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未来的MR混合现实时代中，如果VR与AR设备最终将走向融合，那电致变色将成为其中极其重要的一项技术。
对于“电致变色”技术最快速的理解方式，相信很多人注意到波音787飞机的窗户可以支持自由调节透明度，这便是由电致变色技术所实现，通过调整电压来实现玻璃的透过率调节。
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如今随着产业链上下游关键技术发展以及元宇宙概念推动，AR 眼镜正处于消费市场探索的关键时期。海外Meta（Facebook）、谷歌、微软、Snap甚至苹果蠢蠢欲动，而国内OPPO、小米、雷鸟、Nreal、Rokid、影目则大多已经推出相关产品，正身体力行实践中。
AR正迎来新一轮大潮，VR陀螺认为电致变色技术也将在这轮大潮中大放异彩。本次我们有幸对话伯宇科技创始人兼CEO 陈烨玥，从电致变色的技术路径、技术难点、全球市场情况以及未来的应用，全方位进行了解读。
伯宇科技创始人兼CEO 陈烨玥
能量产企业全球不超过10家，实现电致变色的三种路径
根据百度百科显示，电致变色是材料的光学属性（反射率、透过率、吸收率等）在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料，用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。
通过外接电压，电致变色材料可由透明变为“带颜色”，以解决因外界光线过强造成的一系列视觉干扰，或在某些产品外观设计上实现变色的创新。
陈烨玥告诉 VR 陀螺，事实上电致变色材料已经诞生了超过五十年，但由于其技术的前沿性与复杂性，了解材料本身的人并不多，仍属于一种新型材料技术。
电致变色材料刚被发现的时候，主要用于航空航天，比如波音 787 的飞机舷窗；后来在欧美国家该材料又用在了建筑玻璃上做隔热和防晒。除此之外，电致变色材料还能应用于汽车的防眩目后视镜、天窗、军用伪装设备、手机后壳、智能眼镜等。
图源：伯宇科技
事实上，电致变色属于较为前沿的交叉学科技术，目前市面上的电致变色材料的实现方式并不统一，主流的材料方案包含无机全固态、有机高聚物/小分子、染料液晶三大类型。
由于电致变色材料在配方上的差异，最终形成的材料在透光率、寿命、紫外线吸收能力以及耐热性方面也有较大差距。
图源：伯宇科技
“目前国内一部分厂商采用有机材料，它的先天优势是可以做成柔性的，镀膜工艺比较简单，没有经过高温，所以做出来膜材就是卷料，可以直接贴在手机后盖或者是汽车天窗上，不需要走前装流程。从市场应用层面来看，它无需依赖汽车玻璃制造厂商，比较容易推广。”陈烨玥对 VR 陀螺说道。
当然，有机材料也存在几个较大问题：
第一，有机材料可以实现蓝色、绿色、红色三色的炫彩颜色，但由于有机材料很难做到全光谱吸收，所以暂时无法实现变成全黑色，或者说黑色变色效果较差。这就是为什么最早应用在 OPPO 手机后盖上，手机敲一敲可以变成蓝色、红色，但就是不会有黑色的主要原因。
第二，在AR眼镜的应用层面，蓝色是眼镜行业最不喜欢的颜色——因为防蓝光，不希望让蓝光入眼，而有机材料在这方面存在天然的材料属性问题。另外由于AR眼镜需要实现近眼显示功能，带有炫彩颜色的底色容易干扰成像效果，造成色偏。
第三，产品寿命方面，无机材料是最稳定的，可以循环使用达百万次以上，而有机材料寿命仅在 10 万次左右，在一些需要高频变色的使用场景中，难以支持较长的使用寿命；并且随着使用次数的增加，有机材料的变色效果也会发生偏移，难以做到通过电压精准地实现“数控变色”的功能。
