北京冬奧會(hui) 閉幕式上,“折柳寄情”的場麵至今令人記憶猶新:一棵由激光組成的“參天大樹”在舞台中央拔地而起,無數條光束透過主火炬台,穿雲(yun) 破霧、直達天際。這棵“大樹”應用的是激光技術,由82歲的中國工程院院士、國內(nei) 激光技術權威許祖彥和他帶領的團隊自主研發和設計。
激光,英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,意思是“通過受激輻射光擴大”,被譽為(wei) 20世紀以來繼核能、電腦、半導體(ti) 之後,人類的又一重大發明,被稱為(wei) “最快的刀”“最準的尺”“最亮的光”。
從(cong) 上世紀60年代開始,以中國科學院理化技術研究所許祖彥院士團隊為(wei) 代表的中科院科學家們(men) ,追光60年,進行三基色激光顯示的研究,掌握了核心知識產(chan) 權,取得一係列開創性成果。2014年,海信推出全球首台100英寸超短焦激光電視,實現了從(cong) 0到1的突破,打破了國外企業(ye) 在電視顯示技術的長期壟斷地位。
激光技術是激光電視重要的技術應用,而激光電視也是中國電視史上自主研發程度最高的電視產(chan) 品,在全球顯示產(chan) 業(ye) 發展史上,這是中國企業(ye) 一次漂亮的“變道超車”。尤其是目前,“缺屏少芯”的產(chan) 業(ye) 隱痛對我國電視產(chan) 業(ye) 發展製約極大,激光電視能否給中國彩電企業(ye) 打開一條新路徑,繞開外資企業(ye) 控製的這堵“屏”障,打開我國電視產(chan) 業(ye) 轉型發展的新賽道?
《中國經濟周刊》專(zhuan) 訪了許祖彥院士,暢談由顯示大國邁向顯示強國,中國如何全力“追光”。
顯示產(chan) 業(ye) 是大國必爭(zheng) 之業(ye)
《中國經濟周刊》:在冬奧會(hui) 上,激光顯示技術在大屏上的應用讓人們(men) 獲得不一樣的視聽新體(ti) 驗,激光為(wei) 什麽(me) 會(hui) 有這樣神奇的效果?
許祖彥:人類獲取信息80%靠視覺。這是因為(wei) 人眼的視敏度是1角分,雙眼視場(餘(yu) 光)橫向為(wei) 120°,縱向為(wei) 60°,相當於(yu) 在標準視距下看100英寸以上的8K高分辨電視。
激光則具有以下特點,第一,激光亮度高,且可精確控製在人眼最佳視覺感知區,以實現8 K高分辨高對比度顯示;第二,激光單色性好、色純度高,光源為(wei) 線狀光譜(≤5nm),可構成大麵積色度三角形,實現大於(yu) 75%的色域覆蓋率,是寬譜顯示設備(40nm~50nm)顏色還原能力的2倍;窄譜激光可在顯示終端實現12bit的細膩顏色不重疊,將顏色再現能力提升4000倍。
所以,激光顯示技術解決(jue) 的是圖像高保真再現問題。激光的這些特點是其他所有顯示光源無法同時具備的。
《中國經濟周刊》:2021年度國內(nei) 激光電視市場出貨量達到28萬(wan) 台,同比增長31.9%,您認為(wei) 激光電視的市場潛力如何?目前我國顯示技術與(yu) 顯示產(chan) 業(ye) 發展到哪個(ge) 階段?
