AI智能眼镜电致变色镜片产业研究报告

AI智能眼镜电致变色镜片产业研究报告 前 言 变色技术作为一项融合材料学、光学与化学的交叉创新技术，正逐步成为智能光学领域的核心研究方向之一，通过响应环境光强变化动态调节透光率，实现强光与弱光环境的无缝衔接，是变色镜片的发展理念。 自二十世纪六十年代光致变色玻璃问世以来，变色镜片经历了从光致变色到电致变色的发展阶段。目前光致变色镜片以低成本和轻薄的模组，成为当前变色镜片主流的选择。但随看AI/AR智能眼镜在消费级市场逐步渗透和起量，C端消费市场对变色镜片的响应速度、智能化集成等提出了更高要求。电致变色镜片以其低响应速度、多级可控特性以及日渐成熟的量产工艺，逐渐成为智能眼镜市场的发展和进化方向，特别是以小米、Xreal、Viture、INAIR等厂商已经推出或即将推出搭载电致变色镜片的AI/AR智能眼镜，我们判断电致变色镜片未来将成为多数智能眼镜升级的首选方案。 电致变色镜片方案关键在于电致变色层的设计，利用电流或电压刺激，改变变色色，最终实现不同光照条件下的平缓过渡。 此外，基于多层结构、复合膜层或其他光学设计的电致变彩技术，在完善电致变色产业结构上，扩展了电致变色镜片更多使用场景，为智能眼镜SKU多元化，增添新的解决方案。 本报告共计36页，对变色镜片技术方案进行了系统、全面的分析，详细描述了光致变色镜片与电致变色镜片之间的差异，从结构、原理出发，对两种变色方案中的技术路径进行梳理，着重分析了不同技术方案的优缺点、光学特性、量产难度、发展趋势等，最终基于各项资料统计整理。 目录 变色镜片概述8 （一）变色镜片原理变色镜片特点8(三)变色镜片分类(四）电致变色镜片特点-10 （一）光致变色原理：17（二）光致变色技术分类11(1）基片变色77（2）膜层变色12（3）其他变色技术12(三）光致变色技术对比14（四）光致变色材料75(1）有机光致变色材料15（2）无机光致变色材料16（3）有机-无机复合光致变色材料17 目录 (4）光致变色材料对比17(五）膜层变色工艺流程18（六）光致变色镜片品牌厂商19（七）光致变色特点分析20 （一）电致变色原理20二）电致变色技术分类21(1）PDLC、LC变色技术21(2）SPD变色技术，23(3）EC变色技术231、互补型电致变色结构252、EC变色器件形态263、EC变色器件形态对比27(4）电致变彩技术281、RGB合色技术282、棱镜分光技术30 目录 3、电致变彩技术对比31(三）电致变色技术对比31（四）电致变色材料31(五）EC变色工艺流程32(六）电致变色眼镜产品应用33（七）电致变色产业图谱34（八）电致变色特点分析35 图表1：变色镜片示意图8图表2：变色镜片特点示意图8图表3：变色镜片方案对比表9图表4：智能眼镜需求示意图10图表5：光致变色原理示意图11图表6：基片变色示意图11图表7：膜层变色示意图12图表8：合成变色示意图12图表9：本体聚合变色示意图13图表10：埋入式变色示意图13图表11：光致变色技术对比14图表12：光致变色材料分类15图表13：有机光致变色材料分类15图表14：无机光致变色材料分类16图表15：光致变色材料对比表17图表16：光致变色-膜层变色工艺流程18图表17：光致变色产品示意图19图表18：电致变色原理20图表19：电致变色调光分类21图表20：PDLC变色原理图21图表21：LC变色原理图22图表22：SPD变色原理图23图表23：EC变色结构图24图表24：互补型电致变色结构图25图表25：凝胶EC变色示意图26图表26：无机固态EC变色示意图26图表27：柔性固态EC变色示意图27图表28：EC变色技术对比表27图表29：RGB合色原理图28图表30：多色层合色原理示意图29图表31：复合膜合色原理示意图30图表32：棱镜分光示意图30图表33：电致变色技术对比表31 、变色镜片概述 （一）变色镜片原理 变色镜片是一种能够根据环境光线或电信号变化调节透光率的镜片，其核心在于动态调节镜片颜色深浅，实现强光场景下减少眩光，弱光场景下保障清晰度的功能。