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fuwudating：gengduofuwuzaiyuci，dengdainindefaxianhenduoshoufeiyouhuixinxituisong，dajiazaizhezhifuyenenghenfangbianshangbaizhongBOSS，shushigedaxingfuben，meitiantiyanxindemaoxian；meitiandengluzidongsongjifen，dengluyueduojifenyueduo，haolibuduangaopinkaodian，youzhuanrenbangnizhenglichuquanbudegaopinkaodian；可(ke)實(shi)現(xian)電(dian)控(kong)調(tiao)光(guang)、寬(kuan)視(shi)場(chang)角(jiao)，FlexEnable曲(qu)面(mian)液(ye)晶(jing)解(jie)析(xi)

曲面顯(xian)示(shi)屏(ping)、可變(bian)焦(jiao)液晶透(tou)鏡(jing)，這(zhe)些(xie)似(si)乎(hu)是(shi)屬(shu)於(yu)未(wei)來(lai)AR/VR的(de)趨(qu)勢(shi)，而(er)实際(ji)上(shang)已(yi)經(jing)有(you)公(gong)司(si)在(zai)提(ti)供(gong)此(ci)類(lei)技(ji)術(shu)，而这將(jiang)有望(wang)對(dui)AR/VR產(chan)生(sheng)重(zhong)要(yao)影(ying)響(xiang)。AR/VR光學(xue)專(zhuan)家(jia)Karl Guttag指(zhi)出(chu)，其(qi)在CES 2023看(kan)到(dao)了(le)壹(yi)家专註(zhu)于柔(rou)性(xing)显示、傳(chuan)感(gan)器(qi)的有機(ji)电子(zi)公司：FlexEnable，該(gai)公司曾(zeng)展(zhan)示曲面LCD、电控液晶透镜和(he)调光方(fang)案(an)。Guttag認(ren)為(wei)，该公司的电子调光方案有潛(qian)力(li)成(cheng)为Meta Materials的替(ti)代(dai)技术，该技术可为VR帶(dai)来电動(dong)变焦效(xiao)果(guo)，近(jin)年(nian)来受(shou)到了Meta等(deng)公司關(guan)注。

此外(wai)，FlexEnable的LCD屏幕(mu)为雙(shuang)軸(zhou)曲面方案，也(ye)就(jiu)是說(shuo)可将屏幕做(zuo)成彎(wan)曲形(xing)狀(zhuang)，在AR/VR頭(tou)显中(zhong)，这樣(yang)的設(she)計(ji)可能(neng)带来更(geng)宽的FOV。接(jie)下(xia)来，就一起(qi)来深(shen)度(du)了解一下，FlexEnable到底(di)研(yan)發(fa)了哪(na)些可用(yong)于AR/VR的关鍵(jian)技术。

关于双轴曲面技术

FlexEnable業(ye)務(wu)涵(han)蓋(gai)了定(ding)制(zhi)液晶、三(san)乙(yi)酰(xian)纖(xian)維(wei)素(su) (TAC) 透光薄(bo)膜(mo)、聚(ju)合(he)物(wu)晶體(ti)管(guan)、电子电路(lu)。该公司擁(yong)有生产原(yuan)型(xing)的实驗(yan)室(shi)，但(dan)其商(shang)业模(mo)式(shi)主(zhu)要是设计、開(kai)发和定制，而制造(zao)部(bu)分(fen)則(ze)交(jiao)給(gei)外部廠(chang)商。

TAC薄膜具(ju)有高(gao)透光性、低(di)双折(zhe)射(she)率(lv)特(te)性，因(yin)此常(chang)用于偏(pian)振(zhen)器中，可通(tong)過(guo)改(gai)变延(yan)遲(chi)来实现偏振变化(hua)。與(yu)大(da)多(duo)數(shu)塑(su)料(liao)材(cai)質(zhi)不(bu)同(tong)，TAC在弯曲，或(huo)加(jia)熱(re)到玻(bo)璃(li)化點(dian)（橡(xiang)膠(jiao)状但未融(rong)化）時(shi)依(yi)然(ran)能保(bao)持(chi)低双折射率，因此可以(yi)很(hen)好(hao)的塑形成双轴曲面結(jie)構(gou)，以匹(pi)配(pei)AR/VR透镜的曲度或其他(ta)特征(zheng)。

