激光顯示具備高清、高亮、大屏和廣色域等優勢,是目前唯一能夠達到 BT.2020 超高清國際顯示標準的顯示技術。激光的線性光譜帶來較高的顏色色純度,更能反應自然界色彩。
激光顯示是我國重點發展的技術,是未來主流顯示技術之一。激光顯示是國家 政策支持的方向之一,2010 年國家就提出發展新型顯示技術。2021 年工信部表示將 按照“十四五”規劃加大對激光顯示產業的支持力度。在政策鼓勵下我國激光顯示領 域經過多年的發展,其原理、技術、產業化可行性得到充分論證,2021 年 9 月召開 的第三屆全球激光顯示論壇確認了激光顯示是下一代主流顯示技術之一。
ALPD,即熒光激光技術,由光峰科技(688007.SH)于2017年全球首創,其采用熒光混合多色激光的技術路線,將激光的小光學擴展量、廣色域的特點與熒光的高效率、無散斑的特點有機結合,從而同時具有了低成本、高亮度、廣色域、無散斑等優點,革命性地解決了激光顯示產業化遇到的困難。
資料顯示,截至目前國內有超過26000個激光影廳放映技術,采用ALPD激光顯示技術的影院放映廳,占國內激光廳總數的六成以上。
激光顯示被認為是繼黑白顯示、彩色顯示、數字顯示之后的第四代顯示技術,它在繼承了數字顯示技術優點的基礎上,還具有單色性好、亮度高、方向性強和相干性強等特點。具體到面向C端的激光電視來說,它可以解決視頻圖像全色和顏色超高清問題,能夠實現“沖擊人眼視覺極限”的高保真圖像。
那么,為什么APLD激光顯示技術會比傳統RGB三基色激光顯示技術傳更受歡迎?
多技術路徑匹配多層次用戶需求
光峰光峰科技的ALPD激光顯示技術,經過多次迭代,該激光顯示技術已演化出“單色激光+熒光”、“雙色激光+熒光”、“三色激光+熒光”三種解決方案,在很好的消除傳統RGB激光技術的散斑問題的同時,充分滿足不同層次的用戶需求。
技術原理對比
早在2007年,光峰全球率先發明了ALPD激光顯示技術,采用透射式熒光輪的方式,成為了結合熒光與激光的第一代技術,稱其為ALPD 1.0技術。搶占了全球激光顯示技術的先機。
隨后的2010年,針對激光電視產品的開發,采用反射式熒光輪和光學擴展量合光的方式,推出了可實現高亮度的ALPD 2.0技術,目前大部分的ALPD激光投影機產品,如激光電視、教育機、拼墻等,均采用的是該技術方案。
2011年,針對影院產品的開發,光峰科技開始布局紅藍雙色激光+熒光的ALPD 3.0技術。該技術解決了紅光色彩亮度不足以及紅光飽和度不高的問題,經過多年的研發,在2017年達到了55000lm的高亮度、DCI-P3的廣色域以及100%的色彩亮度。
2015年,為實現極致觀影效果,開始布局紅綠藍三色激光+熒光的ALPD 4.0技術。相比于ALPD 3.0,其不同之處在于一方面增加了綠激光,另一方面不再需要窄帶濾光片進行色域增強,因此既增強了色域,又有效提高了光效,目前其光效比ALPD 3.0代產品要提升30%,色域值可達Rec. 2020的98.5%。目前已取得廣泛應用。
自2007年ALPD激光顯示技術首創至今,十余年間,ALPD激光顯示技術不斷創新,讓激光顯示進入到大消費市場變為現實,其專屬企業光峰科技也憑此成為行業內核心器件供應商,為下游眾多品牌提供激光光源、光機、屏幕等核心器件。
與此同時,ALPD激光顯示技術市場化應用邊界不斷拓寬,從影院放映、激光工程等商用領域逐步下沉到激光電視、激光微投等規模更為巨大的大消費級應用市場。
