作為AR領域的光學科技大廠，Lumus持續耕耘自家的幾何光波導(反射光波導)技術。從2000年成立以來，Lumus累積了17年以上的軍用光波導、醫療光波導和工業元件的合作開發經驗，並將幾何光波導產品導入AR消費性市場之中。Lumus擁有1200項專利 (含500多項申請中案件)，以及由100位產業專家組成的專業團隊，其中有超過70%為科學家或工程師。TrendForce近期有幸能與Lumus行銷副總裁David Goldman與技術長(CTO) Yochay Danziger博士進行訪談，他們不僅向我們分享公司近期的發展，也深入剖析幾何光波導與繞射光波導(衍射光波導)的性能差異，並講述Lumus在光波導與光引擎技術開發方面的最新進展。

行銷副總裁David Goldman(圖左)、技術長(CTO) Yochay Danziger博士(圖右)

市場策略
Lumus的光波導出貨量至今為止已經達數十萬片，並且已導入消費性、軍事、醫療與工業元件等領域客戶的產品中。在製造方面，Lumus目前與兩大關鍵廠商深度合作:分別是廠房設於馬來西亞的肖特玻璃(SCHOTT)，以及廠房設於台灣的廣達。透過與這些ODM夥伴攜手，Lumus在代工製造體系中奠定了穩固根基，成功實現每年生產逾600萬片光波導的強大產能。

談到公司的商業模型，David表示Lumus採取兩種不同的策略。一方面與Tier 1廠商協議進行一次性工程(NRE)委託設計，客戶會將生產需求直接交由ODM，接著Lumus便會協助ODM推動全面量產，產品出貨後，Lumus會從後端收取權利金。另一方面，Lumus開放現成產品的技術授權給製造夥伴，這類產品的客戶鎖定Tier 2和Tier 3廠商，而Lumus從產品銷售中收取權利金。David也強調，Lumus與所有的合作方皆簽署非專屬授權協議(Non-Exclusive Agreements)，以保障自家智慧財產權(IP)與保持合作上的彈性。

幾何光波導的技術優勢
幾何光波導是Lumus的核心技術。David解釋，相較於繞射光波導，幾何光波導具備獨特的光波導結構，能夠提供更高的發光效率，因此能降低光引擎的功耗，且幾何光波導的色彩表現更好，漏光現象也較少。

Yochay進一步為我們分析這兩種光波導的技術差異。首先，他聚焦於視場角(FoV)與面板相容性的兩方面。Yochay向我們解釋，LEDoS和OLEDoS等新一代微顯示屏本身需要較大的入射孔徑，而幾何光波導所具備的稜鏡耦合結構正好適合用來接收這些孔徑較大的入射光線，實現完美的雙贏方案。相較之下，繞射光波導仰賴光柵進行入光耦合。若是入射孔徑變大時，入射光會大面積覆蓋光柵，導致部分已完成耦合的光線會再度與光柵作用，重新繞射出光波導，產生嚴重的耦合效率耗損，因此繞射光波導的有效孔徑大小會因此受限。另一方面，繞射光波導的視場角也會受限於色散現象(不同色光的折射角度不同)，雖然有些方案建議採用碳化矽(SiC)來增加繞射光波導的視場角，但目前仍面臨材料製程難度以及量產成本太高等問題。

接著，Yochay探討熱管理與環境耐受性的相關議題。他指出，反射與繞射光波導都需要全內反射(Total Internal Reflection)。不過目前最常見的繞射光波導採用表面浮雕光柵(SRG)設計，需要加入空氣層(Air Gap)以維持光柵繞射效率所需的折射率對比。這種空氣層結構會導致熱能受困在封裝層和光波導之間，造成使用者的安全風險。而另一個問題是濕度，如果水氣滲入空氣層，光學性能就會大大折損。反之，幾何光波導的反射層設計在結構內部，外層可以採用低折射率的固態介質，透過直接包覆的鍵合技術進行封裝。因此幾何光波導不僅能夠快速散熱，也能避免受潮損壞，防止熱應力與光學性能衰退等問題產生。

最後，Lumus聚焦於正面漏光(前投影)問題。Yochay表示，繞射光波導是靠光柵結構進行光線導出(out-coupling)，而光柵的特性就是會同時把光繞射到各個方向，導致影像傳向人眼時，大量光線也會向外投射到眼鏡前方。此外，為了減少繞射光波導的漏光問題，必須面臨艱難的取捨，增加校正層或調整光柵結構皆會破壞光波導敏感的色彩平衡，進而降低色彩表現。相較之下，幾何光波導利用內反射鏡，實現具備指向性的入眼反射光，最大程度減少正面漏光現象。Lumus也透過導入抗反射塗層，把正面漏光問題控制在1%以下。

光引擎
X-cube方案是目前最普遍採用的全彩Micro LED光引擎結構，整合了紅、綠、藍(RGB)三色LEDoS面板。然而，X-cube不僅製程複雜，還需要極高對位精度，因此大幅限縮良率，也不利於降低成本。為了尋求產品突破，Lumus密切關注光引擎技術開發。Lumus與光引擎製造商合作展示了一種新型光引擎架構，其採用單片分色棱鏡的立方體(Cube)結構，整合了透過藍光激發量子點(QD)發光的紅、綠光微顯示屏，以及藍光微顯示屏。透過這套架構，Lumus成功解決了量子點LEDoS光引擎原有的藍光漏光問題，還實現更高的組裝良率與更低的成本。透過Lumus專業的塗層設計，這種單片分色稜鏡立方體光引擎將能支援高達70°的視場角，相較之下，傳統的X-cube光引擎通常只有30°~50°的視場角。Lumus計劃將此架構與Micro OLED結合，以消除藍光像素的瓶頸。

邁向下一步開發
Lumus專注研發幾何光波導技術已逾25年，透過產品的高穩定性與優異性能，目前已成功打入Meta Ray-Ban Displays的供應鏈。不過Lumus並未就此止步，除了持續開發30°視場角的產品以外，Lumus也在積極邁向新一代更輕薄的光波導解決方案，將目標鎖定在繞射光波導至今難以實現的50°~70°視場角。

Z-Lens 具備 50° 視場角

文: Estelle / TrendForce

TrendForce 2025 近眼顯示市場趨勢與技術分析
出刊日期: 2025年8月29日
語系: 中文 / 英文
格式: PDF
頁數: 126