关于调光技术

FlexEnable的调光方案与玻璃液晶屏的制造方式接近，它(ta)的不同之(zhi)處(chu)在于，是采(cai)用TAC薄膜来封(feng)裝(zhuang)，而不是玻璃。從(cong)结构上来看，是在液晶屏兩(liang)側(ce)均(jun)加上TAC薄膜。在形成双轴曲面的过程(cheng)中，需(xu)要将TAC材料加热到玻璃化点（約(yue)150℃）来塑形。

細(xi)節(jie)方面，FlexEnable的调光技术基(ji)于非(fei)偏振液晶方案，特点是亮(liang)度由(you)电驅(qu)动，未通电状態(tai)可以是透明(ming)或深色(se)（AR眼(yan)镜可選(xuan)高透光的方案），具体效果如(ru)下圖(tu)。

调光技术的必(bi)要性

调光功(gong)能对于光学AR很重要，因为它可以讓(rang)AR眼镜在各(ge)種(zhong)照(zhao)明環(huan)境(jing)中使(shi)用，不管是戶(hu)外強(qiang)光下還(hai)是光線(xian)暗(an)的室內(nei)。簡(jian)單(dan)来講(jiang)，该功能可以让AR图像(xiang)看起来更清(qing)晰(xi)，並(bing)且(qie)可以很好的控制進(jin)入(ru)人(ren)眼的光线，从而降(jiang)低耗(hao)电量(liang)、提升(sheng)视覺(jiao)舒(shu)適(shi)性。对于光学AR来讲，通常电子调光需要具備(bei)两大特性，一是光不會(hui)被(bei)偏振，二(er)则是在不调光状态下具有高透光性。

Magic Leap 2支(zhi)持分段(duan)式电子调光功能，这种方式可选擇(ze)性遮(zhe)光，可以更好的跟(gen)隨(sui)AR内容(rong)，并使其看起来更立(li)体。不过，由于分段调光智(zhi)能实现軟(ruan)邊(bian)遮擋(dang)（soft-edge occlusion），因此会造成一片(pian)區(qu)域(yu)变暗。相(xiang)比(bi)之下，硬(ying)边遮挡（hard-edge occlusion）可以更精(jing)確(que)的控制每(mei)個(ge)像素的亮度，但现階(jie)段来说光学AR幾(ji)乎無(wu)法(fa)实现这一点，除(chu)非是基于VST透视的混(hun)合现实方案。

ML2的另(ling)一个問(wen)題(ti)，就是采用了基于偏振的调光，偏振光意(yi)味(wei)著(zhe)光損(sun)，因此该AR眼镜在未调光状态下依然遮挡了65%环境光（加上光波(bo)導(dao)之後(hou)遮挡80%），仿(fang)佛(fo)给AR眼镜加上了遮光罩(zhao)，并不能很好的解決(jue)对比度、清晰度问题。

调光範(fan)圍(wei)和速(su)度

據(ju)了解，FlexEnable的技术具有較(jiao)宽的调光范围，大约为0%到接近90%之間(jian)。实际上，调光范围和响應(ying)速度主要受到两大因素影响，一个是液晶方案，另一个则是液晶層(ceng)间隙(xi)的宽度，间隙越(yue)宽，在透光状态和调暗状态下阻(zu)挡的光越多。

与大多数液晶材料相似，屏幕响应速度大致(zhi)与方形液晶间隙大小(xiao)成反(fan)比。如果间隙宽度減(jian)半(ban)，液晶屏幕的响应速度将提升约4倍(bei)。目(mu)前(qian)，FlexEnable尚(shang)未公布(bu)其液晶方案的响应速度。

快(kuai)速响应对于AR眼镜的分段调光功能很重要，因为调光的速度应该和显示屏像素的变化同步(bu)。如果将两个薄液晶层串(chuan)聯(lian)堆(dui)疊(die)，便(bian)可以同时提升响应速度和动态范围，彌(mi)補(bu)光线阻挡问题。