适应不同光照条件下的应用场景。 变色镜片 图片来源：wellsenn XR （二）变色镜片特点 在传统眼镜领域，变色镜片能够提供复杂光照环境下无缝过渡的紫外线保护和眩光保护，实现普通眼镜与太阳镜的快捷切换，针对光敏感人群（如白内障术后患者等）或极端光线环境（如雪地反射等）提供持续性保护。同时通过选配不同颜色的镜片还可以实现防蓝光、滤除杂光、缓解用眼疲劳、增添时尚性等用途。全天候适配多样化场景，持续保护用眼健康。6 变色镜片特点 在AI/AR智能眼镜领域，变色镜片支持AR设备在不同光照条件下提供更逼真、更舒适和更具有个性化的用户体验，针对不同的光线强度，实现不同透光率的切换，配合显示屏幕亮度的调节，增强虚拟成像光影效果。通过与传感器、算法深度整合，还可实时匹配用户视觉焦点区域亮度需求，预判环境变化减少视觉延迟等。 (三）变色镜片分类 根据变色机制，变色镜片可分为两大主流类型：光致变色镜片和电致变色镜片。 触发条件：光致变色产品依赖紫外线照射变色，适用于户外场景，部分产品添加可见光变色，可于车内等场景变色。电致变色产品依赖电压或电流变色，在不同光照环境下都能响应。 响应速度：光致变色产品在光照条件下发生分子异构化等，受基片或膜层材料的扩散影响，需要时间较长。电致变色产品受电流或电压刺激改变结构或发生氧化还原反应，可快速响应需求变色，变色时间较短。 可控性：光致变色受紫外线或可见光条件响应变色，用户无法调节环境光线强度，因此光致变色不可控。电致变色依赖电流或电压刺激变色，手动调节电流或电压大小方向，可实现不同程度的变色褪色。 透光率调节：光致变色受紫外光或可见光强度影响，变色不可控，只能在固定的透光率范围内被动响应。电致变色受电流或电压大小控制，变色可控，用户可自行调节变色深度，实现不同程度的透光率调节。 成本：光致变色工艺成熟，结构相对简单，无需格外的电源或电路，材料成本较低因此总体成本更低。电致变色技术还在发展，供应链仍在完善，且结构复杂，需额外的电路和电源，存在膜层结构和封装结构，材料成本更高，因此总体成本更高。 （四）电致变色镜片特点 场景适配 光致变色存在环境条件依赖，特定光照下才能变色，场景受限；电致变色靠电流或电压调节，不受环境影响，适用全场景。 响应速度 光致变色吸收光照能量触发材料反应，受环境条件影响，响应慢、精度低；电致变色受电流或电压刺激变色层变色，不受环境条件影响，响应快、精度高。 智能眼镜需求 智能扩展 光致变色不可控性难以应对智能调控，集成多传感器存在限制；电致变色可控性支持系统算法的调控，可集成多种传感器，允许用户个性化调节。 使用寿命 光致变色受变色材料化学循环衰减影响，使用寿命较短；电致变色存在电解质等介质，稳定性更高，使用寿命更长。 图片来源：wellsenn XR 光致变色依赖紫外线/可见光激发化学反应改变透光率，在环境、速度与精度上存在局限性，同时其被动响应特性难以匹配系统调度，在智能化扩展上存在限制 电致变色依赖电流/电压推动颜色可逆变化，通过控制电信号，可精准实现不同程度的透光率调节。与光致变色相比，电致变色在场景适配、响应速度、智能扩展、使用寿命上都存在优势。通过集成多种传感器、用户偏好设置以及AI算法，还可以实现不同场景、不同喜好的个性化护眼，兼顾隐私安全与佩戴感受，更适合用于AI/AR智能眼镜。 二、光致变色镜片 （一）光致变色原理 光致变色材料A在一定波段光（紫外光或可见光）照射下，材料反应生成化合物B，宏观表现为材料的颜色、透过率等属性发生变化，恢复原始光照条件时，化合物B变回原始材料A，宏观表现为恢复透明状。 光致变色原理 图片来源：Wellsenn XR (二）技术分类 (1）基片变色 将光致变色材料与镜片基材均匀混合，通过浇筑成型的方式，待单体固化后得到具有变色能力的镜片。