關於屏下指紋，我們做了很有趣的測試

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說起屏下指紋，去年還是概念傳奇，今年就量產面市，市場的確是科技產品化最好的加速劑。vivo 先發，小米、魅族跟進，相信未來會有更多的旗艦機型搭載屏下指紋。

但我們也不禁有些疑問。

? 屏下指紋會影響屏幕顯示嗎？

這是我看到 Synaptics Clear ID 發布後，腦子裡冒出的的第一個疑問。如果沒影響，那它是怎麼實現的？如果有影響，又會產生哪些問題？

好在現在有了真機，就可以做一些實驗和測試了，這次的主角是 vivo NEX、小米 8 探索版和魅族 16th Plus。

我們先假設它有影響，那一定逃不出這兩個方面：屏幕顯示和觸控性能。如果對顯示有影響，那首先會在亮度上體現出來。於是我們選取 25 個測試樣點，測試了這 3 款手機的亮度數據。

測試結果是這樣的：

納尼？竟然一切正常？

為了確認無誤，我們又手動測試了指紋識別 Sensor 位置下的屏幕亮度，但依然沒有發現任何問題。

接著我們又進行了觸控性能的測試。

我們測試了單點精準度、回形圖走線和觸控響應時間，結果都沒有問題。

也就是說：屏下指紋對屏幕顯示及觸控都沒有影響。或者更嚴謹的說法是：沒有可被人體感知的影響。

其中緣由我們也很疑惑和費解，咱們接著往下研究。

? 屏下指紋的解鎖機制是什麼？

屏下指紋識別目前常見的方案有兩種：光學指紋識別和超聲波指紋識別。咱們今天主要聊光學指紋識別，因為這哥仨採用的都是這種機制。

光學指紋識別是很早就有的一個技術了，最常見的就是指紋考勤機。它有兩大要素：光源和感應裝置。大概的工作原理是這樣的。

手機上的實際工作過程是這樣的：

這三款手機都是利用 OLED 顯示屏幕作為光源，射出的光線經過指紋表面的折射和反射，產生不同的光線明暗度，感應裝置就以此來記錄「嵴」和「峪」，從而進行識別和校驗。

但這裡我們發現一個有趣的現象，就是當屏幕提示你做指紋解鎖時，指紋圖案多為白色，亮度很低。但在手指點按上去時，點按的部位會出現一個圓形的圖案，多為綠色，亮度很高。

我們分析原因可能是這樣的：因為這是光學指紋識別器件，光的強度越高，理論上應該更利於信息的捕捉，從而提高指紋識別的精準度。對於作為光源的 OLED 來說，綠色子像素是發光效率最高且穩定性最好的，能者多勞，所以在解鎖的瞬間就直接激發並顯示綠色了。

? 屏下指紋怎麼實現的，為什麼都是 OLED？

LCD 就不行嗎？為此，我們特意做了一個試驗。

利用強光照射手機屏幕，然後拍攝到如下畫面：

照片中紅框的位置就是屏下指紋識別 Sensor，我們發現小米 8 探索版和魅族 16th Plus 都是方形的，造型也非常接近，而 vivo NEX 是圓形的，比它倆都要小很多。

據我們了解，vivo 和小米採用的是匯頂的屏下指紋方案，魅族應該是部分採用。小米和魅族是第一代的屏下指紋識別技術。這種是用準直透鏡，把雜亂的散射光轉變成平行光，再進行收集分析和匹配。

優點是可以做到很薄，大概在 0.6mm左右，缺點是尺寸偏大。它的工作原理類似平板掃描儀，你想掃描 A4 的文件，那就得有 A4 大小的面積。

而 vivo NEX 上採用的是第二代屏下指紋識別技術，工作原理類似攝像頭，鏡頭很小，但能拍攝的面積很大。所以在尺寸上有很大優勢，但限於技術問題，目前厚度在1.0-2.0mm。

這裡還有兩個點可以說道說道，一個是周圍白色的印痕，這應該是器件封裝時點膠固化留下的；二是小米 8 探索版的 Sensor 尺寸比魅族的要大，這是多集成了一個壓力感測器的緣故，所以需要按壓才能觸發解鎖。

做完了這些試驗，再來回到主題：為什麼都是 OLED？

這個涉及到器件排布的問題，我們的設計師特意畫了一幅簡圖，喜歡的請在下面點贊！

從圖中可以看到，指紋識別 Sensor 是在顯示屏幕的下方的，這也是為什麼叫屏下指紋的原因了。

從原理上來講，OLED 本身自發光，鍍上去的陰極材料就相當於是鏡子的底，主要起反射作用，如果把這層用透明材料來替代，這塊屏幕就可以做成雙面透明的。屏下指紋 Sensor 就很好地利用了這一點，顯示屏幕的其他位置保持鏡面，集成屏下指紋的位置預留透明。屏下指紋 Sensor 相當於這部分的鏡面，集成上去後，就補上了這個窟窿。

這樣一來，屏幕本身的發光和顯示不會受到影響（這就印證了我們第一個問題的結果），屏下指紋 Sensor 也能透過屏幕捕捉到反射回來的光線。

而 LCD 就有問題了，首先是本身厚度太厚，留給指紋識別 Sensor 的空間不夠。即便空間沒問題，LCD 的發光源是背光模組，如果要集成屏下指紋，那就得做到背光後面，涉及到導光板、反射膜和增光片等，顯然也不太現實。

總而言之，屏下指紋之所以只能做在 OLED 上，就是兩個原因：一是薄；二是透明。

? 屏下指紋的安全性怎麼樣？

目前比較知名的屏下指紋識別方案商有高通、新思、匯頂和上海籮箕等，高通主要研究超聲波方案；另外三家都是光學指紋識別方案。

新思和匯頂的技術方向差不多，都是採用半導體晶圓作為感測器，也就是我們上面圖裡展示的部分，而籮箕則採用另一種感測器載體，支持大區域甚至是多點識別，但目前技術尚未完全成熟，所以也只是出現在像 APEX 這樣的概念產品里。

指紋識別給我們帶來了方便和快捷，隨之也引發了很多安全問題。這主要體現在信息採集和處理的獨特性和信息複製的可行性上。哪怕是 iPhone 的 Touch ID，最開始也出現了很多質疑。但電容類的指紋識別技術，目前在安全等級上還是要比光學的高很多的，畢竟電容的大小不是拓印個指模就能糊弄過去。但光學系統的話，據說有指紋的高清照片就能完成屏幕解鎖，雖然我們沒有嘗試成功，但從理論上來講，它的信息複製難度確實要相對低一些。

總之，屏下指紋是一項新的技術，或者通過軟體演算法來優化，又或硬體集成來解決，反正未來一定會越來越完善的，我們也就謹慎圍觀，滿懷希望吧。

最後再腦洞一下，屏下指紋結合 OLED 都已經量產了，屏下攝像頭結合 OLED 還會遠嗎？