苹果屏下光学指纹传感器，指纹读取更为可靠

近日，苹果分析师表示，苹果正在考虑为新iPhone增加显示屏内Touch ID功能。在Face ID不是最佳状态的情况下，辅助Touch ID选项将非常有用。苹果正在使用重新设计后的光学传感器进行屏内指纹读取，比超声波解决方案更可靠。

指纹感测和匹配是用于个人识别或验证的可靠且广泛应用的技术。对于便携式通信设备中的验证和/或认证而言，光学指纹传感器可能特别有利。但光学指纹传感器也面临着一些挑战，一方面玻璃空气界面在小面积匹配时不足够稳定， 另一方面，使用互补金属氧化物半导体的大面积传感器不节省成本。不同的反射光线在不同角度的分隔是另一个挑战，因为许多照明图案必须用于分隔反射光线，这会导致图像捕获时间较长。

为此，苹果于2019年8月29日申请了一项名为“具有NFV准直器和TFT/有机成像器件的屏下光学指纹传感器”的发明专利（申请号: 201910812945.6）,申请人为苹果公司。

图1 屏下光学指纹传感器示例图

图1为屏下光学指纹传感器示例图。其中示出了屏下光学指纹传感器110的横截面视图以及人手指102。指纹传感器110包括透明层120、光学粘合剂层122、触摸显示层130、准直器层140和图像传感器150。透明层120可为玻璃盖或用于保护触摸显示层130的任何其他透明层,可经由光学粘合剂层122附接到触摸显示层130。触摸显示层130对于从触摸表面到下层的反射光为透明的，可由有机发光二极管(OLED)制成。OLED包括发射电致发光层，该发射电致发光层为响应于电流发射光的有机化合物的膜。而该有机化合物层位于两个电极之间，其中至少一个是透明电极。触摸显示层130可发射光对触摸表面进行照明。准直器层140是指纹传感器110的重要部件，可使触摸透明层120的手指表面的区域与在图像传感器150（基于TFT的有机成像器件）上形成的对应图像的区域之间形成一对一的成像比率。。

手指102可以认为是垂直手指，当触摸指纹传感器110时，该手指将脊区域104和谷区域106呈现到透明层120。在谷区域106中，由触摸显示层130发射的光可作为镜面反射部件103从透明层120的顶部表面处的玻璃空气界面反射，或者进入手指并反射回在手指组织内作为反射部件105的某个点处。在脊区域104中，由触摸显示层130发射的光可从手指102作为反射部件107的触摸表面进行反射。当手指润湿时，透明层120的顶部表面与手指102的谷区域106之间的空间可用汗液填充，从而得到附加的镜面反射部件。另一方面，当手指干燥时，可在脊区域104中产生附加的镜面反射。

简而言之，苹果的屏下光学指纹传感器专利，通过准直器准直反射光，能够使在触摸透明层的手指表面的区域与在像素化图像传感器上形成的对应图像的区域之间实现一对一的成像比率。

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