Apple зарегистрировала патент "Ёмкостный сенсор отпечатков пальцев, включающий электростатические линзы", который описывает биометрический датчик, функционирующий через дисплей без оптических (инфракрасных и т.п.) технологий, аналогично проекционно-ёмкостной сенсорной панели. Заряд (на рисунке ниже - 802) от пальца 300 проходит сквозь дисплей 800 сквозь микрощели в диэлектрических слоях по электростатическим линзам 600. Сам же датчик представляет собой не горизонтальные и вертикальные электроды из оксидов индия и олова, разделённых диэлектриком (как в традиционной ёмкостной сенсорной панели), а массив или матрицу 206 из ёмкостных микроконденсаторов 502 (FIG. 5A), размещённых на подложке 500 позади дисплея. При этом сенсор работает и через установленные поверх дисплея проекционно-ёмкостное сенсорное стекло и защитное стекло, но в данном случае сложность в прохождении заряда через дисплей, где множество электромагнитных и электростатических полей, помех и наводок. Дело в том, что в дисплее содержится множество транзисторов и тонких электродов, проводящих и диэлектрических слоёв, причём с большой частотой сменяющих друг друга.

Линзы позволяют электрическому заряду обходить препятствия из диэлектриков и проводников в дисплее. При этом датчики должны быть расположены внутри дисплея в глубине позади матрицы транзисторов и разводки проводников к ним, т.к. если расположить их не в дисплее, а за ним, то локальному прохождению заряда будет препятствовать задняя металлическая стенка дисплея. Кроме того, линзы позволяют линиям электростатического поля не слишком сильно расходиться. Заряд распространяется от пальца в виде конусов, от вершин которого на поверхности сенсорного экрана, где прикосновение пальца, силовые линии поля расходятся в разные стороны. Благодаря линзам линии, огибая их, начинают сходиться, затем снова расходиться, и "пятно" 508 (FIG. 5A) на конденсаторах биометрического сенсора не настолько большое, а заряд доходит до конденсаторов с меньшими потерями. Границы этого "пятна" задают линии поля.

Напряжение к конденсаторам 502 подводится посредством электродов поверх них (т.е. ближе к дисплею). Разность потенциалов между электростатическими линзами и электродами конденсаторной матрицы поддерживается постоянной и заранее определена, т.е. известна. Электростатические линзы в разрезе плоскостью, параллельной поверхности сенсорного дисплея, представляют собой концентрические электропроводящие кольца напротив каждого конденсатора биометрической сенсорной панели снизу дисплея. Таким образом, каждый заряд проходит сквозь кольцо электростатической линзы, расположенного под пальцем, и доходит до соответствующих конденсаторов, известных контроллеру. Электростатические линзы могут быть и другой формы: квадратной, прямоугольной и т.п. 

Электростатические линзы 602 в верхнем слое часто расположены, их количество равно количеству конденсаторов в биометрическом сенсоре. Образуемые ими кольцевые окна 604 находятся прямо над соответствующими конденсаторами. На более нижнем слое располагаются линзы 606 среднего слоя, количество которых в 2 раза меньше. Тогда окна 608 будут включать в 4 раза больше конденсаторов, т.е. 4, в случае кольцевых или квадратных линз, или блоки конденсаторов размеров 2*2. Нижний слой линз 612, которых ещё меньше, предназначен для прохождения лучей электростатического поля не сквозь окна, как в верхнем и среднем слое линз, а огибая линзу, площадь которой равна площади окна в верхнем слое линз и площади соответствующего конденсатора снизу.

Сверху проекционно-ёмкостной сенсорной панели, находящейся, в свою очередь, на дисплее, проложены электроды, управляющие напряжением на электростатических линзах, и формирующие разность потенциалов между собой и соответствующим конденсатором биометрического сенсора под дисплеем. Такая разность потенциалов меняется при прикосновении пальца к экрану, причём разность потенциалов между соседними по отношению к конденсатору под соответствующей кольцевой линзой конденсаторами меняется незначительно благодаря электростатическим линзам. 

Источник 1

Источник 2