工业行业专题研究-XR设备探讨五：AR光学部件产业链

正文目录使用OST叠加虚拟与现实，有望成为头显终局 4各厂商加紧研发AR产品，产业链各环节快速发展 5AR头显未来有望成为头显设备终局，市场空间广阔 7核心为光学方案微显示屏，光波导+MicroLED有望为主流 9AR眼镜光学方案不断演进下光波导成当前主流，微纳加工为核心工艺 9AR眼镜光学方案可分为五类，光波导方案优势明显为当前主流 9表面浮雕光栅衍射光波导依靠微纳制造，光栅设计/光栅母版加工/纳米压印决定波导性能 17AR显示方案中MicroLED适配光波导，巨量转移/全彩显示为工艺难点 20高性能MicroLED符合AR发展趋势，全彩显示/巨量转移工艺为关键 23观点总结 28风险提示 28图表目录图表1：VR（左）与AR（右）效果对比 4图表2：AR与VR头显设备对比 4图表3：AR光学透视（OST）光学路径示意图 4图表4：VR/MR视频透视（VST）光学路径示意图 4图表5：光学透视（OST）与视频透视（VST）主要区别 5图表6：AR产业链及2023年AR产品出货量占比 5图表7：国内外布局AR产业厂商及主要产品 6图表8：雷鸟X2及产品规格参数 6图表9：全球VR年度销量统计 7图表10：全球AR年度销量统计 7图表2023Q4国内AR出货量首次超过VR 7图表12：全球十大AR/VR融资实践中AR占六家 7图表13：国内消费级AR产品占比增多，平均售价降低 8图表14：苹果的眼镜技术专利（部分） 8图表15：AR眼镜部件 9图表16：AR整机拆分及BOM表分析 9图表17：VR与AR近眼显示系统的示意图，AR近眼显示光学方案更为复杂 10图表18：AR眼镜光学方案汇总 10图表19：GoogleGlass工作原理示意图 图表20：Birdbath方案原理图 图表21：RokidAir产品参数 图表22：自由曲面方案成像系统设计实例 12图表23：ARknovvA1产品参数 12图表24：全息透镜方案原理图（图中HUEL为全息透镜） 12图表25：NorthFocals 12图表26：光波导方案原理简图 13图表27：光波导方案可分为几何波导与衍射光波导方案 13图表28：(a)几何式光波导和“半透半反”镜面阵列的原理示意图(b)衍射式光波导和表面浮雕光栅的原理示意图(c)衍射式光波导和全息体光栅的原理示意图 13图表29：锯齿结构波导方案原理图 14图表30：阵列光波导原理图 14图表31：几何光波导制作需多层镀膜，胶合及切割等，工艺流程较为繁杂 15图表32：(a)表面浮雕光栅的部分衍射级和色散示意图,(b)全息体光栅的部分衍射级和色散示意图，(c)衍射光栅与分光棱镜的对比示意图 33:(a)一维扩瞳,(b)利用转折光栅实现的二维扩瞳，(c)利用二维光栅实现的二维扩瞳....................................................................................................................................................................................16图表34：衍射光栅原理图 17图表35：倾斜光栅设计方案 17图表36：Sony体全息光栅波导方案原理图 17图表37：Sony制备全息光栅波导工艺流程 17图表38：浮雕光栅衍射光波导的研制流程主要分为三大环节：光栅设计、光栅母版加工、纳米压印生产。 18图表39：表面浮雕光栅加工工艺示意图 18图表40：纳米压印整体分为2个部分：子版制作和晶圆玻璃压印 19图表41：国内纳米压印设备参与厂商 20图表42：AR眼镜显示方案汇总 20图表43：薄膜晶体管液晶显示器剖面结构 21图表44：薄膜晶体管液晶显示器的显像原理 21图表45：LCOS方案显示原理 21图表46：DLP方案显示原理 21图表47：Micro-OLED结构及制造步骤 22图表48：中国8英寸MicroOLED企业已验收项目总产能 23图表49：中国12英寸MicroOLED企业已验收项目总产能 23图表50：三种光波导方案光能利用率都较低 23图表51：MicroLED方案显示原理 24图表52：2022年全球micro-LED显示器市场规模为4362万美元 24图表53：主要MicroLED企业专利申请情况 24图表54：巨量转移步骤及原理 25图表55：主流巨量转移技术方案对照 26图表56：巨量转移主流技术发展 26图表57：激光转移技术对应设备 27图表58：MicroLED全彩显示方案 27图表59：光学透镜合成法原理图 28AR使用OST叠加虚拟与现实，有望成为头显终局VR/MR均为实现虚拟与现实结合的设备载体，AR将数据直接叠加于现实世界，交是通过计算机仿真系统将用户带入生成的虚拟世界中，3D则是基于传感器和机器学习技术，3DAR头显为代表的专用设备已在医疗、重工业和物流等行业发挥重要价值，后续有望进入更多消费场景。图表1：VR（左）与右）效果对比 图表2：与VR头显设备对比 资料来源：华为《AR洞察及应用实践白皮书》（2021年6月17日），

