在指纹识别传感器技术之路上，电容感测技术不断发展演进，期望能克服其它技术带来的威胁。超声波感测技术正在兴起，但是其成本和技术成熟度限制了目前的市场拓展。另一种基于光学感测的指纹识别技术——将指纹识别功能直接集成于显示屏，也正从概念演变为即将兑现的现实，乐观估计今年的iPhone 8和华为P 10有望见证此项“黑科技”。
麦姆斯咨询将推出一系列的科普贴，细说各种指纹识别传感器技术，第一篇我们先从指纹识别传感器技术的演变历程开始谈起。
指纹——人体自带的生物“密码”神器
密码的使用在我们的生活中无处不在：手机解锁、网站用户登录、网上/移动支付。安全起见，人们往往在不同类型的账户设置不同的密码，比如手机银行的登录密码和支付密码会不一样，并且还需要定期更换密码。这样一来，带来的问题就是时间一久，密码搞混淆了，忘记了，然后再进入一套“找回密码”的流程……密码太多，脑容量不够？忘记密码，找回很烦心？
其实，当年乔布斯大人发布第一代iPhone的时候说过，触屏手机不应该有一根实体的笔，因为我们每个人都有天然自带的十根笔，那就是我们的手指头。确实，我们的指纹就是独一无二，且较难复制，一般情况下别人也无法窃取的密码。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凸凹不平产生的纹线。纹线有规律的排列形成不同的纹型。纹线的起点、终点、结合点和分叉点，称为指纹的细节特征点。由于指纹具有终身不变性、唯一性和方便性，已几乎成为生物特征识别的代名词。
在整个生物识别（指纹/虹膜/眼球/眼纹识别和人脸识别）传感器市场上，由于历史原因，如美国联邦调查局（FBI）建设的犯罪指纹数据库，中国《居民身份证法》也规定居民身份证登记项目包括指纹信息，因此指纹识别成为目前最常用的生物识别技术，占据生物识别硬件市场的95%份额。麦姆斯咨询预计指纹识别传感器出货量将以18%的复合年增长率成长，到2022年将达到47亿美元市场规模。
消费电子市场“引爆”指纹识别传感器市场
2013年之前，指纹识别传感器的主要应用还是在工业和安防领域。1998年西门子展示了集成指纹识别功能的手机后，指纹识别沉寂了十几年。2013年苹果公司发布了采用指纹识别传感器的iPhone 5S，由此引爆了指纹识别传感器市场，三年间市场规模从几乎为零飙升到几十亿美元。起初，指纹识别传感器用于手机解锁和信息保护。然而，现在指纹识别传感器越来越多地应用于在线认证和移动支付等安全功能。
过去几年中，消费类指纹识别传感器市场的演变一直受到智能手机中对生物识别技术应用的驱动。2010年，消费类指纹识别传感器的市场营收约为几千万美元，主要来自笔记本电脑业务。应用于智能手机的指纹识别传感器出货量从2013年的2300万颗增至2016年6.89亿颗。可见，2013~2016年期间，手机应用的指纹识别传感器出货量的复合年增长率高达210%！预计2016~2022年期间，该领域的增长将趋于“理性”，复合年增长率约为18%。
指纹识别传感器技术的发展之路
根据工作原理，指纹识别传感器可分为光学指纹传感器、电容式指纹传感器、电感式指纹传感器、压感式指纹传感器、热敏式指纹传感器、超声波扫描指纹传感器和射频式指纹传感器等。
但如果我们把目光集中在消费类指纹识别传感器上，麦姆斯咨询将指纹识别技术原理发展之路收敛如下：
光学感测→电容感测→超声波感测→微型光学感测
1. 光学感测
指纹识别传感器最初用于笔记本电脑，如IBM的Thinkpad系列，采用的是光学识别技术。那时候的指纹识别窗口是条形，用户将手指在上面划过，传感器对手指图形进行专门的处理，和存储的指纹图形进行比对。光学指纹识别技术的主要原理是手指放在光学镜片上，手指在内置光源照射下，用棱镜将其投射在电荷耦合器件（CCD）上，进而形成脊线呈黑色、谷线呈白色的数字化的、可被指纹识别传感器算法处理的多灰度指纹图像。由于光不能穿透皮肤表层（死性皮肤层），所以只能够扫描手指皮肤的表面，或者扫描到死性皮肤层，但不能深入真皮层。因此手指表面的干净程度对结果有直接的影响。
