這項新技術,全球的投影巨頭公司都在關注,為什麼?

語言: CN / TW / HK

  在過去的很多年裏,無論是芯片技術,還是以高精尖著稱的光刻機,很多高端技術都被國外企業所壟斷,顯示技術領域也不例外。從最早的傳統CRT電視機時代,到今天廣泛應用的液晶顯示時代,甚至當下的OLED以及曾經傳統光源投影顯示產品,顯示行業的話語權大多被歐美日韓等發達國家的企業所掌握。

  不過,從2007年起,便於顯示行業因為一項新型激光顯示技術的崛起而進入一個轉折期。那一年,ALPD顯示技術正式面世,顯示行業進入一個全新激光顯示階段,並引發了行業變革。

  具體來説,ALPD即熒光激光技術,採用熒光混合多色激光的技術路線,將激光的小光學擴展量、廣色域的特點與熒光的高效率、無散斑的特點有機結合,從而同時具有了低成本、高亮度、廣色域、無散斑等優點,革命性地解決了激光顯示產業化遇到的困難。

  在隨後的十幾年時間裏,ALPD激光顯示技術幾經發展迭代,市場化應用邊界不斷拓寬,從影院放映、激光工程等商用領域,逐步下沉到激光電視、激光微投等規模更為巨大的個人消費級市場。

  當傳統RGB激光技術遭遇ALPD激光顯示技術

  從技術角度來説,激光顯示被稱為繼黑白顯示、彩色顯示、數字顯示之後的第四代顯示技術,它在繼承了數字顯示技術優點的基礎上,還具有單色性好、亮度高、方向性強和相干性強等優勢。

  具體來説,以面向個人消費羣體的激光電視來説,它可以解決視頻圖像全色和顏色超高清問題,能夠實現“衝擊人眼視覺極限”的高保真圖像。

  經過多年的技術完善,激光顯示技術的應用開始“飛入尋常百姓家”。那麼,傳統RGB三基色激光顯示技術和ALPD激光顯示技術,誰將引領未來技術革命的發展,進而在未來廣闊的應用市場中搶佔先機與制高點?

  散斑問題

  傳統RGB激光技術,是由三基色光直接由對應基色的激光器直接發出,光譜窄準直性更好。紅綠藍三基色全部為純正激光光源,比激光熒光技術光譜更窄因而具有更好的準直性;可達色域面積較大、邊界甚至超出人眼可見光範圍。

  “成也蕭何,敗也蕭何”由於三基色光直接由對應基色的激光器直接發出,其光線的強相干性會使得投影出射光在空間上形成了RGB主要缺陷——散斑,即隨機無規則分佈的亮斑和暗斑。

  在實際應用中,散斑現象會嚴重影響圖像的清晰度和分辨率,降低顯示質量。作為困擾RGB三基色激光顯示技術架構的一個難以克服的困難。對此,多位行業人士指出,學術界和工業界經過數十年研究,至今沒有簡便有效地解決“RGB散斑問題”的方案。

  然而,新一代ALPD激光顯示技術,成功解決了散班問題。該技術採用激光激發熒光的方式其他顏色,由於熒光材料由摻雜離子在自發輻射發光,不同摻雜離子發出的光在時間上有微小差別,並且發光朝向整個空間各個方向,因此在時間和空間上都沒有相干性,從技術源頭上即不易產生散斑,因此ALPD激光技術架構相對RGB三基色激光技術架構在原理上克服了散斑的問題。

  光源效率與成本

  光源成本直接導致產品價格的巨大差異,與光峯科技ALPD激光顯示產品相比,如果説“散斑”問題是“傳統RGB三色激光”技術方案的第一大劣勢,那麼,“貴”就是“傳統RGB三色激光”技術方案的第二大大劣勢。在同等亮度下,採用傳統RGB三色激光技術的投影產品成本會高出許多。

  眾所周知,亮度實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三基色激光顯示產品需要一定數量的紅激光、綠激光和藍激光進行配比合光。就激光器效率而言,綠激光器的發光效率一直較低,遠不如藍激光器。目前效率最高的直接發光的半導體綠激光的發光效率僅為藍激光的40%,直接發光的半導體綠激光單芯片的出光功率不足藍光芯片的25%。

  紅激光器所採用的材料温度敏感性高,通常需要使用TEC(半導體制冷片)控温。不僅成本偏高,同時TEC有凝露的問題,為了防範該問題導致紅激光短路、燒燬,需要對紅激光進行防水封裝,進一步推高了採購成本;紅激光的生產規模遠小於藍激光,導致製造成本高,因此紅激光的成本遠高於藍光。

  如何尋找到更亮同時更經濟的人造光源呢,諾貝爾物理學獎獲得者中村修二給出了答案:藍光。當年中村修二憑藉這一發明成功獲得諾貝爾物理學獎。藍光采用氮化鎵為基材的發光材料,同時配合一個諧振腔就形成了藍色激光半導體發光器件。

  ALPD激光顯示技術發光來源絕大部分為藍激光器。藍光激光器採用的是GaN(氮化鎵)的材料體系,其效率較高。更需要關注的是藍光激光器與藍光LED採用的是同一材料體系,後者在多年的大量產業資本投入,國內已經形成了半導體照明產業的巨大體量,從而使得藍光的產業鏈非常完備,成本很低。因此藍光激光器不僅現在具有良好的產業基礎,成本較低,未來的產業化將按照影響半導體產業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勢產業,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激光通過藍激光激發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。

  ALPD激光顯示技術的多種技術路徑

  從落地難易層度看,傳統RGB激光技術的技術難度比較低,更容易實現,主要就是堆疊激光器,拼激光器的數量。所以,對於在激光顯示領域,技術實力不足的企業來講,傳統RGB激光技術是比較好的選擇。

  再看光峯光峯科技的ALPD激光顯示技術,經過多次迭代,該激光顯示技術已演化出“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RGB激光技術的散斑問題的同時,充分滿足不同層次的用户需求。


這項新技術,全球的投影巨頭公司都在關注,為什麼?


