激光顯示具備高清、高亮、大屏和廣色域等優(yōu)勢,是目前唯一能夠達(dá)到 BT.2020 超高清國際顯示標(biāo)準(zhǔn)的顯示技術(shù)。激光的線性光譜帶來較高的顏色色純度,更能反應(yīng)自然界色彩。
激光顯示是我國重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù),是未來主流顯示技術(shù)之一。激光顯示是國家 政策支持的方向之一,2010 年國家就提出發(fā)展新型顯示技術(shù)。2021 年工信部表示將 按照“十四五”規(guī)劃加大對激光顯示產(chǎn)業(yè)的支持力度。在政策鼓勵(lì)下我國激光顯示領(lǐng) 域經(jīng)過多年的發(fā)展,其原理、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化可行性得到充分論證,2021 年 9 月召開 的第三屆全球激光顯示論壇確認(rèn)了激光顯示是下一代主流顯示技術(shù)之一。
ALPD,即熒光激光技術(shù),由光峰科技(688007.SH)于2017年全球首創(chuàng),其采用熒光混合多色激光的技術(shù)路線,將激光的小光學(xué)擴(kuò)展量、廣色域的特點(diǎn)與熒光的高效率、無散斑的特點(diǎn)有機(jī)結(jié)合,從而同時(shí)具有了低成本、高亮度、廣色域、無散斑等優(yōu)點(diǎn),革命性地解決了激光顯示產(chǎn)業(yè)化遇到的困難。
資料顯示,截至目前國內(nèi)有超過26000個(gè)激光影廳放映技術(shù),采用ALPD激光顯示技術(shù)的影院放映廳,占國內(nèi)激光廳總數(shù)的六成以上。
激光顯示被認(rèn)為是繼黑白顯示、彩色顯示、數(shù)字顯示之后的第四代顯示技術(shù),它在繼承了數(shù)字顯示技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,還具有單色性好、亮度高、方向性強(qiáng)和相干性強(qiáng)等特點(diǎn)。具體到面向C端的激光電視來說,它可以解決視頻圖像全色和顏色超高清問題,能夠?qū)崿F(xiàn)“沖擊人眼視覺極限”的高保真圖像。
那么,為什么APLD激光顯示技術(shù)會(huì)比傳統(tǒng)RGB三基色激光顯示技術(shù)傳更受歡迎?
多技術(shù)路徑匹配多層次用戶需求
光峰光峰科技的ALPD激光顯示技術(shù),經(jīng)過多次迭代,該激光顯示技術(shù)已演化出“單色激光+熒光”、“雙色激光+熒光”、“三色激光+熒光”三種解決方案,在很好的消除傳統(tǒng)RGB激光技術(shù)的散斑問題的同時(shí),充分滿足不同層次的用戶需求。
技術(shù)原理對比
早在2007年,光峰全球率先發(fā)明了ALPD激光顯示技術(shù),采用透射式熒光輪的方式,成為了結(jié)合熒光與激光的第一代技術(shù),稱其為ALPD 1.0技術(shù)。搶占了全球激光顯示技術(shù)的先機(jī)。
隨后的2010年,針對激光電視產(chǎn)品的開發(fā),采用反射式熒光輪和光學(xué)擴(kuò)展量合光的方式,推出了可實(shí)現(xiàn)高亮度的ALPD 2.0技術(shù),目前大部分的ALPD激光投影機(jī)產(chǎn)品,如激光電視、教育機(jī)、拼墻等,均采用的是該技術(shù)方案。
2011年,針對影院產(chǎn)品的開發(fā),光峰科技開始布局紅藍(lán)雙色激光+熒光的ALPD 3.0技術(shù)。該技術(shù)解決了紅光色彩亮度不足以及紅光飽和度不高的問題,經(jīng)過多年的研發(fā),在2017年達(dá)到了55000lm的高亮度、DCI-P3的廣色域以及100%的色彩亮度。
2015年,為實(shí)現(xiàn)極致觀影效果,開始布局紅綠藍(lán)三色激光+熒光的ALPD 4.0技術(shù)。相比于ALPD 3.0,其不同之處在于一方面增加了綠激光,另一方面不再需要窄帶濾光片進(jìn)行色域增強(qiáng),因此既增強(qiáng)了色域,又有效提高了光效,目前其光效比ALPD 3.0代產(chǎn)品要提升30%,色域值可達(dá)Rec. 2020的98.5%。目前已取得廣泛應(yīng)用。
自2007年ALPD激光顯示技術(shù)首創(chuàng)至今,十余年間,ALPD激光顯示技術(shù)不斷創(chuàng)新,讓激光顯示進(jìn)入到大消費(fèi)市場變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),其專屬企業(yè)光峰科技也憑此成為行業(yè)內(nèi)核心器件供應(yīng)商,為下游眾多品牌提供激光光源、光機(jī)、屏幕等核心器件。
與此同時(shí),ALPD激光顯示技術(shù)市場化應(yīng)用邊界不斷拓寬,從影院放映、激光工程等商用領(lǐng)域逐步下沉到激光電視、激光微投等規(guī)模更為巨大的大消費(fèi)級應(yīng)用市場。
ALPD不易產(chǎn)生散斑
