光波导+Micro LED 成为核心瓶颈，产业链协同推进 AR 眼镜落地
思瀚产业研究院    2025-06-12

一、光波导：二维阵列+衍射光波导前景广阔，SiC 引领材料革新

光学成像模组在 AR 近眼显示系统中处于核心地位，是 AR 眼镜产品的主要体积构成部分。显示器的虚拟信号与现实环境的真实信号，均通过光学成像模组进入人眼，这极大程度上决定了 AR 眼镜的产品形态和显示效果。因此光学成像模组也成为 AR 眼镜实现大规模放量的关键瓶颈。

当前，AR 近眼显示系统中的光学成像模组存在多种方案路线，如离轴光学、Birdbath 方案、光波导等。从光学方案的发展历程来看，产品形态正不断朝着能满足日常佩戴需求的普通眼镜方向靠拢。在用户体验方面，镜片的重量、厚度等参数影响用户佩戴的舒适度与佩戴时长。

所以，为满足用户全天候、无负担的日常佩戴需求，光学方案主要朝着更小、更轻、更薄的方向发展。从应用角度而言，提高方案的透过率能加强虚拟图像与现实环境的联系，提升产品在不同场景中的适用性，逐步提升 AR 眼镜在工作和生活中的适配性。

此外，光学成像模组中还有两个重要参数，分别是眼动范围（Eyebox）和视场角（FOV）。它们对 AR 眼镜的性能与用户体验有关键的影响，在选择 AR眼镜光学方案时，也需着重考量这两个参数。Eyebox 指的是光学模组与眼球间的锥形区域，在此区域内显示内容最为清晰。

在 AR 光学系统里，接收眼与输出区域中心对齐时，能收获完美图像；若眼镜向四周移动超出临界值，图像质量便会下降，一旦超出区域范围后，还会出现图像扭曲、显色错误甚至不显示等状况。而 FOV 则是影响沉浸感的关键参数，FOV 越大，沉浸感就会越强。对于 C 端用户，更大的 FOV 能让游戏、视频的沉浸式体验更佳。同时，在 AR 场景中，FOV大小决定了虚拟图像显示区域的大小，与可支持的功能场景紧密相关。

例如，15-40°的 FOV 可支持翻译、导航等信息提示类功能；40-60°的 FOV 适用于游戏、视频投影等投屏观影场景；60-100°的 FOV 能支持 MR 应用、展览展示等虚实融合场景；100°及以上的 FOV 可实现 MR 游戏、MR 办公等沉浸式体验场景。然而，Eyebox 和 FOV 相互制约，追求更大的 Eyebox 往往要牺牲 FOV 大小，反之亦然。

所以，选择合适的 AR 眼镜光学方案时，必须权衡 Eyebox 和 FOV这两个因素。在光学成像模组不断演变的过程中，光波导类方案凭借轻、薄、透光率高，且 FOV 和 Eyebox 都相对较大的优势，逐渐崭露头角，成为主流的发展方向。

光波导是一种利用全反射原理传输光信号的结构，其基本原理是耦入区域的光学元件将微投影光机发出的光束耦入进波导片并以全反射的方式传播。光波导的全反射在保证成像清晰、图像对比度高的基础上，还能为用户提高较大的 FOV。相比传统的光学方案，光波导具备如下特点：

动眼框范围增大，在增加适用人群范围的同时还可提高佩戴舒适度。

投影光机可旁置，避免遮挡视线

高透光率，提高数字影响和环境的交互感，同时提高了安全性

轻薄的外观接近传统眼镜的样式，更有利于日常化使用

根据光束耦入耦出区域光学元件的不同，主流方案的光波导可分为几何光波导（以阵列反射光波导为主）和衍射光波导：

1）阵列光波导：通过阵列反射镜堆叠实现图像的输出和动眼框的扩大，其利用光学冷加工工艺，成像质量更佳；

2）衍射光波导：属于衍射光学范畴，其基于微纳米结构的特定光栅来传播，光栅结构可更灵活地实现扩瞳等用途，按照光栅种类的不同又可分为表面浮雕光栅光波导和体全息光波导。

阵列光波导二维扩瞳技术突破，成为消费级 AR 眼镜的更优解。几何光波导这一概念自 Lumus 提出至今已有近 20 年，主要以一维扩瞳产品形态出货。但是在一维扩瞳阵列光波导产品中，光机体积与产品的 FOV 呈正相关，因此一维扩瞳的光机体积较大；与之不同的是，二维扩瞳阵列光波导通过在 X、Y 轴方向对光线进行多次扩展，能够同时实现垂直和水平双向出瞳扩展，从而有效增加出瞳距离和Eyebox 大小，并且显著减少耦入部分投影光机的体积，在体积不变的基础上可以增大 FOV 到 50°以上。二维扩瞳技术的突破，几何光波导成功具备了以往只有衍射光波导才拥有的大 Eyebox 特性，同时巧妙规避了彩虹效应等衍射光波导的固有劣势。

