突破卡脖子技術(shù)難題，谷東科技成功自研光刻膠材料

2024年，再也不會(huì)有人質(zhì)疑空間計(jì)算的未來(lái)。隨著蘋果VisionPro正式發(fā)售，當(dāng)人們驚嘆于這款頭戴顯示設(shè)備所帶來(lái)的身臨其境、虛實(shí)交融的全新體驗(yàn)時(shí)，空間計(jì)算概念其實(shí)早已深入人心。

科技巨頭押注

空間計(jì)算時(shí)代智能終端的演變方向

經(jīng)歷了PC的桌面計(jì)算、智能手機(jī)的移動(dòng)計(jì)算浪潮，以XR為代表的空間計(jì)算正成為科技巨頭押注的下一代計(jì)算平臺(tái)。

或許是在蘋果VisionPro的刺激下，Meta的步調(diào)邁的更快了，首先4月初在Reality Labs成立10周年之際，Meta發(fā)文慶祝并回顧XR業(yè)務(wù)發(fā)展歷程且暗示或?qū)⑼瞥銎煜率卓罱Y(jié)合Quest MR和Meta AI 技術(shù)的AR 眼鏡產(chǎn)品；其次，4月22日，Meta發(fā)文表示為給元宇宙建立一個(gè)更開放的計(jì)算平臺(tái)，首次向第三方制造商開放Quest頭顯操作系統(tǒng)Meta Horizon OS，微軟、聯(lián)想和華碩等知名科技公司正基于Meta Horizon OS打造新的XR硬件。在科技巨頭的推動(dòng)下，空間計(jì)算這個(gè)全新的生態(tài)正在加速形成。

據(jù)VR陀螺研究院統(tǒng)計(jì)，2023年國(guó)內(nèi)共計(jì)發(fā)布了30款A(yù)R眼鏡，手機(jī)廠商小米、榮耀、魅族，AR創(chuàng)企Xreal、雷鳥等大小廠商輪番發(fā)布AR新品，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)消費(fèi)級(jí)AR市場(chǎng)的發(fā)展。同時(shí)，據(jù)IDC咨詢數(shù)據(jù)顯示，2023年，中國(guó)AR/VR頭顯出貨72.5萬(wàn)臺(tái)。其中AR出貨26.2萬(wàn)臺(tái)，同比上漲154.4%。2023全年，AR出貨占整體中國(guó)市場(chǎng)AR/VR出貨的36.1%，創(chuàng)歷史新高，其中在第四季度AR出貨11.8萬(wàn)臺(tái)，VR出貨11萬(wàn)臺(tái)，這也是中國(guó)市場(chǎng)AR出貨量首次單季度超過VR。

此外，作為VST形態(tài)的代表，蘋果VisionPro發(fā)售初期經(jīng)歷了一段一機(jī)難求的搶購(gòu)體驗(yàn)熱潮，但由于夸張的重量導(dǎo)致的厚重感，用戶既不能長(zhǎng)時(shí)間佩戴，也無(wú)法戴出門隨心所欲使用，后期就漸漸遇冷并遭遇口碑滑鐵盧。這些現(xiàn)象無(wú)不預(yù)示著眼鏡化造型、時(shí)尚輕薄，可全天候佩戴出門的OST形態(tài)的AR眼鏡更符合未來(lái)空間計(jì)算時(shí)代智能終端的演變方向。

但更進(jìn)一步看，要想讓AR眼鏡在消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)進(jìn)一步大展身手，關(guān)鍵在于——AR光學(xué)顯示技術(shù)的突破。

突破卡脖子技術(shù)難題

谷東科技成功自研光刻膠材料

AR行業(yè)的發(fā)展很大程度上受限于光學(xué)顯示技術(shù)，而光學(xué)顯示技術(shù)的瓶頸核心在于材料。

為從根本上解決這一困擾行業(yè)的難題，谷東科技決定自研光刻膠材料。2021年初，谷東科技開始立項(xiàng)投入光刻膠材料的研究；2022年，實(shí)現(xiàn)了分層RGB光刻膠材料的研發(fā)；2023年進(jìn)入材料小規(guī)模試產(chǎn)，并應(yīng)用在近眼顯示領(lǐng)域；2024年，開始探索更多應(yīng)用方向，例如車載AR-HUD、高端防偽等。