光致变色材料均匀散布于镜片基材中。优点是成本低，耐磨强度高，使用寿命长；缺点是受镜片厚度影响，如镜片中心区域较薄，边缘区域较厚，导致较厚区域变色材料多，同一镜片容易出现外暗内亮情况。当双眼度数相差较大时，双眼变色不一致。 基片变色 图片来源：wellsennXR (2）膜层变色 利用镜片镀膜工艺在镜片上添加变色膜层。采用螺吡喃类化合物等感光材料制备膜层涂布液，通过浸泡式或旋涂等方式于镜片基材上加工变色膜层。优点是变色速度快、变色均匀性好。缺点是制造成本高，受环境温度影响，膜层附着性受材料、制造工艺等影响。 膜层变色 图片来源：wellsennXR (3)其他变色技术 合成变色技术：利用浇筑成型工艺将变色膜层夹到镜片的基片中，结合膜层变色的镀膜工艺和基片变色的浇筑成型工艺，避免了基片变色因基材厚度导致的色差，同时比膜层变色更稳定，减少外界环境（如高温、摩擦）对变色材料的直接影响，抗老化能力显著提升，产品使用寿命延长，变色速度变快。缺点是需多层复合加工，技术难度大，工艺复杂成本高，易受合成技术影响造成底色深，技术成熟度有限，难以维修等。 合成变色 图片来源：wellsennXR 本体聚合变色：将树脂单体与光致变色分子等混合于同一体系内共同聚合，再压制成镜片基材。优点是变色均匀，避免因厚度造成的色差，响应速度快，环境适应性强，兼容性好等。缺点是成本高，需精准控制变色物质分散，工艺复杂，低温性能受限，变色物质稳定性仍需提升。 图片来源:wellsenn XR 埋入式变色：在催化条件下，将光致变色材料渗入到成型镜片中，在基材内表层形成变色膜层。优点是减少外界环境（如高温、摩擦）对变色材料的直接影响，抗老化能力显著提升，产品使用寿命长，变色速度快。缺点是并非所有光学树脂基材都具有表面吸附变色材料的能力，且光致变色化合物与树脂基材的相容性难以控制，良品率较低。 埋入式变色 图片来源：wellsennXR 三）光致变色技术对比 目前市场上的产品以基片变色与膜层变色为主，其中膜层变色由于其更快的变色速度、更好的变色均匀性，逐渐成为主流的选择。 变色与褪色速度：基片变色材料分布于镜片基材，变色与褪色是变色材料的结合与分离过程，需扩散至整个基片，受制于基片材料扩散效率，速度相对较慢。膜层变色由于变色与褪色基于附着于镜片的膜层，可逆反应更直接，因此在变色与褪色的速度上更快， 变色均匀性：基片变色受镜片基材厚度影响，镜片中心区域与边缘区域厚度不一，会出现中间比边缘颜色更深的现象，变色均匀性较差。膜层变色仅受膜层厚度影响，与镜片厚度无关，在变色均匀性上相对更好。 使用寿命：变色镜片寿命受所使用的变色材料影响，在相同变色材料的情况下，基片变色嵌入在镜片基材中，这种结构不易因摩擦、清洁或温湿度变化产生影响，抗环境干扰能力更强。而膜层变色受环境影响，可能导致膜层刮花、脱落或发生不可逆氧化等问题使用寿命相对较差。 成本：基片变色工艺成熟，流程简单，无需格外的镀膜工艺，适合规模化生产，成本较低。膜层变色工艺复杂，变色材料依赖进口材料，需高精度真空镀膜设备，存在减反射膜、硬膜等多层膜设计，工艺复杂，良率低，技术壁垒高，因此成本更高。 (四）材料 光致变色材料可分为三类，分别是有机光致变色材料、无机光致变色材料以及有机-无机复合光致变色材料。 将有机变色分子与无机变色分子杂化形成协同变色 (1）有机光致变色材料 有机光致变色材料为有机分子，共价键主导，变色依赖化学键断裂、分子顺反异构电子相互异构等，如螺环的开环闭环。其特点是颜色选择性多样、可塑性强，主要应用于树脂镜片，但耐高温性较差。 有机光致变色材料主要有螺吡喃类、螺噁嗪类、二芳基乙烯类、偶氮苯类、俘精酸酐类、席夫碱类、紫晶类等。 图片来源：wellsennXR 螺吡喃类：在紫外光照下分子结构发生开环反应，呈现颜色变化，褪色时恢复闭环状态。变色灵敏但耐疲劳性较低。 螺