因此，该技术在消费级 AR 的实际应用中占据极为重要的地位，有望推动消费级 AR 产品迎来新一轮的革新与发展。

几何阵列光波导厂商有 Lumus、灵犀微光、理派光晶、亮亮视野、水晶光电等。其中，Lumus 是位于以色列的 AR 光学方案厂商，并在 CES2023 期间推出下一代 Z-Lens Maximus 2D 波导设计，使得光学引擎体积减少了 50%，让终端制造商在放置波导孔径的位置上有更大的自由度。

衍射光波导技术光栅设计自由度大，在大规模量产以及扩瞳等方面具有优势。其中，SRG 是在表面形成的各种具有周期性的凹槽；在量产制造方面，往往需先通过光刻或蚀刻工艺加工晶圆作为母版，再使用纳米压印工艺进行大规模的复制量产，具有一定的规模成本优势；根据光栅凹槽的排布特点不同，可分为一维光栅与二维光栅。VHG 是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，其具有三维的衍射特性，能够同时记录光的振幅和相位信息，因此具有更高的衍射效率和更复杂的衍射模式，此外，其理论上的量产成本较低。

衍射光波导的二维扩瞳方案主要有增加转折光栅和二维光栅方案，前者相当于光线在传输过程中能量要损失两次，波导片最终光效可能仅有千分之一；而后者能够实现让光线在出瞳时往 X 矢量和 Y 矢量进行扩展，其光损要小得多，还具有光机模组更加小巧、加工制作成本更低等优点。

阵列+衍射光波导协同发展，光波导技术不断突破。在视觉显示、光效导致的功耗、漏光和隐私保护方面，阵列光波导更佳，同时因其已经过几轮工艺迭代，方案的技术成熟度和供应链完备度高，现阶段在显示、光机体积和成本方面较为成熟，所有的设备材料都可以实现国产自主可控，加之二维扩瞳技术的突破加速其落地应用；衍射光波导优势在于灵活的光栅设计以及二维扩瞳等，其中，基于表面浮雕光栅的衍射光波导技术更为成熟，也备受各大 AR 硬件厂商的青睐，而体全息波导理论上具备更大的优势，其研发成本更低、生产工序少、速度更快，但对底层材料要求较高，在量产方面仍存在局限性。

材料方面，SiC 成为衍射光波导方案的新理想基。从特性来看，碳化硅材料具备高折射率、宽 FOV 和全彩集成等特点，有助于优化轻量级 AR 眼镜的性能和功耗。具体来看，SiC 光波导眼镜有多种优点：

提升显示效果：传统高折射率玻璃单片仅提供最大全彩色的 FOV 小于40°，SiC 的高折射率使得单层碳化硅波导能支持＞80°的全彩成像，沉浸感大幅度提升；此外 SiC 为材料的波导光栅可避免环境光衍射进人眼可视范围内，减少彩虹纹等杂散光影响。

降低重量：和传统的多层解决方案相比，低密度的单层 SiC 方案可大幅降低设备重量、波导片的厚度及生产复杂度。

散热改善：传统 AR 衍射光波导因光机和计算模块产生热量堆积的现象，在碳化硅 AR 眼镜中能够有所改善。区别于传统的镜腿散热，SiC 方案充分利用材料本身的性质，设计波导片本身用于散热，大幅提高散热效率。

SiC 衍射波导镜片需要高纯半绝缘 SiC 衬底，目前 AR 波导片大规模采用碳化硅的核心痛点在于材料及加工成本。从 SiC 行业来看，三安光电、晶盛机电等厂商已入局相关 SiC 衬底制造，其中三安光电的 SiC 衬底在 AR 眼镜领域与国内外终厂商紧密合作，目前已向多家客户送样验证；整机方面，2024 年 9 月，Meta发布了首款碳化硅光波导的概念 AR 眼镜 Meta Orion 原型机。

展望后续，国内外的 8 英寸碳化硅衬底产线已陆续投产、规模化出货，AR 眼镜的碳化硅材料成本可进一步降低；此外，随着激光切割等新技术成熟，碳化硅衬底的加工效率将大大提高，其成本将有更广阔的下降空间。

