苹果找到了全屏iPhone使用Touch,iPhone如何实现无实

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就像苹果公司解释的那样,新的解决方案类似于中国智能手机上的光学指纹识别器。它利用了几个安置在显示屏幕下面的摄像头。这些摄像头对用户来说是不可见的,但它们可以通过显示屏幕捕捉指纹的3D图像数据,从而进行身份验证。

可隐藏式指纹技术公司

2014 年 9 月

汇顶是世界上第一个提出隐藏式指纹识别方案的厂家,叫做 IFS 指识别与触控一体化技术(Invisible Fingerprint Sensor)。然而两年快过去了,并没有引来手机厂家的青睐,仅在 2016 国际消费电子展(CES)上收获两项嵌入式技术创新大奖。

2015 年 7 月

挪威 IDEX 也是一家老牌生物识别技术公司,它几乎不生产指纹芯片,但是拥有浑厚的专利技术,更多是通过技术授权来获利,甚至连苹果都跟它有一些指纹方面交叉专利许可。IDEX 开发出玻璃指纹技术,可以将指纹芯片做进玻璃中。

2015 年 11 月

Synaptics 在触控芯片领域一直是霸主般的存在,嗅到指纹商机时果断收购了 Validity 并致力于 Natural ID 指纹识别技术。三星手机一直采用他家的指纹芯片,他不仅有芯片设计能力,还能进行封装等一条龙服务。Synaptics 仅仅只是宣布可实现隐藏式指纹,并没有实体东西。但是一想到他家的指纹表面还是涂层,前不久才搞定玻璃覆盖,要想实现隐藏式指纹,需要花费的时间估计有点长。

2016 年 2 月

这几年在指纹识别领域可谓一帆风顺,销量猛增,联合从事玻璃面板和层压技术的 TPK,成功地将 FPC1268 指纹传感器跟面板玻璃结合在一起。并发布了工程机视频,演示了这项技术。

2016 年 5 月

LG 子公司 Innotek 向外界展示其融合了指纹功能的玻璃面板,但是 Innotek 之前并没有做过指纹芯片,也没有手机采用,对于他家的隐藏式指纹我持观望态度。

看完这几家的方案,我们现在来细聊一下他们所说的隐藏式指纹识别到底有何特别之处?

硬件消息

补丁ylqyj · 2015-06-23 13:45 | 2041人浏览

据台湾媒体 DigiTimes 报道,苹果正在研发一套新的解决方案,未来的 iPhone 可能会取消实体“Home”键,将 Touch ID 指纹识别传感器转移至屏幕下方。

上述技术被称为“触摸和显示驱动一体化”单芯片解决方案,这一芯片集成了指纹传感器,意味着 iPhone 可以取消实体“Home”按键,将前面板换为一整块玻璃屏幕。

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此外,苹果也在对其他技术进行尝试,例如触控技术和显示驱动芯片。此前,苹果已经参与了 iPhone 和 iPad 芯片的内部设计,包括 A 系列处理器。

不过,苹果可能不会在短期内取消实体“Home”按键,而今年秋季亮相的新 iPhone 的外观设计也不会有过多改动,但是会加入一些新技术,例如 Force Touch。

今天凌晨,苹果向媒体发出了 9 月 7 日的新品发布会邀请函,如果没有意外的话,iPhone 7 将会在发布会上正式亮相。现在,我们先来提前说一说苹果实现 iPhone 无按键的可能做法。

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几点展望

希望未来一两年,有手机厂商尝试采用玻璃开凹槽的隐藏式指纹,哪怕体验没有现有的好,但是这个举动是指纹技术公司的希望所在。

未来三年,苹果做出可隐藏式的指纹,代替现有的实体 Home 键,并加入 Force Touch 功能,跟 taptic engine 协作,模拟出真实的按键反馈(参照 Mac 的触控板)以弥补隐藏式指纹在体验上的不足。

未来五年,超声波指纹能够做出全屏幕的指纹触控方案。

未来八年,迎来真正的全屏幕隐藏式指纹识别普及。

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PS:看完全篇,可能有人会问,为什么没有提到超声波指纹。

是的,超声波指纹的技术跟现在普遍的电容式识别的指纹技术不一样,在手机上的研究也远远晚于电容式,可以看到的新闻,都是高通一个人在强行吹。可实际上几年过去了我才在前不久一款新出的手机上体验了超声波指纹,样子跟现有的后置指纹并无二致,而实际用下来的效果只能用糟糕两个字形容,跟三年前的电容式相比都没有优势。