资料来源：易观分析《中国消费级AR行业分析2023》（2023），R与R/MR本质区别在于透视方案不同，R采取光学透视（OT，R透视方案则为视频透视（TT方案更加成熟，但OT视觉效果更佳。光学透视的显示方案是通过特殊的透镜设计将数字画面投射到用户眼前半透明的光学合成器，从而将真实世界与虚拟世界结合；而视频透视是通过相机捕捉实时画面，与计算机生成的虚拟画面结合后VST，OST能直接看见外部世界，其在亮度、分辨率、延迟、焦场等方面更具有优势，还可防止辐辏VSTFOVOSTOSTOST方案的厂商较少，主要受限于光学透视的光路设计复杂、量产难度高、光学零部件造价较高等原因。图表3：光学透视（OST）光学路径意图 图表4：VR/MR视频透视（VST）光学路径示意图资料来源：浙江生一光学感知科技有限公司官方公众号， 资料来源：浙江生一光学感知科技有限公司官方公众号，图表5：光学透视（OST）与视频透视（VST）主要区别OSTVST亮度可达6600尼特甚至更高100-600尼特之间真实世界分辨率约为单眼24K约为2K-4K外界信息延迟直接看见真实外界环境，无延迟需处理外界信息，有延迟焦平面无数焦平面，可随意看远近景仅一个焦平面遮挡效果不会对真实物体进行完全遮挡遮挡效果更佳FOV主流FOV在30-70°左右主流FOV在90-120°之间图像质量画面的扭曲通过光学方式矫正通过数字图像处理消除畸变匹配延迟虚拟世界与真实世界匹配延迟能够缓解时间不匹配的问题配准信息头部跟踪器为头部信息唯一来源真实场景的数字图像提高准确性亮度匹配控制受真实环境的亮度影响较大亮度控制相对容易资料来源：浙江生一光学感知科技有限公司官方公众号，各厂商加紧研发AR产品，产业链各环节快速发展AR产业链主要包括上游核心器件供应，AR终端眼镜品牌与下游应用。目前，AR已经吸引了多家包括苹果、Meta2018Akonia2022GarySharpInnovations以ARVRXreal2017ARNrealXNrealAir20223月，Xreal600010多IDCAR出货量最高的厂商XrealAR31.6%，其次为雷鸟创新、Rokid、Inmo、华为。图表6：AR产业链及2023年AR产品出货量占比资料来源：亿欧全球《2024年中国AR产业发展洞察研究》（2024），易观分析《中国消费级AR行业分析2023》（2023），AR产业布局的（（Xreal为主，在整机设计、代工组装、其他结构件的布局较多，而海外企业在显示、芯片等高价值环节AR图表7：国内外布局AR产业厂商及主要产品资料来源：华为《AR洞察及应用实践白皮书》（2021年6月17日），易观分析《中国消费级AR行业分析2023》（2023），各公司官网，X2MicroLED+雷鸟创新（Rayneo）2021AR生AR2023202231.8%XrealAir2022年斩获京东热销商品榜与新品交易榜第一。20231013AR眼镜雷鸟X2MicroLED+XR2专业算力1600X2译字幕追随人脸紧随脸侧显示，用户无需低头查看翻译或手机。除此之外，该产品还有空间导航与拟真陪伴的功能，并首发合作微信小程序生态。图表8：雷鸟X2及产品规格参数资料来源：雷鸟创新官网，AR头显未来有望成为头显设备终局，市场空间广阔2023Q4WellsennXR，2023年VR753AR5138%，AR眼镜。ARVRIDCVR/AR72.52022年下滑%R出货量2R/R市场的3%4.%，2023VRVR融资领VRAR星球官网，2023全球十大融资实践中，AR领域有六家，VR领域仅有两家，无论是在融资金额还是融资次数方面，ARVR。图表9：全球VR年度销量统计 图表10：全球年度销量统计资料来源：WellsennXR， 资料来源：WellsennXR，图表11：2023Q4国内出货量首次超过VR 图表12：全球十大AR/VR融资实践中占六家（万台）AR出货量 VR出货量16141210864202023Q1