二、光机：Micro LED 成为驱动 AR 眼镜落地的新引擎

AR 眼镜光机朝着高 PPI、高分辨率、高亮度、小体积、低功耗的方向发展。AR 光机与 AR 光学发展相关，不同的 AR 光学对光机有不同的要求，其中光波导存在光效低的弱点，其理论光效在 0.1%-15%之间，而全天候的 AR 眼镜要求入眼的峰值亮度要达到 3000 nit。此外，若做成眼镜形态，通常要求显示屏幕的体积不超过 1cc（立方厘米）且 PPI 达到 4000 以上。因此，以眼镜形态为主的光波导 AR 眼镜，需采用对显示亮度、光机体积和像素密度等方面要求更高的微显示技术方案。

AR 采用的微显示技术主要有 LCoS、Micro OLED、Micro LED。LCoS是基于液晶光电响应和 CMOS 工艺的小尺寸矩阵液晶显示装置，其脱胎于LCD 技术，借助成熟的半导体工艺和液晶产线，发展迅速；Micro OLED 是基于有机发光二极管的技术，得益于 CMOS 技术与 OLED 技术的紧密结合，其采用单晶硅基板，将驱动电路直接集成在基板上，从而大幅度降低屏幕整体的体积和重量；Micro LED 显示技术是基于横向微米尺寸级半导体二极管的技术，其像素单元在 100μm 以下，继承了 LED 的高效率、高亮度及自发光等特点，更具节能、体积小等优势。

LCoS 在显示应用中，根据制造工艺可分为带滤色片的空间彩色 LCoS 和不带滤色片的时序彩色 LCoS。前者可以直接使用白色光源，数据类似传统LCD，故系统架构较为简单，但系统光效损失较大；后者采用时序彩色方案，通过控制不同颜色光源的时序来实现混色，可以大幅度地提升光效，并且不需要三个不同颜色的子像素来混色，最终的像素密度提高，同样分辨率的屏可以做得更小。目前，市场上的大部分 LCoS 屏都是时序彩色方案制作的，以满足AR 眼镜微型化的需求。

Micro LED 实质上是 LED 微缩化和矩阵化后的产物，由基底层、缓冲层、发光结构层、电极层和封装层构成。通过在基底外延生长缓冲层、发光结构层获得外延晶圆，通过系列微纳工艺制备正负导电电极结构和发光像元结构从而获得 Micro LED 矩阵器件。封装层一般起到使电子器件隔离水氧环境的作用，封装层还可以混合荧光粉、量子点等色转化材料，实现器件发光颜色的矫正。

在商业化推广方面，全彩化显示是 Micro LED 的必然发展方向。GaN、AlGaInP 等无机材料体系通过外延生长和半导体加工工艺很难实现红绿蓝（RGB）三基色发光像元的高密度集成，并且红光 Micro LED 的发光效率始终难以突破，导致其并未发展为成熟的技术路线。而在蓝光 Micro LED 芯片上通过构筑量子点（QDs）、荧光粉体、超表面结构等颜色转换层实现 Micro LED全彩色显示，是目前较为成熟的技术路线之一。

Micro LED+光波导是未来驱动消费级真 AR 的双引擎，有望成为未来主流的光学显示方案。在 AR 眼镜的光机需求方面，Micro LED 相较于 MicroOLED 等其他竞争技术，仍然具有明显的基础优势，其已经迈入小于 0.2cc 的时代，具备高亮度、小体积的特性，并且亮度已朝 35 万 nits 以上迈进。而对于光波导技术，阵列光波导和衍射光波导均具有较大发展前景。其中，阵列光波导目前可实现二维扩瞳，其在光学性能方面没有明显的短板，短期来看，待量产工艺成熟后，将有望成为打开 ToC 市场的核心；体全息光波导的理论制造成本最低，但制造工艺的成熟度偏低，中长期来看，其也有望凭借量产成本的独特优势崛起。

JBD 在 Micro LED 深耕多年，拥有自主的 IC 设计、MOCVD 材料生长、Micro LED 微显示技术加工制造、封装测试、软件硬件驱动设计等技术。基于掌握显示屏的核心技术，JBD 实现“芯屏契合”，具体产品主要包括单色/三色显示板，AM-µLED 微显示开发套件，AM-µLED 显示屏，AM-µLED 光引擎、光模组等。除与 Kopin 的合作外，JBD 还与舜为科技合作发力 Micro LED双目全彩 AR 眼镜，与英国 AR 衍射光波导技术开发商 WaveOptics 合作，供应 Micro LED 微显示器用于 WaveOptics 开发的 AR 样品设备。

