北京冬奧會閉幕式上,“折柳寄情”的場面至今令人記憶猶新:一棵由激光組成的“參天大樹”在舞臺中央拔地而起,無數(shù)條光束透過主火炬臺,穿云破霧、直達(dá)天際。這棵“大樹”應(yīng)用的是激光技術(shù),由82歲的中國工程院院士、國內(nèi)激光技術(shù)權(quán)威許祖彥和他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)和設(shè)計(jì)。
激光,英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,意思是“通過受激輻射光擴(kuò)大”,被譽(yù)為20世紀(jì)以來繼核能、電腦、半導(dǎo)體之后,人類的又一重大發(fā)明,被稱為“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”“最亮的光”。
從上世紀(jì)60年代開始,以中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所許祖彥院士團(tuán)隊(duì)為代表的中科院科學(xué)家們,追光60年,進(jìn)行三基色激光顯示的研究,掌握了核心知識產(chǎn)權(quán),取得一系列開創(chuàng)性成果。2014年,海信推出全球首臺100英寸超短焦激光電視,實(shí)現(xiàn)了從0到1的突破,打破了國外企業(yè)在電視顯示技術(shù)的長期壟斷地位。
激光技術(shù)是激光電視重要的技術(shù)應(yīng)用,而激光電視也是中國電視史上自主研發(fā)程度最高的電視產(chǎn)品,在全球顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展史上,這是中國企業(yè)一次漂亮的“變道超車”。尤其是目前,“缺屏少芯”的產(chǎn)業(yè)隱痛對我國電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展制約極大,激光電視能否給中國彩電企業(yè)打開一條新路徑,繞開外資企業(yè)控制的這堵“屏”障,打開我國電視產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新賽道?
《中國經(jīng)濟(jì)周刊》專訪了許祖彥院士,暢談由顯示大國邁向顯示強(qiáng)國,中國如何全力“追光”。
顯示產(chǎn)業(yè)是大國必爭之業(yè)
《中國經(jīng)濟(jì)周刊》:在冬奧會上,激光顯示技術(shù)在大屏上的應(yīng)用讓人們獲得不一樣的視聽新體驗(yàn),激光為什么會有這樣神奇的效果?
許祖彥:人類獲取信息80%靠視覺。這是因?yàn)槿搜鄣囊暶舳仁?角分,雙眼視場(余光)橫向?yàn)?20°,縱向?yàn)?0°,相當(dāng)于在標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn),第一,激光亮度高,且可精確控制在人眼最佳視覺感知區(qū),以實(shí)現(xiàn)8 K高分辨高對比度顯示;第二,激光單色性好、色純度高,光源為線狀光譜(≤5nm),可構(gòu)成大面積色度三角形,實(shí)現(xiàn)大于75%的色域覆蓋率,是寬譜顯示設(shè)備(40nm~50nm)顏色還原能力的2倍;窄譜激光可在顯示終端實(shí)現(xiàn)12bit的細(xì)膩顏色不重疊,將顏色再現(xiàn)能力提升4000倍。
所以,激光顯示技術(shù)解決的是圖像高保真再現(xiàn)問題。激光的這些特點(diǎn)是其他所有顯示光源無法同時具備的。
《中國經(jīng)濟(jì)周刊》:2021年度國內(nèi)激光電視市場出貨量達(dá)到28萬臺,同比增長31.9%,您認(rèn)為激光電視的市場潛力如何?目前我國顯示技術(shù)與顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展到哪個階段?
