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许祖彦院士:激光显示将成为下一代主流

2021-06-29 11:24:29   来源:投资家网专栏  作者:中科创星 

摘要:2021全球硬科技创新大会——光子产业峰会在西安高新国际会议中心召开。本次峰会由中科硬科技创新研究院、光子产业先导创新中心、光电子先导院、西科控股、中科创星联合承办。主题演讲环节,邀请中国工程院院士许祖彦分享主题演讲,许祖彦院士长期从事可调谐激光、全固态激光和光学非线性过程及激光显示应用研究。

2021全球硬科技创新大会——光子产业峰会在西安高新国际会议中心召开。本次峰会由中科硬科技创新研究院、光子产业先导创新中心、光电子先导院、西科控股、中科创星联合承办。主题演讲环节,邀请中国工程院院士许祖彦分享主题演讲许祖彦院士长期从事可调谐激光、全固态激光和光学非线性过程及激光显示应用研究。


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以下为嘉宾主题演讲实录:


非常幸运能参加这个峰会,我今天想给大家汇报的题目是《激光显示将成为下一代主流》,借这个机会把我的一些观点,向大家请教,希望大家批评指正。

 

显示是人机界面的终端,是通过人眼直接观看的。具备信息传播、观赏娱乐的两大功能。人类获取的信息80%通过视觉,显示是信息产业链的终端,市场巨大,全球超过3500亿美元/年,国内超过4000亿元/年,是先进大国必争的高地之一。我们的目标是什么?是要打造新一代显示产业,圆中国人看中国电视的中国梦。


我分成六个方面给大家汇报:

●第一显示技术发展的方向;

第二是显示技术发展趋势;

第三是显示技术发展态势;

第四是激光显示技术和产业;

第五是激光显示发展在中国的历程和世界的状态;

第六是我们的机遇是什么。


01

显示技术和产业发展的方向


显示技术和产业发展的方向是什么?是走向人眼视觉分辨的极限,全保真图像的再现,真正能够实现高保真视频图像再现,这个再现要得到双高清、几何高清、颜色高清、大色域、真三维。显示产业发展的历程是这样的,上世纪30年代有了黑白显示,上世纪50年代出现了彩色电视,上世纪末出现了数字显示,解决的是模拟电视清晰度不够的问题,再往下一代将解决显示的全色问题,这就是激光显示,激光显示之后是基于全息的显示。


02

显示技术发展的趋势


显示技术发展的趋势是这样:显示技术正在走向超高清显示。1953年国际上是标清显示,国际标准是NTSC,到1990年实现高清显示,标准是BT709,2012年往超高清走,标准是BT.2020,超高清国际显示的标准有三要素,第一是超高分辨率,第二是大色域,要大于70%,第三是大颜色数,要得到12bit。从发展趋势来看,就是正在走向超高清显示。


03

全球显示技术和产业的态势


全球显示技术和产业的态势是什么?现状是现在到了更新换代大洗牌的阶段,LCD趋于饱和,各种显示技术都在争下一代显示产业的主流,比方说LCD、OLED、QD、LED、E-paper3D、LDT等,下一代主流到底是什么?显示产业具有信息产品和视频观赏、娱乐的功能,因此,它有六大市场,也就是是大屏幕/超大屏幕、电视/家庭影院、办公/微型办公、计算机/游戏机、手机/可穿戴设备显示、三维显示/AR/VR等百花齐放的六大市场。

 

激光显示是以红、绿、蓝三基色激光为光源的显示技术,调控三色激光强度比、总强度、强度时空分布,就能实现彩色的视频图像,它的特点就是谱宽窄、方向性好、功率高,这三大特点决定了激光显示能够全面实现超高清显示的三要素,而其他现有知道的所有显示技术都不能全面实现。


04

激光显示技术和产业


激光显示技术的优势在于第一,功率高、方向性好,而且精确控制在人眼最佳的视觉感知区,最容易实现8K高分辨度高对比度的显示,这是人眼视觉特性的函数,在最佳感觉区是最好的,大概在0.01到1000尼特之间,激光方向性好,可以控制在最佳的视觉感受区。


第二个优势是激光的谱宽窄,色度三角形面积大,色纯度高。这个研究曲线显示5nm可实现大于70%的大色域的覆盖率。三个点是实验点,这条曲线就是我们理论仿真曲线,光谱宽度与颜色数的关系,如果我们用小于等于5nm的激光,就可以实现12bit的颜色编码不重叠,就是5nm对应12bit的颜色编码,现在用的高清显示,谱宽最窄的是30纳米。所以,这个颜色和清晰度就会超4000倍。


