大色域显示是未来显示技术的制高点,我国大色域显示产业化发展的良好势头也许可以作为国家试点自主创新打造高新技术产业的试验平台。这场被称为“人类视觉史上的一次革命”很受业界的重视,其开发速度近年有很大的提高。
激光显示作为大色域显示的代表,正在打造高清高色的第四代显示产品,也可能作为第五代显示器(三维显示)的载体,这场被称为“人类视觉史上的一次革命”很受业界的重视,其开发速度近年有很大的提高。主要表现在三方面,其一是发展路线图的逐步形成,全球多样化的原型机、产品样机和试销品的不断推出;其二是上游产业链在市场需求的牵引下加速成长;其三是相应的国际标准正在形成,大色域显示产业为投资者打开了大门。
LED大色域背光技术有优势
显示器经历黑白灰度图像显示的“黑白显示”时代(第一代)、基于CRT(显像管)彩色灰度图像显示的“彩色显示”时代(第二代),到基于平板显示器的数字音视频技术的“数字高清显示”时代(第三代),视频图像的质量不断提高,在空间分辨率和对比度上日臻完美,但在色彩还原和再现方面还存在很大的差距。现存彩电色域标准NTSC,仅是人眼视觉色域覆盖率的30多个百分点,处于小色域的“半色盲”状态。从色度学理论知道,扩大显示器的色域,提高色彩再现的饱和度,核心问题在于压窄显示器红绿蓝三基色光源的光谱宽度。CRT和PDP(等离子显示)是采用荧光粉发光,谱宽较宽,其色域覆盖率约33%。LCD(液晶显示)采用滤色片形成三基色,其谱宽与PDP差不多。而DLP采用高压汞灯等连续谱光源分光获得三基色,不但光谱宽度宽,且三色不平衡(红色较低,蓝色较强),其色域覆盖率低于30%。LED(半导体发光二极管)光谱宽度数十纳米,若采用红、绿、蓝三基色独立合成白光技术,不但色域较大而且可做到精细色平衡,其色域覆盖率可达50%。DPL(全固态激光)和LD(半导体激光二极管)属激光源,发射纳米谱宽的激光,红、绿、蓝三基色组成的色度三角形色域覆盖率可高达80%以上,实现近于完美的“高色显示”。
LED、DPL和LD为光源的大色域显示技术均具备实现黑白显示、彩色显示和高清数字显示的“对上兼容”功能,相比之下还具有节能、环保、长寿命和产品性能更多样化(如前投、背投式,平板、大屏幕和微型手机投影式,立体显示式等)的优势。因此发展路线上也有多种选择。LED虽然仅具中等色域,但技术相对简单成熟,且也有规模量产的初步基础;而LCD平板显示是当今显示器市场的主流,还有相当长的生命周期,将LED开发成LCD平板显示器的背照明光源取代放电灯背光板,特别是红、绿、蓝三色设计,不但有大色域优势,而且是节能、环保、长寿命以及超薄模卡、全固化结构等的全面进步,而且能顺应3C融合趋势。调查表明,目前LCD显示器用LED背光板实现更新换代,已受到半数以上消费者的关注,其性价比已能为市场所接受,基于量产和产业化技术的改进,LCD显示器全面固体照明化已成定局。从2008年末起,国外的三星、索尼、国内的海信、海尔等LCD显示大企业纷纷上马LED背光,以60英寸左右的产品为中心,以百万台/年量级开展中试,也许LED大色域背光板技术是LCD与PDP竞争50英寸以上超大屏幕市场的一张王牌。鉴于今年上半年国内LCD电视销售已达690万台,比去年同期增长52%,LED背光板产业被看好。
最近山西长治市采用政府引导,充分吸收民间资本,引进国内自主知识产权的LED技术,组建了长治虹源科技固态显示公司,其主要方向即为LED背光市场。
投影市场与国际同步
LED取代高压汞灯,作为DLP投影仪光源二者结合是中色域显示的另一个切入点。2005年,欧、美、日已有不少这方面的研究报道,但LED和LD投影显示近年全球着力开发的方向之一是微型前投显示,包括便携式嵌入投影系统(如手机投影功能),被视为数码产品市场的新机遇。国内很多单位也开始进入微型投影市场,几乎与国际同步,光源包括LED,DPL+LD和LD三种。据预测,到2011年全球可能有6000万部手机内置激光投影模块,占手机总数的5%。但手机投影显示模块发展进程并不如预测的那么乐观,尚有不少技术待发展。