2023Q2

2023Q3

2023Q4资料来源：IDC， 资料来源：XRAR星球公众号，有望凭借价格优势内容及体感提升售价方AR市场很可能呈现较快增长。然而，VR的价格整体上2023VR35912000-4000元的设备占据六成。2）VRAR带来更加广阔的消费市场。科技巨头AR克在WWDC2023发布会上反复强调增强现实（AR）AR发展。图表13：国内消费级产品占比增多，平均售价降低 图表14：苹果的OSTAR眼镜技术专利（部分）6000

平均售价<$500比例2021Q4 2022Q1 2022Q2 2022Q3 <$500比例

100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%资料来源：IDC， 资料来源：TrendForce集邦咨询公众号，AR核心为光学方案+微显示屏，光波导+MicroLED有望为主流眼镜关键零部件，其中微显示屏与光学方案产品主要差距。AR眼镜主要由摄像头（传感器、光学模组（微显示屏、光学方案、CPU处理中心（芯片、感知交互等、架托等部分构成，其中，微显示屏、光学方案、传感器、芯片是核心部件。AR微显示屏+光学方案有多种技术路径，是当AR头显设备产品的主要区别与差距，根据艾瑞咨询《2023年中国增强现实（AR）（，光学显示单元（微显示屏光学方案）约占整机成本4%。光学BirdbathLCDLCOSDLPMicroOLEDMicroLED+MicroLED方案综合效果最好因此有望成为主流，后续制作工艺、良率等仍有待进步。图表15：眼镜部件 图表16：整机拆分及表分析资料来源：华为《AR洞察及应用实践白皮书》（2021年6月17日），

注：以阵列光波导为例，BOM拆分参考微软Hololens资料来源：艾瑞咨询《2023年中国增强现实（AR）行业研究报告》（2023），AR眼镜光学方案不断演进下光波导成当前主流，微纳加工为核心工艺AR眼镜光学方案可分为五类，光波导方案优势明显为当前主流VRARVR的近眼显示系统都是将显示器上的像素，通过一系列光学成像元件形成远处的虚像并投射眼镜需要透视(see-through)要看到虚拟信息，所以成像系统不能挡在视线前方，需要多加一个或一组光学组合器(opticalcombiner)ARARBirdbath方案、自由曲面方案、离轴全息透镜方案和光波导方案。衡量方案优劣的指标主要包括产（FOV）的大小决定了光学仪器的视野范围。图表17：VR与AR近眼显示系统的示意图，AR近眼显示光学方案更为复杂资料来源：Rokid官方公众号，图表18：AR眼镜光学方案汇总资料来源：易观分析《中国消费级AR行业分析2023》（2023），VR陀螺公众号，棱镜方案作为初始尝试技术成熟且成本低廉，但视场角、图像呈现效果、重量等无法达到要求。棱镜方案的光学显示系统主要由微型投影仪和反射棱镜组成，微型投影仪负责将图像投影出来，通过棱镜将图像直接反映到人眼的视网膜中，与现实画面叠加后即可形成虚实结合的效果。虽然该方案技术成熟且量产成本低，但是为了保证显示内容足够清晰，该GoogleGlass为代表，由于系统处于人眼右上方，人必须将眼睛聚焦在右上方才可看到图像信息，且该系统存在GoogleGlass1510mm，由于亮度不足、图形畸变等问题被公司撤回。图表19：GoogleGlass工作原理示意图资料来源：浙江生一光学感知科技有限公司公众号，Birdbath方案结构简单视场角有所改善，但仍需优化佩戴体验感。Birdbath方案原理为将来自显示源的光线投射至5（R/TTR/T允许用户同时看到现实世界的物理对象以及由显示器生成的数字影像。从分光镜反射回来的光线会弹射到通常为凹面镜的合成器上，由此重新导向眼睛。Birdbath方案的优势为结构简单、视场角较大、光效好，且量产技术已经成熟，但是却比普通眼镜更加厚重，透过率低，也面临图形畸变的C5（C507CA4(C4039Birdbath5g9g，画面畸变也控制0.6%1.0%2020CA43新品是国内首个支持近视屈光可调ARCA43RokidRokidAir8343度，相比于棱镜方案有明显改善。图表20：Birdbath方案原理图 图表21：Rokid产品参数资料来源：浙江生一光学感知科技有限公司公众号， 资料来源：Rokid产品官网，自由曲面方案成像质量高，产品高度和重量需要优化。自由曲面是一种有别于球面或者非球面的复杂非常规面形，即用来描述镜头表面面形的数学表达式相对比较复杂，往往不具有旋转对称性。该方案原理为光线由显示器发出直接射至合成器（即凹面镜）内，并且反ARARARknovvA1ProARARProARBirdbath的产品来说功耗更低。图表22：自由曲面方案成像系统设计实例 图表23：knovvA1产品参数 资料来源：《自由曲面成像光学系统设计:理论、发展与应用》（杨通，2020），