IBM的Thinkpad采用光学识别技术的指纹识别传感器
光学指纹识别传感器的缺点是安全性不高。2012年发生的内蒙古监狱越狱案件，越狱犯人就是砍下狱警的手指验证光学指纹机打开监狱门禁。在淘宝上花几十元左右订做到硅胶指模，可以轻易地“骗过”光学指纹机，上班族可用它代打指纹考勤。此外，光学传感器中存在棱镜，其体积较大，一般为半导体器件的几倍甚至十倍大小，所以限制了其在小型设备上的应用。
2. 电容感测
电容感测的原理就是当用户将手指按在传感器上时，会测量出指纹引起的极小的电导率变化信号，然后用测量到的数据形成一副指纹的图像。手指最外层的皮肤也就是指纹，是不导电的，而指纹里面的皮下层是导电的。这样其优势就显现出来了，对手指表面的干净程度相比光学感测的要求低，并且能识别手指里层的纹路，从而提高了安全性。电容式指纹识别传感器目前被智能手机广泛采用，比如在iPhone上使用的Touch ID。
Touch ID采用电容式指纹识别原理
3. 超声波感测
超声波指纹识别是一种新型技术，其原理是利用超声波具有穿透材料的能力，且随材料的不同产生大小不同的回波。因此，利用皮肤与空气对于声波阻抗的差异，就可以区分指纹凹凸不平的图像，甚至能渗透到皮肤表面之下识别指纹独特的3D特征。超声波技术所使用的超声波量与医学诊断的强度相当，对人体无任何伤害。
超声波指纹识别技术示意图
超声波式指纹识别传感器可以置于玻璃、金属、塑料下方，为全屏手机带来了福音。2016年2月，乐视LeMax Pro智能手机首次集成了高通Sense ID玻璃内层（under-glass）金属指纹传感器——基于创新的超声波感测原理。同年9月发布的小米5也采用了此技术。不过实际用户体验下来，除了湿手操作不会失效、准确度略高这些优点外，采集指纹的速度慢于目前的电容式指纹识别、价格昂贵、传感器本身体积较大也是不可回避的问题。而且，也没有实现真正意义上的全屏幕手机。
4. 微型光学感测
无论是当前的主流——电容式指纹识别传感器，还是新秀——超声波式指纹识别传感器，都需要额外的指纹传感器，只是前者需要在屏幕上开孔，后者可以隐藏在屏幕下面而已。转了一圈，现在又回到了光学感测的路子上来了，不同的是，如今的微型光学感测技术先进性足以引起智能手机的全“面”革新。
今年2月14日苹果专利授权浮出水面，表明苹果公司正寻求利用其收购的LuxVue公司的技术，在新产品上采用能读取指纹的显示屏。同月27日，西班牙MWC（世界移动通信展）上，汇顶科技也亮出了全新的黑科技——隐藏在OLED显示屏下的光学指纹。这意味着传统的指纹识别传感器或将“寿终正寝”。
汇顶科技的显示屏内指纹识别技术将指纹识别功能完整的集成到AMOLED显示屏中，用户可以直接轻触移动终端显示屏指定的区域实现指纹识别。相比传统方案需要独立实体按键或虚拟按键进行指纹识别的设计，全新显示屏内指纹识别方案可以大幅提高移动设备的屏占比，并为用户带来无与伦比的使用体验。华为旗舰机型P10将采用该项技术，也意味着汇顶科技潜心研究的3年多的IFS技术终于得以量产！
汇顶科技全球首创并拥有自主知识产权的IFS指纹与触控一体化技术
美国专利和商标局公布了苹果公司美国专利号为9570002的“集成红外二极管的交互式显示面板”，详细介绍了这项采用microLED传感技术的触摸显示屏。在专利描述中，通过在屏幕中安装多层来读取指纹，其中包括一个屏幕层，一个透明导电层，以及一层用于指纹读取。在按压屏幕之后会对透明导电层产生影响，而生物传感器通过监测这层的电压变化来读取指纹，从而实现这项功能。通过从用户手指反射的红外光返回传感二极管实现指纹识别。在操作时，集成有交互像素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。如果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。
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”
