【87技术库】为什么说电致变色技术可能改变AR?

9月6日,XREAL发布新品XREAL Air 2 Pro,其与Air 2最大的区别就是能够让你无论在强光户外、日照充足的室内还是昏暗灯光的夜晚,都能够清晰、明亮的看到眼镜展示的画面。
能让其拥有这一功能的秘诀,就是电致变色镜片。而这块小小的电致变色镜片,很可能成为AR眼镜的Killing Part。
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今天,就想通过这一篇文章,介绍电致变色镜片是什么、用在什么地方以及为什么说它是“Killing Part”。
什么是电致变色技术
关于什么是电致变色的原理,维基百科和百度百科都给出同样的解释:
电致变色(Electrochromism,EC)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。
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Electron护目镜的电致变色
要理解这个概念,我们先来复习一个基础的知识,我们到底是怎么看到颜色的?
假设我们处于完全黑暗的家中,那些有颜色的物体因为本身并不发光,所以我们“看”不到它的颜色。但当你打开灯,有了光,光照在有颜色的物体表面,又被反射、透射给你的眼睛,你才“看”到了花花绿绿的颜色。
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正是由于有色物质对各种波长光波的吸收不同,因而反射或透射的光波成分也不同,于是产生各种颜色。需要说明的是,如果这个物质吸收了某种颜色的单色光,那么它呈现的是被吸收的颜色的互补光。
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举个例子,大家都知道高锰酸钾溶液是紫红色的,是因为当白光通过了高锰酸钾溶液,高锰酸根离子(MnO4-)选择性地吸收了绿色的光,展现出来的就是绿色的互补色——紫红色。
再来简化这个逻辑:光照——被物质吸收颜色——展示某个颜色。
跟着这个逻辑,我们就不难理解电致变色的基本原理。电致变色器件的结构通常有5层:透明电极层(±)、离子储存层、电解质(离子传导层)和电致变色层。
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图源:BackspACE_退格研究室
外界给电致变色器件施加较低的驱动电压,催发离子从离子储存层中跑出来,通过离子传导层来到电致变色层,改变了电致变色层的结构,也影响了它“要吸收什么光”的特点,从而导致最终我们“看到的”颜色发生了变化。
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根据其他科普介绍,目前透明电极层常用的是锡掺杂的氧化铟(ITO)材料,电解质较为成熟的是液体电解质,电致层材料包括有机、无机和复合材料等。各种材料的运用取决于材料性能、使用场景、生产成本等问题。
如果非要用更好理解的大白话来解释,电致变色就是加了电,刺激材料发生了某些改变,这种改变最终在我们眼里,看起来就是“颜色的改变”。
电致变色技术的生活化应用
关于“变色”技术的应用,我们其实非常常见,甚至跟我们前文提到的原理都比较类似,即【给予外界刺激——性质发生改变——颜色发生改变】。
比如利用电子跃迁的这一原理,在烟花中加入各种物质,让点燃后的火焰呈现出不同的颜色。又或者是利用热致变色原理,让水杯在放入热水后呈现出定制图像等等。
电致变色虽然是20世纪60年代就诞生了,但是实际的消费级应用还在很多年以后的1988年。
资料显示,1988年,汽车部件制造商美国Gentex发布利用电致变色技术的后视镜。
同年,日本艾杰旭(Asahi Glass Co., Ltd.)同样研发出电致变色玻璃,用于日本濑户大桥纪念博物馆。
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次年,也就是1989年,Stadt sparkasse(德国一银行名)成立。在其办公楼建筑外墙上,是欧洲首个电致变色调光幕墙。
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2005年,法拉利575M跑车天窗用到的是电致变色天窗。
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2009年,波音787第一次用上了电致变色调光的飞机舷窗,其使用的是第一代电致变色“凝胶技术”。
目前,国内在车和手机上应用电致变色技术的比较多。比如OPPO就发布过利用电致变色技术的手机后盖,一加则利用电致变色技术隐藏后置摄像头等等。
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而在车中,岚图FREE、广汽埃安AION S Plus、极氪001都把电致变色技术应用在了自己的汽车天幕上。
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在VR/AR行业中,三星的Glasses Lite就用到了电致变色技术。伯宇科技也专业研究电致变色技术于AR领域的运用,曾获得数千万元Pre A轮融资。
电致变色激活消费级AR?
关于这个问题,很多人看到一定会疑惑。这个行业大饼太多,曾经出现的Killing App也太多,索尼、任天堂、三星、谷歌通通在这一潭深水里砸了锅。这时候谁再说,哪个东西能够撬动行业,显然不信。
但我们这样说也是有事实依据的。
在很多购买投影仪的评论区,我们都能看到对亮度的评价,白天、屋里、不拉窗帘的显示效果成为了平价投影仪的重要衡量标准。但在投影仪这个相对成熟的产业里,要想显示效果好,最终只能靠花钱去买流明度更高的投影仪。
从这件事情我们也能看出,亮度、清晰度最终也只能是参数,消费者真正在意的是“你显示的东西我能不能不费劲就看清楚”。这一诉求,同样也适用于AR这样的近眼显示。
那么我们不得不面对AR一个很关键的核心问题,主流(便宜又好用)的光波导方案,光都要在器件里来回走个2-3次,这样来回的反射衍射折射,就导致光效低。一些眼镜为了方便用户使用,会配有专门的遮光镜片去其他光线干扰和光效低的体验问题,但这样不解决本质。
这时候,耗能低,甚至可以说越轻薄越好用的电致变色技术,几乎可以说是完美地解决了AR走向消费级的、硬件上的关键问题。
我们可以看到,在XREAL最新推出的Air 2 Pro介绍中,也提到了从0-100000 lux这个光照度区间的户外,都可以正常清晰地使用近眼显示。
当然,光说不练假把式,钱流向了哪里更有说服力。前文提到的电致变色材料制造商伯宇科技曾在采访中透露,他们与三星、Meta、京东方、歌尔等有合作,并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。XREAL也表示,其电致变色眼镜已经“能量产”。
很显然,无论是资本还是一线厂商,都开始意识到电致变色这一技术可能为AR带来的巨大改变,而我们对这一改变的到来,也拭目以待。