ALPD不易產生散斑
新一代ALPD激光顯示技術,該技術采用激光激發熒光的方式其他顏色,由于熒光材料由摻雜離子在自發輻射發光,不同摻雜離子發出的光在時間上有微小差別,并且發光朝向整個空間各個方向,因此在時間和空間上都沒有相干性,從技術源頭上即不易產生散斑,因此ALPD激光技術架構相對RGB三基色激光技術架構在原理上克服了散斑的問題。
反觀傳統RGB激光技術,是由三基色光直接由對應基色的激光器直接發出,光譜窄準直性更好。紅綠藍三基色全部為純正激光光源,比激光熒光技術光譜更窄因而具有更好的準直性;可達色域面積較大、邊界甚至超出人眼可見光范圍。
由于三基色光直接由對應基色的激光器直接發出,其光線的強相干性會使得投影出射光在空間上形成了RGB主要缺陷——散斑,即隨機無規則分布的亮斑和暗斑。散斑現象會嚴重影響圖像的清晰度和分辨率,降低顯示質量。作為困擾RGB三基色激光顯示技術架構的一個難以克服的困難。有行業人士指出,學術界和工業界經過數十年研究,至今沒有簡便有效地解決“RGB散斑問題”的方案。
光源效率與成本
光源成本直接導致產品價格的巨大差異,與光峰科技ALPD激光顯示產品相比,如果說“散斑”問題是“傳統RGB三色激光”技術方案的第一大劣勢,那么,“貴”就是“傳統RGB三色激光”技術方案的第二大大劣勢。在同等亮度下,采用傳統RGB三色激光技術的投影產品成本會高出許多。
眾所周知,亮度實際上就是人眼能感知的光線的明亮程度,也代表光的能量大小,能量越大亮度越高,反之亦然。
RGB三基色激光顯示產品需要一定數量的紅激光、綠激光和藍激光進行配比合光。就激光器效率而言,綠激光器的發光效率一直較低,遠不如藍激光器。目前效率最高的直接發光的半導體綠激光的發光效率僅為藍激光的40%,直接發光的半導體綠激光單芯片的出光功率不足藍光芯片的25%。
紅激光器所采用的材料溫度敏感性高,通常需要使用TEC(半導體制冷片)控溫。不僅成本偏高,同時TEC有凝露的問題,為了防范該問題導致紅激光短路、燒毀,需要對紅激光進行防水封裝,進一步推高了采購成本;紅激光的生產規模遠小于藍激光,導致制造成本高,因此紅激光的成本遠高于藍光。
如何尋找到更亮同時更經濟的人造光源呢,諾貝爾物理學獎獲得者中村修二給出了答案:藍光。當年中村修二憑借這一發明成功獲得諾貝爾物理學獎。藍光采用氮化鎵為基材的發光材料,同時配合一個諧振腔就形成了藍色激光半導體發光器件。
ALPD激光顯示技術發光來源絕大部分為藍激光器。藍光激光器采用的是GaN(氮化鎵)的材料體系,其效率較高。更需要關注的是藍光激光器與藍光LED采用的是同一材料體系,后者在多年的大量產業資本投入,國內已經形成了半導體照明產業的巨大體量,從而使得藍光的產業鏈非常完備,成本很低。因此藍光激光器不僅現在具有良好的產業基礎,成本較低,未來的產業化將按照影響半導體產業的摩爾定律有很大的性能提升和成本下降空間。稀土熒光材料是我國的優勢產業,熒光輪器件是ALPD激光顯示技的核心器件,其成本可以有效控制。ALPD激光通過藍激光激發熒光的方式獲得低成本、高效率的綠光和紅光,成功克服了紅綠激光器的效率和成本問題。
面向未來,ALPD激光顯示技術正試水應用于航空顯示、車載顯示、AR等萬億級賽道,并逐步挖掘更多新興應用場景。隨著激光顯示產品高清高亮的趨勢日漸明顯,光峰科技憑借 ALPD激光顯示技術不斷賦能,有望在在國際顯示舞臺上大放異彩。