显然，这种技术看起来非常美好，取消了HOME键，不再需要接近传感器、环境光传感器和指纹识别传感器等模块但又拥有这些器件的功能。但是，从工艺角度来讲，这意味着一块成品上会有数百万个基础发光器件——即“microLED”微晶体。如何在驱动基板（TFT）上“焊接”（组装）这么多电极性的半导体晶体，那是一项相当复杂的工艺。但长远来看，microLED是未来的大势所趋！
智能手机上的电容式指纹识别传感器的“姿势”
iPhone 5s采用的Touch ID技术开启了电容式指纹识别传感器的先河。直至今日，智能手机上采用的指纹识别传感器仍然以电容感测技术为主流。目前指纹识别传感器集成在手机上的形式以前置和后置为主，当然也有少部分放置在侧边。
以iOS系统为代表的苹果公司将指纹识别传感器集成在手机正面圆形HOME键里的设计不禁让人感叹其巧妙至极！放置在正面的好处是直观易用，手机放置在桌上时也很方便直接用手指按压解锁，缺点就是不可避免地在屏幕正面添加一块实体按键区域，减小了屏占比。
以安卓系统为代表的华为手机等，将指纹识别传感器放置在手机背面。这样使得手机正面的屏幕不被破坏，而且在用户正常持握手机时，食指在后面触摸指纹识别区域也非常顺手，但是手机放置在桌面上使用起来就略显不便了。
侧面按压的方案（如努比亚Z9），相比前置增大了手机屏占比，对背面的设计也没有干扰，但是为了保证准确度，手机的厚度却会与“轻薄”的趋势背道而驰。
智能手机指纹识别传感器的三种位置：正面、侧面、背面
电容式指纹识别传感器的“模样”
电容式指纹识别传感器存在于智能手机的“模样”大致有以下三种：
目前主流的电容式指纹识别传感器都放置于实体键，采用正面（这里的正面指手机屏幕或背面盖板的上层，并非单指手机正面屏幕）挖槽后放置。其模组主要包括：保护层（蓝宝石玻璃、玻璃、陶瓷或者涂层）、金属检测（装饰）环、指纹传感器、按键开关（后置、前置）。
正面挖槽减薄放置的电容式指纹识别模组结构
Fingerprint Cards（简称FPC）和LG选择的是第二种“模样”，在屏幕背面开凹槽，将指纹传感器填充进去。这种设计可以提升智能手机外观线条美感，使整个手机看起来更平滑，从而带来创新的工业设计。FPC在2016年推出FPC 1268所使用的技术基于电容感测技术，这种技术应用在现代高端智能手机指纹传感器上。FPC 1268可以置于厚度为300微米玻璃之下。此外，这种传感器还能够兼容钢化玻璃，后者目前广泛应用在智能手机上，起到防跌落保护作用。2017年初传言小米6将采用FPC的该项技术。LG Innotec也曾在2016年5月宣布已经成功开发一体玻璃指纹识别模组，它将指纹识别传感器植入到钢化玻璃中。
直到今日，由于这种技术对玻璃品质和工艺的要求高出第一种“模样”很多，市场采用这种“模样”的手机少之又少。2016年12月，联想ZUK Edge发布，作为第一个“吃螃蟹”的商家，将指纹识别第一次做到屏幕下面，采用汇顶科技的IFS（Invisible Fingerprint Sensor，指纹识别与触控一体化技术），实现方式是在2.5D玻璃背面开槽完成。
LG Innotec发布的玻璃指纹识别模组
联想ZUK Edge指纹识别模组采用汇顶科技的IFS技术
第三种“模样”最先由汇顶科技提出，面板玻璃正反面都不需要开孔，直接将指纹识别传感器放置玻璃下面。这样的方案的挑战是：一方面对指纹识别传感器的性能和算法要求相当高，传感器需要更高的信噪比，可以穿透更厚的玻璃，但是穿透0.3mm以上的玻璃需要搭配更加先进的算法，而且其识别精度和速度还无从知晓；另一方面，对于手机的2.5D玻璃来说，薄一点的可以做到0.4mm，正常在0.7~0.8mm，因此这种方案很难行得通。
汇顶科技的IFS技术
电容式指纹识别传感器的“大脑”
首先我们来回顾下平板式电容器的定义：两个平行排布、距离为d的极板，在极板间充满了相对介电常数为ε的电介质，此时两极板间的电容为C=（εε0*S）/d。
电容的表达式