另一种实现方式——染料液晶，是通过一种被极化后的液晶粒子在不同电压下进行转向，从而改变光的透过率的一种物理变色方式。由于液晶粒子由交流电控制，相当于一块小型的电子墨水屏幕，如果应用在眼镜上，容易发生频闪和偏光效果，透过染料液晶屏幕看到的手机屏幕会出现彩虹纹甚至黑屏情况。另外由于染料液晶使用液态材料，一旦发生碰撞或碎裂，对人体有害的物质泄漏的后果不堪设想。
而伯宇科技采用的是自研的无机全固态材料（配方基于UCB劳伦斯国家实验室吴军桥教授团队）。该方案具有透光率调整范围大、材料性能稳定、寿命长（可达百万次以上）、紫外线吸收能力强、耐受极端温度范围大等优点（技术实现将在后文详述）。
据悉，目前在无机全固态电致变色材料上实现量产的企业全球范围内不超过十家，伯宇科技作为国内为数不多在电致变色上小有成就的初创企业，正在将其产品瞄准 AR 赛道。
始于材料发源地—伯克利，伯宇科技探索电致变色与AR结合
除了AR/VR核心技术企业标配——海归之外，陈烨玥还有着更为亮眼的光环。其本科就读于被誉为“北美光学摇篮”的美国罗彻斯特大学，该校光学研究所是美国三大光学中心之一，是北美光学专业排名第一的高校，而陈烨玥的专业刚好是光学工程，研究生阶段又进入美国工科排名前三的加州大学伯克利分校攻读工业工程专业，国内多家AR公司创始人以及核心技术负责人如Rokid创始人祝明铭 Misa、歌尔青岛研究院光学负责人饶轶 Frank、鲲游科技楼歆晔博士都是其校友。
本科毕业后，陈烨玥通过“IA工业联盟”项目进入国内光学镜头制造商龙头企业舜宇光学，并与舜宇北美分公司总经理楼黎明结缘。楼黎明作为曾经的VR行业创业者和硅谷的个人天使投资人，看到了“电致变色材料”在光学上的应用潜力，同时为了表达对陈烨玥的认可，在陈烨玥未毕业时就为其提供了第一笔创业启动金，希望其就此做更多的研究和探索，这也成为了陈烨玥的从学校走向创业的人生转折点。
拿到钱后的陈烨玥并未着急回国，而是选择了继续深造，开始在伯克利攻读硕士研究生，并选择了“电致变色材料”作为研究方向，结合其光学专业背景，她看到了“电致变色”材料在消费电子，特别是在 AR 智能眼镜上的应用前景。伯克利作为美国顶尖学府，诸多学科的学术成就排名世界前十，共有 110 位诺贝尔奖、25 位图灵奖得主诞生于此，电致变色材料也是发源于此。
陈烨玥提到，电致变色材料研发项目是自己在攻读研究生时与导师吴军桥教授共同创立，导师曾在相变材料上研究多年，后加入伯宇科技成为首席科学家，主要参与电致变色材料的技术指导和专利布局。
2018 年底，陈烨玥回国开始进行市场调研，并于2019 年成立伯宇科技公司。之所以选择回国，一方面是被国内充满活力的产业氛围所吸引，另一方面国内的供应链优势可以让其更快将技术转换成产品落地应用。
优秀的人仿佛自带引力，回国后陈烨玥很快找到了共同创业的伙伴——庄乾彬，曾就职于东旭光电，在显示面板、智能硬件行业有20多年从业经验。两人一拍即合，共同开启了创业之路。
陈烨玥认为现在AR产品有三大痛点：
一、光机亮度不够亮，目前AR所使用的屏幕包括DLP、LCoS、Micro-OLED、LBS等，目前行业普遍看好的方向为亮度号称可达数百万尼特的Micro-LED，不过目前技术尚处于完善阶段。陈烨玥认为即便这个方案可以量产，也不可能到室外显示的时候一直把光机点到几十万尼特，不但会影响光机的使用寿命，同时也会带来很大的功耗，人眼佩戴也会觉得不舒服。