經(jīng)過科研人員近3年潛心研發(fā)，通過每個(gè)月驗(yàn)證上百個(gè)光刻膠配方，谷東材料團(tuán)隊(duì)最終找到了更合適的配方和工藝參數(shù)，在RGB光刻膠材料技術(shù)研發(fā)上取得了重要突破，成功研發(fā)出基于二階反應(yīng)的第三代顯示光刻膠材料。

“光刻膠材料研發(fā)的難點(diǎn)在于配方設(shè)計(jì)，需要材料達(dá)到成膜時(shí)又要具有較高的折射率調(diào)制度?！惫葨|科技光刻膠材料研發(fā)負(fù)責(zé)人表示，加上國(guó)內(nèi)在高折材料領(lǐng)域的研究和投入比較少，給材料研發(fā)也增加了不少難度。

這項(xiàng)材料技術(shù)使得薄膜材料的衍射效率達(dá)到了90%以上，材料的折射率達(dá)到了0.04，優(yōu)于國(guó)際知名材料科技公司科思創(chuàng)的單綠材料性能，處于行業(yè)領(lǐng)先水平。這項(xiàng)技術(shù)突破意味著，谷東科技自研光刻膠材料成功打破了國(guó)內(nèi)該類型材料長(zhǎng)期被國(guó)外卡脖子的現(xiàn)狀，多項(xiàng)性能指標(biāo)甚至大幅領(lǐng)先國(guó)際頂尖材料廠商，有效解決了國(guó)內(nèi)材料長(zhǎng)期依賴國(guó)外供應(yīng)的問題。

同時(shí)，這項(xiàng)材料在光學(xué)性能上也有顯著提升，具有極易成膜、環(huán)境適應(yīng)性和穩(wěn)定性好、加工保存容易等特點(diǎn)。由于其光敏特性好，不需要大功率激光器等，具備大面積、低成本制備的條件，不僅可用于制造消費(fèi)級(jí)AR眼鏡的光學(xué)顯示模組，為AR眼鏡的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障，還可擴(kuò)展到車載AR-HUD、全息光柵等應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)悉，因其優(yōu)異的性能表現(xiàn)（提升AR-HUD的清晰度和成像質(zhì)量），很多給大型汽車廠配套HUD的企業(yè)對(duì)該材料充滿期待并表達(dá)了誠(chéng)意合作的需求。隨著AR-HUD技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用普及，它無(wú)疑將成為未來(lái)所有汽車的一個(gè)標(biāo)配，預(yù)計(jì)未來(lái)，AR-HUD市場(chǎng)將形成一個(gè)千億級(jí)的市場(chǎng)規(guī)模。

輕薄化、更美觀、顯示優(yōu)、易量產(chǎn)

全球首發(fā)：?jiǎn)喂鈾C(jī)雙目合像體全息光波導(dǎo)方案

一款真正To C的消費(fèi)級(jí)AR眼鏡應(yīng)該滿足哪些條件？輕薄時(shí)尚、眼鏡化造型、顯示效果好、性價(jià)比高、全天候佩戴不難受，是許多C端用戶購(gòu)買時(shí)考慮的因素。目前市場(chǎng)上的AR光學(xué)顯示方案里，只有Micro-LED+衍射光波導(dǎo)方案能較好地滿足這些用戶需求，代表產(chǎn)品有魅族MYVU、INMO Go、李未可等AR眼鏡產(chǎn)品。

