全面屏沒地方放指紋識別 這件事有救了
前不久發佈的三星Galaxy S8/S8+，將指紋識別挪到了機身背部，這讓三星的Galaxy S系列前兩代產品對前置按壓式指紋的堅持被終結。面對超高屏占比的前面板，三星放棄正面指紋識別也屬無奈之舉。當下越來越高的屏占比不斷將指紋識別需求指向Under glass方案。毫無疑問，這將促使當今的指紋識別產業發生變革。
全面屏沒地方放指紋識別 這件事有救了
位置大亂鬥 哪裡才是“正經”的位置
市面上的手機指紋識別方案逐漸趨於大同化。自iPhone 5S加入正面指紋識別開始，指紋識別便成為手機最主流的元素之一。當下指紋識別位置方案共有三種：正面、側面、背面，其中最為主流的就是正面。
現階段採用側面指紋識別方案的手機並不多見。側面位置雖然不會佔用前後面板空間，但指紋模組的厚度會對螢幕的邊框寬度產生影響，而且在手機越來越薄的當下，允許側面指紋佔據的空間越來越小，指紋識別掃描面積的縮小帶來最直接的變化就是指紋識別率降低。所以側面位置方案能成為最終的指紋識別形態的可能性較小。
側面指紋識別
背面指紋識別是目前較為多見的位置方案。AuthenTec在正面電容按壓式指紋識別領域積累了大量的核心專利，被蘋果收購之後停止對外服務，並且最初的安卓機型多為虛擬按鍵，這便是背面指紋方案被大面積採用的原因。但就使用體驗來說，用戶想要解鎖就得拿起手機，比較麻煩，而且一般都會有其他功能集成在指紋識別按鍵上，使用者在使用這些功能時背部位置就顯得不夠直觀。
背面指紋識別
正面指紋識別則是一種相對受歡迎的方案。從觀感來說，正面位置更符合傳統的交互審美，而且在操作上更加直觀，用戶不必拿起手機就可以通過指紋識別進行解鎖。前些年手機前面板還發展不到取消額頭和下巴的程度，所以前置指紋也成了補足面板空白的手段之一，與上部聽筒配合更顯協調。這幾年手機指紋識別的位置也有由背部向正面轉移的趨勢，畢竟便利與直觀的交互方案可以吸引更多的消費者買帳。
正面指紋識別
但正面指紋識別卻在這段時間進入了一個尷尬的境地。現階段只憑手機SoC已不足以評價一部手機的好壞，外觀設計也成為了一項重要的評價標準，而屏占比的高低逐漸成為這個標準的核心部分。像三星Galaxy S8/S8+這種玻璃面板上下都十分窄的正面設計已經沒有充足的空間去採用現在市面上的任何一種指紋方案。
三星Galaxy S8+
此時，如果Under glass方案能夠進一步成熟，它將拯救這一切。
原理大亂鬥 電容式是主流 射頻式和光學式是發展方向
一般來說，普通的手機指紋系統包括指紋識別Sensor、特徵提取匹配模組、特徵範本庫、應用軟體。指紋的驗證可分為兩步，首先是提取待驗證的指紋特徵，然後將其和指紋範本庫中的範本指紋進行相似度比較，相似度達到要求時便能實現解鎖。
目前採集指紋的方式共有三種：光學識別、電容感測器、生物射頻。雖然指紋識別的速度與準確性不完全取決於採集方式，但識別率卻是跟採集方式大大相關的。目前手機上大部分採用的都是電容感測器。
光學式指紋模組是利用光學發射裝置發射的光線，射到手指上再反射回機器以獲取資料，該類型指紋模組對使用環境的溫度濕度都有一定的要求，並且在識別準確度上並不理想，再加上這種模組一般會佔用更大的空間，使其難以在手機端有所作為。但科技已經讓不可能的事情出現轉機，匯頂在MWC2017展出的光學指紋技術讓我們不得不承認，光學式指紋識別原理或成未來最為主流的解決方案原理。
光學式指紋模組工作原理（圖源：電子發燒友網）
電容感測器識別是利用交替命令的並排列感測器電板，交替板的形式是兩個電容板，指紋的山谷和山脊成為板之間的電介質。兩者之間的恒量電介質的感測器檢測變化來生成指紋圖像。
電容感測器工作原理（圖源：百度圖片）
目前手機上採用的大多是電容感測器，其識別模組主要由晶片、保護蓋板、金屬環、軟板、載板等組成，其中金屬環是指紋識別的觸發裝置。電容感測器體積小，按壓式識別率高、操作簡單。但指紋上有水時識別率會特別低，對於手容易出汗的用戶，普通的電容式感測器幾乎就是雞肋一般的存在。
射頻指紋模組技術是通過感測器本身發射出微量射頻信號，穿透手指的表皮層去控測裡層的紋路，來獲得最佳的指紋圖像。這一類指紋模組最大的優點便是手指無需與指紋模組相接觸，而且信號可以穿透表皮層，所以即便手濕也能完成指紋掃描。
射頻指紋模組工作原理（圖源：Phone Arena）
射頻指紋模組現階段包含無線電波探測與超聲波探測兩種，主要用在手機上的是使用超聲波探測。目前比較典型的機型就是小米5S，採用了超聲波指紋識別模組。不過據用戶回饋，小米5S指紋識別率並不高。雖然射頻指紋識別目前來看是未來的發展方向，但就現階段技術水準來說還並不成熟。