所以,超声波是一个被新闻美化得很好的一项技术,原理上是更好做全屏幕的指纹识别,但是这是个看结果的社会,有本事就亮出来,所以还是就把它列在未来八年里面吧。

欢迎探讨,如有疏漏,多多包涵。

无Home键的iPhone?苹果希望这样设计

此外,Fingerprint Cards 公司的营销总监 Ulf Ritsvall 也表示:“我们认为,智能手机设计的下一步就是去除物理按键。”这家公司的 FPC1200 系列指纹传感器已经被专门用于安装在玻璃、陶瓷或者其他材料的下方。

然后,苹果在 iPhone X 上弃用 Touch ID 指纹识别,改为使用 Face ID 面部识别。关于苹果为什么会这样决定,仍有一些争论。有传言称,除了 Face ID,苹果曾试图在 iPhone X 上植入一个指纹传感器,但未能及时将这项技术投入大规模生产。但是苹果表示,他们从未打算在 iPhone X 上添加任何类型的指纹扫描功能,不过并非所有人都认为这就是真相。

隐藏式指纹面临的几个问题

即使要这种方案,仍需面临几个问题。

**玻璃品质要求更高**

做指纹保护盖板的玻璃跟手机屏幕上的保护玻璃还是有差别,指纹上的玻璃需要介电常数更高,品质要求更高,从以前指纹模组大小的玻璃到现在整个手机玻璃都要达到这种要求,一般玻璃做不到。还有玻璃面板开凹槽,精度不低。总结起来就是工艺和品质都要高很多,直接导致的结果就是成本大幅上升。

**可靠性**

玻璃上面开了一个凹槽,厚度只有 0.2-0.3mm,这本身就很脆弱,还会降低整块玻璃的强度,无论是跌落还是日常使用的可靠性都有所降低。

**更复杂的供应链**

隐藏式指纹很重要的一部分就是玻璃,有需要最上游的玻璃供应商康宁、AGC、肖特的特殊支持,还有玻璃的加工方来加工,再到把指纹芯片组装进玻璃里面的封装,相比之前要复杂多了。

说到这里,我想大家也明白了。

大家以为的隐藏式指纹是可以按屏幕中任意位置可解锁,可事实上目前几大主流的指纹厂家提出的方案仅仅只是在原来需要开孔的地方不开孔,指纹模组并没有质的提升。

相比现在开洞的按键的方案,隐藏式做到了手机正面无按键一体,外观更漂亮了,也符合科技对隐形的追求,体验会如何呢?

另一个选择是超声波

澳门皇冠金沙网站,我们还知道,苹果公司 2018 年推出的三款新 iPhone 都将使用 Face ID,而不是 Touch ID,该公司还计划在下个月推出的新款 iPad Pro 中使用 Face ID。但其实,苹果仍在闭门研究各种将指纹传感器带回 iPhone 的方法。现在,他们可能已经找到了完美的解决方案,可以在仍然有“全屏幕”显示屏的设备上使用 Touch ID,比如 iPhone X。

大家挖空心思的结果只有一个,就是让指纹识别在手机上做到优雅美观大方,而且又方便使用。

今年早些时候,LG Innotek 公布了一项让人眼前一亮的指纹识别传感器技术,它能够将传感器集成到智能手机的显示屏幕下方。据了解,LG Innotek 的传感器能够隔着厚度为 280 微米的玻璃读取指纹。

iPhone X 完全是对苹果 iPhone 产品线的重塑,其中大部分变化都是积极的。新的设计,不锈钢和玻璃结构令人惊叹,新的 OLED 显示屏是世界上最好的。但有一个变化引发了部分用户的不满,那就是用 Face ID 取代了 Touch ID。

指纹模组拆解分析

我们先来了解一下现有的指纹模组,从图中可以看到,一个指纹识别模组包括: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 Sensor、按键开关(后置或有一些前置没有按键开关)。

剔除掉开关和装饰环后,就是一个纯粹的指纹模组,就如上面拆解图的中间那部分。

例如手机中后置的指纹,也就只有一个指纹 Sensor 和保护层,这两个部分就可以组成一个指纹识别装置。

通过进一步的拆解可以看到,苹果的 Touch ID 指纹芯片贴合在蓝宝石玻璃上面,实际上指纹芯片的面积是一个厂为 6.4mm 的正方形,表面的蓝宝石玻璃直径为 9.6mm 的圆,指纹芯片厚度为 0.2mm,而蓝宝石玻璃的厚度则为 0.3mm 左右(去掉丝印后应该是 0.28mm)。

我又拆解了两个指纹模组,指纹保护层的厚度分别为(MX4 Pro)0.27mm 和(PRO 6)0.2mm。因为玻璃的介电常数没有蓝宝石那么高,所以同样做盖板保护,需要比蓝宝石更薄。

从拆解中基本上可以得到这样一个观点:现在主流的指纹芯片的信号能穿透 0.3mm 厚的蓝宝石和 0.2mm 厚的玻璃。既然这样,把手机屏幕的面板玻璃做薄到 0.2mm 后,再把指纹 Sensor 贴在下面,行不行?

