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专利解密:华为Mate30屏下指纹技术

(2019-09-23 07:33:24)


集微网消息,近年来,越来越多的手机采用了屏下指纹技术,华为最新发布的Mate30也是如此。这主要是因为指纹识别技术已相对成熟,具有安全性高、识别速度快、识别成功率高等优点,使得指纹识别技术已经被广泛应用于智能终端中。同时,具有较高的屏占比的智能终端正逐渐成为市场上的主流产品。

为了在保证较高屏占比的同时,兼顾习惯于前置指纹识别用户的使用习惯,屏下指纹检测技术提供了一种解决方案,即将指纹检测(FP)模组通过面贴或框贴的方式贴合在显示屏幕的下方。但是对于传统的屏下指纹设计,在环境光强烈时,人眼能够观察到FP模组位置的呈现紫红色,与显示屏幕的其他位置有明显色差,影响终端的美观性。

为了解决上述问题,华为公司申请了一项名为“一种屏下指纹识别终端”的发明专利(申请号:201880004449.1),申请人为华为技术有限公司。

专利解密:华为Mate30屏下指纹技术

图1

图1是终端中显示屏与指纹模组的结构示意图,主要包括显示屏41、阻光材料层42以及指纹模组43这三个部分。其中,阻光材料层42设置于显示屏41和指纹模组43之间,并且设置于显示屏的非显示面,主要用来阻止入射到指纹模组43被反射出来的光线再经显示屏41出射。目前终端中常见的屏下或屏内指纹识别器件主要为基于光学的指纹模组和基于超声波的指纹模组。

下面主要针对基于光学的指纹模组进行介绍,当该模组采用此结构设计时,阻光材料层42将阻挡大部分光线照射到指纹模组上,则指纹模组可能无法采集到指纹。为了保证指纹模组的性能不受影响并同时降低用户对指纹模组的视觉感知,阻光材料层42中又加入了线偏振片420、四分之一波片421以及相位补偿片422。

线偏振片420仅允许振动面为特定方向的光线透过线偏振片420,而振动方向为其他方向的光线则无法透过线偏振片420。当线偏振光入射到四分之一波片421,且振动方向与四分之一波片光轴夹角为45°时,则从四分之一波片出射的光为圆偏振光;反之,圆偏振光通过四分之一波片后变为线偏振光。

同时,为了使得指纹模组采集到清晰的指纹,即需要有足够经用户手指反射的光线照射到指纹模组上。所以将相位补偿片422设置于线偏振片420与显示屏41之间,可以对经过显示屏41后入射到相位补偿片422的第一入射光线进行相位补偿,使得第一入射光线经过相位补偿片422后的第一出射光线为能够通过线偏振片420的线偏振光,从而保证有足够的光线能够通过线偏振片420进而照射到指纹模组43,使得指纹模组43能够采集到有效的指纹信息。

专利解密:华为Mate30屏下指纹技术

图2

通常入射光一般为通常为圆偏振光或者是椭圆偏振光(如上图所示),若圆偏振光或椭圆偏振光直接入射到线偏振片上,则仅有少量光线能够通过。由于添加了相位补偿片422对经过显示屏41后的光线81进行相位补偿,使得经过相位补偿的后的光线能够顺利通过线偏振片420,保证了足够的照射到指纹模组上,不会影响指纹模组的性能;此外,被指纹模组表面反射的光线由于再次通过四分之一波片421,变为线偏振光,但振动方向旋转了90°因此无法再次通过线偏振片420。实现了阻止经指纹模组的反射后的光线再经过显示屏射出,避免用户观察到指纹模组所在位置与显示屏其他位置的颜色差异,提高终端的美观性。

因此,当我们使用具备此设计的手机,并受到强烈光照时,它会减少透过显示屏并经指纹模组的反射后再射出的光线,从而使得用户不会观察到指纹模组所在位置与显示屏其他位置的颜色差异,不仅提高了终端的美观性,而且还为用户带来较好的用户体验。

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