专访中国工程院院士许祖彦:中国激光电视有望领先国际

2022-07-09 11:01:38 fscreen

《中国经济周刊》 记者 侯隽|北京报道

北京冬奥会闭幕式上,“折柳寄情”的场面至今令人记忆犹新:一棵由激光组成的“参天大树”在舞台中央拔地而起,无数条光束透过主火炬台,穿云破雾、直达天际。这棵“大树”应用的是激光技术,由82岁的中国工程院院士、国内激光技术权威许祖彦和他带领的团队自主研发和设计。

激光,英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,意思是“通过受激辐射光扩大”,被誉为20世纪以来继核能、电脑、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”“最准的尺”“最亮的光”。

从上世纪60年代开始,以中国科学院理化技术研究所许祖彦院士团队为代表的中科院科学家们,追光60年,进行三基色激光显示的研究,掌握了核心知识产权,取得一系列开创性成果。2014年,海信推出全球首台100英寸超短焦激光电视,实现了从0到1的突破,打破了国外企业在电视显示技术的长期垄断地位。

激光技术是激光电视重要的技术应用,而激光电视也是中国电视史上自主研发程度最高的电视产品,在全球显示产业发展史上,这是中国企业一次漂亮的“变道超车”。尤其是目前,“缺屏少芯”的产业隐痛对我国电视产业发展制约极大,激光电视能否给中国彩电企业打开一条新路径,绕开外资企业控制的这堵“屏”障,打开我国电视产业转型发展的新赛道?

《中国经济周刊》专访了许祖彦院士,畅谈由显示大国迈向显示强国,中国如何全力“追光”。

专访中国工程院院士许祖彦:中国激光电视有望领先国际

显示产业是大国必争之业

《中国经济周刊》:在冬奥会上,激光显示技术在大屏上的应用让人们获得不一样的视听新体验,激光为什么会有这样神奇的效果?

许祖彦:人类获取信息80%靠视觉。这是因为人眼的视敏度是1角分,双眼视场(余光)横向为120°,纵向为60°,相当于在标准视距下看100英寸以上的8K高分辨电视。

激光则具有以下特点,第一,激光亮度高,且可精确控制在人眼最佳视觉感知区,以实现8 K高分辨高对比度显示;第二,激光单色性好、色纯度高,光源为线状光谱(≤5nm),可构成大面积色度三角形,实现大于75%的色域覆盖率,是宽谱显示设备(40nm~50nm)颜色还原能力的2倍;窄谱激光可在显示终端实现12bit的细腻颜色不重叠,将颜色再现能力提升4000倍。

所以,激光显示技术解决的是图像高保真再现问题。激光的这些特点是其他所有显示光源无法同时具备的。

《中国经济周刊》:2021年度国内激光电视市场出货量达到28万台,同比增长31.9%,您认为激光电视的市场潜力如何?目前我国显示技术与显示产业发展到哪个阶段?

许祖彦:世界显示产业目前已到了一个更新换代、大洗牌的拐点时刻。纵观显示技术发展的历史,我们可以清晰看到它的发展轨迹:从标清到高清,再到超高清。我们知道高清的标准是BT.709,超高清标准BT.2020。超高清显示国际标准的三要素是:4K/8K超高分辨、>70%大色域覆盖率和12bit大颜色数。

现有显示技术均可实现4K/8K超高分辨,但是要实现70%大色域覆盖率和12bit大颜色数,只有激光显示可以做到,原因是激光具有亮度高、单色性好、方向性好三大特性,在继承了数字显示技术所有优点的基础上,可以全面实现超高清显示国际标准BT.2020。

显示处于信息产业链的终端,市场巨大。现在全球产业规模每年在4000亿美元左右,我国的产业规模也超过了每年4000亿元人民币,显示产业是大国必争之地。

激光显示技术早在20世纪60年代就被提出,直到21世纪初才在我国率先实现了原理可行。其原理是以红、绿、蓝三基色激光为光源,通过调控三色激光强度比、总强度和强度时空分布进行显示,解决了图像高保真再现问题。激光谱宽窄、方向性好、功率高,能够精准控制在人眼最佳视觉感知区,易实现8K高分辨高对比度,这些特点也是其他所有显示光源无法同时具备的。

近20年来,激光显示技术在我国经历了从原理可行、技术可行到产业可行的3个发展阶段。特别是2015年,杭州中科极光科技有限公司建成国内首条三基色LD激光显示生产示范线,2017年推出世界首台三基色LD激光电视产品。

目前,我国激光技术和产业已经迈入国际领先行列,在关键材料、元件、技术、整机及专利等方面已具备自主可控发展产业的条件。从技术到产业,应该说,我们已经达到国际领先水平,有能力结束进口显示产线的历史,圆中国人看中国电视的“中国梦”。

激光电视有很大降价空间

近日,全球知识产权综合信息服务提供商incoPat创新指数研究中心发布了“激光显示技术专利排行榜(TOP100)”,入榜的100家企业中,中国企业占比66%;其次为日本和美国,分别占比19%和9%。在排行榜中,海信和光峰名列前两位,海信以753件专利位列第一,其专利主要涉及激光光源、消散斑、光学照明、图像显示控制等激光电视核心技术领域。

《中国经济周刊》:激光显示技术在冬奥会闭幕式、建党100周年等多项国家级项目中的应用,成功在高端应用中打出口碑。但是另一方面,激光电视价格都在万元以上,您认为激光电视需要多长时间才能普及?

许祖彦:任何一个新事物、新品种出来以后,它的价格下降都会有一个过程。比如汽车刚发明的时候非常昂贵,可现在几万元也能买到。因此,随着技术与市场的普及,激光电视还有很大的降价空间。

我特别想补充的一点是,因为疫情,青少年都在家里上网课,激光电视更护眼,尤其是线上学习建议首选激光电视。

这是因为从成像原理来看,激光显示采用漫反射成像方式,跟人类视觉形成过程一致,与人眼观看大自然万物原理一样,光线首先反射到屏幕,再进入人眼,所以人眼接收到的光线非常柔和,最适合人眼。从工作原理看,激光电视在工作时是全像素反射,将图像和颜色反射到屏幕上,像素之间没有边缘效应,过渡平缓,可以实现全像素发光。全像素发光有效降低了单位面积内光强,既不耀眼也不刺眼,长时间观看不易引起人眼视觉疲劳。

此外,激光电视可以还原人眼识别自然色彩的70%以上,而传统电视目前最高能还原50%,传统投影产品还原度在30%左右。激光电视的颜色优势,是可以用比传统光源电视更低的光强实现相同的主观亮度感受,既舒适又节能。激光电视可以有效规避有害短波蓝光,其激光光谱窄、波长可控,可以主动选择规避掉有害波段。

(本文刊发于《中国经济周刊》2022年第12期)


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