在剛剛結束的“雙11”購物節中,激光電視成為電視市場的關注焦點,各大品牌“捷報”頻傳,主要線上銷售平臺的數據顯示出,今年“雙11”激光電視的銷售量較去年大幅增長。
2021年以來,國內激光電視市場呈現出不斷上揚的趨勢,即便是在不被看好的第三季度,銷量也同比增長近50%,環比增長9.5%。激光電視市場的良好態勢,源于激光顯示技術完美契合了當今消費者對視覺享受的不斷追求。據了解,激光顯示是目前唯一能夠實現BT.2020超高清國際電視標準的顯示技術,被視為繼黑白、彩色、數字之后的“第四代顯示技術”。
更高標準意味著更大難度,以中國工程院許祖彥院士為首席科學家、國家萬人計劃領軍人才畢勇博士為負責人的研發團隊迎難而上,攻克重重難關,率先攻克全自主 “真激光”顯示技術(以下簡稱“真激光”),該技術以三基色激光為光源,經過先進的架構工藝,實現了圖像高保真再現,可全面實現BT.2020標準。這一技術的實現,不僅使得中國顯示技術一躍實現國際領先,并且找到了激光顯示“終極答案”,開啟激光顯示2.0時代。
國際新標“呼吁”下一代顯示技術
近年來,顯示技術的進步速度越來越快,分辨率從480p、1080p飛速發展到4k、8K,使得電視、投影機等顯示產品也隨之快速發展。在這樣的背景下,2012年,國際電信聯盟(ITU)針對高畫質影像制定了最新標準 BT.2020,作為未來影音廣播的技術標準,達到這一標準才能進入全球高端顯示市場。真激光顯示是目前唯一能夠達到BT.2020的顯示技術,也因此成為各國競相發展的領域。
但由于三基色光源的激光顯示技術門檻過高,行業中出現將激光熒光粉顯示作為技術路線之一,如今市場上的激光電視就大多采用了這一技術。激光熒光粉顯示以藍色激光(藍色激光和紅色激光)作為光源,照射激發熒光發光材料,得到寬譜帶熒光,然后通過光學濾光片過濾出顯示產品需要的紅光和綠光(綠光),構成了激光+熒光的混合光源,看似降低了激光顯示的技術門檻,但因為光學濾波的過程中無法兼顧亮度和色彩純度,難以達到BT.2020標準,因而始終不能實現“真激光”。
中國科學家勇擔使命,“真激光”顯示技術開啟激光顯示2.0時代
懷揣實現國際最高標準的夢想,中國科學家將打破激光顯示技術瓶頸的使命扛在了自己肩上,以許祖彥院士和畢勇博士為帶頭人的兩代科學家不走捷徑,力爭攻克真激光顯示的技術難關。
經過40多年的努力,團隊最早提出三基色激光顯示的概念、在大量科學技術研究基礎上進行了激光顯示的原理驗證,達到國際領先水平;隨后又開展大量工程化研究工作,接連攻克了小型化高性能三基色LD激光模組、散斑消除、光纖耦合、動態平衡顏色管理、高效能熱管理、勻場照明、高效率控制驅動、高精度分時調制等關鍵技術,解決了真激光產品體積大、高熱流密度工作情況下的有效熱管理、以及激光散斑等難題,“真激光”顯示技術逐步形成并迅速發展。
2014年,許祖彥院士提出以紅綠藍三基色半導體激光(LD)為核心的產業發展路線圖,被列入國家材料重大工程(科技創新2030)。2015年,基本形成“真激光”顯示技術,驗證達到BT.2020標準,并在此基礎上成立了產業化公司中科極光,這標志著中國科學家完全自主開發的激光顯示技術已躍居國際“第一梯隊”,從此,在被海外企業占領的高端顯示領域有了中國企業的身影!
