroLED display，是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，其尺寸仅在1~10μm等级左右，再将MicroLED批量式转移至电路基板上，其基板可为硬性、软性之透明、不透明基板上；再利用物理沉积制程完成保护层与上电极，即可进行上基板的封装，完成结构简单的MicroLED显示。
LuxVue公司Micro LED display申请专利
根据美国专利和商标局于在2017年2月14日公布苹果公司美国专利号为9570002“集成红外二极管的交互式显示面板”，展示了采用MicroLED传感技术的触摸显示屏以及其如何实现指纹识别技术功能。具体而讲，单独的红外发射管与传感二极管连接作为驱动，选择电路用于创建子像素电路。由于其体积小，这些红外二极管可以与RGB LED嵌入显示基板，或者安装在微型芯片上后再集成到所述基板。在进行指纹识别操作时，集成有交互像素（所谓的“交互像素”，这种子像素排列可以将红、绿、蓝、红外发光二极管、红外探测器，以及其它颜色的阵列集成在分辨率非常高的面板）的屏幕的某一特定区域或者某几行扫描到用户的指纹信息。当该距离达到足以感应到的距离，将生成位图并通知系统近似定位数据。在某些情况下，位图包括入射光强度信息，允许对对象及其表面进行深层分析。例如，通过检查位图的暗点和亮点，样本系统可以检测用户指纹中相应的脊线和皱褶。从而实现指纹识别的功能。
美国专利号为9570002“集成红外二极管的交互式显示面板”
任重而道远的商业化量产之路
汇顶科技的微型光学式指纹识别传感器研发已有两年多了，光路依然是借用了OLED屏，华为旗舰机型P10将采用这款传感器。我们希望，今年或者明年能看到这项“黑科技”的量产。
苹果采用的MicroLED技术的优势不言而喻，耗电量仅为LCD的十分之一，与OLED一样属于自发光，能将像素之间的距离从毫米级降至微米级，色彩饱和度接近OLED。加上由于系统的体积和重量可以再缩小，兼具低功耗、快速反应的特质，最重要的是没有OLED的色衰缺点。因此受到新一代消费电子产品厂商的热捧！
LCD、OLED与MicroLED三种显示技术的性能比较
业界有猜测MicroLED显示屏可能出现在IPhone 8上，然而此项技术要达到量产则还有许多工程和制造方面的障碍需要突破。其中制程中最大的难题就是“转移问题”——在一块驱动基板（TFT）上组装数百万个尺寸在微米级的MicroLED，如何实现这种“巨量微组装”？苹果、X-Celeprint、Playnitride等公司已经开发出大规模拾取和定位技术，能够同时处理数万到数百万个MicroLED。不过，处理并精确定位尺寸更小的MicroLED芯片（<10微米）还需要进行进一步开发。同时，对于一块集成了数百万颗微芯片的显示屏来讲，一个像素坏点就会导致整片报废，要做到100%的综合良率听起来像是“天方夜谭”！另外，MicroLED显示屏对其光效、波长一致性、全彩性和良率都有很高的要求。
但是！如果哪家突破了种种技术壁垒，成功实现了量产，那么回报将是非常丰厚的！根据Yole在报告《MicroLED显示技术与市场-2017版》中预测：“智能手机市场是一块难啃的‘硬骨头’，MicroLED需要在制造和5微米以下MicroLED的处理方面进行进一步的技术提升。最乐观估计，MicroLED显示市场的出货量到2025年可以达到3.3亿。”
MicroLED显示至2025年的出货量预测
许多初创企业和大型厂商都在研究MicroLED显示技术，如LED制造商Epistar（晶元光电）、Nichia（日亚）和Osram（欧司朗）等，显示屏制造商AUO（友达光电）、BOE（京东方）和CSOT（华星光电）等，以及苹果、Facebook/Oculus等OEM制造商。麦姆斯咨询相信，随着MicroLED显示技术的日益成熟，未来在MicroLED显示屏集成指纹识别传感器将指日可待！
至此，麦姆斯咨询推出的四篇关于指纹识别技术的科普贴告一段落。如果希望了解到更深入的技术知识、应用方式以及发展趋势，欢迎参加由麦姆斯咨询举办的『“微言大义”研讨会：指纹识别技术及应用』！
推荐会议：
2017年9月12日，『“微言大义”研讨会：指纹识别技术及应用』将在上海隆重举行，本次研讨会邀请指纹识别技术业界精英进行深入交流和探讨，内容涉及指纹识别传感器应用及市场分析、指纹识别技术原理及技术路线、指纹识别传感器剖析及算法解析等。
拟邀请单位：苹果（AuthenTec）、高通（Qualcomm）、 新思（Synaptics）、Fingerprint Cards、Yole Developpement、汇顶科技（Goodix）、思立微、箩箕技术、敦泰电子、集创北方、比亚迪微电子、信炜科技、神盾（Egistec）、迈瑞 微电子、欧菲光、华天科技等。
同期展会：2017年中国（上海）传感器技术与应用展览会
如果贵司希望参加演讲或展会，请联系王懿，邮箱：wangyi@memsconsulting.com，电话：18217468860
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