其实可行,上面说的几家隐藏式指纹的解决方案,其实就是将保护层的玻璃换成手机屏幕的保护玻璃,然后把指纹 Sensor 贴在玻璃下面,引出一根排线跟手机相连。

问题来了,手机的保护玻璃目前见过最薄的是 0.4mm 厚,再薄的话就起不到保护性作用,所以把手机的玻璃做到 0.2mm 薄那样子是不现实了,怎么办?

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不过,有一件重要的事情你应该记住:苹果说了很多话,但最终还是放弃了。举个例子,还记得乔布斯说过苹果永远不会生产 iPhone 平板手机吗?是的,我们都知道结果如何。

自从 98 年西门子展示了带指纹识别的手机后,指纹识别并没有沉寂,而是经过了十几年的不断发展,在 iPhone5s 之后掀起一股指纹风,引来了手机指纹识别的元年。

该公司的研究团队表示,将传感器集成到显示屏幕下方不仅能够实现更加紧凑的机身设计,高强度的保护玻璃还能避免传感器接触到水或者被划伤。虽然我们无法确定苹果是否拥有自己的解决方案,但是如果没有的话,LG Innotek 的这项技术会是一个不错的选择。

几家中国智能手机制造商已经推出了带有嵌入显示屏幕的光学指纹识别传感器的手机型号。明年,三星预计将成为首家在 Galaxy S10 上使用超声波指纹传感器的公司。苹果的新专利涵盖了与上述两种解决方案不同的技术,但最终的结果是一样的:用户只需将手指放在手机显示屏上,就能解锁 iPhone、打开安全应用程序或验证移动支付。

指纹识别集成在手机上的形式无外乎就是这几种:后置和前置,还有侧边等等。

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最后,最重要的是 iPhone X 没有指纹识别传感器。对于 Touch ID 的粉丝来说,更糟糕的是苹果在去年发布 iPhone X 时说,Face ID是未来,Touch ID 将会一步步远离所有苹果设备。

作者:邓邓大人

到了 2017 年,Touch ID 将安置在 iPhone 显示屏幕的下方,实体 Home 键将会被取消。

苹果并不是第一家在智能手机上安装指纹识别传感器的制造商,但 iPhone 实现的效果比当时所有其他产品都要出色。Android 智能手机制造商纷纷在自己的智能手机上添加类似功能,如今,除了面向新兴市场的低成本手机之外,几乎所有新手机都配备了指纹传感器。

面板一体 VS 实体按键

想象一下,把现有的 Home 键做成了跟面板一体,玻璃下面是一个指纹识别模块。以前手机解锁的时候是一个按下 Home 按键的动作的同时,指纹 Sensor 顺势工作识别成功亮屏解锁。

而现在换成隐藏式的指纹,指纹需要整体待命,用手指往玻璃上一模,手机解锁。但是没有了按键反馈和手指用力按的这种感觉,也就好比那些把指纹做在正面,却阉割掉了物理按键功能一样。

这种简洁的做法换来了外观上的一体感却失去了按压时的物理手感。同时,在成本和体验还有可靠性上面相比现有的前置按键指纹,并没有优势。像指纹识别这种功能性驱动的技术,首要条件是先做到好用,好用的同时再追求好看。

那么,有厂商愿意花更多的钱去做一件起来很酷,但体验并没有革命性变化的事情呢?

