智东西内参|起底VR/ 难点( 四 )
几何阵列光波导的概念最先由以色列公司Lumus提出并一直致力于优化迭代，至今差不多二十年。几何光波导主要由一系列半透半反镜面组成，其中镜面是嵌入到玻璃基底里面并且与传输光线形成一个特定角度的表面，每一个镜面会将部分光线反射出波导进入人眼。
几何光波导运用传统几何光学设计理念，不牵扯到任何微纳米级结构。因此图像质量包括颜色和对比度可以达到很高的水准。
阵列光波导的加工流程主要是研磨、抛光、镀膜和胶合四部分。何阵列光波导总体分为四个步骤，但由于传播的光线都是偏振光，所以要在小棱镜上镀十几甚至几十层膜。同时胶合5-7个不同反射比的透镜。总体看几何光波导工艺繁琐，很难保持高良率，量产难度大。
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几何阵列光波导制造流程
衍射光波导主要分为全息光波导和表面浮雕光波导，通过衍射光栅替代传统几何光学器件。衍射光栅简单来说，是一个具有周期结构的光学元件，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成的“明暗干涉条纹”。
光栅波导技术采用镜片表面的光栅结构实现光束的扩展和耦出。通过合理的设计光栅结构，光栅波导技术可以实现出瞳的二维扩展。工艺相对简单，批量生产成本低。
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衍射光波导示意图
表面浮雕光栅波导方案中通过使用亚波长尺度的表面浮雕光栅代替传统的折反射元件作为光波导中耦入、耦出和扩展区域的光学元件，从而实现对光束的调制。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。
由于可见光波长为450nm-700nm，所以光栅尺寸是微纳米级别的。之前需要通过半导体加工工艺进行制造，成本高。目前可使用纳米压印技术来制做光栅，其中包括热压法、紫外线纳米压印光刻法和微接触压印法（亦称为软光刻）。其中，紫外线纳米压印光刻是表面浮雕光栅波导批量生产的常用方法。
目前浮雕光栅制作的方法更加成熟。同时，压印设备已经可以实现国产化，进一步大幅降低了光栅制造的成本。
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。全息体光栅并不是通过结构图型而是通过材料的不同制作光栅，理论上全息光栅的衍射销率可以达100%，有更好的成像效果。
全息体光栅材料和量产工艺是当前门槛。材料端合成难度大，且多用于军用对我国禁运。在量产方面，激光脉冲法不适用于规模量产。所以在全息体光栅方案厂商需要具有IDM能力，提供从材料到量产完整的解决方案。
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制造体全息光栅波简易工艺流程示意
目前AR光机有如下几种方案:LCOS、DLP、OLED-on-Silicon和MicroLED。目前AR产品主要使用DLP或LCOS，但是业内普遍对MicroLED方案达到共识，因为各维度参数没有死角，非常适用于AR的应用场景。但当前由于该技术还在研发中，预计25年左右可以初步看到量产方案。
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各方案对比情况
LCOS硅基液晶（liquid crystal on silicon，LCoS），将液晶分子填充于上层玻璃基板和下层金属反射层之间，金属反射层和顶层 ITO 公共电极之间的电压共同决定液晶分子的光通性，而显示驱动电路直接在硅基板上完成制备。
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