TCL華星和3M把LCD屏下指紋玩出新花樣,最大的難點在哪裡

fans news 發佈 2021-11-22T06:23:45+00:00

近日TCL華星對外展示了其LCD屏下指紋識別技術,根據示意圖可以發現採用的是紅外傳感解決方案,傳感器集成了紅外線發射器和紅外線接收感應器,所有的背光源光學膜都是3M提供的可透紅外光學功能膜。屏下指紋識別技術主要是為了替代原來的電容式指紋按鍵開關,節省玻璃蓋板面積,達到全面屏效果。

近日TCL華星對外展示了其LCD屏下指紋識別技術,根據示意圖可以發現採用的是紅外傳感解決方案,傳感器集成了紅外線發射器和紅外線接收感應器,所有的背光源光學膜都是3M提供的可透紅外光學功能膜。



屏下指紋識別技術主要是為了替代原來的電容式指紋按鍵開關,節省玻璃蓋板面積,達到全面屏效果。


為了實現屏下指紋識技術,行業最早的思路是採用小孔成像,在顯示屏的不透光層開小孔,如在LCD的背光源、OLED的金屬背板和散熱膜上開孔。後來在實際驗證過程中,發現屏下指紋還容易受外界光線干擾,也就研發了特定波長的紅外成像傳感器。


但隨著指紋識別的光學傳感器技術快速發展,OLED顯示屏又能實現透明顯示,在優化了OLED顯示屏的模組結構後,OLED屏下光學指紋被快速研發出來,並且得到了量產定型。


而相比OLED,LCD要實現屏下指紋識別技術的難度要高出很多,其中最主要的一點,就是LCD的背光源模組,本身是一個不透光的器件。


另外採用小孔成像技術,在對LCD的背光源進行小孔開孔作業時,會嚴重破壞LCD背光源的光線傳輸結構,造成大量的不良。因此OLED屏下指紋技術突破了很多年後,LCD屏下指紋技術仍然進展十分緩慢。


3M在配合LCD屏下指紋識別研發產品時,採用了另一種思路,就是對光學膜材料進行改性,讓其在透過紅外線時,保持光線的準直性,而在正常的LCD背光源的白光波長範圍內,仍然維持原來的光線傳輸特性。


如把正常白光全反射膜,設計成白光波段全反射,但紅外段則是透射的類半透半反型反射膜;把正常白光漫散射的擴散膜,設計成白光波段仍然高漫散射,但紅外段則是透射的擴散膜:把正常白光可以多重全反射增亮的BEF增亮膜,也同樣設計成白光波段繼續全反射,但紅外波段則仍能達到準直透射的增亮膜。


事實上,LCD屏下指紋識別技術的主要難點,除了需要研發高敏感度的COMS成像傳感器晶片外,就是LCD各種光學功能層的光路處理。


雖然LCD顯示屏在沒有背光源的情況下,透過率只有5~7%,但是至少還能保證LCD顯示屏在全開或全關狀下下,總有一個狀態是光線準直狀態,能正確看到LCD顯示屏後面的背景圖像。


而有著多層光學功能膜的LCD背光源,本來就是一個要把光線儘量打亂的勻光器,所以白光波長範圍內,背光源的光線是越混亂,得到的效果反而是越均勻。但背光源的勻光原理,對於指紋識別成像來說卻是個致命的難題。


不管怎麼說,TCL華星和3M還是通過在LCD背光源和LCD屏下指紋識別兩個功能上,採用白光和紅外兩個不同波長範圍的方式,解決了LCD屏下指紋成像實現的難題,這也充分說明了3M在光學設計和光學膜原材料研發兩個領域的強悍實力。

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