許祖彥:世界顯示產(chǎn)業(yè)目前已到了一個更新?lián)Q代、大洗牌的拐點(diǎn)時刻。縱觀顯示技術(shù)發(fā)展的歷史,我們可以清晰看到它的發(fā)展軌跡:從標(biāo)清到高清,再到超高清。我們知道高清的標(biāo)準(zhǔn)是BT.709,超高清標(biāo)準(zhǔn)BT.2020。超高清顯示國際標(biāo)準(zhǔn)的三要素是:4K/8K超高分辨、>70%大色域覆蓋率和12bit大顏色數(shù)。
現(xiàn)有顯示技術(shù)均可實(shí)現(xiàn)4K/8K超高分辨,但是要實(shí)現(xiàn)70%大色域覆蓋率和12bit大顏色數(shù),只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(shù)字顯示技術(shù)所有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,可以全面實(shí)現(xiàn)超高清顯示國際標(biāo)準(zhǔn)BT.2020。
顯示處于信息產(chǎn)業(yè)鏈的終端,市場巨大?,F(xiàn)在全球產(chǎn)業(yè)規(guī)模每年在4000億美元左右,我國的產(chǎn)業(yè)規(guī)模也超過了每年4000億元人民幣,顯示產(chǎn)業(yè)是大國必爭之地。
激光顯示技術(shù)早在20世紀(jì)60年代就被提出,直到21世紀(jì)初才在我國率先實(shí)現(xiàn)了原理可行。其原理是以紅、綠、藍(lán)三基色激光為光源,通過調(diào)控三色激光強(qiáng)度比、總強(qiáng)度和強(qiáng)度時空分布進(jìn)行顯示,解決了圖像高保真再現(xiàn)問題。激光譜寬窄、方向性好、功率高,能夠精準(zhǔn)控制在人眼最佳視覺感知區(qū),易實(shí)現(xiàn)8K高分辨高對比度,這些特點(diǎn)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(shù)在我國經(jīng)歷了從原理可行、技術(shù)可行到產(chǎn)業(yè)可行的3個發(fā)展階段。特別是2015年,杭州中科極光科技有限公司建成國內(nèi)首條三基色LD激光顯示生產(chǎn)示范線,2017年推出世界首臺三基色LD激光電視產(chǎn)品。
目前,我國激光技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已經(jīng)邁入國際領(lǐng)先行列,在關(guān)鍵材料、元件、技術(shù)、整機(jī)及專利等方面已具備自主可控發(fā)展產(chǎn)業(yè)的條件。從技術(shù)到產(chǎn)業(yè),應(yīng)該說,我們已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平,有能力結(jié)束進(jìn)口顯示產(chǎn)線的歷史,圓中國人看中國電視的“中國夢”。
激光電視有很大降價空間
近日,全球知識產(chǎn)權(quán)綜合信息服務(wù)提供商incoPat創(chuàng)新指數(shù)研究中心發(fā)布了“激光顯示技術(shù)專利排行榜(TOP100)”,入榜的100家企業(yè)中,中國企業(yè)占比66%;其次為日本和美國,分別占比19%和9%。在排行榜中,海信和光峰名列前兩位,海信以753件專利位列第一,其專利主要涉及激光光源、消散斑、光學(xué)照明、圖像顯示控制等激光電視核心技術(shù)領(lǐng)域。
《中國經(jīng)濟(jì)周刊》:激光顯示技術(shù)在冬奧會閉幕式、建黨100周年等多項(xiàng)國家級項(xiàng)目中的應(yīng)用,成功在高端應(yīng)用中打出口碑。但是另一方面,激光電視價格都在萬元以上,您認(rèn)為激光電視需要多長時間才能普及?
許祖彥:任何一個新事物、新品種出來以后,它的價格下降都會有一個過程。比如汽車剛發(fā)明的時候非常昂貴,可現(xiàn)在幾萬元也能買到。因此,隨著技術(shù)與市場的普及,激光電視還有很大的降價空間。
我特別想補(bǔ)充的一點(diǎn)是,因?yàn)橐咔?,青少年都在家里上網(wǎng)課,激光電視更護(hù)眼,尤其是線上學(xué)習(xí)建議首選激光電視。
這是因?yàn)閺某上裨韥砜?,激光顯示采用漫反射成像方式,跟人類視覺形成過程一致,與人眼觀看大自然萬物原理一樣,光線首先反射到屏幕,再進(jìn)入人眼,所以人眼接收到的光線非常柔和,最適合人眼。從工作原理看,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(yīng),過渡平緩,可以實(shí)現(xiàn)全像素發(fā)光。全像素發(fā)光有效降低了單位面積內(nèi)光強(qiáng),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,而傳統(tǒng)電視目前最高能還原50%,傳統(tǒng)投影產(chǎn)品還原度在30%左右。激光電視的顏色優(yōu)勢,是可以用比傳統(tǒng)光源電視更低的光強(qiáng)實(shí)現(xiàn)相同的主觀亮度感受,既舒適又節(jié)能。激光電視可以有效規(guī)避有害短波藍(lán)光,其激光光譜窄、波長可控,可以主動選擇規(guī)避掉有害波段。
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