文/VR陀螺 Pancake

未來的MR混合現(xiàn)實時代中，如果VR與AR設備最終將走向融合，那電致變色將成為其中極其重要的一項技術。

對于“電致變色”技術最快速的理解方式，相信很多人注意到波音787飛機的窗戶可以支持自由調節(jié)透明度，這便是由電致變色技術所實現(xiàn)，通過調整電壓來實現(xiàn)玻璃的透過率調節(jié)。

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如今隨著產業(yè)鏈上下游關鍵技術發(fā)展以及元宇宙概念推動，AR 眼鏡正處于消費市場探索的關鍵時期。海外Meta（Facebook）、谷歌、微軟、Snap甚至蘋果蠢蠢欲動，而國內OPPO、小米、雷鳥、Nreal、Rokid、影目則大多已經推出相關產品，正身體力行實踐中。

AR正迎來新一輪大潮，VR陀螺認為電致變色技術也將在這輪大潮中大放異彩。本次我們有幸對話伯宇科技創(chuàng)始人兼CEO 陳燁玥，從電致變色的技術路徑、技術難點、全球市場情況以及未來的應用，全方位進行了解讀。

伯宇科技創(chuàng)始人兼CEO 陳燁玥

 能量產企業(yè)全球不超過10家，實現(xiàn)電致變色的三種路徑 

根據百度百科顯示，電致變色是材料的光學屬性（反射率、透過率、吸收率等）在外加電場的作用下發(fā)生穩(wěn)定、可逆的顏色變化的現(xiàn)象，在外觀上表現(xiàn)為顏色和透明度的可逆變化。具有電致變色性能的材料稱為電致變色材料，用電致變色材料做成的器件稱為電致變色器件。

通過外接電壓，電致變色材料可由透明變?yōu)?ldquo;帶顏色”，以解決因外界光線過強造成的一系列視覺干擾，或在某些產品外觀設計上實現(xiàn)變色的創(chuàng)新。

陳燁玥告訴 VR 陀螺，事實上電致變色材料已經誕生了超過五十年，但由于其技術的前沿性與復雜性，了解材料本身的人并不多，仍屬于一種新型材料技術。

電致變色材料剛被發(fā)現(xiàn)的時候，主要用于航空航天，比如波音 787 的飛機舷窗；后來在歐美國家該材料又用在了建筑玻璃上做隔熱和防曬。除此之外，電致變色材料還能應用于汽車的防眩目后視鏡、天窗、軍用偽裝設備、手機后殼、智能眼鏡等。

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事實上，電致變色屬于較為前沿的交叉學科技術，目前市面上的電致變色材料的實現(xiàn)方式并不統(tǒng)一，主流的材料方案包含無機全固態(tài)、有機高聚物/小分子、染料液晶三大類型。

由于電致變色材料在配方上的差異，最終形成的材料在透光率、壽命、紫外線吸收能力以及耐熱性方面也有較大差距。

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“目前國內一部分廠商采用有機材料，它的先天優(yōu)勢是可以做成柔性的，鍍膜工藝比較簡單，沒有經過高溫，所以做出來膜材就是卷料，可以直接貼在手機后蓋或者是汽車天窗上，不需要走前裝流程。從市場應用層面來看，它無需依賴汽車玻璃制造廠商，比較容易推廣。”陳燁玥對 VR 陀螺說道。

當然，有機材料也存在幾個較大問題：

第一，有機材料可以實現(xiàn)藍色、綠色、紅色三色的炫彩顏色，但由于有機材料很難做到全光譜吸收，所以暫時無法實現(xiàn)變成全黑色，或者說黑色變色效果較差。這就是為什么最早應用在 OPPO 手機后蓋上，手機敲一敲可以變成藍色、紅色，但就是不會有黑色的主要原因。

第二，在AR眼鏡的應用層面，藍色是眼鏡行業(yè)最不喜歡的顏色——因為防藍光，不希望讓藍光入眼，而有機材料在這方面存在天然的材料屬性問題。另外由于AR眼鏡需要實現(xiàn)近眼顯示功能，帶有炫彩顏色的底色容易干擾成像效果，造成色偏。

第三，產品壽命方面，無機材料是最穩(wěn)定的，可以循環(huán)使用達百萬次以上，而有機材料壽命僅在 10 萬次左右，在一些需要高頻變色的使用場景中，難以支持較長的使用壽命；并且隨著使用次數(shù)的增加，有機材料的變色效果也會發(fā)生偏移，難以做到通過電壓精準地實現(xiàn)“數(shù)控變色”的功能。