三、渠道合作：AR 眼镜落地的关键环节

从消费者需求来看，眼镜还需要有满足视力矫正和装饰审美需求。因此，对于有视力矫正需求的人群而言，AR 眼镜必须提供自然、舒适且能长时间使用的视力矫正体验。当前，实现 AR 眼镜近视矫正功能的方式多样，例如将 AR 镜片与近视镜片贴合，或采用菲涅尔透镜等新技术，但最终还需依据个人需求定制解决方案。因此，线下渠道在个性化验光、配镜过程中的重要性将逐步凸显。

同时，AR 眼镜等创新产品也需要满足用户的审美需求。由于每个人的脸型、鼻梁、耳眼距存在差异，AR 眼镜需具备丰富的 SKU 供用户选择，以此提升产品渗透率。在此背景下，线下销售渠道将会更多地承担起体验中心的功能。在智能眼镜时代，线下销售渠道对 AR 眼镜意义重大，其价值远超单纯拓宽销售网络，而是旨在与用户建立紧密、深入且持久的关系。通过服务融合、技术赋能、产品体验及售后支持等方式，品牌可借助线下渠道提升用户的购买与使用体验。因此，对于 AR 眼镜品牌厂商而言，无论是合作拓展还是自建线下渠道，都是其拓展市场、构建长期竞争优势的关键所在。

四、供应链：内生外延，协同促进 AR 眼镜产业走向成熟

随着 AI 眼镜形态逐步被用户接纳，硬件和软件的生态持续完善，AR 眼镜产业迅速发展。光波导作为 AR 眼镜的核心光学组件，应用前景广阔。国内外光波导供应链中，蓝特光学和美迪凯等在光波导加工环节储备较为全面，专注于为光波导行业提供前道原材料，兼具高精度的玻璃晶圆加工技术；水晶光电在光波导环节全产业链布局，具备各类光波导技术的一站式光学解决方案能力；光机/整机组装主要包括舜宇光学科技和歌尔股份；SiC 材料方面，天岳先进等公司持续布局。此外，部分初创公司在光波导方案中也具备较多专利布局。

具体来看：水晶光电在光波导环节全产业链布局。公司扎根 AR/VR 领域十余载，已构建了光学显示系统（波导片）、光机零组件以及其他光学零组件的产品研发布局，具备从设计到评测的一站式光学解决方案能力，并与国内外行业龙头展开深入合作。公司专注反射光波导、衍射光波导和光机技术的研发创新与突破，具体来看：

2011 年，公司与 Lumus 战略合作布局反射光波导路线，并在 2016年投资以色列 Lumus；

2018 年，公司与全球领先玻璃厂商肖特合作成立子公司晶特光学；

2019 年，与 Digilens 战略合作布局衍射光波导路线。

舜宇光学深入布局 XR 赛道多年，产品聚焦于衍射光波导。公司持有深耕于衍射光波导的鲲游光电 3.05%的股权，并于 2021 年设立舜为科技。舜为专注于开发 XR 智能眼镜系统解决方案，2022 年与 Micro-LED 微显示器制造商JBD 达成合作，并推出全彩 Lcos 双目衍射波导模组，具备 85%透过率、高散热效率和一体式横梁结构等核心优势，亮度>200nits，视场角为 40°，重量约46g，分辨率达到 1080*720。

歌尔股份是全球 AR/VR 龙头，强势卡位整机组装、光学、显示等环节。AR 核心零组件方面，公司在光波导、光机模组等具有较强的竞争力；光学器件方面，公司可以为客户提供包括光波导、Birdbath、自由曲面、棱镜等多种精密光学解决方案；在光机模组方面，公司可以为客户提供基于 DLP、LCoS、Micro-OLED、Micro-LED 等多种微显示技术的光机模组产品，适用于不同的AR 产品需求。此外，公司在光学和微显示产业链中展开投资与合作，为客户提供产品研发制造解决方案。具体来看：

1）2017 年，公司以自有资金出资购买 Kopin 公司普通股股票 733.9 万股。2018 年 5 月 31 日，美国 Kopin 公司发布了与歌尔股份合作的新一代行业应用智能 AR 头显 Golden-i-Infinity。

2）2018 年，歌尔参加 SRG 衍射光波导厂商 WaveOptics C 轮融资并签订光波导元件独家生产合作伙伴协议，两者合作将能实现衍射光波导元件的大规模量产，并能进一步提高产品的成本优势。2020 年，歌尔建成 12 英寸晶圆纳米压印衍射光波导自动化量产线，专注自主研发。