  技術原理對比

  早在2007年,光峯全球率先發明瞭ALPD激光顯示技術,採用透射式熒光輪的方式,成為了結合熒光與激光的第一代技術,稱其為ALPD 1.0技術。搶佔了全球激光顯示技術的先機。

  隨後的2010年,針對激光電視產品的開發,採用反射式熒光輪和光學擴展量合光的方式,推出了可實現高亮度的ALPD 2.0技術,目前大部分的ALPD激光投影機產品,如激光電視、教育機、拼牆等,均採用的是該技術方案。

  2011年,針對影院產品的開發,光峯科技開始佈局紅藍雙色激光+熒光的ALPD 3.0技術。該技術解決了紅光色彩亮度不足以及紅光飽和度不高的問題,經過多年的研發,在2017年達到了55000lm的高亮度、DCI-P3的廣色域以及100%的色彩亮度。

  2015年,為實現極致觀影效果,開始佈局紅綠藍三色激光+熒光的ALPD 4.0技術。相比於ALPD 3.0,其不同之處在於一方面增加了綠激光,另一方面不再需要窄帶濾光片進行色域增強,因此既增強了色域,又有效提高了光效,目前其光效比ALPD 3.0代產品要提升30%,色域值可達Rec. 2020的98.5%。目前已取得廣泛應用。

  無論是ALPD激光顯示技術的迭代更新速度,或是市場應用廣度,始終保持對同行業跟隨者和競爭者的技術領先優勢。這些都是傳統的RGB三色激光技術無法比,可以説,傳統RGB激光技術是落後的舊一代技術,APLD技術是蒸蒸日上的新一代技術,使用APLD技術的投影則是更先進的投影。

  ALPD激光顯示主導行業格局

  截至2021年底,ALPD激光顯示技術原創企業光峯科技(688007.SH)全球累計專利申請及授權專利共計2419項,在全球範圍內獲得授權專利1434項,境內外專利申請774項(其中發明專利申請641項),PCT國際專利申請211項。這些專利中包括了多項核心技術,涉及激光光源、消散斑、光學照明、圖像顯示、應用材料等相關領域。這些關鍵性技術指標是激光投影顯示方案最為核心的技術支撐。意味着在激光顯示時代中,ALPD開始主導行業格局。

  專利的引證數量是專利技術影響力大小的一種體現,一般而言具有明顯創新性的專利被更多地引用。光峯科技的專利中被引證數超過10次的佔公司整體專利申請總量的10%,與高通公司被引證數超過10次的專利佔比10.7%接近,此外光峯科技的專利被引證次數超過30次的專利有近百件。行業所熟知的光峯ALPD底層關鍵架構技術專利,被同行業巨頭如荷蘭飛利浦,德國歐司朗,日本愛普生、NEC等公司先後引證600餘次。

  如果説被多次引證,奠定了ALPD激光顯示技術在行業的領先地位,那麼,與業內多家同業公司建立合作,則表明ALPD激光顯示技術具備較強的行業普適性。

  技術市場化應用前景廣闊

  過去十五年,ALPD激光顯示技術不斷創新,讓激光顯示進入到大消費市場變為現實,其專屬企業光峯科技也憑此成為行業內核心器件供應商,為下游眾多品牌提供激光光源、光機、屏幕等核心器件。

  在技術指標方面,通過ALPD激光顯示技術研發出的光源亮度最高做到10萬流明以上,目前國內有超過26000個激光影廳放映技術,源於光峯科技的ALPD激光顯示技術。


這項新技術,全球的投影巨頭公司都在關注,為什麼?


  依託自主創新的“硬科技”,打破“卡脖子”技術。其自主研發的激光數字電影放映機C5,該款產品已正式通過好萊塢DCI認證並進入量產階段,實現了中國數字電影放映關鍵設備零的突破,打破了國外企業一直以來對電影放映機的壟斷。更為國內激光顯示行業注入了強勁動力。


這項新技術,全球的投影巨頭公司都在關注,為什麼?


  (激光數字電影放映機C5)

  家用產品方面,以ALPD激光顯示技術為核心的“業界天花板”的產品不斷問世。去年雙十一面向市場的峯米X1激光投影儀,其激光顯示光機核心就是採用的ALPD激光顯示技術,該光機厚度小於2釐米,效率超過20流明/瓦,這也是目前業界能效比最高的光機類核心器件。一直追求亮度最高,體積最小,在產品形態上不斷突破,為用户最大化利用家庭有限的空間。同時追求同功率最亮,同亮度最省的理念,為社會低碳生活作出應有的貢獻。


這項新技術,全球的投影巨頭公司都在關注,為什麼?


  縱觀未來,無論是在消費人羣、技術突破、還是場景應用層面,激光顯示產品都有巨大的發展空間。激光顯示在家庭應用之外,也開始滲透到商用市場的會議室、餐飲、娛樂、俱樂部、教學等環境中。屆時,不斷進步,不斷演化的ALPD一定會在國際顯示舞台上大放異彩。