北京時間06月09日消息，中國觸摸屏網訊，在光學指紋識別技術領域，匯頂科技已獲得多個終端廠商共計19款旗艦機型的商用，如華為P40系列、OPPO Find X2系列、小米10系列及一加8系列等，成為5G安卓終端市場的主流選擇。

    本文來自：http://www.zc28898.cn/lcd/news/dynamic/2020/0609/57388.html

隨著科技的發展，全面屏逐漸成為當下電子設備，尤其是智能手機的主流設計元素，而搭載屏下指紋識別功能的液晶顯示(LCD)屏幕也在顯示屏領域占有一席之地。
而現有的LCD在搭載指紋識別模組時卻有一個致命的問題，就是指紋圖像會存在從中間被分割的現象，具體如下圖所示。

 


 

如圖為現有技術中搭載屏下指紋識別模組的LCD光學指紋識別系統結構示意圖，LCD光學指紋識別系統從上至下依次包括：LCD液晶面板、背光模組和LCD屏下指紋識別模組。其中LCD液晶面板從上至下依次包括：玻璃蓋板以及液晶層，背光模組從上至下依次包括：第一棱鏡膜（201）、第二棱鏡膜（202）、擴散膜、導光板、反射膜和鋼板。
其中，兩層棱鏡膜的作用是利用折射和全反射原理使分散的光線集中于一定的角度從背光源中發出。LCD屏下指紋識別模組包括透鏡和光學傳感器，透鏡用于接收指紋產生的反射光，并將該反射光聚焦至光學傳感器上，光學傳感器用于將反射光轉化為電信號，并將電信號傳輸至處理器，以使處理器根據電信號生成指紋圖像。
然而，正是因為這種結構中棱鏡膜的存在，指紋圖像會存在從中間被分割的現象，從而影響了指紋圖像的完整性，進而使得指紋識別過程難以完成。
為了解決這樣的問題，匯頂科技在近期公開了一項名為“屏下指紋識別模組、LCD光學指紋識別系統及電子設備”的發明專利（申請號：201980004075.8），申請人為深圳市匯頂科技股份有限公司。
根據目前該專利公開的資料，讓我們一起來看看這項LCD屏下指紋識別系統吧。

 


 

首先我們先從指紋識別光學系統中的棱鏡膜和棱鏡膜的結構入手探索為何會有這樣的指紋被切斷的現象，如上圖所示，上方是棱鏡膜，下方是棱鏡膜的局部示意圖，B角為棱鏡角度，其可以等于90度，d為棱鏡周期。由于棱鏡膜結構會限制小角度的光進入光學傳感器，根據全反射定律，基本平行棱鏡的入射光線，才能形成垂直的出射光線，以到達光學傳感器。
然而，由于基本平行棱鏡的入射光線很難實現，因此形成垂直的出射光線并不現實，從而這種現象使得指紋圖像會存在從中間被分割的現象，影響了指紋圖像的完整性，進而使得指紋識別過程難以完成。

 


 

如上圖為該專利中提供的屏下指紋識別模組的示意圖，屏下指紋識別模組包括：指紋傳感器304和透射單元303。透射單元用于接收指紋產生的反射光，并將反射光聚焦至指紋傳感器的感應區域3041上；指紋傳感器用于將反射光轉化為電信號，電信號用于生成指紋圖像。
此外透射單元的視場角A大于預設角度，視場角A為射至感應區域上的光線與豎直方向之間的夾角，例如可以為35度或者35度-80度之間的數值。透射單元平行設置在指紋傳感器以及背光模組的棱鏡膜之間，但是透射單元在豎直方向上的投影偏離于指紋傳感器的感應區域的中心位置。
屏下指紋識別模組還包括：基板301，以及設置在基板上形成容置空間的支架302，其中，在容置空間中設置指紋傳感器。透射單元設置在支架相對于基板的側壁上，以于指紋傳感器上的感應區域相對設置。
這樣，通過將透射單元的視場角大于預設角度之后，指紋產生的反射光可以穿透單層棱鏡膜進入透射單元，并使得透射單元將反射光聚焦至指紋傳感器的感應區域上，在通過指紋傳感器將反射光轉化為電信號，以生成用于進行屏下指紋識別的指紋圖像，并且所生成的指紋圖像不會存在從中間被分割的現象，從而保證了指紋圖像的完整性，進而促進指紋識別過程順利完成。
最后我們來看看該專利中的LCD光學指紋識別系統，如下圖所示。

 


 

可以看到，LCD光學指紋識別系統包括：液晶面板100、背光模組200以及屏下指紋識別模組300。其中，背光模組設置在液晶面板的下側，屏下指紋識別模組設置在背光模組的下側。
液晶面板從上至下依次包括：玻璃蓋板101以及液晶層102，背光模組從上至下依次包括：棱鏡膜201、擴散膜203、導光板204、反射膜105和鋼板106。為了提升背光模組的亮度，從而彌補單層棱鏡膜導致的顯示亮度變暗，還可以設置指紋光源400。
指紋光源可以設置在LCD光學指紋識別系統的液晶面板上，例如可以是在玻璃蓋板下方的油墨層1021，與液晶走線區1022相鄰設置，從而使指紋光源發出的光線穿過油墨層后，經玻璃蓋板射出至指紋視場區域，以使指紋產生反射光。
以上就是匯頂科技發明的LCD屏下指紋解鎖系統，通過將透射單元的視場角大于預設角度之后，指紋產生的反射光可以穿透單層棱鏡膜進入透射單元，并使得透射單元將反射光聚焦至指紋傳感器的感應區域上，再通過指紋傳感器將反射光轉化為電信號，以生成用于屏下指紋識別的指紋圖像。從而使得指紋圖像不會存在從中間被分割的現象，保證了指紋圖像的完整性，進而使得指紋識別過程順利完成！

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