二、由于大多数的波导方案都是折射、反射或者是衍射，它的光效是比较低的，与第一个因素加起来就导致了很多的AR眼镜一旦需要到室外佩戴，甚至在室内佩戴就需要加一个墨镜遮光罩，用来减少外界环境光对成像的干扰。
三、虚实融合光照不一致。AR眼镜之所以有别于VR，因为它需要虚实融合，跟现实场景交互，这里的问题更多。“目前大部分国产的AR眼镜做到中间这个状态，投影出来的东西其实是飘在真实场景之上的，而我们解决这里面光照一致的问题，让环境光发生亮度变化，通过材料+软件+算法+传感器的结合，让 AR 眼镜进化为‘MR混合现实 智能眼镜’，真正做到虚实融合”。
图源：伯宇科技
据了解，电致变色材料在AR上的应用主要有两种方式，一种是基于玻璃基材来镀膜，属于前装，需要在AR眼镜的设计环节就介入，可以有效地与波导片进行结合，做到不增加重量和厚度地完成变色功能集成；另一种柔性贴膜，可以通过后装的方式外挂在已有的AR眼镜产品上实现；两种皆适用于阵列、衍射、全息等波导方案的眼镜产品，伯宇科技均有布局。
2021年 2 月，三星发布 AR 眼镜三星 Glasses Lite 的宣传视频，在业内引起一阵轰动。从其宣传视频中可以看到该眼镜不仅实现了轻量级的一体化结构，还实现了从室内到室外“镜片一键变色”的效果——三星官方定义为 Sunglasses Mode（太阳眼镜模式）。
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该“一键变色”的光学镜片解决方案正是来源于伯宇科技的数控电致变色材料。其实现了通过触摸方式多档位调节透光率，以及“自适应”功能。
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陈烨玥透露：“伯宇科技还正在与某国际大厂合作开发第三代触控方式，与波导片融合，加上光机内部的一套算法，融入感光元器件，最终实现当外界的环境光亮度发生变化的时候，整个虚像的亮度和实像的亮度会动态平衡，最终实现虚实光照统一的终极光学效果。”
电致变色实现透过率79%-9%背后的奥秘
前文提到，伯宇科技所采用的是无机全固态电致变色材料，优势包括透光率调整范围大、材料性能稳定、寿命长（可达百万次以上）、紫外线吸收能力强、耐受极端温度范围大等，其中透光率调整范围以及其稳定性是检验电致变色技术的重要参数之一。
图源：伯宇科技
据悉，基于伯宇科技自研无机全固态电致变色材料，可以实现透过率 79%到 9% 全范围任意调节，以满足不同场景的需求，误差范围仅 5%，而眼镜片尺寸的全范围调节的完整闭环仅需2-3秒即可完成。
图源：伯宇科技
大范围透光率以及高稳定性的实现，主要来自于其材料组成结构。据陈烨玥介绍：“伯宇科技的 Quick Flash系列 数控变色材料属于无机全固态结构，可以在特定电压和不同通电时长下呈现不同透光率，从而实现数字化控制变色，不同膜层的搭配效果可实现不同的光谱曲线”。
伯宇科技的数控变色材料薄膜共 7层结构，包括基板层、第一透明导电层、阳极离子存储材料、电解质、阴极变色材料、第二透明导电层和保护层。
图源：伯宇科技
其变色原理在于，阴极变色材料(W03） 在高价态时透明，低价态时显色，得到电子后，会由透明转变为深蓝色；阳极离子存储材料（Ni0）则刚好相反，在高价态显色，低价态褪色，失去电子后，会由透明转变为深灰色。给透明导电层施加电压的高低决定变色速度，通电时长则决定变色深度。
“我们目前可能已经做到了行业内调光范围最大的一个程度，最高可达 79% 的透光率，接近透明眼镜。在施加正向电压之后，它可以进行着色，最深可以减少透光率至 9%，比深色的墨镜更深一些。反向通电，则可以调回到透明状态”。陈烨玥表示。