资料来源：产品官网，全息透镜方案降低加工难度，但成像效果不理想。全息透镜方案利用了全息透镜的特性，（Hd）（Hg）干板上，全息准直透镜将显示源射出的光束准直为平面波，并衍射进基底以进行全内反射传输，同时线光栅将光束衍射输出进入人眼。这种方式降低了全息透镜本身的色散，产品的视场角大，体积小。但是由于眼动范围小，而且有复杂的相差与严重的色散，全息透镜的成像效果并不理想。NorthARNorthFocals，外形除镜腿比普通Focals提供了一块像300*30015度可视区域，承担手机上部分的显示功能,目前仅在加拿大销售。图表24：全息透镜方案原理图（图中HUEL为全息透镜） 图表25：NorthFocals 资料来源：《基于全色全息透镜的增强现实系统》（杨雨桦，2023）， 资料来源：North产品官网，AR眼镜，一般由光机、波导和耦合器三部分组成。光机内的微型显示器发出的光线通过透镜组被耦合器件耦入光波导镜片中，在波导内以全反射的形式向前传播，到达出耦合器件时被耦合出光波导后进入人眼成像。由于使用波导折叠了光路，使得产品整体体积较小，符合轻量化的发展趋势，加上光波导方案相比其他光学方案在成像清晰度、可视角度等方面均具有ARAR眼镜大多采用衍射表面浮雕光栅波导和几何阵列光波导这两种光学方案。图表26：光波导方案原理简图 图表27：光波导方案可分为几何波导与衍光波导方案 资料来源：鼎达信官网， 资料来源：VR陀螺公众号，图表28：(a)几何式光波导和“半透半反”镜面阵列的原理示意图(b)衍射式光波导和表面浮雕光栅的原理示意图(c)衍射式光波导和全息体光栅的原理示意图资料来源：Rokid官方公众号，Lumus区域用于将微投影光机的光束耦入到波导片中，使得光束满足在波导片中全反射传播的条件，耦出区域用于将全反射传播的光束耦出波导片并传到人眼。主流的偏振阵列波导是通过利用多个等间距平行放置且有一定分光比的半透半反膜层来实现图像的输出和出瞳扩展，从而具有轻薄、较大的视场和眼动范围且色彩均匀的优势，而锯齿结构波导则是在在眼睛前方的位置利用锯齿状的有一定反射率的反射面，将光反射耦出到人眼。传统光学成像系统(1D)，其“半透半反”镜面阵列相当于将出瞳沿水平方向复制了多份，每一个出瞳都输出相同的图像，这样眼睛在横向移动时都能看到图像。图表29：锯齿结构波导方案原理图 图表30：阵列光波导原理图 资料来源：鼎达信官网， 资料来源：鼎达信官网，几何光波导图像质量可达到较高水准，但制作工艺流程繁杂良率较低。几何光波导运用传统几何光学设计理念和制造流程，并未涉及微纳米级结构，其图像质量包括颜色和对比度可以达到很高的水准，但制造工艺流程比较繁冗。主要体现在“半透半反”镜面阵列的镀膜工艺。由于光在传播过程中逐渐损耗，阵列中多个镜面都需要不同的反射透射比(R/T)，以保证整个动眼框范围内出光量均匀。并且由于几何波导传播的光通常是偏振的，导致每个镜面的镀膜层数可能达到几十层。另外，这些镜面在镀膜后需层叠在一起并用特殊的胶水粘合，然后按照一个角度切割出波导的形状，过程中镜面之间的平行度和切割的角度都常见瑕疵包括背景黑色条纹、出光亮度不均匀、鬼影等。图表31：几何光波导制作需多层镀膜，胶合及切割等，工艺流程较为繁杂资料来源：《增强现实近眼显示设备中光波导元件的研究进展》（姜玉婷等，2020），衍射光波导通过光栅调整，可以实现二维扩瞳。衍射光波导设计不依赖于几何光学，而利(即某一方向)的衍射效率优化到最高，从而使大部分光在衍射后主要沿这一方向传播，起到与传统光学器件类似的改变光线传播方向的作用，但其所有的操作都在平面上通过微纳米结构实现的，节省空间且自由度较传统光学器件大。衍射光栅是一个具有周期结构的光学元件，该周期可以是材料表面浮雕出来的高峰和低谷，也可以是全息技术在材料内部曝光形要可以分为表面浮雕光栅波导方案和体全息光栅波导方案。虽然光栅结构的设计过程较为ARY进行扩瞳，实现二维扩瞳。图表32：(a)表面浮雕光栅的部分衍射级和色散示意图,(b)全息体光栅的部分衍射级和色散示意图，(c)衍射光栅与分光棱镜的对比示意图资料来源：Rokid官方公众号，图表33：衍射光波导中的扩瞳技术:(a)一维扩瞳,(b)利用转折光栅实现的二维扩瞳，(c)利用二维光栅实现的二维扩瞳资料来源：Rokid官方公众号，表面浮栅光波导为当前最主流方案。浮雕光栅波导方案使用浮雕光栅（SRG）代替传统的折反射光学器件（ROE）作为波导方案中耦入、耦出和出瞳扩展器件。表面浮雕光栅指的是在表面产生的周期性变化结构，即在表面形成的各种具有周期性的凹槽。根据凹槽的轮廓、形状和倾角等结构参数的不同，常用的表面浮雕光栅可以分为一维光栅与二维光栅。一维光栅根据剖面形状划分为矩形光栅、梯形光栅、闪耀光栅和倾斜光栅等，二维光栅常用的结构有六边形分布的柱状光栅。浮雕光栅波导方案具有大视场和大眼动范围的优势，AR眼镜的主流选HoloLens一代和二代、MagicLeapOne、RokidVisionAR眼镜等多家明星产品证明了衍射光波导的可量产性。图表34：衍射光栅原理图 图表35：倾斜光栅设计方案资料来源：《增强现实近眼显示设备中光波导元件的研究进展》（姜玉婷等，2020）

