【中科极光】许祖彦院士:告别“半色盲”,激光显示来了

2020-11-12

       在中国工程院院士许祖彦的办公室里,放着一台小型打印机大小的黑匣子。
       它“其貌不扬”,却内藏玄机,只要指尖轻触遥控按键,清晰的画面就会被投影在白色墙壁上。
       即便在白天的强光照射下,画面色彩也不会受到影响。
       这是一个激光家庭影院。
       “它的播放画面是100英寸,市场价格在5万元左右,性价比很高。”
       许祖彦说,“从发展方向看,人机界面将‘走向人眼分辨极限’,实现高保真图像再现,而激光显示是符合这一方向和趋势的下一代技术。”
       随着液晶显示市场的逐渐饱和,显示技术已经走到了分岔口,全球显示市场也将迎来“大洗牌”。
       在许祖彦看来,激光显示为我国在显示领域实现自主创新的跨越式发展提供了机遇。
理化所制作的激光显示器与放映画面。   理化所供图
       告别“半色盲”
       作为我国激光显示概念的首创者和领军人,许祖彦认为,下一代的显示一定是激光显示,因为它具有不可替代的性能优势。
       只有它能够同时实现国际电信联盟颁布的超高清显示标准“BT.2020”的三个要素:4K与8K超高清,色彩深度提升至10bit或12bit,色域覆盖率达到人眼可识别自然界色彩范围的70%以上。
       人眼的视敏度是1角分,相当于在标准视距下看100英寸8K电视的高分辨率。
       由于激光光谱窄、强度大,其颜色素可达69亿,是目前高清液晶电视的4000倍以上。
       其色域覆盖范围可以达到自然界色彩的70%以上,是液晶显示(仅可覆盖33%左右)的两倍多。
       为此,许祖彦经常半开玩笑地说:“除了激光显示,现在其他所有显示都让大家成了‘半色盲’。”
       此外,激光显示使用寿命可达5万小时,远超3.3万小时的国际标准。
       而从能源消耗角度看,激光显示产品比LED高清电视节能40%,是真正意义上节能环保的绿色产品。
       在2003至2004年国家中长期科技发展战略研究中,在许祖彦的提议下,激光技术首次被定义为战略支撑技术,并勾勒出科技前沿、高新技术产业和国防建设三个发展方向。
       “所谓支撑技术,是指技术本身不一定值很多钱,但它支撑着这个产业产生很大的社会经济效益。”
       如今,在科技前沿方面,中国科学院理化技术研究所(以下简称理化所)牵头研制的全固态深紫外激光器已于2015年验收,第一次实现了我国在高技术领域对国外禁运,并带动了我国大型科研自主创新仪器的发展。
       而在推动激光技术产业化方面,许祖彦带领团队在2005年做出我国首台激光显示原理样机。
       首次证明了激光显示能产生高画质图像,展现了这种新型显示的高观赏度和市场前景。
       在此背景下,许祖彦判断:“激光显示的研究阶段结束了,接下来要做的是产业化攻关。”
       2015年,理化所技术成果转移转化企业——杭州中科极光科技有限公司成立,随后两年,该公司自主突破了三基色LD激光显示产业化核心关键技术,建成了完整的自动化、智能化生产线,开发出国际首创的100英寸激光家庭影院、影院放映机、特种影像设备、工程投影机等系列化产品。
       有些人担心激光显示会伤眼睛,对此,许祖彦表示,在光强度方面,研究团队从一开始就摒弃了国外所采用的光功率远远超过人眼承受范围(约每平方毫米50毫瓦)的扫描式显示技术,采用投影式方法在机器内部把光散开,使其反射出的光相当于液晶显示的光通量。其反射光比液晶显示器的自发光对眼睛更加友好。
       国人的“安全电视”
       在电视显示领域,从黑白显示到彩色显示再到液晶显示,这三代技术均以引进为主,不仅让我国相关产业发展受制于人,而且留下的技术后门也带来了严重的安全隐患。
       在目前的显示市场上,我国大陆地区液晶面板产量已位居全球第一。
       但数据显示,全球液晶面板产业处于饱和状态,产能过剩导致液晶电视降到了“白菜价”。
       由于我国液晶显示用的一些材料需要从国外进口,其中50%到80%的利润交给了外商。
       因此,中国的液晶产业再大,也无法摆脱“装配工厂、低端运行”的被动局面。
       许祖彦指出,更加严峻但不为人知的现实是,一些进口的核磁成像机、打印机等进口显示设备中,也会潜藏国外暗留的“技术后门”,在国人不知情的情况下被“偷窥”信息。
       从这方面看,发展出具有完全自主知识产权的先进国产激光显示技术产品,尤为迫切。
       但我国激光显示产品在初入市场时就遭到了利益压制。
       许祖彦表示,除了激光显示与液晶显示之间的较量外,相关的利益“打压”还表现为国外利益在产业领域的代理人反复主张引进有机发光二极管显示技术,但这一技术已经被证明在发展电视方面存在先天限制,如长时间在屏幕上播放相同影像时,会出现一些比较暗的短暂残像,导致“灼屏”等。
       全面市场化仍需时间
       据奥维云网(一家专注于智慧家庭领域的大数据技术和应用服务商)统计,激光电视2015年至2020年的复合增长率达213.8%,今年1~7月,中国彩电整体市场零售量规模同比下降了9.0%,而激光电视零售量规模增长77.5%,是彩电市场上唯一实现正增长的品类。   
       2013年,许祖彦提出激光显示发展的路线图,认为2017年到2025年,激光显示“将会形成产业”。   
       如今,距离他提出的2025年激光显示实现大规模产业化的目标已经越来越近,但推动其真正全面走向市场还需要各环节共同发展。   
       目前,我国激光显示产业才刚刚踏入赛道,在许祖彦看来,将其彻底推向产业化,仅靠目前政府的科研经费投入远远不够。   
       数十上百亿元人民币的费用,对国家、对企业来说都是一笔不小的投入,但对于此项技术每年上千亿美元的市场而言,这些投入带来的效益回报也是巨大的。   
       “激光显示再下一代将是真三维。”许祖彦说,而这只有基于激光全息三维显示原理才能实现。   
       他希望我国能够抓住当下机遇,实现显示领域的弯道超车。



《来源:《中国科学报》 (2020-11-06 第4版 综合)》