激光显示具备高清、高亮、大屏和广色域等优势,是目前唯一能够达到 BT.2020 超高清国际显示标准的显示技术。激光的线性光谱带来较高的颜色色纯度,更能反应自然界色彩。
激光显示是我国重点发展的技术,是未来主流显示技术之一。激光显示是国家 政策支持的方向之一,2010 年国家就提出发展新型显示技术。2021 年工信部表示将 按照“十四五”规划加大对激光显示产业的支持力度。在政策鼓励下我国激光显示领 域经过多年的发展,其原理、技术、产业化可行性得到充分论证,2021 年 9 月召开 的第三届全球激光显示论坛确认了激光显示是下一代主流显示技术之一。
ALPD,即荧光激光技术,由光峰科技(688007.SH)于2017年全球首创,其采用荧光混合多色激光的技术路线,将激光的小光学扩展量、广色域的特点与荧光的高效率、无散斑的特点有机结合,从而同时具有了低成本、高亮度、广色域、无散斑等优点,革命性地解决了激光显示产业化遇到的困难。
资料显示,截至目前国内有超过26000个激光影厅放映技术,采用ALPD激光显示技术的影院放映厅,占国内激光厅总数的六成以上。
激光显示被认为是继黑白显示、彩色显示、数字显示之后的第四代显示技术,它在继承了数字显示技术优点的基础上,还具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点。具体到面向C端的激光电视来说,它可以解决视频图像全色和颜色超高清问题,能够实现“冲击人眼视觉极限”的高保真图像。
那么,为什么APLD激光显示技术会比传统RGB三基色激光显示技术传更受欢迎?
多技术路径匹配多层次用户需求
光峰光峰科技的ALPD激光显示技术,经过多次迭代,该激光显示技术已演化出“单色激光+荧光”、“双色激光+荧光”、“三色激光+荧光”三种解决方案,在很好的消除传统RGB激光技术的散斑问题的同时,充分满足不同层次的用户需求。
技术原理对比
早在2007年,光峰全球率先发明了ALPD激光显示技术,采用透射式荧光轮的方式,成为了结合荧光与激光的第一代技术,称其为ALPD 1.0技术。抢占了全球激光显示技术的先机。
随后的2010年,针对激光电视产品的开发,采用反射式荧光轮和光学扩展量合光的方式,推出了可实现高亮度的ALPD 2.0技术,目前大部分的ALPD激光投影机产品,如激光电视、教育机、拼墙等,均采用的是该技术方案。
2011年,针对影院产品的开发,光峰科技开始布局红蓝双色激光+荧光的ALPD 3.0技术。该技术解决了红光色彩亮度不足以及红光饱和度不高的问题,经过多年的研发,在2017年达到了55000lm的高亮度、DCI-P3的广色域以及100%的色彩亮度。
2015年,为实现极致观影效果,开始布局红绿蓝三色激光+荧光的ALPD 4.0技术。相比于ALPD 3.0,其不同之处在于一方面增加了绿激光,另一方面不再需要窄带滤光片进行色域增强,因此既增强了色域,又有效提高了光效,目前其光效比ALPD 3.0代产品要提升30%,色域值可达Rec. 2020的98.5%。目前已取得广泛应用。
自2007年ALPD激光显示技术首创至今,十余年间,ALPD激光显示技术不断创新,让激光显示进入到大消费市场变为现实,其专属企业光峰科技也凭此成为行业内核心器件供应商,为下游众多品牌提供激光光源、光机、屏幕等核心器件。
与此同时,ALPD激光显示技术市场化应用边界不断拓宽,从影院放映、激光工程等商用领域逐步下沉到激光电视、激光微投等规模更为巨大的大消费级应用市场。
ALPD不易产生散斑
新一代ALPD激光显示技术,该技术采用激光激发荧光的方式其他颜色,由于荧光材料由掺杂离子在自发辐射发光,不同掺杂离子发出的光在时间上有微小差别,并且发光朝向整个空间各个方向,因此在时间和空间上都没有相干性,从技术源头上即不易产生散斑,因此ALPD激光技术架构相对RGB三基色激光技术架构在原理上克服了散斑的问题。
反观传统RGB激光技术,是由三基色光直接由对应基色的激光器直接发出,光谱窄准直性更好。红绿蓝三基色全部为纯正激光光源,比激光荧光技术光谱更窄因而具有更好的准直性;可达色域面积较大、边界甚至超出人眼可见光范围。
由于三基色光直接由对应基色的激光器直接发出,其光线的强相干性会使得投影出射光在空间上形成了RGB主要缺陷——散斑,即随机无规则分布的亮斑和暗斑。散斑现象会严重影响图像的清晰度和分辨率,降低显示质量。作为困扰RGB三基色激光显示技术架构的一个难以克服的困难。有行业人士指出,学术界和工业界经过数十年研究,至今没有简便有效地解决“RGB散斑问题”的方案。
光源效率与成本
光源成本直接导致产品价格的巨大差异,与光峰科技ALPD激光显示产品相比,如果说“散斑”问题是“传统RGB三色激光”技术方案的第一大劣势,那么,“贵”就是“传统RGB三色激光”技术方案的第二大大劣势。在同等亮度下,采用传统RGB三色激光技术的投影产品成本会高出许多。
众所周知,亮度实际上就是人眼能感知的光线的明亮程度,也代表光的能量大小,能量越大亮度越高,反之亦然。
RGB三基色激光显示产品需要一定数量的红激光、绿激光和蓝激光进行配比合光。就激光器效率而言,绿激光器的发光效率一直较低,远不如蓝激光器。目前效率最高的直接发光的半导体绿激光的发光效率仅为蓝激光的40%,直接发光的半导体绿激光单芯片的出光功率不足蓝光芯片的25%。
红激光器所采用的材料温度敏感性高,通常需要使用TEC(半导体制冷片)控温。不仅成本偏高,同时TEC有凝露的问题,为了防范该问题导致红激光短路、烧毁,需要对红激光进行防水封装,进一步推高了采购成本;红激光的生产规模远小于蓝激光,导致制造成本高,因此红激光的成本远高于蓝光。
如何寻找到更亮同时更经济的人造光源呢,诺贝尔物理学奖获得者中村修二给出了答案:蓝光。当年中村修二凭借这一发明成功获得诺贝尔物理学奖。蓝光采用氮化镓为基材的发光材料,同时配合一个谐振腔就形成了蓝色激光半导体发光器件。
ALPD激光显示技术发光来源绝大部分为蓝激光器。蓝光激光器采用的是GaN(氮化镓)的材料体系,其效率较高。更需要关注的是蓝光激光器与蓝光LED采用的是同一材料体系,后者在多年的大量产业资本投入,国内已经形成了半导体照明产业的巨大体量,从而使得蓝光的产业链非常完备,成本很低。因此蓝光激光器不仅现在具有良好的产业基础,成本较低,未来的产业化将按照影响半导体产业的摩尔定律有很大的性能提升和成本下降空间。稀土荧光材料是我国的优势产业,荧光轮器件是ALPD激光显示技的核心器件,其成本可以有效控制。ALPD激光通过蓝激光激发荧光的方式获得低成本、高效率的绿光和红光,成功克服了红绿激光器的效率和成本问题。
面向未来,ALPD激光显示技术正试水应用于航空显示、车载显示、AR等万亿级赛道,并逐步挖掘更多新兴应用场景。随着激光显示产品高清高亮的趋势日渐明显,光峰科技凭借 ALPD激光显示技术不断赋能,有望在在国际显示舞台上大放异彩。
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