中國(guó)工程院院士許祖彥：顯示技術(shù)將接近人眼視覺(jué)極限

劉晶

新型顯示未來(lái)的發(fā)展，一是百花齊放，開發(fā)各自特色市場(chǎng);二是以BT.2020超高清電視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為代表的高保真圖像再現(xiàn)，是一場(chǎng)革命，需要全面創(chuàng)新信號(hào)、顯示兩條鏈路。

11月23日，在由合肥市人民政府、安徽省經(jīng)濟(jì)和信息化廳、中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院承辦的首屆世界顯示產(chǎn)業(yè)大會(huì)院士講壇上，中國(guó)工程院院士許祖彥出席講壇并發(fā)表演講。

許祖彥說(shuō)，中科院在上世紀(jì)90年代就開始研究激光顯示了，當(dāng)時(shí)的初衷是由于激光產(chǎn)業(yè)都是多屏小批量的生產(chǎn)，我們希望推動(dòng)激光應(yīng)用上規(guī)模，形成產(chǎn)業(yè)。

激光顯示擁有三大優(yōu)勢(shì)

激光顯示的原理是以紅、綠、藍(lán)三基色激光為光源的顯示技術(shù)，通過(guò)調(diào)控三基色激光強(qiáng)度比、總強(qiáng)度、強(qiáng)度時(shí)空分布實(shí)現(xiàn)全色圖像的視頻顯示。激光顯示的優(yōu)勢(shì)是方向性好、單色性好、亮度高，可實(shí)現(xiàn)接近人眼視覺(jué)極限的高保真圖像再現(xiàn)，被業(yè)界視為“人類視覺(jué)史上的革命”。許祖彥認(rèn)為，激光顯示是目前全面實(shí)現(xiàn)BT.2020超高清電視標(biāo)準(zhǔn)的最佳技術(shù)。

激光顯示在顏色上的優(yōu)勢(shì)是由于激光顯示譜寬窄，可以實(shí)現(xiàn)12bit顏色灰階編碼不重疊，總顏色數(shù)將提高到69G以上，是高清電視的4000倍以上。激光譜寬比其他顯示光源譜寬窄8倍以上，顏色數(shù)可達(dá)到12bit色彩顯示，實(shí)現(xiàn)69G以上。

許祖彥表示，激光顯示技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要是基色激光光源譜寬窄（5nm），可以實(shí)現(xiàn)12bit顏色灰階;波長(zhǎng)可控，能構(gòu)成70%以上的色域覆蓋率;亮度高，且可精確控制在人眼最佳視覺(jué)感知區(qū)，易實(shí)現(xiàn)8K幾何高清，色溫精確可控，可用N臺(tái)無(wú)縫拼接出N×8K的超大屏幕，達(dá)到百平方米級(jí)。

激光顯示的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)在三個(gè)方面。一是節(jié)能長(zhǎng)壽命，功耗比同尺寸液晶電視節(jié)能50%以上，壽命可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)以上;二是能夠進(jìn)入尋常百姓家，激光顯示體積小、重量輕，100英寸激光電視不到20公斤，性價(jià)比高，目前已經(jīng)小于5萬(wàn)元。而100英寸的平板電視重量大于100公斤，難以進(jìn)電梯和入戶家庭，價(jià)格也比較昂貴，100英寸液晶、量子點(diǎn)電視在30萬(wàn)到100萬(wàn)元之間;三是觀賞性高，舒適護(hù)眼。許祖彥認(rèn)為，激光顯示產(chǎn)品兼顧了觀賞/娛樂(lè)和信息兩大市場(chǎng)，是下一代電視機(jī)、電影機(jī)、超大屏幕顯示產(chǎn)品主流。

激光顯示產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大

從2015年開始，在國(guó)家重大科技和產(chǎn)業(yè)計(jì)劃的支持下，我國(guó)培養(yǎng)出一批優(yōu)勢(shì)研究單位，如中科院理化所、中科大等，一批骨干企業(yè)，如海信、長(zhǎng)虹、光峰、中科極光等。

國(guó)內(nèi)已有超過(guò)20家企業(yè)開展產(chǎn)業(yè)攻關(guān)，覆蓋光源、光機(jī)、屏幕、整機(jī)等，產(chǎn)品種類不斷增多，覆蓋電視、電影機(jī)、工程機(jī)等，市場(chǎng)認(rèn)可度逐漸提升，年增長(zhǎng)率超過(guò)100%，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，2019年第一季度國(guó)內(nèi)激光顯示市場(chǎng)銷售超過(guò)40億元。以激光電視為例，2019年上半年80英寸及以上電視銷售量占比高達(dá)58%。海信、長(zhǎng)虹分別占據(jù)國(guó)內(nèi)激光電視市場(chǎng)占有率第一、第二的位置。

據(jù)2014年提出的激光顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖，激光光源是激光顯示的核心器件，激光光源的進(jìn)步驅(qū)動(dòng)著激光顯示產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，激光熒光粉光源過(guò)渡階段已完成。三基色LD具有電激發(fā)、高效率、波長(zhǎng)可調(diào)控、長(zhǎng)壽命、全固態(tài)、小型化、成本低等特點(diǎn)，是激光顯示產(chǎn)業(yè)化最佳光源。

要積極應(yīng)對(duì)產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)

許祖彥認(rèn)為，激光顯示技術(shù)的技術(shù)挑戰(zhàn)主要有：三基色LD、整機(jī)設(shè)計(jì)與制造、超高清視頻圖像、關(guān)鍵配套材料器件等產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)。而激光顯示技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)，則是整個(gè)產(chǎn)業(yè)要以需求為牽引，融合5G、人工智能等新技術(shù)，在構(gòu)建信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化工廠中發(fā)揮作用。

中科院理化所圍繞著三基色激光顯示開發(fā)出了實(shí)用化的三基色激光光源模組，分別達(dá)到了8瓦、7瓦和32瓦，實(shí)現(xiàn)任意的組裝和匹配，兼容性和適配性較好。許祖彥說(shuō)，我們已經(jīng)在杭州實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)20萬(wàn)的生產(chǎn)線。

許祖彥說(shuō)，激光照射到粗糙表面后，由于子波相互干涉從而在屏幕上形成亮暗的糙點(diǎn)，這個(gè)現(xiàn)象在2003年研制了首臺(tái)三基色激光顯示器時(shí)就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了，相當(dāng)于在眼前蒙上了一層沙簾，經(jīng)過(guò)多年的攻關(guān)，提出了多手段協(xié)同的方法，已經(jīng)基本上解決了散斑的問(wèn)題。

許祖彥表示，通過(guò)上述技術(shù)攻關(guān)，中科院理化所還與國(guó)內(nèi)的科研院所和骨干企業(yè)合作，力爭(zhēng)打通激光顯示產(chǎn)學(xué)研的全鏈條，并與海信、長(zhǎng)虹一同開發(fā)出了100英寸4K超高清LED電視，在當(dāng)時(shí)已經(jīng)達(dá)到了領(lǐng)先水平。

對(duì)于新型顯示未來(lái)的發(fā)展，許祖彥認(rèn)為：一是百花齊放，開發(fā)各自特色市場(chǎng)。二是以BT.2020超高清電視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為代表的高保真圖像再現(xiàn)，是一場(chǎng)革命，需全面創(chuàng)新信號(hào)、顯示兩條鏈路。三是本世紀(jì)初發(fā)展的激光顯示，要解決圖像的高保真問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)全色;未來(lái)的方向是全息3D顯示，有望解決真三維顯示問(wèn)題。