电容式指纹识别传感器就是在传感器上有无数面积S相同的小电容器极板，当用户将手指按在传感器上时，皮肤表面与传感器上的极板一一匹配。无数个平板电容器出现了，由于指纹表面与传感器极板的距离d各有不用，因此各自的电容值不一样。贴在指纹脊线下的电容距离小电容大，而贴在皱褶下的电容距离大电容小。传感器给所有的电容充电，电容被充到预先设计好的电压值后，再进行放电。那么，贴在指纹脊线下的像素因为电容量高而放电慢，而贴在皱褶下的像素则放电快，此信号转换为数字输出，形成原始的指纹图像，再用复杂的算法进行指纹识别。
电容式指纹识别传感器又可进一步细分为主动式和被动式，虽然都是基于电容原理采集指纹，但工作原理差异巨大。
主动式的原理主要是通过外加的驱动信号（如金属环）加载到手指上以增强手指表面的电荷，使底下的感应阵列接收电场信号并对信号进行放大。根据指纹凹凸不平的纹理致底下芯片感应到的电场也不一致，从而重现指纹。我们看到的HOME键上的金属环，那可是集美貌和实用于一身的不可或缺的一部分。
主动式电容感测技术的工作原理
被动式的工作原理是利用手指按在芯片表面时，指纹的凹凸不平的表面对芯片内部电容上下电极电荷分配的比例影响程度来对指纹进行重现，无需额外增加驱动源，芯片结构非常简单（如下图），也因为无额外驱动信号，所以模组也无需外置金属环。
被动式电容感测技术的工作原理
用照相机拍照来打个形象的比喻：如果照相时需要打开闪光灯进行补光才能拍摄到照片，这种采图方式就是主动式，闪光灯就是驱动源；而拍照的时候不需要开闪光灯进行补光也能拍摄到图形，这种采图方式就是被动式，因为是靠外界本身的光信号影响来形成图的，照相机本身没有进行补光。
电容式指纹识别传感器因为体型轻薄、价格便宜，自iPhone 5s推出后，市场增量成指数型的增长。不过最近两年，随着超声波技术和微型光学感测技术的成熟，以及玻璃面板工艺的愈发先进，未来电容式指纹识别传感器的市场份额将有可能被其它技术瓜分。那么，风靡当今的电容式感测技术会不会有一天在高端智能手机上寿终正寝？让我们参加『“微言大义”研讨会：指纹识别技术及应用』，了解未来发展趋势吧！
在瞬息万变的消费电子市场，对技术革新的追求永无止境，一个不留神，就有可能错失良机，成为“悲情英雄”。智能手机上指纹识别传感器的“隐形”潮流，可以说由超声波式指纹传感器正式开启。据麦姆斯咨询报道，2016年，乐视LeMax Pro智能手机和小米5S先后携手高通骁龙820，打造“隐形”指纹识别传感器的黑科技。我们也对该超声波式指纹传感器进行了逆向分析，详情：《高通骁龙Sense ID：3D超声波指纹传感器》。然而，在智能手机被电容式指纹识别技术占据90%市场份额的今天，如果想要取代这匹“狼”，则需要性能、价格、工艺同时满足才有戏；与此同时，2017年苹果和汇顶科技两家公司发布的微型光学感测技术，如同一只“拦路虎”，虎视眈眈地瞄准高端智能手机的指纹识别传感器市场。
高通骁龙Sense ID指纹识别第一项“黑科技”——3D超声波指纹识别技术
“热身运动”刚刚做完，超声波式指纹识别传感器就面临“前有狼，后有虎”的局面，业界有声音认为“超声波式指纹识别传感器只是电容式到微型光学感测指纹识别传感器的过渡产品”。超声波式指纹识别传感器是否有机会“突出重围”？让我们从其原理谈起。
“超越”各种领域的超声波识别技术的原理是什么？
我们还是孩子时就了解到蝙蝠和海豚用超声波回声定位。奇怪的是，大多数蝙蝠和海豚并不是完全看不见东西的，它们利用超声波来补充它们的视野，使它们能够确定猎物的大小、范围、位置和速度。它们通过发射高频声波脉冲和接收回波来进行飞行时间的测量。
超声波（Ultrasound）是指任何声波或振动，其频率超过人类耳朵可以听到的最高阈值20kHz（千赫）。超声波只透过具有弹性与惯性介质（如空气），当空气本身一旦产生膨胀或压缩时，透过其分子的运动而有波动地传播产生。因此，音波无法在真空中进行传播。人类听觉能察觉波动，称之为声音，也称之为可听波。
声波的分类
超声波的应用领域非常广泛，如医疗保健、食品和饮料、汽车、工业制造、石油等领域。医疗保健领域，超声波传感器可以帮助医生采集正常器官、病变病灶等图像。在食品和饮料行业，超声波传感器用于食品和饮料的加工、贮存、灌装和装瓶。汽车应用方面，超声波传感器提供泊车辅助系统停车区信息和车辆位置，控制汽车油门、制动器和转向，从而完成自动泊车。工业制造领域，超声波传感器可以在工厂内执行如物料搬运、移动设备检测、距离测量和液位水平测量等。在石油和天然气行业，超声波传感器用于高粘性液体的液位感应。