资料来源：《增强现实近眼显示设备中光波导元件的研究进展》（姜玉婷等，2020），体全息光栅波导方案采用体全息光栅作为波导的耦入和耦出器件，通过双光束全息曝光技术在介质中形成干涉条纹，从而可以获得折射率周期性变化的光栅结构。体全息光栅是一种具有周期结构的光学元件，它一般通过双光束全息曝光的方式，直接在微米级厚度感光聚合物薄膜内干涉引起了其折射率周期性变化，从而形成纳米级的光栅结构，可以对入射光发生衍射作用，在色彩均匀性（无彩虹效应）和实现单片全彩波导上具有优势。微软的HoloLens252度，但耗电量较多。体全息光栅波导的主要制备工艺是干涉曝光。通过使用激光激发的干涉图案附着在基底上的光敏折射材料，材料特性随着光强度分布的不同而变化，最后获得FOV、光效率、清晰度等方面都还未达到与表面浮雕光栅同等的水平。图表36：Sony体全息光栅波导方案原理图 图表37：Sony制备全息光栅波导工艺流程资料来源：《增强现实近眼显示设备中光波导元件的研究进展》（姜玉婷等，2020）

资料来源：《增强现实近眼显示设备中光波导元件的研究进展》（姜玉婷等，2020），表面浮雕光栅衍射光波导依靠微纳制造，光栅设计/光栅母版加工/纳米压印决定波导性能浮雕光栅衍射光波导的研制流程主要分为三大环节：光栅设计、光栅母版加工、纳米压印生产。浮雕光栅衍射光波导制备通过传统半导体的微纳米加工工艺，在硅基底上通过电子束曝光和离子刻蚀制成光栅的压印模具，再利用模具通过纳米压印技术压印出成千上万个光栅。根据至格科技比喻，衍射光波导的生产类似生产饼干，首先需要设计出饼干上的图样（光栅设计，然后要根据设计精准制作出饼干模具（光栅母版加工，最后使用模具批量“压制”出饼干（纳米压印生产必须具有极复杂的结构和极高的精度。制造衍射光波导所需要精度和速度都可靠的电子束曝光和纳米压印的仪器价格较高，并且需要放置在专业的超净间中，生产条件较为苛刻。图表38：浮雕光栅衍射光波导的研制流程主要分为三大环节：光栅设计、光栅母版加工、纳米压印生产。资料来源：至格科技官方公众号，光栅母版加工包括匀胶，光刻，刻蚀，清洗为四大工艺。光栅母版加工使用光刻的方法，先将基板清洗烘干，然后再将光刻胶均匀涂布到基板上去。在基板上涂一层光刻胶之后，通常会再借助有图案结构的掩模板去进行曝光，然后再将基板泡到显影液中，溶解被光照到的地方，在光刻胶上做出想要的结构。光刻之后再进行刻蚀，将光刻胶的结构转移到坚硬的基板上，将其作为母版去压印，提升母版寿命。最后清洗完成母版制作。作精度：光栅周期均匀性的误差是指宏观上的两根线条之间的距离存在偏差，而加工制作是直上直下的垂直结构，但随着技术发展，这种结构的光栅已经渐渐无法满足性能需求。