技術方案大亂鬥 哪種Under glass才是最終贏家
目前市面上的指紋識別大致有兩種類型，區分點就是需要按壓和不需要按壓。這些外掛式的指紋模組體積較大，而且需要在機身或者玻璃面板上開通孔用以放置。這些相對成熟的指紋解決方案在Under glass方案完善之前，會一直是手機指紋識別行業的主流。在這裡並沒有解析的必要，我們單說一下Under glass方案。
Under glass方案離我們並不遙遠，在目前來說就已經有產品採用了這種方案。比如聯想的ZUK Edge，小米的小米5S，這些都屬於Under glass方案，但這些並不是Under glass方案的最終形態。而且Under glass方案也分光學識別、電容感測器、生物射頻三種，剛才提到的小米5S採用的是生物射頻原理，ZUK Edge則是電容式原理。
ZUK Edge
目前來說相對成熟的就是電容式的Under glass方案。2014年9月，匯頂科技發佈了“IFS（Invisible Fingerprint Sensor）指紋識別與觸控一體化技術”。相對于傳統的電容式指紋識別技術，手機廠商無需在手機前面板或後殼上開通孔放置指紋感測器模組，而是將指紋感測器隱藏於TP面板之下，可支援玻璃面板也可支援藍寶石面板。
但這種方案存在的短板就是電容式的指紋模組不能與手指直接接觸，智慧手機正面2.5D玻璃面板的厚度超過0.7mm，而根據電容式指紋識別的原理，如果在晶片上方存在的蓋板玻璃厚度超過0.3mm時，其識別精確度將大幅降低。匯頂給出的解決方案是在玻璃蓋板上開盲孔，讓指紋識別處的玻璃面板厚度保持在0.2-0.3mm，使信號可以有效的傳達。所以我們看到的ZUK Edge，以及同樣採用IFS方案的華為P10，在指紋識別處都有一個開槽。也就是說，這種指紋識別的開槽不僅僅是為了讓用戶方便指紋定位，更多的是為了提升識別的成功率。
華為P10
相對於電容式的Under glass方案，超聲波式（射頻式）Under glass方案目前還並不成熟，小米5S就是一個典型的案例。電容式的Under glass方案雖然對手濕難以識別的問題進行了演算法改進，但終究還是改變不了電容感測器本身的短板。而超聲波式的Under glass方案可以對濕手指有高達99%的識別率，並且只會對人的真皮皮膚有反應，從根本上杜絕了人造指紋的問題。超聲波指紋識別可以產生高品質的指紋圖像，這就允許了感測器尺寸的縮小，並且無需犧牲認證的可靠性，從而使成本得以下降。所以一旦超聲波式Under glass方案成熟，電容式指紋識別將很快被替代。
小米5S
在目前來說，應用到光學式感測器的手機指紋識別Under glass方案對消費者還屬於“黑科技”。在MWC2017展會上，匯頂科技發佈了全球首創並擁有完全自主智慧財產權的顯示幕內指紋識別技術。這種隱藏在OLED顯示幕下的光學指紋並不影響螢幕顯示，而且螢幕並不需要特殊定制，展會現場展出的樣品就是用三星Galaxy S7與vivo Xplay6改裝的。但這種方案也並未成熟，識別位置只能在螢幕的特定位置，在靈敏度和識別率上還需進一步改進。
屏內指紋識別在MWC首秀
這種光學指紋的具體技術細節我們還不得知，據推測，為了與手機顯示幕中的RGB可見光相區分，同時減少環境光線的干擾，光學式指紋識別可能採用近紅外光的光源。整個產品的核心除了演算法之外，在硬體端最重要的變化，就是多了近紅外光源、光學器件、圖像感測器等。
據悉，蘋果公司已經計畫在OLED和MicroLED顯示幕幕的發光層內加入具備指紋識別功能的感測器，形成“交互圖元”，即在每一個傳統的RGB圖元點旁邊添加指紋識別圖元點，到那時就不再需要指紋識別晶片這個概念，因為顯示幕幕已經成了一塊大號的指紋識別晶片。
看到這裡，相信讀者已經對指紋識別Under glass方案有了一個大致的瞭解。總結來說，電容式的Under glass方案在超聲波和光學方案都未成熟前會成為主流方案。但一旦其它兩個方案成熟，電容式Under glass方案便沒有了存在的意義。因為不知道會不會有更好的光源進行圖像反射，所以還不清楚光學式Under glass方案的識別率能不能有質的飛躍。但從行業的整體趨勢來看，超聲波和光學式的Under glass方案將會成為未來指紋識別的主角。
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