上海发展激光显示技术与产业发展的情况与建议
新型显示作为推进上海全球科创中心建设和上海“十三五”发展规划中所涉及的一批重大战略项目之一,从“十一五”开始,上海市就对推进激光显示技术发展和产业培育予以持续关注与支持,在激光显示领域形成了一些技术优势,研制了激光智能微型投影、100 寸激光电视、激光背投等产品,培育了相关高新技术企业,并呈现出良好发展态势。
为贯彻落实“关于加快建设具有全球影响力的科技创新中心的意见”和“上海市国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要”的精神,经上海科学院、上海产业技术研究院、上海市中国工程院院士咨询与学术活动中心、上海金桥经济技术开发区管委会与上海市光电子行业协会商定,以“上海激光显示技术与产业发展”为主题,联合举办第十三次金桥产业技术创新会议。会议邀请了许祖彦、庄松林、李同保、范滇元四位院士及行业相关专家,经过思想的交流和观点的碰撞,我们认为:上海需持续推进激光显示产业发展,要以RGB 三色纯激光光源作为技术发展路线,通过创新思路、协同合作,实现激光显示产业的加速发展。
一、上海需要持续发展激光显示产业
1. 激光显示是显示技术发展的必由之路
显示技术发展的方向是走向人眼分辨率的极限,实现全保真图像的再现,双高清、大色域、真3D 是未来显示技术突破的三大要素。
激光显示是以红(R)、绿(G)、蓝(B)三基色(或多基色)激光为光源的显示技术,通过控制三基色激光强度比、总强度和强度空间分布来实现彩色图像显示。激光具有方向性好、单色性好和亮度高三特性,因此,激光显示具有实现高保真图像三要素的基础。根据理论物理量的推算,激光显示相比目前的彩色显示几何清晰度提高3 倍,颜色柔美提高9 倍,色彩丰富3 倍,颜色鲜艳3 倍,并实现光全息的真3D。激光显示技术已被世界公认为是继黑白、彩色、数字之后的第四代显示技术,能将显示三要素提升到人眼极限,是走向新一代显示产业的必由之路。
2. 国家支持激光显示产业发展
自1965 年美国Texas 公司发表单色激光扫描显示研究报告以来,全球激光显示走过了49 年,国内的发展与国际同步。国家从“八五”开始对激光显示技术研发持续关注与支持,在2005 年已列入国家中长期发展规划重点技术,科技部在《新型显示科技发展“十二五”专项规划》中明确指出“激光显示是最有可能领先国际水平的显示技术”。
“十三五”科技部发布的国家重点研发计划专项中已将激光显示纳入申报指南。因此,国家在未来五年还将继续关注与支持激光显示技术与产业的发展。
3. 上海有发展激光显示的基础
上海市从“十一五”末开始对激光显示技术与产业进行了持续关注与支持,在激光光源模组、消散斑、微型投影整机等技术方面形成了一定的优势。上海仪电集团已推出了100 寸超短焦激光电视,上海三鑫科技发展有限公司研制了国内首台RGB 三色激光微型投影机,上海垒得激光科技发展有限公司研制了不同规格亮度的激光光源模组,核心性能已超越了德国欧司朗的同类产品。
因此,结合前期上海已有的激光显示技术与产业基础,再利用上海在科技人才、产业发展和文化创意等方面的优势,上海有很好的发展激光显示技术与产业的基础。
4. 激光显示产业在未来五年会得到快速发展
2005 年中科院在国内首次研制成功系列激光投影显示样机,解决了激光显示的优势是否能为观众认可的认知问题。从2005 年到2015 年十年期间,国内外显示公司陆续推出了激光显示产品。特别是2015 年期间,国内的海信、长虹陆续推出了激光显示产品,上海影城引进了科视的激光电影放映机,产业正逐步被市场认可。