激光显示的优势,还有一方面就是观看舒适度高、最护眼,因为它是漫反射成像、全像素发光、无短波蓝光。根据中国电子标准院的研究报告显示,激光显示技术具有良好的舒适度,低视觉疲劳,并且没有短波蓝光的伤害。


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中国工程院院士许祖彦

 

05

激光显示发展

在中国的历程和世界状态


激光显示的发展历程,主要讲国内的发展历程,现在中国已经是国际领先了。20年来,国内激光显示迈上了三个台阶:


第一个是2002年在国内率先实现了激光显示的原理演示,我们做出了80寸原理性实验,证明激光显示原理是可行的;


第二个台阶是2014年,我们做出了三基色LD半导体激光电视,这是国际上首台投影式激光电视,尺寸有100寸;


第三个台阶是2015年,我们在国内、在杭州建立了首条激光电视的生产示范线,证明了产业是可行的。


2002年我们实现激光显示原理演示的时候,由中科院和当时的信产部联合鉴定,鉴定意见说“总体技术国际同步、色域覆盖率国际领先。”很快样机就用到了北京奥委会的运营中心和上海世博会。2014年,我们做出了国际首台三基色LD的激光电视,查新报告结果显示国际上尚没有相关报道。2015年中科院理化所在杭州成立了杭州中科极光科技有限公司,建成国内首条三基色LD激光显示示范线,2017年推出了世界上第一台三基色LD激光电视的产品,也就是说,世界首台三基色LD激光电视的样机是我们推出来的,世界首台产品也是我们推出来的。而到2019年,全国激光显示的产业已经有了20余家,包括海信、长虹等这些大企业,而2019年总产值超过了150亿元,证明技术和产业都是国际领先,国外根本就没有卖,就是中国在卖。这个激光电视产品,以100寸的激光电视机为例,功耗比同样尺寸的液晶电视节省50%,寿命是5万小时,5万小时是什么概念?按照国际惯例,电视的寿命是33000小时,也就是说你买一台传统的电视机每天看8小时,可以看10年,而激光电视产品的寿命是5万小时,完全超过了国际电视寿命的标准,而在尺寸方面,现在这个激光电视100寸,可以做小,还可以做得更大,它的重量小于10公斤,一个人就可以搬动。而在产品类型方面,全国27家企业现在推出了5大类产品,包括电视、教学投影、数字电影机、工程投影机、车载投影机,2019年产值是150亿元,国际领先。


06

新型显示产业体系的机遇期


国家大力支持激光显示这个产业,2005年以来将它列入国家各项重大计划。中科极光、海信、长虹等20多家公司产线遍布全国,技术/产线国际领先,我们的机遇是什么?到现在国外忽视了激光显示的发展机会,所以我们应该抓住这个机会,自主可控地把激光显示产业做起来。


2018年,我们团队完成了中宣部委托、工信部下达的“中国新型显示产业发展研究”国家智库重大战略咨询课题,形成了8万余字研究报告,这个研究报告建议以激光显示产业为主要发展方向,百花齐放,开发各自特色市场,比如说液晶显示,应该发展电视、电脑等领域市场,开发新材料、新工艺,实现产业升级换代;有机发光显示,主要发展手机屏和可穿戴显示产品,开发柔性屏和透明显示的市场。量子点显示应该探索环保型电子发光的QLED技术,开发相应的特色市场;而发光二极管屏就是开拓室外室内大屏幕、信息显示,改善观赏娱乐的清晰度、舒适度;电子纸应该继续发展电子书、电子价签等市场,探索彩色化、可动化;三维显示应该改善视差3D显示的舒适度,探索基于全息原理的真三维显示。


五中全会指出我国发展仍然处于重要战略机遇期,我们的机遇是什么?是创新驱动打造中国新型显示产业体系。中国激光显示国际领先,已具备自主可控发展产业的条件,包括关键材料、元件、技术、整机及专利,实施国家重大专项,结束进口显示产线的历史,圆中国人看中国电视的中国梦。激光显示为主,同时开设各种显示市场,百花齐放全面发展。我们的目标是将中国显示产业由大变强,为百年民族复兴做出贡献。


小结一下,激光显示是下一代显示产业主流,激光的三大特性:谱宽窄、功率高、方向性好,支撑激光显示全面实现BT.2020超高清标准三要素,而其他所有显示光源均不能同时具备谱宽窄、功率高、方向性好的特性,仅能实现BT.2020标准的高分辨要素-8K。我们在理论、实践、技术和产业示范全链条证明了,只有激光显示能全面满足BT.2020标准,因此,激光显示将进入寻常百姓家,成为下一代显示产业的主流。


激光显示点亮硬科技之都西安,下面是中科极光和中科创星今年春节期间在西安永宁门亮化工程的精彩回顾。


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