于是出现了像三角形、平行四边形这样的倾斜结构光栅。垂直结构的光栅制作相对容易，破损几率就越大，母版的使用寿命也就越短。图表39：表面浮雕光栅加工工艺示意图资料来源：《增强现实近眼显示设备中光波导元件的研究进展》（姜玉婷等，2020），纳米压印：纳米压印生产整体流程包括晶圆清洗——旋涂匀胶——纳米压印——光学镀膜——晶圆切割——镜片贴合——镜片封边。首先需要准备玻璃晶圆并进行清洗，其次采用旋涂工艺将纳米压印胶均匀涂布在晶圆表面，然后通过纳米压印工艺将模具上的光栅结构AR波导镜片，再将光波导镜片与盖板贴合成一体，最后对镜片的外轮廓进行封边，完成衍射光波导的生产。纳米压印是纳米压印生产整体流程中最为核心，也是难度最高的环节，整2个部分：子版制作和晶圆玻璃压印。子版制作（软膜制作：由于光栅母版制作成本高，所以不能直接用做生产。因此，必须将光栅母版的结构一比一转印到不易损坏的子版上，进而复制出多个子版。这就是子版制作环节。具体需要先制作出光栅母版，然后对母版进行清洗和表面抗粘处理。最后，使用柔性基材进行软膜压印、固化、脱膜。通过以上操作，便可复制出多个子版。图表40：纳米压印整体分为2个部分：子版制作和晶圆玻璃压印资料来源：至格科技官方公众号，NIL应用突破方向。根据Q（恒州博智《3-229全球与中国纳米压印机市场现状及未来发展趋势（20221.120292亿美元，2023-29年复合增长率（CAGR）9.8%EVGroup、SUSS、Canon50%的份额。北美地区是全球最大市场，份额约为%%和%（NI）15nmARNILEVG、SUSSMicroNILARNIL应用的突破方向。图表41：国内纳米压印设备参与厂商公司 业务介绍 投资方苏大维格 微纳结构产品制造和技术服务微纳光学(包装防伪交通反光膜材液晶显示导光板)及微电路(TFT触控、miniLED显示)制造领域至格科技 专注于AR衍射光波导和微纳光学领域的国家高新技术企业公司采用IDM模式自主掌“光栅设计光栅母版加工纳米压印生产三大核心技术，拥有国内领先的光栅母版加工中心和全自动衍射光波导批量生产线，成功研发具有国际领先水平的AR衍射光波导产品。天仁微纳 微纳加工设备,应用领域涵盖发光二极管、微纳机电系统、虚拟现和增强现实、3D传感、生物芯片、显示及太阳能等新维度微纳 高精度晶圆级纳米压印技术,掌握多种微纳结构压印工艺,为下游器件企业提供设计验证、开发以及量产服务光舵微纳 纳米压印设备及技术的研发及产业化，研发制作出多款纳米压印设备、配套工艺和耗材,并成功推出全自动量产型纳米压印设备

