站长之家用户 - 传媒 2022-06-06 15:29

为什么说ALPD激光技术更先进、更代表未来?

纵观整个显示行业的发展历史,在历代工业革命所产生的显示技术和产品之中,由国外企业率先发明和主导的占绝大多数。从比较早的传统CRT电视机时代,到今天广泛应用的液晶显示时代、甚至当下的OLED以及曾经传统光源投影显示产品,显示行业的话语权基本由欧美日韩等发达国家的企业所掌握。

从 2007 年起,整个显示行业因为一项新型激光显示技术的崛起而进入一个转折期。那一年,ALPD显示技术正式面世,让显示行业进入一个全新激光显示阶段。

ALPD,即荧光激光技术,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有效率、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。

此后十余年间,ALPD激光显示技术几经发展迭代,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。

当传统RGB激光技术遭遇ALPD激光显示技术

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。

当激光显示技术的应用开始“飞入寻常百姓家”,传统RGB三基色激光显示技术和ALPD激光显示技术之间,谁将引领未来技术革命的发展,进而在未来广阔的应用市场中抢占先机与制高点?

散斑问题

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。

“成也萧何,败也萧何”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。

反观新一代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。

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。目前效率比较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、有效率的绿光和红光,成功克服了红绿激光器的效率和成本问题。

ALPD激光显示技术的多种技术路径

从落地难易层度看,传统RGB激光技术的技术难度比较低,更容易实现,主要就是堆叠激光器,拼激光器的数量。所以,对于在激光显示领域,技术实力不足的企业来讲,传统RGB激光技术是比较好的选择。

再看光峰光峰科技的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头先代技术,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 的广色域以及百分百的色彩亮度。

2015 年,为实现观影效果,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。

无论是ALPD激光显示技术的迭代更新速度,或是市场应用广度,始终保持对同行业跟随者和竞争者的技术领先优势。这些都是传统的RGB三色激光技术无法比,可以说,传统RGB激光技术是落后的旧一代技术,APLD技术是蒸蒸日上的新一代技术,使用APLD技术的投影则是更先进的投影。

ALPD激光显示主导行业格局

截至 2021 年底,ALPD激光显示技术原创企业光峰科技(688007.SH)全球累计专利申请及授权专利共计 2419 项,在全球范围内获得授权专利 1434 项,境内外专利申请 774 项(其中发明专利申请 641 项),PCT国际专利申请 211 项。这些专利中包括了多项核心技术,涉及激光光源、消散斑、光学照明、图像显示、应用材料等相关领域。这些关键性技术指标是激光投影显示方案比较为核心的技术支撑。意味着在激光显示时代中,ALPD开始主导行业格局。

专利的引证数量是专利技术影响力大小的一种体现,一般而言具有明显创新性的专利被更多地引用。光峰科技的专利中被引证数超过 10 次的占公司整体专利申请总量的10%,与高通公司被引证数超过 10 次的专利占比10.7%接近,此外光峰科技的专利被引证次数超过 30 次的专利有近百件。行业所熟知的光峰ALPD底层关键架构技术专利,被同行业巨头如荷兰飞利浦,德国欧司朗,日本爱普生、NEC等公司先后引证 600 余次。

如果说被多次引证,奠定了ALPD激光显示技术在行业的领先地位,那么,与业内多家同业公司建立合作,则表明ALPD激光显示技术具备较强的行业普适性。

技术市场化应用前景广阔

过去十五年,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。

在技术指标方面,通过ALPD激光显示技术研发出的光源亮度比较高做到 10 万流明以上,目前国内有超过 26000 个激光影厅放映技术,源于光峰科技的ALPD激光显示技术。

依托自主创新的“硬科技”,打破“卡脖子”技术。其自主研发的激光数字电影放映机C5,该款产品已正式通过好莱坞DCI认证并进入量产阶段,实现了中国数字电影放映关键设备零的突破,打破了国外企业一直以来对电影放映机的垄断。更为国内激光显示行业注入了强劲动力。

(激光数字电影放映机C5)

家用产品方面,以ALPD激光显示技术为核心的“业界天花板”的产品不断问世。去年双十一面向市场的峰米X1 激光投影仪,其激光显示光机核心就是采用的ALPD激光显示技术,该光机厚度小于 2 厘米,效率超过 20 流明/瓦,这也是目前业界能效比高的光机类核心器件。一直追求亮度高,体积小,在产品形态上不断突破,为用户比较大化利用家庭有限的空间。同时追求同功率比较亮,同亮度比较省的理念,为社会低碳生活作出应有的贡献。

纵观未来,无论是在消费人群、技术突破、还是场景应用层面,激光显示产品都有巨大的发展空间。激光显示在家庭应用之外,也开始渗透到商用市场的会议室、餐饮、娱乐、俱乐部、教学等环境中。不断进步,不断演化的ALPD一定会在国际显示舞台上大放异彩。

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