伯宇科技电致变色材料为纳米级镀层，如果独立使用，两层玻璃盖板与光学透明胶的整体厚度约 0.8mm ，如果与波导片结合后可替换波导片最外侧玻璃盖板层，从而仅增加 0.3mm 厚度，单眼增加1.5g重量。对于 AR 眼镜厂商来说，这是一个可接受的范围，相对于目前的墨镜片设计将更有效降低产品重量和体积。不过在与波导片结合后，由于AR设备基于光学方案不同，透过率也不尽相同，如衍射光波导的透过率在85%的情况下，结合电致变色透过率将降低到 70% 左右。
陈烨玥表示：“电致变色材料的透过率还能通过材料进一步提升，虽然它会有极限值，但是目前还远没有到极限瓶颈。按照现阶段来看，提升透过率过程中的一个难点在于镀膜工艺技术上。”
“简单来说可以这么理解，比如三氧化钨、电解质、氧化镍只是它的主要成分，这里面还会掺杂很多别的一些特殊材料去把它透光率做得更高。我举一个简单的例子，锂电池大家都知道，也是正极材料、电解质和负极材料，但是你选择不同的正极和不同的负极出来的锂电池效果就完全不一样，包括能量密度，包括它的结构稳定性、使用寿命等，这些都跟它的里面的镀膜工艺、材料的配比有很大关系。我们也是一样的逻辑，相当于我们去改变它的材料配比，或者说改变材料本身，就可以让它实现一些不同的效果出来。”
解决了技术实现，生产成为了另一道坎。由于生产工艺复杂、涉及面板显示技术与半导体工艺交叉学科，且国内尚无成熟的供应链产线，伯宇科技选择了自建产线，这正是该公司联合创始人庄乾彬的强项所在。
“我们的电致变色材料的制作流程主要分为两个部分，第一个部分是玻璃原片的预处理、然后是纳米膜沉积、光刻、丝印、热处理、切割最后变成器件，这一道是半导体工艺，由于国内半导体相关设备的不完善，我们需要和设备厂共同开发定制专用设备；而后从器件到产品，基本上是用到面板行业的很多 TFT 相关工艺，这一块其实也是相对来说比较容易的，也有比较成熟的设备可供选择”。
图源：伯宇科技
最后对于许多人关心的成本问题，陈烨玥表示成本跟产量息息相关，由于其采用半导体工艺，前期投入较高，但随着数量越多成本越低，如果需要一个范围限定，目前电致变色材料的BOM约为AR波导片的10%左右，未来可下降到5%-6%的范围。
年产能60万片，已获某汽车巨头30万副AR眼镜意向订单
经过几年时间筹备，伯宇科技位于苏州的工厂于今年Q3季度正式开启试生产，并在 Q4 拉通第一条“智能眼镜片”生产线，以实现年产 60 万片电致变色镜片的目标。
“目前我们已经实现小规模电致变色材料生产，应用方向主要集中于消费电子和汽车领域。今年10 月，伯宇科技将设立一条全新产线，预计年产量将达到 60 万片。”陈烨玥还透露，伯宇科技与三星、Meta、京东方、歌尔、舜宇研究院都有相关合作，且目前已与国内某知名汽车企业旗下 VR/AR 公司达成了每年 30 万副AR眼镜的意向订单。
虽然现在的合作大都停留在产品预研阶段，却不难看出科技巨头已经看中了电致变色材料在消费电子行业的前景与应用。基于目前 AR/MR 眼镜产品存在的通病，电致变色材料正成为解决AR/MR 眼镜透光率问题的“良药”。
前沿的电致变色新材料技术加上国内大力推进底层核心技术的大政策背景，伯宇科技很快吸引了投资者的强烈兴趣。公开资料显示，2019 年伯宇科技完成种子轮融资，2020 年完成天使轮融资；2022 年 3 月，伯宇科技完成数千万元 Pre-A 轮融资，该轮融资由清控金信、李书福旗下基金共同参与。目前其业务线主要包括面向传统眼镜、AR眼镜、以及汽车三个方向的产品，AR眼镜是其今年重点推进的方向。据悉，伯宇科技由陀螺资本提供长期融资顾问服务，即将完成新一轮融资。
