瓏璟光電取得體全息波導自動化曝光及全彩顯示重大技術突破

AR-HUD是目前汽車行業(yè)的熱門產(chǎn)品，但現(xiàn)有的基于自由曲面反射鏡組的AR-HUD顯示系統(tǒng)，安裝體積過大、成本過高是行業(yè)的痛點所在。眾多HUD廠商正在嘗試一些新的技術路線，光波導憑借其平板光波導超薄的結(jié)構和二維擴瞳能力極大減小對光機體積的需求，是未來HUD發(fā)展的重要方向。

光波導顯示技術是一種可打破傳統(tǒng)光學顯示系統(tǒng)中拉赫不變量限制的新型顯示技術，能夠?qū)崿F(xiàn)大視場角的同時，保證大的eye-box，且光學系統(tǒng)具有體積小和能量利用率高等特點，在AR智能眼鏡及車載抬頭顯示AR-HUD等方面具有重大的市場應用前景。

瓏璟光電在波導顯示技術領域深耕長達八年，實現(xiàn)了陣列反射光波導、浮雕光柵波導的量產(chǎn)，并且在國內(nèi)率先推出基于LBS的浮雕光柵波導模組，并于近期攻克了大幅面（300mm以上）體全息光波導的自動化制造及全彩顯示難題。

▲圖1：瓏璟光電全息精密光學實驗室

體全息光波導具有生產(chǎn)效率高、成本低、能量利用率高和可實現(xiàn)大幅面AR-HUD顯示的重大潛力。但傳統(tǒng)的體全息光波導制造技術無法實現(xiàn)自動化制造，并且大幅面體全息波導的制造極具挑戰(zhàn)性。圖1為傳統(tǒng)基于棱鏡耦合的雙光束曝光制作體全息光波導的原理，S光通過棱鏡耦合后進入全息感光材料與R光干涉形成體全息光波導。

該技術方案存在以下缺點：

◇

耦合棱鏡和全息干板之間必須填充折射率匹配液，匹配液均勻性、氣泡、灰塵等會導致光柵局部缺陷；

◇

大幅面波導制造需要大口徑耦合棱鏡，大口徑耦合棱鏡價格數(shù)十萬；

◇

極難進行拼接曝光，只能通過大口徑激光光束單次曝光，從而對激光器功率，激光濾波準直系統(tǒng)的要求提高，極大的增加了設備成本；

◇

不具有可擴展性：更大幅面的波導則需要整個曝光系統(tǒng)的升級。

▲圖2：傳統(tǒng)體全息光波導曝光技術

瓏璟光電經(jīng)過深入的理論研究，取得了重要突破：提出了一套非全反射條件下等效光柵曝光技術，徹底擺脫了耦合棱鏡的限制，基于該技術設計并實現(xiàn)了一套全自動化體全息光波導拼接曝光技術，實現(xiàn)了幅面為150mm×300mm的大幅面體全息光波導制造。

該技術方案具有以下優(yōu)勢：

◇

避免耦合棱鏡使用導致的各種實際加工制造問題，光柵質(zhì)量好；

◇

降低了對設備和光學系統(tǒng)的要求，從而降低了設備成本；

◇

實現(xiàn)一鍵啟動，全自動化曝光，生產(chǎn)效率更高；

◇

具有良好的擴展性：更大幅面的波導需求僅需升級精密二位移動臺即可。

▲圖3：(a)全自動化拼接曝光系統(tǒng) (b)大幅面體全息光波導

▲圖4：光波導及實際拍攝的顯示效果

基于非全反射條件下的等效曝光技術，實現(xiàn)了基于全息感光膜材的卷對卷曝光技術，在一片全息感光膜材上可實現(xiàn)15片體全息光柵制作，通過后續(xù)自動化貼合技術可實現(xiàn)體全息光波導AR鏡片的全自動化制造，極大提升生成效率降低成本。視頻為采用該技術制造的一版體全息光柵。

另外，瓏璟光電在全彩體全息光波導技術方面獲得另一重要突破：實現(xiàn)單波長激光記錄全彩體全息光波導制造技術。該技術的成果突破，可使用單個激光器以及與該波長感光的體全息感光材料，即可用于全彩體全息光波導的制造，從而可降低激光器成本，并且可規(guī)避由于體全息材料感光靈敏度不足，導致彩色體全息光波導無法實現(xiàn)的困局。

▲圖5：單波長激光記錄全彩體全息光波導樣品顯示效果

▲圖6：大幅面體全息光波導技術專利節(jié)選

瓏璟光電的大幅面體全息光波導技術擁有完整的知識產(chǎn)權，現(xiàn)已申請了十余件發(fā)明專利，完成了理論研究、方案驗證及樣品試制流程，正在積極推進產(chǎn)品化落地。瓏璟光電這一重大突破填補了國內(nèi)大幅面體全息光波導技術研究的空白，對國內(nèi)AR-HUD光波導方案的發(fā)展有著巨大的推動作用。

今年以來，眾多汽車品牌陸續(xù)發(fā)布AR-HUD搭載車型，多個權威報告指出市場也將迎來爆發(fā)，AR-HUD滲透率將不斷提升，市場空間有望在2025年達到百億級別。光波導方案的AR-HUD以其小體積的獨有特性，將成為未來AR-HUD發(fā)展的重點方向，瓏璟光電蓄勢待發(fā)，等待從0到1的市場催化。

審核編輯 ：李倩