我们生活中最熟悉的超声波成像就是B超，其通过超声波对人体器官进行检测，一张张B超图片形象地展示出所探测物的二维或三维模样。就原理而言，超声波指纹识别传感器的基本原理和医学上使用的超声波成像技术类似。具体来讲，扫描芯片表面的换能器发射出超声波脉冲，脉冲在抵达手指表面后会被反射，而传感器则可利用反射回来的飞行时间（Time of Flight，TOF）获取到指纹的三维信息。
超声波飞行时间测距原理
通过超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻开始计时，超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为V，而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间△t，就可以计算出发射点距障碍物的距离L。那么L=V*△t/2。我们知道指纹上有脊线与皱褶，那么超声波距离脊线的距离近，所以时间△t就短；反之，超声波距离皱褶的距离远，所以时间△t就长。无数个发射波发射出去，反馈回来不同的△t数值，形成特有的指纹信号，再经过复杂的算法，转换为指纹图像，与之前存在于手机中的指纹做比较，就可以完成指纹识别的功能。
超声波指纹识别技术还有个特别之处在于其可以穿透手指表皮层，探测指纹的三维细节，从而实现3D识别。如果说光学感测和电容感测技术只能形成X、Y轴的二维图像，那么超声波技术则增加了Z轴方向的三维图像。从而大大提高了安全指数，识别范围也更加广泛，理论上手指肚侧面、正面等任何位置都可以解锁。
超声波指纹识别技术的3D效果示意图
背负黑科技之名的“优”和“忧”
超声波式指纹传感器一被推出，就被挂上了“黑科技”之名。到目前为止，除了高通在这项技术宣传地比较厉害外，其他厂商已经默默在微型光学感测上崭露头角。故事的开头很美好，但是结尾会如何呢？
超声波指纹技术的优点确实让人有眼前一亮的惊艳感。识别精准度高，不受水、油脂、护手霜等影响，可以隐藏于玻璃、塑料之下，即用户只需要将手放在手机屏幕上，就可以实现解锁。此外，该技术还支持带手套触控操作、用户自定义触控手势、多身份生物识别、快速激活屏幕等。对于手机厂商而言，因无需为手机指纹识别专门预留位置，也无需专门为其设计按钮，可以直接采用玻璃覆盖等外观设计方案，所以不仅设计灵活度更大，而且成本有所降低，这为手机带来更加浑然一体的外观和炫酷新颖的功能。
然而，从小米5S的用户反馈来讲，超声波式指纹传感器的体验并不惊艳。小米5S依然做成了凹槽型，从日常的使用体验来看与普通电容式指纹识别传感器区别不大。这种指纹识别的操作变得很像iPhone 7和一加三的“非按压式Home键”，只是区别就在于它本身并非实体home键，而仅仅只是一个凹槽而已，真正在工作的主要是其下方的传感器。但由于技术还不够成熟，小米5S在多家媒体的测试中显示它的指纹识别速度、精度甚至不如小米以往采用瑞典FPC电容式方案的手机出色，并且在湿手解锁方面也并未有明显优势。
从穿透厚度来讲，超声波式指纹传感器在400微米左右，虽然优于电容式指纹传感器，但是和微型光学感测技术来比并没有明显的优势。况且超声波式指纹传感器的价格并不亲民，未来的道路阻力也不小。对于消费者来说，他们更关心的其实也是技术所实现的效果而并非技术本身，所以超声波指纹识别一定是趋势，但并非是唯一，未来何去何从就交给未来证明吧！同时欢迎您参加『“微言大义”研讨会：指纹识别技术及应用』，一起探讨未来指纹识别技术的未来走向！
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！
来源：麦姆斯咨询
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