許祖彥院士榮獲“十大杰出科技工作者”
“真激光”帶來五大“真體驗”,RGB三基色還原“真世界”
中科極光成立后,圍繞“真激光”顯示技術核心元器件進行了技術布局,搭建激光光源、熱學管理、電子學研發、可靠性試驗、整機開發等技術平臺,實現激光顯示的多元化應用場景,目前已在工程投影、家庭影院、數字化放映等多個方面實現產品量產,并獲得市場的廣泛認可。
中科極光總工程師畢勇博士認為,“真激光”顯示技術的應用,能夠為觀眾帶來液晶顯示和激光熒光粉顯示都難以達到的五大“真”體驗:真色彩、真亮度、真陪伴、真節能、真可靠。
“真色彩”即超大色域。“真激光”光源純正,光譜帶寬窄等特性色深達到10bit,具有10.7億種顏色的色彩表現力。更高的色深能夠增加畫面在三維意義上的解析度,帶來更平滑的色彩過渡表現,尤其是顯示光暈時,光源四周的色彩過渡會更為自然。
真激光達到BT.2020最新標準,各標準色域對比
“真亮度”即超高亮度。中科極光在2020年實現88000流明工程投影機量產,并應用于中國共產黨成立100周年各地的亮化項目中。這是激光投影領域不可企及的亮度,在科技部中信所查新報告也顯示“未見更高的亮度”。另外一方面,由于“真激光”顯示的光譜純度更高,色彩飽和度更好,在同樣的物理亮度下,人眼對“真激光”顯示的主觀亮度感會提高20%～30%,畫面更清晰。
建黨100周年,88000流明高亮度真激光投影機點亮布達拉宮
“真陪伴”即超長壽命。“真激光”顯示具有30000小時使用壽命,不同于其他顯示技術的鋸齒狀衰減,或者生命周期之后的滑坡式衰減,“真激光”在30000小時周期后,亮度保持在初始亮度的80%左右,持久服務于城市亮化、影院放映和激光電視的家庭使用。
不同技術路線光源衰減曲線對比
“真節能”即超低能耗。碳達峰和碳中和概念的提出,標志著我國經濟發展由高耗能、高排放向清潔低能耗模式的轉變。“真激光”顯示技術在設計端不斷提升光電轉化效率,扛起綠色發展大旗。目前,中科極光工程投影機光效高達17.8 lm/W,實現了98%的光電轉化,能耗是同類產品的1/4—1/3;激光電視產品也通過了國家節能環保產品認證。
不同技術路線電光轉化效率對比
“真可靠”即高可靠性。“真激光”顯示在光的傳輸過程中,采用了“光纖耦合”技術,對比空間耦合,光纖耦合借助光學設計,以光纖約束高能量的激光,激光束就像“小怪獸”被收進了“魔瓶”,具有傳輸效率高、可靠性高的優勢,不受沖擊、振動、溫度等外界環境變化的影響。此外,產品核心組件參照國軍標GJB150A-2009標準設計生產。激光光源采用半導體制程工藝、自動化制造技術以及全流程質量體系控制,確保產品的可靠性。
為了讓大眾更便捷地享受到“真激光”顯示技術帶來的視覺體驗,中科極光展開了“真激光”電視的開發。2017年,中科極光團隊成功研發國際首臺超高清三基色激光電視產品樣機,2017年,中科極光100英寸高亮度“真激光”家庭影院通過3C認證,“真激光”電視預計2022年將走進千家萬戶。中科極光將秉承技術驅動創新,進一步推動“真激光”技術的社會效益進一步釋放,圓中國人的激光電視夢。
“真激光”將為中國帶來千億級產業效益
中國“真激光”顯示技術的突破是中國科學家孜孜追求的結果。畢勇表示,中科極光背后的科學家團隊之所以歷經40多年艱辛,仍堅持“真激光”的研發路線,首先是希望中國激光顯示達到BT2020,讓中國的激光顯示進入全球高端行列。
另外,從國家光電產業的發展來看,“真激光”還具有一個重要意義:全球激光技術發展至今,僅形成了兩個規模化產業——光存儲和光通訊,激光顯示技術有潛力成為第三個規模化產業,拉動中國光電產業發生革命性變化。
中科極光新一代4K真激光電視
因此,在當前國內能夠獨立開展激光顯示產業的背景下,“真激光”顯示技術以自研自產的形式,帶領中國激光顯示站在了國際領先地位。未來,中科極光團隊將秉承中國科研和產業工作者的雙重使命,堅持自主創新路線,用核心技術掌握主動權,讓千億級規模的激光顯示行業成為下一個“中國機會”。