許祖彥:世界顯示產(chan) 業(ye) 目前已到了一個(ge) 更新換代、大洗牌的拐點時刻。縱觀顯示技術發展的曆史,我們(men) 可以清晰看到它的發展軌跡:從(cong) 標清到高清,再到超高清。我們(men) 知道高清的標準是BT.709,超高清標準BT.2020。超高清顯示國際標準的三要素是:4K/8K超高分辨、>70%大色域覆蓋率和12bit大顏色數。
現有顯示技術均可實現4K/8K超高分辨,但是要實現70%大色域覆蓋率和12bit大顏色數,隻有激光顯示可以做到,原因是激光具有亮度高、單色性好、方向性好三大特性,在繼承了數字顯示技術所有優(you) 點的基礎上,可以全麵實現超高清顯示國際標準BT.2020。
顯示處於(yu) 信息產(chan) 業(ye) 鏈的終端,市場巨大。現在全球產(chan) 業(ye) 規模每年在4000億(yi) 美元左右,我國的產(chan) 業(ye) 規模也超過了每年4000億(yi) 元人民幣,顯示產(chan) 業(ye) 是大國必爭(zheng) 之地。
激光顯示技術早在20世紀60年代就被提出,直到21世紀初才在我國率先實現了原理可行。其原理是以紅、綠、藍三基色激光為(wei) 光源,通過調控三色激光強度比、總強度和強度時空分布進行顯示,解決(jue) 了圖像高保真再現問題。激光譜寬窄、方向性好、功率高,能夠精準控製在人眼最佳視覺感知區,易實現8K高分辨高對比度,這些特點也是其他所有顯示光源無法同時具備的。
近20年來,激光顯示技術在我國經曆了從(cong) 原理可行、技術可行到產(chan) 業(ye) 可行的3個(ge) 發展階段。特別是2015年,杭州中科極光科技有限公司建成國內(nei) 首條三基色LD激光顯示生產(chan) 示範線,2017年推出世界首台三基色LD激光電視產(chan) 品。
目前,我國激光技術和產(chan) 業(ye) 已經邁入國際領先行列,在關(guan) 鍵材料、元件、技術、整機及專(zhuan) 利等方麵已具備自主可控發展產(chan) 業(ye) 的條件。從(cong) 技術到產(chan) 業(ye) ,應該說,我們(men) 已經達到國際領先水平,有能力結束進口顯示產(chan) 線的曆史,圓中國人看中國電視的“中國夢”。
激光電視有很大降價(jia) 空間
近日,全球知識產(chan) 權綜合信息服務提供商incoPat創新指數研究中心發布了“激光顯示技術專(zhuan) 利排行榜(TOP100)”,入榜的100家企業(ye) 中,中國企業(ye) 占比66%;其次為(wei) 日本和美國,分別占比19%和9%。在排行榜中,海信和光峰名列前兩(liang) 位,海信以753件專(zhuan) 利位列第一,其專(zhuan) 利主要涉及激光光源、消散斑、光學照明、圖像顯示控製等激光電視核心技術領域。
《中國經濟周刊》:激光顯示技術在冬奧會(hui) 閉幕式、建黨(dang) 100周年等多項國家級項目中的應用,成功在高端應用中打出口碑。但是另一方麵,激光電視價(jia) 格都在萬(wan) 元以上,您認為(wei) 激光電視需要多長時間才能普及?
許祖彥:任何一個(ge) 新事物、新品種出來以後,它的價(jia) 格下降都會(hui) 有一個(ge) 過程。比如汽車剛發明的時候非常昂貴,可現在幾萬(wan) 元也能買(mai) 到。因此,隨著技術與(yu) 市場的普及,激光電視還有很大的降價(jia) 空間。
我特別想補充的一點是,因為(wei) 疫情,青少年都在家裏上網課,激光電視更護眼,尤其是線上學習(xi) 建議首選激光電視。
這是因為(wei) 從(cong) 成像原理來看,激光顯示采用漫反射成像方式,跟人類視覺形成過程一致,與(yu) 人眼觀看大自然萬(wan) 物原理一樣,光線首先反射到屏幕,再進入人眼,所以人眼接收到的光線非常柔和,最適合人眼。從(cong) 工作原理看,激光電視在工作時是全像素反射,將圖像和顏色反射到屏幕上,像素之間沒有邊緣效應,過渡平緩,可以實現全像素發光。全像素發光有效降低了單位麵積內(nei) 光強,既不耀眼也不刺眼,長時間觀看不易引起人眼視覺疲勞。
此外,激光電視可以還原人眼識別自然色彩的70%以上,而傳(chuan) 統電視目前最高能還原50%,傳(chuan) 統投影產(chan) 品還原度在30%左右。激光電視的顏色優(you) 勢,是可以用比傳(chuan) 統光源電視更低的光強實現相同的主觀亮度感受,既舒適又節能。激光電視可以有效規避有害短波藍光,其激光光譜窄、波長可控,可以主動選擇規避掉有害波段。
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