另一種實現(xiàn)方式——染料液晶，是通過一種被極化后的液晶粒子在不同電壓下進行轉向，從而改變光的透過率的一種物理變色方式。由于液晶粒子由交流電控制，相當于一塊小型的電子墨水屏幕，如果應用在眼鏡上，容易發(fā)生頻閃和偏光效果，透過染料液晶屏幕看到的手機屏幕會出現(xiàn)彩虹紋甚至黑屏情況。另外由于染料液晶使用液態(tài)材料，一旦發(fā)生碰撞或碎裂，對人體有害的物質泄漏的后果不堪設想。

而伯宇科技采用的是自研的無機全固態(tài)材料（配方基于UCB勞倫斯國家實驗室吳軍橋教授團隊）。該方案具有透光率調整范圍大、材料性能穩(wěn)定、壽命長（可達百萬次以上）、紫外線吸收能力強、耐受極端溫度范圍大等優(yōu)點（技術實現(xiàn)將在后文詳述）。

據悉，目前在無機全固態(tài)電致變色材料上實現(xiàn)量產的企業(yè)全球范圍內不超過十家，伯宇科技作為國內為數(shù)不多在電致變色上小有成就的初創(chuàng)企業(yè)，正在將其產品瞄準 AR 賽道。

 始于材料發(fā)源地—伯克利，伯宇科技探索電致變色與AR結合 

除了AR/VR核心技術企業(yè)標配——海歸之外，陳燁玥還有著更為亮眼的光環(huán)。其本科就讀于被譽為“北美光學搖籃”的美國羅徹斯特大學，該校光學研究所是美國三大光學中心之一，是北美光學專業(yè)排名第一的高校，而陳燁玥的專業(yè)剛好是光學工程，研究生階段又進入美國工科排名前三的加州大學伯克利分校攻讀工業(yè)工程專業(yè)，國內多家AR公司創(chuàng)始人以及核心技術負責人如Rokid創(chuàng)始人祝明銘 Misa、歌爾青島研究院光學負責人饒軼 Frank、鯤游科技樓歆曄博士都是其校友。

本科畢業(yè)后，陳燁玥通過“IA工業(yè)聯(lián)盟”項目進入國內光學鏡頭制造商龍頭企業(yè)舜宇光學，并與舜宇北美分公司總經理樓黎明結緣。樓黎明作為曾經的VR行業(yè)創(chuàng)業(yè)者和硅谷的個人天使投資人，看到了“電致變色材料”在光學上的應用潛力，同時為了表達對陳燁玥的認可，在陳燁玥未畢業(yè)時就為其提供了第一筆創(chuàng)業(yè)啟動金，希望其就此做更多的研究和探索，這也成為了陳燁玥的從學校走向創(chuàng)業(yè)的人生轉折點。

拿到錢后的陳燁玥并未著急回國，而是選擇了繼續(xù)深造，開始在伯克利攻讀碩士研究生，并選擇了“電致變色材料”作為研究方向，結合其光學專業(yè)背景，她看到了“電致變色”材料在消費電子，特別是在 AR 智能眼鏡上的應用前景。伯克利作為美國頂尖學府，諸多學科的學術成就排名世界前十，共有 110 位諾貝爾獎、25 位圖靈獎得主誕生于此，電致變色材料也是發(fā)源于此。

陳燁玥提到，電致變色材料研發(fā)項目是自己在攻讀研究生時與導師吳軍橋教授共同創(chuàng)立，導師曾在相變材料上研究多年，后加入伯宇科技成為首席科學家，主要參與電致變色材料的技術指導和專利布局。

2018 年底，陳燁玥回國開始進行市場調研，并于2019 年成立伯宇科技公司。之所以選擇回國，一方面是被國內充滿活力的產業(yè)氛圍所吸引，另一方面國內的供應鏈優(yōu)勢可以讓其更快將技術轉換成產品落地應用。

優(yōu)秀的人仿佛自帶引力，回國后陳燁玥很快找到了共同創(chuàng)業(yè)的伙伴——莊乾彬，曾就職于東旭光電，在顯示面板、智能硬件行業(yè)有20多年從業(yè)經驗。兩人一拍即合，共同開啟了創(chuàng)業(yè)之路。

陳燁玥認為現(xiàn)在AR產品有三大痛點：

一、光機亮度不夠亮，目前AR所使用的屏幕包括DLP、LCoS、Micro-OLED、LBS等，目前行業(yè)普遍看好的方向為亮度號稱可達數(shù)百萬尼特的Micro-LED，不過目前技術尚處于完善階段。陳燁玥認為即便這個方案可以量產，也不可能到室外顯示的時候一直把光機點到幾十萬尼特，不但會影響光機的使用壽命，同時也會帶來很大的功耗，人眼佩戴也會覺得不舒服。

