苹果希望在屏幕上嵌入天线以及Touch ID

苹果多年来一直在进行权衡取舍–如何为我们提供更好的信号接收，安全的用户身份验证，同时减少边框和缺口。现在，Apple可能已经找到了获得包括Touch ID和天线在内的边缘到边缘显示器的方法。

苹果已经多次被证明正在寻找具有该主题专利的显示屏下触摸ID ，其中一些涉及声学成像解决方案，一些具有红外技术。这个想法也是分析师Ming-Chi Kuo的谣言和主张的主题，并在Twitter上泄露。

但是，对于所有这些，没有什么确切的讨论，为什么将传感器移动到显示器下方如此复杂以至于苹果没有做到这一点。新近公开的专利申请详细说明了这些问题，并提出了一些解决方案，这些解决方案包括在不仅仅使光通过的层之外构造显示器。

除了允许在触摸屏下显示触摸ID之外，相关的专利申请还涉及使用这些层将RF天线工作到屏幕中。Wi-Fi和蜂窝电话所需的信号需要暴露在外，因此占用iPhone显示屏整个区域的信号应比设备侧面的窄带更好。

显示屏下方的触摸ID

苹果公司于2019年6月提交了“使用角度聚焦的窄视场滤镜增强了显示屏下指纹识别功能”，但直到现在才揭晓。

它开始说：“指纹传感和匹配被广泛用作个人识别或验证的可靠技术。” 专利申请没有承认甚至还存在Face ID，因此说明了为什么Touch ID仍然有用。

它说：“光学指纹传感器对于电子设备，尤其是便携式设备中的验证和/或认证可能特别有利。” “在将光学指纹传感器集成到电子设备或主机设备中的情况下，例如可以通过主机设备的处理器快速执行身份验证。”

问题在于，如果您要依赖Touch ID，它必须可靠并且必须快速。当Touch ID传感器很小（例如旧的Home（主页）按钮）时，这尤其是个问题。

专利继续说：“光学指纹传感器面临的挑战包括随着时间的流逝性能的一致性，因为玻璃-空气界面不够稳定，无法进行小面积匹配。” “另一方面，使用互补金属氧化物半导体（CMOS）的大面积传感器成本效益不高。”

它说：“然后以不同角度分离不同的反射射线是另一个挑战，因为必须使用许多照明图案来分离反射射线，这会导致较长（例如几秒钟）的图像捕获时间。”

解决方案似乎是使Touch ID传感器更大，但又不能太大，以至于制造昂贵或占用过多设备空间。因此，找到一种将传感器放置在显示器下方的方法可以解决这些问题。

然后，大多数专利申请集中于发光的困难，使得显示器可以显示图像，但是随后将指纹的光学扫描反射回设备中。

苹果公司的建议是针对一种显示器，“包括发光层，光学层，滤光层和像素化图像传感器”。

专利申请说：“发光层被透明层覆盖，可以照亮接触透明层的表面，并使反射光从该表面透射到光学层。” “光学层或滤光层中的至少一个能够对反射光进行角度聚焦的FOV滤波。”

FOV是视场，本专利申请的中心思想是可以从不同角度完成显示图像和指纹的光学扫描。

在一个示例中，Apple建议可以“从右侧照亮”用户的手指，并且“以一定角度（例如42度）发射的光可以反射… [以]到达成像区。”

在整个专利申请中，Apple都关注遮挡，即光线被物体挡住。但是，如果指纹扫描是从一个以上的角度进行的，则该设备可以解释每个角度造成的不同遮挡。

“这是因为附加遮挡图案（第二遮挡图案）尽管与触摸的相同区域相关，但与第一遮挡图案不同。” Apple说。“此外，在不同方向上的照明会导致更多的遮挡图案，这些遮挡图案可用于平均并降低触摸显示层OLED的遮挡效果。”

在相关专利申请中也列出了三位信誉卓著的发明者中的两位-Mohammad Yeke Yazdandoost和Giovanni Gozzini。“用于检测电子设备显示器的发光层的光入射的传感系统。” 与将传感器嵌入显示器中类似，而不是需要将它们隐藏在边框下。

将RF天线嵌入显示器

暗示苹果决心要更多地利用其显示器，第二个基于类似想法的新公开专利申请被归功于由四个发明家组成的完全不同的团队。

在这种情况下，“显示可集成混合透明天线”涉及如何在屏幕中嵌入无线电前端模块（RFEM）。

专利申请说：“当今的无线系统（例如，智能手表或其他具有主要显示功能的设备）正在努力实现采用较小边框或无边框显示解决方案的边缘到边缘显示。”

文章继续说：“特别是对于可穿戴设备，例如智能手表，智能眼镜或与健康相关的智能监控设备，显示屏很小，无线电数量（例如蓝牙，GPS，WiFi，3G / 4G / LTE，FM等）需要得到支持，相关天线也在不断增加。”

在提到“针对此类设备的天线解决方案可能具有挑战性”之后，该专利申请花费了12,000字，详细介绍了建议的解决方案。细节涵盖了从蓝牙到WLAN的所有天线的不同需求，但是对于所有天线而言，广泛的原理都是相同的。

苹果公司的建议是针对一种“包括多层显示器的设备，该多层显示器包括液晶显示器（LCD）层，触摸面板层和保护玻璃层”。

它继续说：“该设备还包括一个配置为发射RF信号的天线。” “天线包括一个初级耦合馈送结构，该结构被配置为通过馈电线从无线电前端模块接收射频信号。天线还包括一个生成结构，用于辐射射频信号。”

这样就存在与天线之间来回信号的问题。但是关键是在显示器中嵌入天线会产生较大的接收区域，而不会丢失任何显示空间。