电控透镜

FlexEnable支持被动和主动（晶体管）两种分段/像素调光方式，其开发了液晶漸(jian)变折射率（GRIN）液晶透镜，可通过电场来改变液晶的折射率，从而实现透镜调光效果，不过该方案僅(jin)适用于偏振光，控制非偏振光需要双层夾(jia)层结构。GRIN透镜不需要先(xian)对光进行(xing)偏振，但需要双液晶夹层结构，而PBP需要对环境光进行偏振，这意味着50%以上光损，与LCD等偏振光屏幕结合后存(cun)在问题。

近年来，Meta一直(zhi)在研究(jiu)基于GRIN和PBP方案的调焦透镜技术，比如其专利(li)（2020/0348528）就曾展示一种结合菲(fei)涅(nie)爾(er)电極(ji)組(zu)合的GRIN结构透镜，这种方案也被稱(cheng)之为分段透镜配置(zhi)（SPP）。

通过加宽液晶层间隙，可进一步提升GRIN透镜的光切(qie)換(huan)效率，但这将降低切换速度（响应速度）。因此，可以采用接近菲涅尔透镜的方案，好处是可将调光透镜做的更薄、响应速度更快，但具有菲涅尔透镜一样的缺(que)点。

在VR中使用时（比如Meta Half Dome 3），光线可以被偏振，因此每个可调光透镜只(zhi)需单层结构。Half Dome 3采用了一系(xi)列(lie)具有二进制加權(quan)透镜功能的PBP透镜。

除了上述(shu)调光液晶外，poLight、劍(jian)橋(qiao)机电一体化（CML）、DeepOptics等公司也分別(bie)提供了各种不同的可调光、调焦方案。

聚合物晶体管和电路

Guttag指出，FlexEnable还研发了聚合物半导体，其特点是晶体管更小，宣(xuan)称性能優(you)于平(ping)面显示器采用的非晶矽(gui)晶体管。

双轴曲面LCD

如果将FlexEnable的技术整(zheng)合（包(bao)括(kuo)曲面LCD、电路和聚合物半导体），便可以制造双轴曲面LCD原型显示器。

对于AR/VR来讲，曲面显示屏的优势是可提升FOV宽度。在AWE 2022期(qi)间，Red 6就曾展示一种基于曲面LCD方案的軍(jun)用AR头显，该头显宣称可实现100°FOV，而沒(mei)有明显瞳(tong)孔(kong)遊(you)动（图像随眼睛(jing)運(yun)动而扭(niu)曲）。据悉(xi)，Red 6的AR头显原型由Pulsar设计，采用了曲面玻璃材质的LCD屏幕，这是一种概(gai)念(nian)设计。

结論(lun)

雖(sui)然FlexEnable未聲(sheng)称其可调光范围和Meta Materials相當(dang)，但对于部分AR应用场景(jing)来讲，它的调光范围似乎足(zu)夠(gou)，透光度也足够好。目前不确定的是，该方案的响应速度是否(fou)足够快，能否很好的支持分段调光。

一些人认为，将薄膜设计成双轴曲面结构来进行电控调光，这种方法比Meta Materials硬性调光透镜更有优势。在規(gui)格(ge)上，Meta Materials展示了足够宽的动态范围，未来FlexEnable的液晶方案可能会在此基礎(chu)上繼(ji)續(xu)改进。另外，双轴曲面LCD可实现更宽的FOV。

除了动态调光外，可切换透镜也能用来实现动态变焦，从而緩(huan)解VAC问题。不过，动态调光在AR中的应用比较復(fu)雜(za)，短(duan)期内可能很難(nan)落(luo)地(di)。因为它需要与眼球(qiu)追(zhui)蹤(zong)等技术结合，而且还要預(yu)先补償(chang)/抵(di)消(xiao)变焦对物理(li)环境（透过的环境光）的影响。參(can)考(kao)：KG返(fan)回(hui)搜(sou)狐(hu)，查(zha)看更多

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