新一代ALPD激光顯示技術(shù),該技術(shù)采用激光激發(fā)熒光的方式其他顏色,由于熒光材料由摻雜離子在自發(fā)輻射發(fā)光,不同摻雜離子發(fā)出的光在時(shí)間上有微小差別,并且發(fā)光朝向整個(gè)空間各個(gè)方向,因此在時(shí)間和空間上都沒有相干性,從技術(shù)源頭上即不易產(chǎn)生散斑,因此ALPD激光技術(shù)架構(gòu)相對RGB三基色激光技術(shù)架構(gòu)在原理上克服了散斑的問題。
反觀傳統(tǒng)RGB激光技術(shù),是由三基色光直接由對應(yīng)基色的激光器直接發(fā)出,光譜窄準(zhǔn)直性更好。紅綠藍(lán)三基色全部為純正激光光源,比激光熒光技術(shù)光譜更窄因而具有更好的準(zhǔn)直性;可達(dá)色域面積較大、邊界甚至超出人眼可見光范圍。
由于三基色光直接由對應(yīng)基色的激光器直接發(fā)出,其光線的強(qiáng)相干性會(huì)使得投影出射光在空間上形成了RGB主要缺陷——散斑,即隨機(jī)無規(guī)則分布的亮斑和暗斑。散斑現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響圖像的清晰度和分辨率,降低顯示質(zhì)量。作為困擾RGB三基色激光顯示技術(shù)架構(gòu)的一個(gè)難以克服的困難。有行業(yè)人士指出,學(xué)術(shù)界和工業(yè)界經(jīng)過數(shù)十年研究,至今沒有簡便有效地解決“RGB散斑問題”的方案。
光源效率與成本
光源成本直接導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格的巨大差異,與光峰科技ALPD激光顯示產(chǎn)品相比,如果說“散斑”問題是“傳統(tǒng)RGB三色激光”技術(shù)方案的第一大劣勢,那么,“貴”就是“傳統(tǒng)RGB三色激光”技術(shù)方案的第二大大劣勢。在同等亮度下,采用傳統(tǒng)RGB三色激光技術(shù)的投影產(chǎn)品成本會(huì)高出許多。
眾所周知,亮度實(shí)際上就是人眼能感知的光線的明亮程度,也代表光的能量大小,能量越大亮度越高,反之亦然。
RGB三基色激光顯示產(chǎn)品需要一定數(shù)量的紅激光、綠激光和藍(lán)激光進(jìn)行配比合光。就激光器效率而言,綠激光器的發(fā)光效率一直較低,遠(yuǎn)不如藍(lán)激光器。目前效率最高的直接發(fā)光的半導(dǎo)體綠激光的發(fā)光效率僅為藍(lán)激光的40%,直接發(fā)光的半導(dǎo)體綠激光單芯片的出光功率不足藍(lán)光芯片的25%。
紅激光器所采用的材料溫度敏感性高,通常需要使用TEC(半導(dǎo)體制冷片)控溫。不僅成本偏高,同時(shí)TEC有凝露的問題,為了防范該問題導(dǎo)致紅激光短路、燒毀,需要對紅激光進(jìn)行防水封裝,進(jìn)一步推高了采購成本;紅激光的生產(chǎn)規(guī)模遠(yuǎn)小于藍(lán)激光,導(dǎo)致制造成本高,因此紅激光的成本遠(yuǎn)高于藍(lán)光。
如何尋找到更亮同時(shí)更經(jīng)濟(jì)的人造光源呢,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者中村修二給出了答案:藍(lán)光。當(dāng)年中村修二憑借這一發(fā)明成功獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。藍(lán)光采用氮化鎵為基材的發(fā)光材料,同時(shí)配合一個(gè)諧振腔就形成了藍(lán)色激光半導(dǎo)體發(fā)光器件。
ALPD激光顯示技術(shù)發(fā)光來源絕大部分為藍(lán)激光器。藍(lán)光激光器采用的是GaN(氮化鎵)的材料體系,其效率較高。更需要關(guān)注的是藍(lán)光激光器與藍(lán)光LED采用的是同一材料體系,后者在多年的大量產(chǎn)業(yè)資本投入,國內(nèi)已經(jīng)形成了半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的巨大體量,從而使得藍(lán)光的產(chǎn)業(yè)鏈非常完備,成本很低。因此藍(lán)光激光器不僅現(xiàn)在具有良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),成本較低,未來的產(chǎn)業(yè)化將按照影響半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的摩爾定律有很大的性能提升和成本下降空間。稀土熒光材料是我國的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè),熒光輪器件是ALPD激光顯示技的核心器件,其成本可以有效控制。ALPD激光通過藍(lán)激光激發(fā)熒光的方式獲得低成本、高效率的綠光和紅光,成功克服了紅綠激光器的效率和成本問題。
面向未來,ALPD激光顯示技術(shù)正試水應(yīng)用于航空顯示、車載顯示、AR等萬億級賽道,并逐步挖掘更多新興應(yīng)用場景。隨著激光顯示產(chǎn)品高清高亮的趨勢日漸明顯,光峰科技憑借 ALPD激光顯示技術(shù)不斷賦能,有望在在國際顯示舞臺上大放異彩。
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