我并不是不看好隐藏式指纹的前景,只是我们应该认清楚现有技术的局限性。当然,应该为这些在不断探索隐藏式指纹识别技术的公司喝彩,他们在技术上的你争我赶才会有更快的技术革新。他们做的也许只是技术层面,但是如何将技术艺术化般融合进手机的设计里面,还差一个手机厂商来带头,整合一个完善供应链,让技术普惠。

LG Innotek 和 Fingerprint Cards 使用的是电容式传感器,但其实苹果还有另外一个选择,那就是超声波技术。苹果于今年 5 月份申请了一项特别的生物识别技术专利,它使用了 Sonavation 公司的核心技术,能够通过超声波来识别用户的指纹。

“在专利图 27 上我们可以看到,多个摄像头可以确定用户放置在屏幕上的手指指纹的 3D 结构,并通过控制器配合图像传感器进行测量,”Patently Apple 写道。

三种隐藏式指纹识别技术细节

所以,在这几家出了隐藏式指纹方案的厂家中,分别用了图中的三种方案。

**第一种是将指纹 Sensor 置于整个手机玻璃面板下面。**

**第二种则将玻璃面板掏个洞至 0.2-0.3mm 厚,然后将 Sensor 装进去。**

**第三种更是将 Sensor 融合进玻璃之中。**

值得注意的是,目前这些隐藏式指纹方案,都只是将保护玻璃下巴的 Home 键位置由原来需要开孔变成无孔,识别的区域还是原来的 Home 键区域,严格意义上应该叫做无按钮指纹识别。

例如汇顶这种最早搞的使用的是第一种方案,面板玻璃不需要开洞,考验的是指纹 Sensor 的性能和算法。提高芯片的性能后具有更高的信噪比,可以穿透更厚的玻璃,但是穿透 0.3mm 以上的玻璃还需要搭配更先进的算法,但是最终识别精度怎么样,无从得知。

还需要面临一个问题,对于手机 2D 玻璃时代,薄一点的可以做到 0.4mm,现在 2.5D 玻璃已经成为标配,厚度达到 0.7--0.8mm 了,汇顶如果还是用以前的方案估计行不通。

看样子,把指纹芯片放在玻璃后面貌似行不现实,后来的 FPC 和 LG 就选择了一个相对靠谱的方案,在玻璃种掏一个凹槽,使之最薄的地方仅为 0.2--0.3mm 厚,这个厚度跟现有的指纹玻璃的厚度基本一致,信号和识别精度上可以得到保证。

然而,IDEX 明显是不走寻常路,它凭借自己在专利方面的积累,直接把指纹 Sensor 做进了玻璃中,不是掏洞,而是完全无缝融合。

我现在想想都觉得概念性太强,既然 Sensor 最薄可以做到 0.2mm,做进一块厚度为 0.7mm 的玻璃中理论上可行,但是如何把它完好无损地封装进玻璃里,非常困难,IDEX 也并没有展示成品,估计还是专利申请和概念阶段。

这三种隐藏式指纹解决方案,我觉得切实可行的是 FPC 和 LG 选择的第二种,在玻璃种开个凹槽,把指纹填补进去。

Touch ID 集成到触摸屏下方

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几年过去了,在体验上貌似没有人打破和超越过 Touch ID。实际上,经过指纹大爆发之后,衍生出来的商机令各大指纹技术公司更热衷开发新技术。他们不断地向外界展示自家的新技术,也开始尝试指纹识别的新可能——隐藏式指纹。

Sonavation 公司的市场营销副总裁 Ilene Grimes 表示:“超声波的最大优势在于它可以穿透各种障碍物,包括玻璃、金属、OLED 和塑料等等。”这项技术能够穿过厚度达到 1 毫米的物质,同时还将降低手机的功耗,实现电池续航的提升。

事实上,苹果仍在闭门研究各种将指纹传感器带回 iPhone 的方法。

根据此前的传闻,苹果仍然会在 iPhone 7 上使用指纹识别传感器,但是到了 2017 年,它将安置在显示屏幕的下方,实体 Home 键将会被取消,这一改动将使得 iPhone 更加安全,整体设计更加紧凑,同时还能避免按键的损坏。

对于密切关注网络的用户来说,新款 iPhone 的传闻不是什么新鲜事。但其实,很大一部分苹果用户都不太关心 iPhone 传闻,因此,苹果每年 9 月份发布的大多数产品对他们来说都是新鲜的。当他们第一次得知苹果公司已经做了一些类似移除耳机插孔的事情时,他们立刻开始恐慌起来。这正是去年苹果揭开 iPhone X 的面纱时发生的事情。

Patently Apple 最近发布的一份报告称,苹果公司已经发明了一项新技术,可以在不需要 Home 键的情况下,为设备添加指纹识别功能。

毫无疑问,苹果公司在实验室中创造了许多从未见过天日的不同技术。这项专利中描述的技术也可能是这样。不过,我们现在知道,该公司仍在努力寻找新的解决方案,在不需要 Home 键的情况下为其产品添加指纹识别功能,这对那些想在新 iPhone 上使用 Touch ID 的用户来说无疑是个好消息。

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