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中国工程院院士许祖彦:显示技术将接近人眼视觉极限

11月23日,在由合肥市人民政府、安徽省经济和信息化厅、中国电子信息产业发展研究院承办的首届世界显示产业大会院士讲坛上,中国工程院院士许祖彦出席讲坛并发表演讲。
发布时间:2019-12-02 11:02        来源:中国电子报        作者:中国电子报

11月23日,在由合肥市人民政府、安徽省经济和信息化厅、中国电子信息产业发展研究院承办的首届世界显示产业大会院士讲坛上,中国工程院院士许祖彦出席讲坛并发表演讲。

许祖彦说,中科院在上世纪90年代就开始研究激光显示了,当时的初衷是由于激光产业都是多屏小批量的生产,我们希望推动激光应用上规模,形成产业。

激光显示拥有三大优势

激光显示的原理是以红、绿、蓝三基色激光为光源的显示技术,通过调控三基色激光强度比、总强度、强度时空分布实现全色图像的视频显示。激光显示的优势是方向性好、单色性好、亮度高,可实现接近人眼视觉极限的高保真图像再现,被业界视为“人类视觉史上的革命”。许祖彦认为,激光显示是目前全面实现BT.2020超高清电视标准的最佳技术。

激光显示在颜色上的优势是由于激光显示谱宽窄,可以实现12bit颜色灰阶编码不重叠,总颜色数将提高到69G以上,是高清电视的4000倍以上。激光谱宽比其他显示光源谱宽窄8倍以上,颜色数可达到12bit色彩显示,实现69G以上。

许祖彦表示,激光显示技术优势主要是基色激光光源谱宽窄(5nm),可以实现12bit颜色灰阶;波长可控,能构成70%以上的色域覆盖率;亮度高,且可精确控制在人眼最佳视觉感知区,易实现8K几何高清,色温精确可控,可用N台无缝拼接出N×8K的超大屏幕,达到百平方米级。

激光显示的产品优势在三个方面。一是节能长寿命,功耗比同尺寸液晶电视节能50%以上,寿命可达5万小时以上;二是能够进入寻常百姓家,激光显示体积小、重量轻,100英寸激光电视不到20公斤,性价比高,目前已经小于5万元。而100英寸的平板电视重量大于100公斤,难以进电梯和入户家庭,价格也比较昂贵,100英寸液晶、量子点电视在30万到100万元之间;三是观赏性高,舒适护眼。许祖彦认为,激光显示产品兼顾了观赏/娱乐和信息两大市场,是下一代电视机、电影机、超大屏幕显示产品主流。

激光显示产业规模扩大

从2015年开始,在国家重大科技和产业计划的支持下,我国培养出一批优势研究单位,如中科院理化所、中科大等,一批骨干企业,如海信、长虹、光峰、中科极光等。

国内已有超过20家企业开展产业攻关,覆盖光源、光机、屏幕、整机等,产品种类不断增多,覆盖电视、电影机、工程机等,市场认可度逐渐提升,年增长率超过100%,市场规模不断扩大,2019年第一季度国内激光显示市场销售超过40亿元。以激光电视为例,2019年上半年80英寸及以上电视销售量占比高达58%。海信、长虹分别占据国内激光电视市场占有率第一、第二的位置。

据2014年提出的激光显示产业发展路线图,激光光源是激光显示的核心器件,激光光源的进步驱动着激光显示产业的发展,激光荧光粉光源过渡阶段已完成。三基色LD具有电激发、高效率、波长可调控、长寿命、全固态、小型化、成本低等特点,是激光显示产业化最佳光源。

要积极应对产业化挑战

许祖彦认为,激光显示技术的技术挑战主要有:三基色LD、整机设计与制造、超高清视频图像、关键配套材料器件等产业化关键技术。而激光显示技术的产业化挑战,则是整个产业要以需求为牵引,融合5G、人工智能等新技术,在构建信息化、网络化、数字化、智能化工厂中发挥作用。

中科院理化所围绕着三基色激光显示开发出了实用化的三基色激光光源模组,分别达到了8瓦、7瓦和32瓦,实现任意的组装和匹配,兼容性和适配性较好。许祖彦说,我们已经在杭州实现了年产20万的生产线。

许祖彦说,激光照射到粗糙表面后,由于子波相互干涉从而在屏幕上形成亮暗的糙点,这个现象在2003年研制了首台三基色激光显示器时就已经发现了,相当于在眼前蒙上了一层沙帘,经过多年的攻关,提出了多手段协同的方法,已经基本上解决了散斑的问题。

许祖彦表示,通过上述技术攻关,中科院理化所还与国内的科研院所和骨干企业合作,力争打通激光显示产学研的全链条,并与海信、长虹一同开发出了100英寸4K超高清LED电视,在当时已经达到了领先水平。

对于新型显示未来的发展,许祖彦认为:一是百花齐放,开发各自特色市场。二是以BT.2020超高清电视国际标准为代表的高保真图像再现,是一场革命,需全面创新信号、显示两条链路。三是本世纪初发展的激光显示,要解决图像的高保真问题,实现全色;未来的方向是全息3D显示,有望解决真三维显示问题。

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