引言

智能手機(jī)已經(jīng)成為每個(gè)人的貼身助理，在生活的方方面面都扮演著重要的角色。無論是基本的語音和數(shù)據(jù)通信，還是復(fù)雜的金融交易、地圖導(dǎo)航甚至娛樂游戲等應(yīng)用程序，我們需要通過手機(jī)這一設(shè)備完成。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用程序來說，用戶都希望通過一塊盡可能大的屏幕來獲得更引人入勝的體驗(yàn)。但是，因?yàn)橛脩粼谔幚碓S多個(gè)人事務(wù)時(shí)非常依賴手機(jī)，因此他們也需要確保手機(jī)能擁有最可靠的安全性。這種雙重期望就為設(shè)備制造商帶來了一些挑戰(zhàn)。

讓顯示區(qū)域最大化，則意味著需要移除現(xiàn)在智能手機(jī)正面的絕大部分硬件。結(jié)果就得到了我們所說的“全面屏”，也就是消除了左右邊框，僅在頂部和底部的保留很窄的邊框。取消側(cè)面邊框之后，顯示屏便可以做到從左至右的全屏顯示，而且兩側(cè)的屏幕甚至還能夠彎曲，從而提升許多現(xiàn)有的應(yīng)用，甚至還能實(shí)現(xiàn)一些創(chuàng)新的應(yīng)用。

物理Home鍵將因?yàn)椤叭嫫痢钡脑O(shè)計(jì)而消失，隨之消失的是通常放置在這一按鍵下的指紋傳感器。由于多種原因，指紋已變成最主要的生物識(shí)別認(rèn)證方式，而且用戶也期望指紋識(shí)別能夠繼續(xù)保留在全面屏手機(jī)上。因此，我們必須要用某種方式，在其他某個(gè)地方放入指紋傳感器。我們會(huì)在接下來的 “全面屏‘背后’的指紋傳感技術(shù)”部分討論相關(guān)的挑戰(zhàn)和可用技術(shù)選擇。

“全面屏”手機(jī)正面依然需要保留的一個(gè)硬件就是攝像頭，因?yàn)樽耘囊约耙曨l通話都需要通過前置攝像頭來完成。同一顆攝像頭還可以用于面部識(shí)別或虹膜識(shí)別，這些其他的生物識(shí)別方案將作為額外的生物特征，對(duì)指紋識(shí)別的形成補(bǔ)充。我們會(huì)在接下來的“生物特征識(shí)別新選項(xiàng)”部分討論多重生物特征識(shí)別的話題。

全面屏“背后”的指紋識(shí)別技術(shù)

高分辨率的大屏幕是優(yōu)質(zhì)用戶體驗(yàn)的基礎(chǔ)，不過稱心如意的用戶體驗(yàn)也需要簡單、便捷和高度的安全，這都要求終端設(shè)備將指紋識(shí)別保留在正面。原因是：當(dāng)終端放在桌上而且屏幕朝上時(shí)，只有正面的傳感器才能夠讓用戶簡單地一觸便解鎖。指紋識(shí)別后置的最大缺點(diǎn)，就在于用戶必須拿起手機(jī)才能解鎖。

隨著全面屏上部和底部邊框區(qū)域的縮減（有可能完全消失），指紋傳感器將需要被放置于顯示區(qū)域內(nèi)，而做到這一點(diǎn)需要攻克一些極有難度的工程挑戰(zhàn)。其中一個(gè)挑戰(zhàn)是，指紋要能夠透過蓋板玻璃可靠地掃描，并實(shí)現(xiàn)需要的分辨率，分辨出指紋圖像中微小的突起和溝壑。電容式指紋識(shí)別技術(shù)能穿透的最大厚度約為300-400微米（0.3-0.4毫米）。對(duì)于任何一塊更厚的蓋板玻璃，電容式指紋傳感器都無能為力。

