曲面顯示屏、可變焦液晶透鏡，這些似乎是屬於未來AR/VR的趨勢，而實際上已經有公司在提供此類技術，而這將有望對AR/VR產生重要影響。AR/VR光學專家Karl Guttag指出，其在CES 2023看到了一家專注於柔性顯示、傳感器的有機電子公司：FlexEnable，該公司曾展示曲面LCD、電控液晶透鏡和調光方案。Guttag認為，該公司的電子調光方案有潛力成為Meta Materials的替代技術，該技術可為VR帶來電動變焦效果，近年來受到了Meta等公司關注。
此外，FlexEnable的LCD螢幕為雙軸曲面方案，也就是說可將螢幕做成彎曲形狀，在AR/VR頭顯中，這樣的設計可能帶來更寬的FOV。接下來，就一起來深度了解一下，FlexEnable到底研發了哪些可用於AR/VR的關鍵技術。
關於雙軸曲面技術
FlexEnable業務涵蓋了定製液晶、三乙醯纖維素 (TAC) 透光薄膜、聚合物電晶體、電子電路。該公司擁有生產原型的實驗室，但其商業模式主要是設計、開發和定製，而製造部分則交給外部廠商。
TAC薄膜具有高透光性、低雙折射率特性，因此常用於偏振器中，可通過改變延遲來實現偏振變化。與大多數塑料材質不同，TAC在彎曲，或加熱到玻璃化點（橡膠狀但未融化）時依然能保持低雙折射率，因此可以很好的塑形成雙軸曲面結構，以匹配AR/VR透鏡的曲度或其他特徵。
關於調光技術
FlexEnable的調光方案與玻璃液晶屏的製造方式接近，它的不同之處在於，是採用TAC薄膜來封裝，而不是玻璃。從結構上來看，是在液晶屏兩側均加上TAC薄膜。在形成雙軸曲面的過程中，需要將TAC材料加熱到玻璃化點（約150℃）來塑形。
細節方面，FlexEnable的調光技術基於非偏振液晶方案，特點是亮度由電驅動，未通電狀態可以是透明或深色（AR眼鏡可選高透光的方案），具體效果如下圖。
調光技術的必要性
調光功能對於光學AR很重要，因為它可以讓AR眼鏡在各種照明環境中使用，不管是戶外強光下還是光線暗的室內。簡單來講，該功能可以讓AR圖像看起來更清晰，並且可以很好的控制進入人眼的光線，從而降低耗電量、提升視覺舒適性。對於光學AR來講，通常電子調光需要具備兩大特性，一是光不會被偏振，二則是在不調光狀態下具有高透光性。
Magic Leap 2支持分段式電子調光功能，這種方式可選擇性遮光，可以更好的跟隨AR內容，並使其看起來更立體。不過，由於分段調光智能實現軟邊遮擋（soft-edge occlusion），因此會造成一片區域變暗。相比之下，硬邊遮擋（hard-edge occlusion）可以更精確的控制每個像素的亮度，但現階段來說光學AR幾乎無法實現這一點，除非是基於VST透視的混合現實方案。
ML2的另一個問題，就是採用了基於偏振的調光，偏振光意味著光損，因此該AR眼鏡在未調光狀態下依然遮擋了65%環境光（加上光波導之後遮擋80%），仿佛給AR眼鏡加上了遮光罩，並不能很好的解決對比度、清晰度問題。
調光範圍和速度
據了解，FlexEnable的技術具有較寬的調光範圍，大約為0%到接近90%之間。實際上，調光範圍和響應速度主要受到兩大因素影響，一個是液晶方案，另一個則是液晶層間隙的寬度，間隙越寬，在透光狀態和調暗狀態下阻擋的光越多。
與大多數液晶材料相似，螢幕響應速度大致與方形液晶間隙大小成反比。如果間隙寬度減半，液晶螢幕的響應速度將提升約4倍。目前，FlexEnable尚未公布其液晶方案的響應速度。
快速響應對於AR眼鏡的分段調光功能很重要，因為調光的速度應該和顯示屏像素的變化同步。如果將兩個薄液晶層串聯堆疊，便可以同時提升響應速度和動態範圍，彌補光線阻擋問題。
電控透鏡
FlexEnable支持被動和主動（電晶體）兩種分段/像素調光方式，其開發了液晶漸變折射率（GRIN）液晶透鏡，可通過電場來改變液晶的折射率，從而實現透鏡調光效果，不過該方案僅適用於偏振光，控制非偏振光需要雙層夾層結構。GRIN透鏡不需要先對光進行偏振，但需要雙液晶夾層結構，而PBP需要對環境光進行偏振，這意味著50%以上光損，與LCD等偏振光螢幕結合後存在問題。
近年來，Meta一直在研究基於GRIN和PBP方案的調焦透鏡技術，比如其專利（2020/0348528）就曾展示一種結合菲涅爾電極組合的GRIN結構透鏡，這種方案也被稱之為分段透鏡配置（SPP）。
通過加寬液晶層間隙，可進一步提升GRIN透鏡的光切換效率，但這將降低切換速度（響應速度）。因此，可以採用接近菲涅爾透鏡的方案，好處是可將調光透鏡做的更薄、響應速度更快，但具有菲涅爾透鏡一樣的缺點。
在VR中使用時（比如Meta Half Dome 3），光線可以被偏振，因此每個可調光透鏡只需單層結構。Half Dome 3採用了一系列具有二進制加權透鏡功能的PBP透鏡。
除了上述調光液晶外，poLight、劍橋機電一體化（CML）、DeepOptics等公司也分別提供了各種不同的可調光、調焦方案。
聚合物電晶體和電路
Guttag指出，FlexEnable還研發了聚合物半導體，其特點是電晶體更小，宣稱性能優於平面顯示器採用的非晶矽電晶體。
雙軸曲面LCD
如果將FlexEnable的技術整合（包括曲面LCD、電路和聚合物半導體），便可以製造雙軸曲面LCD原型顯示器。
對於AR/VR來講，曲面顯示屏的優勢是可提升FOV寬度。在AWE 2022期間，Red 6就曾展示一種基於曲面LCD方案的軍用AR頭顯，該頭顯宣稱可實現100°FOV，而沒有明顯瞳孔遊動（圖像隨眼睛運動而扭曲）。據悉，Red 6的AR頭顯原型由Pulsar設計，採用了曲面玻璃材質的LCD螢幕，這是一種概念設計。
結論
雖然FlexEnable未聲稱其可調光範圍和Meta Materials相當，但對於部分AR應用場景來講，它的調光範圍似乎足夠，透光度也足夠好。目前不確定的是，該方案的響應速度是否足夠快，能否很好的支持分段調光。
一些人認為，將薄膜設計成雙軸曲面結構來進行電控調光，這種方法比Meta Materials硬性調光透鏡更有優勢。在規格上，Meta Materials展示了足夠寬的動態範圍，未來FlexEnable的液晶方案可能會在此基礎上繼續改進。另外，雙軸曲面LCD可實現更寬的FOV。
除了動態調光外，可切換透鏡也能用來實現動態變焦，從而緩解VAC問題。不過，動態調光在AR中的應用比較複雜，短期內可能很難落地。因為它需要與眼球追蹤等技術結合，而且還要預先補償/抵消變焦對物理環境（透過的環境光）的影響。參考：KG
