引言

智能手機已經(jīng)成為每個人的貼身助理，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，我們需要通過手機這一設(shè)備完成。對于大多數(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。但是，因為用戶在處理許多個人事務(wù)時非常依賴手機，因此他們也需要確保手機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，甚至還能實現(xiàn)一些創(chuàng)新的應(yīng)用。

物理Home鍵將因為“全面屏”的設(shè)計而消失，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別認(rèn)證方式，而且用戶也期望指紋識別能夠繼續(xù)保留在全面屏手機上。因此，我們必須要用某種方式，在其他某個地方放入指紋傳感器。我們會在接下來的 “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”手機正面依然需要保留的一個硬件就是攝像頭，因為自拍以及視頻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別或虹膜識別，這些其他的生物識別方案將作為額外的生物特征，對指紋識別的形成補充。我們會在接下來的“生物特征識別新選項”部分討論多重生物特征識別的話題。

全面屏“背后”的指紋識別技術(shù)

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

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)，而做到這一點需要攻克一些極有難度的工程挑戰(zhàn)。其中一個挑戰(zhàn)是，指紋要能夠透過蓋板玻璃可靠地掃描，并實現(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別，但其仍將是觸屏控制的最理想技術(shù)，無論全面屏手機與否。電容式傳感器成為最主流的觸屏技術(shù)，因為其性能良好而且價格便宜，特別是在其獲得主流地位后實現(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）蓋板玻璃并進行指紋識別的技術(shù)，一個是超聲波，一個是光學(xué)。超聲波非常靈敏，但高功耗和高成本可能會讓這一技術(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)進步也能讓硬件小到足以放入智能手機顯示屏下。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，因為將傳感器置于顯示屏內(nèi)便不再需要單獨的背光源。

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，因為在指定顯示區(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。為了鼓勵市場接受度，此類設(shè)計可做成相當(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。

出于下一部分要解釋的原因，能夠在顯示屏上任何地方識別指紋將會是終極需求。這就引出了一系列難度更大的挑戰(zhàn)。實際上，實現(xiàn)全屏識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)動器和觸控控制器進行集成，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。

實現(xiàn)最初的專用掃描區(qū)域（虛擬Home鍵）可能會采用分離式設(shè)計，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行指紋識別的下一代設(shè)計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《智能手機和平板電腦觸控與顯示集成最新進展》）

隨著顯示堆疊集成度的不斷演進，輔助性電路也會演進發(fā)展。當(dāng)今智能手機的最先進的技術(shù)是觸控與顯示驅(qū)動集成（TDDI），也就一顆IC同時處理觸控和顯示功能。對于全面屏，預(yù)計最初TDDI可以與獨立指紋傳感器IC共存，就像目前手機中TDDI和Home鍵中集成指紋傳感器共存一樣。隨著時間推移，三大功能 — 觸控、顯示和指紋識別 — 將可能全部集成進單一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

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，而且在提升移動設(shè)備的安全性方面還有很多其他優(yōu)勢。目前幾乎所有高端和中端智能手機都支持指紋識別。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別指紋，將同時提升安全性和用戶體驗。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延，減少錄入時可能需要的按壓次數(shù)。此外，在任意位置識別指紋的功能也能讓用戶在應(yīng)用中操作或付款時，不打斷操作邏輯地自動完成身份認(rèn)證。

此類運行在后臺或著持續(xù)的認(rèn)證將提升用戶體驗。例如，當(dāng)你劃動解鎖的時候，手機就會自動完成識別和認(rèn)證。或者當(dāng)你輸入付款金額的時候，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)證操作是有意識的，那么就可以在屏幕上顯示一個虛擬按鍵，引導(dǎo)用戶“觸摸這里進行授權(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，讓終端級和應(yīng)用級的認(rèn)證幾乎萬無一失、并且還能保證良好的用戶體驗。防偽造和人工智能技術(shù)可偵測用假體指紋和/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)全都具備擴展性，可以在未來支持其他生物特征身份形式，例如語音識別以及甚至DNA。

總結(jié)

因為能夠提供更富沉浸感的用戶體驗（三星蓋樂世S8發(fā)布所引發(fā)的興奮足以證明這一點），超大顯示屏成為全新高端手機的關(guān)鍵競爭力。而且隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展并實現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟，甚至中低端機型也將配備全面屏。

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

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，預(yù)計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 — 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。作為智能手機人機界面的開創(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爭力和知識產(chǎn)權(quán)。