但值得注意的是，盡管電容式傳感器或許不適用于全面屏指紋識(shí)別，但其仍將是觸屏控制的最理想技術(shù)，無論全面屏手機(jī)與否。電容式傳感器成為最主流的觸屏技術(shù)，因?yàn)槠湫阅芰己枚覂r(jià)格便宜，特別是在其獲得主流地位后實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益。在可預(yù)見的未來，情況還將繼續(xù)如此。

僅有的兩種可以穿透厚達(dá)700微米（0.7毫米）蓋板玻璃并進(jìn)行指紋識(shí)別的技術(shù)，一個(gè)是超聲波，一個(gè)是光學(xué)。超聲波非常靈敏，但高功耗和高成本可能會(huì)讓這一技術(shù)僅適用于某些特定設(shè)備上。光學(xué)傳感技術(shù)已經(jīng)成功且經(jīng)濟(jì)地在商業(yè)和政府應(yīng)用中使用了多年，而且最新的技術(shù)進(jìn)步也能讓硬件小到足以放入智能手機(jī)顯示屏下。這種全新用法還可以抵消光學(xué)技術(shù)需要背光源的劣勢(shì)，因?yàn)閷鞲衅髦糜陲@示屏內(nèi)便不再需要單獨(dú)的背光源。

光學(xué)指紋傳感器將在初步階段位于屏幕中的某一指定位置，我們有理由期待這種方案的商業(yè)可行性，因?yàn)樵谥付@示區(qū)域中，圖像二極管傳感器能夠利用顯示屏本身作為必要光源。為了鼓勵(lì)市場(chǎng)接受度，此類設(shè)計(jì)可做成相當(dāng)于Home鍵的虛擬按鍵。用戶已經(jīng)熟悉并且習(xí)慣于使用Home鍵，因此顯示屏上出現(xiàn)虛擬Home鍵能延續(xù)良好的用戶體驗(yàn)。

出于下一部分要解釋的原因，能夠在顯示屏上任何地方識(shí)別指紋將會(huì)是終極需求。這就引出了一系列難度更大的挑戰(zhàn)。實(shí)際上，實(shí)現(xiàn)全屏識(shí)別指紋所需的工程量是巨大的。光學(xué)傳感技術(shù)需要與顯示驅(qū)動(dòng)器和觸控控制器進(jìn)行集成，此類顯示集成很可能需要模仿此前在堆疊架構(gòu)中集成顯示和觸控功能的技術(shù)演進(jìn)。

實(shí)現(xiàn)最初的專用掃描區(qū)域（虛擬Home鍵）可能會(huì)采用分離式設(shè)計(jì)，光學(xué)指紋傳感器可能被置于顯示層之上或之下，類似于分離式觸控或on-cell觸控技術(shù)。在屏幕上任何地方進(jìn)行指紋識(shí)別的下一代設(shè)計(jì)可能將傳感器直接集成到顯示層，類似于in-cell觸控技術(shù)。（欲了解更多關(guān)于on-cell和in-cell顯示堆疊架構(gòu)信息，可查閱Synaptics白皮書《智能手機(jī)和平板電腦觸控與顯示集成最新進(jìn)展》）

隨著顯示堆疊集成度的不斷演進(jìn)，輔助性電路也會(huì)演進(jìn)發(fā)展。當(dāng)今智能手機(jī)的最先進(jìn)的技術(shù)是觸控與顯示驅(qū)動(dòng)集成（TDDI），也就一顆IC同時(shí)處理觸控和顯示功能。對(duì)于全面屏，預(yù)計(jì)最初TDDI可以與獨(dú)立指紋傳感器IC共存，就像目前手機(jī)中TDDI和Home鍵中集成指紋傳感器共存一樣。隨著時(shí)間推移，三大功能 — 觸控、顯示和指紋識(shí)別 — 將可能全部集成進(jìn)單一IC。利用傳感器矩陣中的通用顯示像素導(dǎo)線，并在單一IC中集成全部三大基本功能，通過簡化工程與制造，顯著降低了成本。

生物特征認(rèn)證新選項(xiàng)