3）2023 年四季度，完成对驭光科技 100%股权的收购。驭光科技在微纳光学、衍射光学等领域具备较深技术积累，进一步加强公司在微纳光学器件、投射/显示模组和三维传感等领域内的布局。

蓝特光学深耕 AR 玻璃晶圆，绑定康宁集团、DigiLens、Magic Leap 等客户。公司玻璃晶圆产品主要分为显示玻璃晶圆、衬底玻璃晶圆和深加工玻璃晶圆三类，其中显示玻璃晶圆在裁剪切割后可制成 AR 光波导，最终用作 AR镜片材料。目前公司通过改造生产设备、升级研磨工艺、开发抛光夹具、根据客户需求进行定制化镀膜、光刻等方式，在切片、研磨、抛光、镀膜、光刻等工艺环节中均进行了升级和优化，实现了尺寸在 8~12 英寸、厚度为0.2~1mm 的玻璃晶圆的加工技术。

目前，公司已掌握中大尺寸、多种折射率和应力性的超薄玻璃晶圆加工技术。部分玻璃晶圆可以保证产品精度 TTV 小于0.5μm，表面粗糙度小于 0.5nm，光洁度 40/20 以下，并实现批量化生产。

美迪凯深耕 AR/MR 光学零部件精密加工业务，对高折射率、高透过的玻璃晶圆进行加工，实现高平坦度及高表面光滑度，应用于 AR/MR 设备。目前，公司与全球前三大光学玻璃材料厂商之一紧密合作，高折射率玻璃晶圆产品持续量产出货。此外，为进一步提升阵列波导镜片的规模化生产效率和良率，美迪凯与灵犀微光合资成立杭州灵犀美迪凯显示技术有限公司，主要生产阵列式光波导片、模组及整机组装。公司目前的玻璃晶圆的通孔技术可实现在 515*510mm玻璃衬底上进行通孔加工，孔径深宽比 40：1，最小孔径 5 微米，位置度≤3微米。

天岳先进是全球领先的 SiC 材料生产商，已与全球前十大功率半导体器件制造商中半数以上的制造商建立业务合作关系，致力于为客户提供优质 SiC 衬底。天岳先进是全球少数能够实现 8 英寸碳化硅衬底量产、率先实现 2 英寸到8 英寸碳化硅衬底的商业化的公司之一，也是率先推出 12 英寸碳化硅衬底的公司。

天岳先进的定制化 12 英寸半绝缘碳化硅光学片推动了 SiC 材料在光学领域的规模化应用，也为 AR 设备制造商提供了高性能、高性价比的核心材料。初创公司方面，各公司凭借自身技术积累，积极推动光波导行业向前迈进。

具体来看 Lumus 以其专利丰富的阵列光波导技术，特别是 Z-Lens 的创新设计，引领着行业标准；灵犀微光借助与美迪凯合作成立合资公司，强化了其在光学冷加工领域的专业服务能力；理湃光晶则凭借独立的核心知识产权，有力地推动了几何光波导模组的量产与市场应用；至格科技凭借自主掌握的核心技术，提供了高效且低成本的量产方案；鲲游光电依靠全息光栅波导的精密工艺，实现了大视场角与高清晰度的 AR 显示。

这些初创公司不仅在技术层面取得突破，还通过战略合作，加快了光波导技术的商业化进程，为 AR/VR 行业发展增添了新的动力。此外，AI/AR 眼镜的产品制造也离不开优秀的零部件制造企业。作为精密金属零部件龙头，福立旺深耕研发、制造与销售领域多年，在精细线成型、高精密车铣复合成型、金属嵌件注塑成型、金属粉末注射成型、高速连续冲压成型、管件 3D 折弯成型、微米级金属湿拉等金属精密成型工艺和生产环节中掌握多项核心技术。

福立旺于 2017 年度获得终端品牌苹果公司的供应商资格认证，为其提供精密金属零部件的开发。同时，苹果首款智能眼镜 Apple Glass 有望在 2026年底/2027 年亮相，福立旺有望成为苹果智能眼镜的供应商之一。

福立旺横向拓展行星滚柱丝杠，走向机器人大赛道。福立旺与华辰装备达成重磅合作，一次性签约 100 台华辰精密内螺纹磨床等设备，为福立旺的行星滚柱丝杠零件提供螺纹加工服务。依托精密金属制造技术积累优势，福立旺加速向人形机器人灵巧手微型丝杠、腱绳、弹簧等零部件领域转型，全力开拓第二增长曲线。福立旺设立股权激励目标绑定核心团队，对应 2025/2026/2027 年目标实现归母净利润 2/2.5/3 亿元，也彰显对核心技术驱动业绩增长的信心。

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