因加工工藝不同，衍射光波導(dǎo)又分為表面浮雕光柵光波導(dǎo)和體全息光波導(dǎo)。表面浮雕光柵工藝需要用光刻工藝做出機(jī)械型光柵模具，再轉(zhuǎn)印到玻璃上的樹脂薄膜形成光柵。這種采用機(jī)械方法加工納米精度的光柵損耗很大，加上光刻機(jī)等加工設(shè)備的投入和工藝流程很長(zhǎng)，導(dǎo)致這種工藝做出的光波導(dǎo)成本很高，而體全息的加工方法則是利用激光干涉條紋在玻璃表面的光刻膠薄膜上曝光出光柵。這種直接用激光加工納米級(jí)光柵、沒有中間加工步驟的方法簡(jiǎn)單且可靠性高，成本更低，而且產(chǎn)品尺寸不受晶圓形狀和尺寸限制，可輕易制作成各種眼鏡化形態(tài)。更為重要的是，體全息光波導(dǎo)沒有浮雕光柵光波導(dǎo)鏡片前的漏光現(xiàn)象，保護(hù)了顯示的私密性。

體全息光波導(dǎo)優(yōu)勢(shì)這么顯著，為什么沒有被廣泛應(yīng)用呢？核心還是上文提到的光刻膠材料問題，如果沒有合適的光刻膠材料，是做不成視場(chǎng)角大、明暗均勻、亮度高、顯示效果好的體全息光波導(dǎo)片的。

近日，得益于在光刻膠材料上的技術(shù)突破，谷東科技研制出了顯示效果（亮度和對(duì)比度）勝過表面浮雕光柵光波導(dǎo)的體全息光波導(dǎo)片，率先解決了長(zhǎng)期困擾體全息光波導(dǎo)的應(yīng)用難題。

谷東科技體全息光波導(dǎo)顯示效果圖

眾所周知，相比單目，雙目AR眼鏡更符合人眼三維顯示的視覺習(xí)慣，但雙目AR 眼鏡需要兩個(gè)波導(dǎo)片和兩個(gè)光機(jī)，而光機(jī)的價(jià)格遠(yuǎn)高于波導(dǎo)片，那么，有沒有方法將AR眼鏡光機(jī)的成本也降低呢?

為此，谷東科技光學(xué)團(tuán)隊(duì)通過自研設(shè)計(jì)與仿真算法，得以快速驗(yàn)證方案可行性，并將優(yōu)化迭代效率最大化，成功在全球范圍內(nèi)率先推出：更適合C端消費(fèi)級(jí)AR眼鏡的光學(xué)顯示技術(shù)——單光機(jī)驅(qū)動(dòng)雙目合像體全息衍射光波導(dǎo)方案，即僅用一臺(tái)光機(jī)驅(qū)動(dòng)雙目顯示模組，不僅省去了一個(gè)光機(jī)的成本，還將光機(jī)從鏡腿兩側(cè)移至眼鏡中間大幅降低了鏡腿厚度，造型更美觀，讓AR眼鏡更接近普通眼鏡形態(tài)，提升了佩戴舒適度，并實(shí)現(xiàn)了極佳的顯示效果。同時(shí)，谷東科技解決了雙目合像等行業(yè)難題，打通上下游制作全鏈路，使單光機(jī)一拖二體全息光波導(dǎo)整體制備工藝達(dá)到成熟完善的水平，讓低成本、良率更高、量產(chǎn)性高的光波導(dǎo)顯示技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)，這項(xiàng)技術(shù)突破也有助于AR廠商推出接近普通眼鏡造型、輕薄時(shí)尚好看、佩戴舒適、性價(jià)比高的消費(fèi)級(jí)AR眼鏡產(chǎn)品。

未來(lái)，谷東科技希望聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作伙伴推廣第三代顯示光刻膠材料和單光機(jī)雙目合像體全息光波導(dǎo)顯示技術(shù)，探索更多潛在應(yīng)用方向，為消費(fèi)級(jí)AR眼鏡、車載AR-HUD等市場(chǎng)創(chuàng)造新一輪的發(fā)展機(jī)遇。