根据中国科学院院士许祖彦的团队对全球显示市场态势的研究,2015 年激光显示全球产值在50 亿美元,到2020 年可以达到300 亿美元, 到2025 年将达到1000 亿美元。未来五年激光显示技术可能获得突破,十年左右产业将走向规模产品。
因此,我们认为未来五年是激光显示产业发展的关键时期,产业会得到快速发展,可以成为带动上海经济增长的亮点。
二、RGB 三基色激光是激光显示产业最佳发展路线
根据国际发展趋势,激光显示技术发展路线图如下图:
目前采用的激光激发荧光粉的发展路线是过渡方案,RGB 三基色激光是激光显示产业发展的最佳路线。
目前,要发展RGB 三基色的技术主要涉及到红绿蓝三基色激光器、激光干涉噪音抑制、图像调制和总体设计与集成是四项关键技术。
1. 红绿蓝三基色激光器技术
红绿蓝三基色激光器是激光显示的核心元器件,目前国内外的发展情况见下表。
就目前情况而言,红光激光器技术已成熟。国内半导体蓝光激光器和绿光激光器与国外相比差距很大。半导体蓝光激光器和绿光激光器产业化关键技术攻关是整个产业的当务之急。
2. 激光干涉噪音抑制技术
通过光学系统对激光光束进行扩束、整形、匀场、消相干来去除激光的散斑。中国工程院院士庄松林的研发团队在该领域有很好的技术,并与上海三鑫科技发展有限公司合作,在激光显示产品消散斑方面申请了很多专利,已经有较好的基础。后续大屏幕激光显示产品的消散斑技术还要进一步解决,尚待攻关。
3. 视频图像调制技术
目前,激光显示采用的视频图像调制器多为DMD,清晰度已经可以达到8K,但目前DMD 专利已被美国德州仪器所控制。如要打破美国德州仪器国际垄断,后续可以探索LCOS 作为激光显示的视频图像调制器。
4. 总体设计与集成技术
激光显示器总体设计与集成目前较为成熟,我们认为激光显示主要用于超大屏幕、家庭影院、办公投影、计算机/ 游戏机屏幕、手机投影和真3D 显示这六大市场。针对不同的应用市场定制化的进行激光显示产品的总体设计与集成技术研究。
三、对策建议
汇总与会专家的想法、意见和观点,结合上海激光显示产业的现状、存在的问题和显现的优势,提出加快推进激光显示产业的措施建议如下:
1. 构建上海激光显示产业研发创新平台
在上海已有的核心企业、上海激光显示工程技术中心和上海激光显示产业技术应用创新联盟的基础上,建立产业研发创新平台。平台以发展RGB 三色纯激光光源的激光显示为目标,联合长三角激光显示产业上下游企业共同解决产业瓶颈问题,推动市场,逐步走向市场化,积极探索平台的运行机制和持续发展。
2. 加速半导体蓝光激光器和绿光激光器产业化关键技术研究
中科院苏州纳米所是国内研究半导体蓝光激光器和绿光激光器最有基础的单位,垒得激光和苏州纳米所形成了长期合作。建议加大投入,加快双方的合作推进,再努力引进国内外知名专家,实现激光器在上海产业化,突破国外在该领域对中国的技术垄断,形成上海的科技制高点。
3. 培育具有自主知识产权的激光显示整机品牌
建议整合上海各方的优势资源,深化上海仪电和垒得激光的战略合作。在仪电已经推出的“INESA”激光显示整机品牌基础上,对该品牌全力培育、经营和策划,使它成为全国著名乃至于世界闻名的激光显示品牌。
4. 营造有利于激光显示产业创新的市场环境和氛围
通过公共采购鼓励技术研发,尽快来推进商业化采购,为激光显示企业的新技术、新产品提供初始市场。如上海经典城市地标的户外建筑激光投影、社区街道居民活动室的激光显示终端应用、上海科普场馆的激光显示应用等。进行激光显示的消费者宣传,提升市场对激光显示创新产品的认识。