激光显示另一发展路线是直接上大屏幕/超大屏幕市场。2005年索尼公司率先展出500平方米激光显示拼接墙。国内北京中视中科公司2006年组建以来,主攻激光数码电影机和大屏幕家庭影院,继2008年开发的激光投影仪应用于北京奥运会主运营中心后,又与北京华星国际影城合作推出全球首家激光影院,岁末还将以DPL+LD为光源推出国际首款遵循DCI国际数字电影规范的激光数字电影放映机产品———pvlp系列,包括6000lm、10000lm和15000lm三种。在60英寸激光背投电视市场方面,2008年日本三菱电气率先在美国市场开展早期市场试销65英寸背投式电视,据报道,三菱公司计划2010年在日本国内推广销售。
上游材料及单元技术不断进步
在大色域显示产品整机蓬勃开发的牵引下,上游材料、元件和单元技术也在不断进步。首先LED、DPL和LD光源在市场和技术方面均有长足进展,在LED背光板市场高速发展驱动下,LED今年奇迹般从国际金融危机中走出来,到了市场脱销的地步。LD(红光)+LD(蓝光)+DPL(绿光)三基色激光组合光源已成近年激光投影显示光源的定势,正在向优化波长、增长寿命、降低价格量产化方向发展。另一个激光显示核心部件———图像调制用光引擎(光阀),正沿着两条路线发展,基于微机械技术的光阀,继德州仪器公司的DLP之后,近年索尼开发了GLV(光栅光阀),三星电子正在研发SOD(空间光线调制器),目标是满足1080p全高清图像要求。国内LCOS(反射式液晶光阀)已有相当的水平,正在向量产和微型显示应用方向发展。另一个激光显示特需技术———匀场消相干,近年有不少专利出现,其中采用光纤传输激光束并利用光纤内多重反射破坏光束波阵面降低激光空间相干性,减少散斑噪声的方法使用最多,但还不能获得很好的效果,特别是克服静态图像散斑影响和高增益背投噪声两方面,目前尚需附加屏幕振动的原始方法。
大色域显示产业是一种先进的光电子产业,技术难度大,涉及面广而产业链较长。近年,全球激光显示产业链的整合趋势正在发展,日本为维护自己下一代显示技术竞争力,在松下、三菱电气、爱普生等支持下,制定了“xyYCC”大色域显示标准。欧盟将激光显示技术与移动通信产品结合,提出了移动商务概念,提升下一代产品竞争力。我国在LED显示方面正在制定自己的标准,保护自己准备走向世界。
制定国家标准争得话语权
激光技术是一种战略性支撑技术,可支撑国家的高新技术产业、科技前沿和国防建设的创新发展。
当今显示器市场的主流是平板显示,而在以LCD、PDP和OLED(有机发光)为代表的平板显示产业我国尚无知识产权,特别是上游材料元器件产业链尚未建成,当年引进消化再创新成功的CRT辉煌难以再现。天赐良机,显示技术出现了第四代,大色域显示成了显示产品的更新换代新技术。历史证明,产品切换的过程是争得自主知识产权的最好机会。在“863”计划和中科院知识创新工程的支持下,中科院于“九五”期间即开始了激光显示研究,“十五”期间完成了研究阶段任务,采用DPL三基色光源实现了140英寸激光大屏幕显示,总体水平与国际同步,色域覆盖率等核心技术国际领先,“十一五”期间及时转入了产业化发展。为了不致“起早赶晚集”,我国显示行业应该努力建起国际竞争机制,趁目前大色域显示专利尚不多(国外约900余项,国内100余项),努力打造自己的专利池,开发自己的拳头产品,在产业链布局基础上建立自己的产业/销售联盟,在此基础上制定行业和国家标准并争得国际发言权,以此建设我国具有自主知识产权的大色域显示产业群。
温家宝总理2009年11月24日在中国科学院建院60周年时作的“让科技引领中国可持续发展”报告中强调,科技重大突破与创新将为经济社会增长提供新的引擎,同时也应该清醒地认识到“重大战略高技术是引不进,买不来的。中国要抢占经济科技发展的制高点,必须依靠自己的力量拿出原创成果”。大色域显示是未来显示技术的制高点,占领它只有依靠自己的力量去创新发展。同时我们也应当注意到,建立像显示产业这样的国家级高新技术基础产业,我们仅有引进消化再创新的经验,还没有自主创新取得完全自主知识产权的典范,必须由机制、政策、组织和专有技术的创新抓起,要实现这些系列创新,只有国家行为方可实现,国际上战略性基础产业的自主创新打造,都是在国家力量(包括政策和资源等)的主导下实现的。我国大色域显示产业化发展的良好势头也许可以作为国家试点自主创新打造高新技术产业的试验平台。