哈勃投资、中芯聚源、前海母基金、深创投、山东财金乾融控股、北大科技成果转化基金汇川产投、致道资本埃眸科技 纳米压印光刻机及相关核心器件,集成化纳米压印光刻量产线 华映资本、常熟科技投资璞璘科技 纳米压印系统、干涉光刻系统、压印辅助系统、全系纳米压印胶纳米压印耗材等资料来源：北京天作理化科技孵化器有限公司官方公众号，

稼石投资AR显示方案中MicroLED适配光波导，巨量转移/全彩显示为工艺难点LCDLCOSDLPMicroOLEDMicroLED方案，AR尽可能（光机1cc内容辨识度要求方4000nits3,000PPI相关技术已经发展成熟且成本较低，但面临功耗与光利用率问题。LCOS/DLP两种方案技术成熟可与光波导方案搭配，但体积和功耗仍是主要问题。MicroOLED体积小功耗低，但由于亮度低常BirdbathMicroLED具有低AR眼镜微显示器件的最优选择。图表42：AR眼镜显示方案汇总资料来源：CIOE中国光博会官方公众号，LCDLCDLiquidCrystalDisplay，目前市场中大多使用薄膜电晶体液晶显示器(TFT-LCD)液晶，上层玻璃基板是彩色滤光片，下层玻璃则镶嵌着电晶体。当电流通过电晶体时会产生电场变化，使得液晶分子原本的旋转排列发生扭转，进而改变光线通过的旋转幅度，并以不同比例照射在彩色滤光片上，进而产生不同的颜色。该技术已经较为成熟，且具有色LCD图表43：薄膜晶体管液晶显示器剖面结构 图表44：薄膜晶体管液晶显示器的显像原理资料来源：深圳市勋瑞光电科技有限公司官网， 资料来源：金鉴实验室官网，LCOS/DLP两种方案技术成熟可与光波导方案搭配，但体积和功耗仍是主要问题。硅基液晶（LCOS）CMOS集成电路LCD的基片。LCoS技术的主要优势是技术成熟、模组成本低、显示占比高，但其需要照明单元导致模组体积大、存在背光、功耗高、低温适应性等。基于亮度上DLPMagicLeap1AR6LCoS显示屏，HoloLens13层衍射光栅+LCoS的光学显示方案。DLP全称DigitalLightProcession，是美国德州仪器公司以数字微镜装置（DMD）芯片作为成像器件，通过调节反射光实现投射图像的一种投影技术。DLP芯片是一个由数以万计的微镜片所组成的反射表面。每个微镜片代表一个单独的像素。来自光源的光线被定向到DLP芯片的表面，镜片来回改变斜率，将光线反射到镜头路径上来开启该像素或使光线离开镜头路径来关闭该像素。为了定义色彩，需要使用一个包含红色、绿色和蓝色滤镜的色轮。DLP具有优良的商品化条件，其在分辨率、对比度、亮度、灰阶、色保真度及响应时间等主要性能参数上都达到较高水平，但是具有设计复杂、产品体积大、成本较高及耗能高的劣势。当前更广泛应用于车载抬头显示系统(HUD)的AR场景。DLP/LCOSC端用户轻量化和高续航的要求。图表45：LCOS方案显示原理 图表46：DLP方案显示原理资料来源：《硅基液晶（LCoS）微显示技术》（梁宇华，2020）， 资料来源：艾瑞咨询网，MicroOLEDMicroOLED全称为有机LCDOLED屏采用的玻璃基板的区别在于，MicroOLED的基板采LCOSMicroOLED（-470°、烧屏现象。图表47：Micro-OLED结构及制造步骤资料来源：《超还原硅基有机发光微显示器研究》（季渊，2012），VisionProVROLED发展，关注索尼京东方视涯科技等厂商扩产及降本情况。VisionPro1.42MicroOLED显VisionProMicro-OLED2300OLED产业快速发展，目前能够量产MicroOLEDXR硬件领域较活跃的有索尼、京东方和视涯等厂商。MicroOLEDAR眼镜中使MicroOLEDINMOAir2Air2RokidMaxXrealAir2头AppleVisionProXR3（主屏）等。图表48：中国8英寸MicroOLED企业已验收项目总产能 图表49：中国12英寸MicroOLED企业已验收项目总产能注：截至2023年6月资料来源：势银（TrendBank）官方公众号，

