电致变色：AR眼镜的“智能墨镜”

AR眼镜的核心体验之一为虚拟成像效果，需要通过光机与光学显示模组的设计呈现出效果清晰明亮的虚拟图像。然而，在室外强烈且复杂的光线条件下，AR眼镜的成像会被严重干扰，由于光机亮度限制及光线显示模组的光效限制，在强光环境下无法呈现如室内光线下清晰明亮的AR图像。

变色镜片可根据环境光线或电信号调节透光率，主要方案有光致变色与电致变色两类。电致变色（EC）技术通过将电致变色材料应用于显示模组镜片上，控制电致变色材料在不同电场作用下呈现不同的透光率，并且可在不同透过率之间快速切换，以应对外界环境的光线变化。

相较于光致变色，电致变色响应速度更快、可控性更强，更适配AR眼镜的动态使用场景。

具有自动电致变色功能的XREAL 1S，图源：XREAL官网

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电致变色原理

电致变色的变色原理主要有两种：（1）

基于有机分子的氧化还原机理

：在外电压的作用下，有机高分子或者小分子电致变色材料发生氧化还原反应，使其分子的能带发生变化，从而引起材料的颜色变化。（2）

基于无机材料的晶格改变机理

：外电压作用下，电解质离子嵌入到电致变色层引起晶格结构发生变化，从而使材料的颜色发生变化。电致变色器件的结构主要包括基底层、集流体层、电致变色层、电解质层以及离子存储层。

电致变色器件的典型结构

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电致变色材料分类

电致变色材料按照化学性质的不同通常可分为无机电致变色材料、有机电致变色材料和复合电致变色材料。

无机电致变色材料

无机电致变色材料主要是由过渡金属氧化物和普鲁士蓝组成。过渡金属氧化物按照材料着色态发生电化学反应原理的不同，又可分为阳极着色氧化物和阴极着色氧化物。具有代表性的阳极电致变色材料有NiO和Co3O4。具有代表性的阴极电致变色材料有WO3和TiO2。此外V2O5在具有阳极电致变色性能的同时兼具阴极电致变色性能，被认为是中性电致变色氧化物。

有机电致变色材料

有机电致变色材料按照致色原理分为导电聚合物、金属有机络合物和氧化还原型化合物。

导电聚合物属于有机高分子聚合物，其结构特点是均存在共轭π电子结构，因为电荷的注入而使π电子具有较大的共轭离域体系，代表物主要有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃等。

金属有机络合物电致变色材料也称金属有机螯合物，其中提供d空轨道的金属离子为过渡元素，而提供孤电子对的配位体为有机分子。

紫罗精是典型的氧化还原型有机电致变色材料，其结构特点是存在共轭π键体系和杂原子（电子给予原子，如N、O、S等）以及π键掺杂原子。

有机/无机复合电致变色材料

无机电致变色材料化学稳定性良好、合成方法较为成熟，但存在颜色变化单一、响应速度慢和着色效率低等问题。有机电致变色材料虽然颜色变化多样、响应速度快、成本较低，但与衬底附着力差、循环寿命较短。将有机电致变色材料与无机电致变色材料复合，构成无机/有机复合电致变色材料，该复合材料通常具有独特显微结构和表观协同效应。目前将有机电致变色材料与纳米结构的无机材料进行复合，已经成为研究的热点。

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电致变色工艺

无机电致变色依赖

磁控溅射镀膜工艺

。超白玻璃基板经清洗后，在真空设备中依次溅射沉积5层功能膜：

底层ITO、离子存储层、电解质层、电致变色层及顶层ITO

。镀膜后需退火提升材料致密性，最后与第二层玻璃通过PVB夹层在高压釜中复合。此工艺仅适用于平面玻璃，曲面镀膜厚度偏差>15%，且响应速度随面积增大而显著下降（约5min/m2），大多应用于大面积建筑幕墙。

无机EC产品制造流程

有机EC采用

卷对卷涂布柔性工艺

，以PET-ITO薄膜为基底，经等离子清洗后，通过狭缝涂布依次涂布电致变色层、全固态凝胶电解质及离子存储层。涂布后经分段烘箱干燥与紫外固化交联，最后与钢化玻璃通过PVB胶膜热压复合。有机EC材料可兼容刚性和柔性基底，且响应速度比无机EC快，可应用于消费电子及使用曲面玻璃的交通领域。

有机EC产品制造流程

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电致变色在AR眼镜中的应用及代表企业

电致变色材料在AR眼镜上有两种应用方式：

一种是在玻璃基材镀膜

，属于前装，需要在AR眼镜的设计环节介入，这种方式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；

另一种是柔性贴膜

，可以通过后装的方式外挂在已有的AR眼镜产品上。两种皆适用于阵列、衍射、全息等波导方案的眼镜产品。

提供电致变色材料/技术的企业主要有伯宇科技、华瓴光学、光羿科技、览锐光电等。

苏州伯宇科技有限公司

伯宇科技成立于2019年，是一家集研发、生产、销售、代加工、售后为一体的高科技企业，致力于下一代数控变色技术与产品的开发与应用。伯宇科技

基于无机全固态数控变色材料开发的“数控电致变色镜片”

可以为AR产品提供更自然、更沉浸的体验，被广泛应用于三星电子、小米等全球顶尖厂商的智能眼镜，它能够极大地提升AR设备的成像质量和用户体验，已经成为AR行业的核心合作伙伴。

数控电致变色镜片，图源：伯宇科技

宁波华瓴光学技术有限公司

华瓴光学成立于2021年，是一家全球领先的电致变色系统器件的方案提供商。华瓴光学核心团队拥有多年电致变色产品全套核心专利技术和持续更新迭代的雄厚技术和制造能力，通过整合光学技术、半导体封装技术、消费电子上下游产业链资源，已形成在消费电子、车载、安防及光学成像产品领域强大的市场竞争力。公司研发的

柔性凝胶态电致变色技术，不仅能变色，还具有任意曲度、透光率高、多尺寸等特点

，极大地拓宽了应用领域，尤其是在AR领域中极具意义。

图源：华瓴光学

深圳市光羿科技有限公司

光羿科技成立于2017年，总部位于深圳，是一家在全球电致变色技术领域具有重要影响力的创新型科技公司。光羿科技致力于第三代EC技术的开发和商业化，颠覆性采用卷对卷工艺，高效量产柔性薄膜基底产品，为汽车、建筑、消费电子等更多领域提供产品和解决方案。

图源：光羿科技公众号

览锐光电(杭州)有限公司

览锐光电于2015年7月在美国科技中心硅谷成立，是全球最早探索柔性大面积电致调光薄膜技术的企业之一。公司专注于电致变色核心技术研发与产业化落地，致力于开发最新一代全柔性卷对卷高速涂布的高分子调光薄膜，通过极致的全固体材料系统及高效率生产制程，推动电化学变色调光技术的广泛应用及大面积安装。公司持续深耕消费电子领域，进一步拓展电致变色技术在AI/AR眼镜等应用范围，推动新一代技术产品快速迭代。

薄膜产品，图源：览锐光电

参考来源：

[1]赵海燕等：智能调光技术研究进展及产业化情况分析

[2]冉东生：电致变色智能材料的应用与发展

[3]庄碧莹等：电致变色材料的研究与应用进展

[4]小米技术、维深 Wellsenn XR、公司官网