二、由于大多數(shù)的波導方案都是折射、反射或者是衍射，它的光效是比較低的，與第一個因素加起來就導致了很多的AR眼鏡一旦需要到室外佩戴，甚至在室內佩戴就需要加一個墨鏡遮光罩，用來減少外界環(huán)境光對成像的干擾。

三、虛實融合光照不一致。AR眼鏡之所以有別于VR，因為它需要虛實融合，跟現(xiàn)實場景交互，這里的問題更多。“目前大部分國產的AR眼鏡做到中間這個狀態(tài)，投影出來的東西其實是飄在真實場景之上的，而我們解決這里面光照一致的問題，讓環(huán)境光發(fā)生亮度變化，通過材料+軟件+算法+傳感器的結合，讓 AR 眼鏡進化為‘MR混合現(xiàn)實 智能眼鏡’，真正做到虛實融合”。

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據了解，電致變色材料在AR上的應用主要有兩種方式，一種是基于玻璃基材來鍍膜，屬于前裝，需要在AR眼鏡的設計環(huán)節(jié)就介入，可以有效地與波導片進行結合，做到不增加重量和厚度地完成變色功能集成；另一種柔性貼膜，可以通過后裝的方式外掛在已有的AR眼鏡產品上實現(xiàn)；兩種皆適用于陣列、衍射、全息等波導方案的眼鏡產品，伯宇科技均有布局。

2021年 2 月，三星發(fā)布 AR 眼鏡三星 Glasses Lite 的宣傳視頻，在業(yè)內引起一陣轟動。從其宣傳視頻中可以看到該眼鏡不僅實現(xiàn)了輕量級的一體化結構，還實現(xiàn)了從室內到室外“鏡片一鍵變色”的效果——三星官方定義為 Sunglasses Mode（太陽眼鏡模式）。

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該“一鍵變色”的光學鏡片解決方案正是來源于伯宇科技的數(shù)控電致變色材料。其實現(xiàn)了通過觸摸方式多檔位調節(jié)透光率，以及“自適應”功能。

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陳燁玥透露：“伯宇科技還正在與某國際大廠合作開發(fā)第三代觸控方式，與波導片融合，加上光機內部的一套算法，融入感光元器件，最終實現(xiàn)當外界的環(huán)境光亮度發(fā)生變化的時候，整個虛像的亮度和實像的亮度會動態(tài)平衡，最終實現(xiàn)虛實光照統(tǒng)一的終極光學效果。”

 電致變色實現(xiàn)透過率79%-9%背后的奧秘 

前文提到，伯宇科技所采用的是無機全固態(tài)電致變色材料，優(yōu)勢包括透光率調整范圍大、材料性能穩(wěn)定、壽命長（可達百萬次以上）、紫外線吸收能力強、耐受極端溫度范圍大等，其中透光率調整范圍以及其穩(wěn)定性是檢驗電致變色技術的重要參數(shù)之一。

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據悉，基于伯宇科技自研無機全固態(tài)電致變色材料，可以實現(xiàn)透過率 79%到 9% 全范圍任意調節(jié)，以滿足不同場景的需求，誤差范圍僅  5%，而眼鏡片尺寸的全范圍調節(jié)的完整閉環(huán)僅需2-3秒即可完成。

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大范圍透光率以及高穩(wěn)定性的實現(xiàn)，主要來自于其材料組成結構。據陳燁玥介紹：“伯宇科技的 Quick Flash系列 數(shù)控變色材料屬于無機全固態(tài)結構，可以在特定電壓和不同通電時長下呈現(xiàn)不同透光率，從而實現(xiàn)數(shù)字化控制變色，不同膜層的搭配效果可實現(xiàn)不同的光譜曲線”。

伯宇科技的數(shù)控變色材料薄膜共 7層結構，包括基板層、第一透明導電層、陽極離子存儲材料、電解質、陰極變色材料、第二透明導電層和保護層。

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其變色原理在于，陰極變色材料(W03） 在高價態(tài)時透明，低價態(tài)時顯色，得到電子后，會由透明轉變?yōu)樯钏{色；陽極離子存儲材料（Ni0）則剛好相反，在高價態(tài)顯色，低價態(tài)褪色，失去電子后，會由透明轉變?yōu)樯罨疑＝o透明導電層施加電壓的高低決定變色速度，通電時長則決定變色深度。

“我們目前可能已經做到了行業(yè)內調光范圍最大的一個程度，最高可達 79% 的透光率，接近透明眼鏡。在施加正向電壓之后，它可以進行著色，最深可以減少透光率至 9%，比深色的墨鏡更深一些。反向通電，則可以調回到透明狀態(tài)”。陳燁玥表示。