注：截至2023年6月资料来源：势银（TrendBank）官方公众号，MicroOLEDBirdbath方案，无法大规模应用于光波导方案中。ARMicroOLED和光波导显示的画面入眼亮度没有当前环境的光线亮度MicroOLED屏幕最终在眼前光波导镜片上所呈现的色彩非常暗淡，甚至无法显Birdbath娱乐观影眼镜来说，往往在室内暗MicroOLED亮度并不会局限这类产品的使用场景。根据北京极客伙伴科技有限公司官方公众号数据，衍射表面浮雕光栅波导的光能利用率在1%1%~3%左右；几何阵列光波导光能利用率一般在10%~15%5%左右。MicroOLED亮度可达0.01*15000≈150nit，亮度无法MicroOLED无法适配衍射光波导，对于几何阵列光波导也只局限于在室内使用。图表50：三种光波导方案光能利用率都较低光能利用率几何阵列光波导一维10%-15%；二维5%表面浮雕光栅<1%体全息1%~3%偏色微小严重较严重正面漏光微弱严重且暂无消除方案已有改善方案最大视场角60°50°40°厚度单片三色三片三色或双片三色单片三色资料来源：北京极客伙伴科技有限公司官方公众号，高性能MicroLED符合AR发展趋势，全彩显示/巨量转移工艺为关键微缩制程技术使得LED结构微小化，能够精准控制显示画面达到高清显示效果。MicroLEDMicroLightEmittingDiodeLEDLED长度进一步微缩到LED1%。MicroLED的每个像素由红色、绿色和蓝色的子像素组成，每个像素单独控制，从而能够精确控制显LED发出的光经过一组透镜后会在显示屏上形成一个像素。随后，光线被引导通过一组滤色器来创造所需颜色。这种类型的显示器能够显示非常高的MicroLEDLEDMicroLED以显示影像。图表51：MicroLED方案显示原理资料来源：群智咨询，MicroLED因为其高亮度高清晰度适配于衍射光波导等新型主流方案，我们预计其成功量设备中使用率将持续提升。MicroLED方案面临研发与生产方面的瓶颈，但本身依然具有诸多优势。MicroLEDJBDMicroLED100500100MicroLED的ARMicroLEDAR穿戴设备轻便MicroLED克服量产困难，AR设备中使用率有望持续提升。MicroLED受制于巨量转移MicroLEDResearchandMarketsGlobalMicro-LEDDisplayMarket-Outlook&Forecast2023-2028（2024）,2022micro-LED显示器市场43622023-2028135.88%的复合年增长率增长，202875亿美金。从创新主体来看，中国头部企业与国际龙头齐头并企业中，中国企业已占一半以上，其中京东方、华兴、天马等头部面板厂商均积极布局。图表52：2022年全球micro-LED显示市场规模为4362万美元 图表53：主要MicroLED企业专利申请情况资料来源：ResearchandMarkets《GlobalMicro-LEDDisplayMarket-Outlook&Forecast2023-2028》（2024），

资料来源：集微咨询《全球micro-led产业发展研究报告》（2023），MicroLED量