越多越多的用戶已經(jīng)接受使用生物特征的方式來解鎖設(shè)備和授權(quán)交易。掃描手指比起創(chuàng)建和牢記“復(fù)雜”的密碼也要方便得多，而且在提升移動(dòng)設(shè)備的安全性方面還有很多其他優(yōu)勢(shì)。目前幾乎所有高端和中端智能手機(jī)都支持指紋識(shí)別。用戶們都很喜愛也信任指紋，而且還期待在他們的新手機(jī)上也能繼續(xù)使用這種成熟可靠的認(rèn)證方法。

在顯示屏上任何地方識(shí)別指紋，將同時(shí)提升安全性和用戶體驗(yàn)。集成在屏幕中之后，傳感器掃描的指紋圖像不再受限于Home鍵的尺寸大小，而可以得到更大也更完整的指紋圖像，因此更難被偽造或冒用，從而實(shí)現(xiàn)更可靠的匹配和更低的誤拒率，提升了安全性。更大指紋圖像也可以降低匹配時(shí)延，減少錄入時(shí)可能需要的按壓次數(shù)。此外，在任意位置識(shí)別指紋的功能也能讓用戶在應(yīng)用中操作或付款時(shí)，不打斷操作邏輯地自動(dòng)完成身份認(rèn)證。

此類運(yùn)行在后臺(tái)或著持續(xù)的認(rèn)證將提升用戶體驗(yàn)。例如，當(dāng)你劃動(dòng)解鎖的時(shí)候，手機(jī)就會(huì)自動(dòng)完成識(shí)別和認(rèn)證?；蛘弋?dāng)你輸入付款金額的時(shí)候，就可以完成認(rèn)證交易（多次）。還有另一種交互方式，比如對(duì)某些交易來說，需要更明顯的認(rèn)證過程并且要保證用戶的認(rèn)證操作是有意識(shí)的，那么就可以在屏幕上顯示一個(gè)虛擬按鍵，引導(dǎo)用戶“觸摸這里進(jìn)行授權(quán)”。

安全性還能通過像Synaptics MultiMatch?等技術(shù)結(jié)合多種生物特征的形式得到進(jìn)一步提升。這一多重特征融合引擎結(jié)合來自指紋和面部掃描的結(jié)果，讓終端級(jí)和應(yīng)用級(jí)的認(rèn)證幾乎萬無一失、并且還能保證良好的用戶體驗(yàn)。防偽造和人工智能技術(shù)可偵測(cè)用假體指紋和/或圖像來欺騙生物特征匹配過程的企圖。這些基礎(chǔ)的技術(shù)全都具備擴(kuò)展性，可以在未來支持其他生物特征身份形式，例如語音識(shí)別以及甚至DNA。

總結(jié)

因?yàn)槟軌蛱峁└怀两械挠脩趔w驗(yàn)（三星蓋樂世S8發(fā)布所引發(fā)的興奮足以證明這一點(diǎn)），超大顯示屏成為全新高端手機(jī)的關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力。而且隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展并實(shí)現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)，甚至中低端機(jī)型也將配備全面屏。

但也正如用戶吐槽蓋樂世S8指紋識(shí)別于背面所說明的，消費(fèi)者期待搭載全面屏的未來機(jī)型將讓指紋識(shí)別回歸手機(jī)正面。這將通過實(shí)現(xiàn)連貫和多重特征認(rèn)證提升用戶體驗(yàn)和安全性。

盡管技術(shù)挑戰(zhàn)是艱巨的，但并非無法克服。正如觸控和顯示集成在分階段地演進(jìn)，預(yù)計(jì)在全面觸控顯示屏中額外集成指紋傳感器也將分階段演進(jìn) — 最初在指定位置，最終在玻璃下的任何地方。

在屏下指紋技術(shù)方面，沒有廠商比Synaptics準(zhǔn)備得更充分。作為智能手機(jī)人機(jī)界面的開創(chuàng)性領(lǐng)軍企業(yè)，Synaptics擁有在全面屏設(shè)備中集成指紋傳感器和觸控所需的核心競(jìng)爭(zhēng)力和知識(shí)產(chǎn)權(quán)。