伯宇科技電致變色材料為納米級鍍層，如果獨立使用，兩層玻璃蓋板與光學透明膠的整體厚度約 0.8mm ，如果與波導片結合后可替換波導片最外側玻璃蓋板層，從而僅增加 0.3mm 厚度，單眼增加1.5g重量。對于 AR 眼鏡廠商來說，這是一個可接受的范圍，相對于目前的墨鏡片設計將更有效降低產品重量和體積。不過在與波導片結合后，由于AR設備基于光學方案不同，透過率也不盡相同，如衍射光波導的透過率在85%的情況下，結合電致變色透過率將降低到 70% 左右。

陳燁玥表示：“電致變色材料的透過率還能通過材料進一步提升，雖然它會有極限值，但是目前還遠沒有到極限瓶頸。按照現(xiàn)階段來看，提升透過率過程中的一個難點在于鍍膜工藝技術上。”

“簡單來說可以這么理解，比如三氧化鎢、電解質、氧化鎳只是它的主要成分，這里面還會摻雜很多別的一些特殊材料去把它透光率做得更高。我舉一個簡單的例子，鋰電池大家都知道，也是正極材料、電解質和負極材料，但是你選擇不同的正極和不同的負極出來的鋰電池效果就完全不一樣，包括能量密度，包括它的結構穩(wěn)定性、使用壽命等，這些都跟它的里面的鍍膜工藝、材料的配比有很大關系。我們也是一樣的邏輯，相當于我們去改變它的材料配比，或者說改變材料本身，就可以讓它實現(xiàn)一些不同的效果出來。”

解決了技術實現(xiàn)，生產成為了另一道坎。由于生產工藝復雜、涉及面板顯示技術與半導體工藝交叉學科，且國內尚無成熟的供應鏈產線，伯宇科技選擇了自建產線，這正是該公司聯(lián)合創(chuàng)始人莊乾彬的強項所在。

“我們的電致變色材料的制作流程主要分為兩個部分，第一個部分是玻璃原片的預處理、然后是納米膜沉積、光刻、絲印、熱處理、切割最后變成器件，這一道是半導體工藝，由于國內半導體相關設備的不完善，我們需要和設備廠共同開發(fā)定制專用設備；而后從器件到產品，基本上是用到面板行業(yè)的很多 TFT 相關工藝，這一塊其實也是相對來說比較容易的，也有比較成熟的設備可供選擇”。

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最后對于許多人關心的成本問題，陳燁玥表示成本跟產量息息相關，由于其采用半導體工藝，前期投入較高，但隨著數(shù)量越多成本越低，如果需要一個范圍限定，目前電致變色材料的BOM約為AR波導片的10%左右，未來可下降到5%-6%的范圍。

 年產能60萬片，已獲某汽車巨頭30萬副AR眼鏡意向訂單 

經過幾年時間籌備，伯宇科技位于蘇州的工廠于今年Q3季度正式開啟試生產，并在 Q4 拉通第一條“智能眼鏡片”生產線，以實現(xiàn)年產 60 萬片電致變色鏡片的目標。

“目前我們已經實現(xiàn)小規(guī)模電致變色材料生產，應用方向主要集中于消費電子和汽車領域。今年10 月，伯宇科技將設立一條全新產線，預計年產量將達到 60 萬片。”陳燁玥還透露，伯宇科技與三星、Meta、京東方、歌爾、舜宇研究院都有相關合作，且目前已與國內某知名汽車企業(yè)旗下 VR/AR 公司達成了每年 30 萬副AR眼鏡的意向訂單。

雖然現(xiàn)在的合作大都停留在產品預研階段，卻不難看出科技巨頭已經看中了電致變色材料在消費電子行業(yè)的前景與應用?；谀壳?AR/MR 眼鏡產品存在的通病，電致變色材料正成為解決AR/MR 眼鏡透光率問題的“良藥”。

前沿的電致變色新材料技術加上國內大力推進底層核心技術的大政策背景，伯宇科技很快吸引了投資者的強烈興趣。公開資料顯示，2019 年伯宇科技完成種子輪融資，2020 年完成天使輪融資；2022 年 3 月，伯宇科技完成數(shù)千萬元 Pre-A 輪融資，該輪融資由清控金信、李書福旗下基金共同參與。目前其業(yè)務線主要包括面向傳統(tǒng)眼鏡、AR眼鏡、以及汽車三個方向的產品，AR眼鏡是其今年重點推進的方向。據悉，伯宇科技由陀螺資本提供長期融資顧問服務，即將完成新一輪融資。