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我为“十四五”建言丨中国工程院院士许祖彦:抓住重大创新机遇期 打造自主可控的激光显示产业

作者:许祖彦来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2021-01-08 07:42我要评论

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党的十九届五中全会提出,坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑,摆在各项规划任务的首位。抓住战略机遇,加强自主创新,构建高质量发展新格局,是新时代高新技术发展的重大任务。新型显示是信息产业的核心之一,是战略性高新科技的基础性并最具活力的产业,应用遍及工业、国防、教育、交通、通信、航空航天、医疗、娱乐等方方面面,每年产值为千亿美元级,新型显示产业的自主创新是构建新发展格局的关键。

新型显示迎来自主创新重大机遇

显示是将信息显示给人眼观看的人机界面技术和产品,是信息链的终端。显示技术的发展方向是走向人眼视觉极限(全保真图像再现),目标是高保真图像再现,即双高清(几何/颜色)、大色域(度)和真三维。纵观显示技术发展历程,上世纪30年代出现的黑白显示解决了视频图像的有无问题,上世纪50年代的彩色显示解决了视频图像无颜色问题,上世纪末出现的数字显示解决了视频图像的清晰度问题(模拟显示易受干扰难题),当前的激光显示是要解决视频图像的全色问题和颜色超高清问题,将来基于全息技术的三维显示有望解决真三维(3D)显示问题。

显示在不同时期都有相应的国际标准,早期(1953—1990年)是NTSC电视标准,中期(1990—2012年)是BT.709高清电视标准,现在(2012—)是BT.2020超高清电视标准。当今,显示正从高清走向超高清,超高清显示国际标准的三要素是:8K超高分辨、70%大色域覆盖率和12bit大颜色数。

全球显示产业已发展到了更新换代大洗牌阶段。原因是中国的液晶面板去年产量已世界第一,而液晶平板电视价格走低,所以各种显示技术如LCD、OLED、QD、LED、E-paper、3D、LDT等都想争得下一代显示产业的主流市场。

激光的三大特性支撑激光显示全面满足BT.2020标准,符合显示技术发展方向和趋势,将成为下一代显示产业的主流。激光显示(LDT)是以红、绿、蓝三基色激光为光源的新型显示技术,通过控制三基色激光强度比、总强度和强度时空分布即可实现彩色视频图像显示。激光具有亮度高、单色性好、方向性好三大特性:亮度高,且可精确控制在人眼最佳视觉感知区,易实现8K高分辨高对比度显示;单色性好,色纯度高(≤5nm),可构成大面积色度三角形,实现大于70%的色域覆盖率,3倍于传统显示;易实现窄谱(~5nm)运转,可实现12bit颜色编码不重叠,500倍于传统显示;采用反射式成像,符合视觉进化过程;像素面与发光面相同,像素之间无边缘结构,过渡平缓,观看舒适度高;体积小、重量轻、低成本、节能环保等优点,并且100英寸家庭影院一人即可搬运(<10Kg),可通过寻常电梯进入家庭,性价比高。

打造自主可控的激光显示产业

我国激光显示技术和产业得到了国家的大力支持和引导,先后被列入“国家中长期科技发展规划(2006—2020年)”“十三五重点研发计划”“战略性新兴产业发展规划”等国家重大战略规划。

我国激光显示技术和产业已达到国际领先水平,2003年研制出国内首台激光全色投影显示原理样机(中科院),经原信产部和中科院联合鉴定,总体国际先进,色域覆盖率等核心指标国际领先,证实了高画质的激光显示是可以实现的;2015年研发出国际首台100英寸三基色半导体激光投影电视产品样机(中科院理化所),打通了产业化技术路线;2017年在科技部和杭州市的支持下,建成三基色激光投影显示生产示范线(杭州中科极光公司),证实了产业化的可行性。目前,国内激光显示产线遍布全国,中科极光、海信、长虹、光峰等数十家企业已推出激光电视、激光教育投影、激光数字电影放映机、激光工程投影机、激光车载显示器等五大类激光显示产品,2019年实现销售超过150亿元,年平均复合增长率超过100%。更重要的是,我国己具备自主可控打造全链条激光显示产业的条件(包括材料、元件、技术、整机以及配套),已形成以RGB激光光源为核心的激光显示产业知识产权体系。

建议“十四五”我国显示产业以激光显示为突破口,开拓各种新型显示的特色市场,百花齐放、全面发展。

我国己具备自主可控打造全链条激光显示产业的良好基础,未来5~10年将是引领技术和产业创新发展、争取产业发展主动权的关键时期,应抓住这一大好机遇,尽快启动国家重大专项,按照专项实施方案,到2025年突破低成本、长寿命、大功率三基色半导体激光器(LD)材料、器件、工艺与装备技术,实现规模化量产;开展视频光阀、编解码、驱动、电源芯片以及上下游配套材料器件研发,支撑激光显示规模产业集群的建立,独立自主将我国激光显示发展成万亿元级规模产业,推动中国显示产业由大变强。


责任编辑:赵强
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