激光显示行业规模不断增大,ALPD激光显示技术可会在未来市场中抢占先机?

传感器智造师 2022-06-09

科技海信集团激光器

3681 字丨阅读本文需 9 分钟

从显示行业的发展历史来看,在过往的显示技术和产品当中,很多都是国外企业率先发明和主导的。从传统CRT电视机时代,到今天的液晶电视时代、甚至当下的OLED以及曾经传统光源投影显示产品,基本上都是发达国家的企业在掌握着行业话语权。

2022年冬季奥林匹克运动会开幕式在北京举行的同时,远在千里之外的深圳分会场,四条耀眼的激光光柱冲上云霄,全球首次用激光在云上写出“天下一家”四个大字,并在云端打出“五环”标志。这高科技感十足的云端打字,用的就是ALPD激光技术。

激光是20世纪以来人类的一个重大发明,主要应用范围有三个方面,一是在加工中的应用,比如激光切割、焊接,第二方面是在医学中的应用,比如激光手术、美容等,第三方面是在显示中的应用,比如激光在云上写字,和激光电视机等。

1、中国的激光显示发展历程

中国的激光显示虽然起步较晚,不过目前技术水平已居国际领先地位,2020年以来,国内激光显示的发展历程,大致可以分为三个阶段。

第一个阶段是2002年在国内率先实现了激光显示的原理演示,我国做出了80寸原理性实验,证明激光显示原理是可行的。第二个阶段是2014年,我国做出了三基色LD半导体激光电视,这是国际上首台投影式激光电视,尺寸有100寸。第三个阶是2015年以来,我国建立了首条激光电视的生产示范线,证明了产业是可行的。

根据中国电子标准院的研究报告显示,激光显示技术具有良好的舒适度,低视觉疲劳,并且没有短波蓝光的伤害。激光显示主要有六大使用市场,分别是大屏幕/超大屏幕、电视/家庭影院、办公/微型办公、计算机/游戏机、手机/可穿戴设备显示、三维显示/AR/VR等。

激光器可以发射激光,全球激光器市场主要分布在美国、欧洲和中国地区。前瞻预计到2024年全球激光器销售收入有望达到206.3亿美元。近年来我国激光行业呈较快增长,其中覆盖激光用光学元件、非线性晶体、激光电源等的激光元器件,在2018 年市场规模达288 亿元,同比增长22%。

国联证券预计,未来3-5年激光产业链国产化程度从45-55%提高至75%-80%,带动成本和终端零售价的下降,提高激光的C端普及程度。从产品看,C端激光显示产品主要包括存在多年的激光电视和近年新推出的激光智能投影,激光电视价格高、性能更好、用于替代液晶电视,2021上半年激光电视和激光智能投影的销量比例约为9:1。

从产业发展来看,通过科技部、工信部以及相应的产业支持,光峰科技、海信视像、极米科技等越来越多的国内上市企业参与到激光显示领域,潜心技术研发与迭代。

2、当传统RGB激光技术遭遇ALPD激光显示技术

从技术角度来说,激光显示被称为继黑白显示、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优势。

具体来说,以面向个人消费群体的激光电视来说,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。

经过多年的技术完善,激光显示技术的应用开始“飞入寻常百姓家”。那么,传统RGB三基色激光显示技术和ALPD激光显示技术,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。

在实际应用中,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。对此,多位行业人士指出,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。

然而,新一代ALPD激光显示技术,成功解决了散班问题。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激光技术架构在原理上克服了散斑的问题。

3、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。

4、海信品牌优势明显 产品价格成制约发展短板

与光峰科技相比,“贵”是海信视像激光电视的最大劣势,在网络购物平台上,100英寸及以上的激光电视中,海信最低售价27999,最高售价超过12万,这大大制约了激光电视在普通家庭的普及;而光峰科技子公司峰米科技的100英寸激光电视,最低可以卖到10000元以内,最高30000左右,价格方面具有普及优势。

那么,价格相差悬殊的两个品牌产品,使用差别大吗?

对于显示技术来说,最核心的指标包括分辨率、亮度、色域、对比度、灰阶、刷新率,这都是非常关键指标。具体到激光显示,主要是在大尺寸、高分辨和广色域这几个核心指标上,也就是用小的产品体积获得更高画质画面。

看同类型产品参数,海信的产品在色域方面优势较高,对于色彩的还原度更高,而在亮度方面,光峰科技的产品表现则更好。除此之外,在分辨率、大尺寸等核心指标上,超大屏带来的观感体验两者大体是一致的,这也就不难理解,为何大多数行业下游厂商都选择和光峰合作,因为面对大消费市场的时候,价格往往是非常重要的因素。

当然,海信也有自己的优势。作为家电行业“老兵”、全球第四大电视制造商,海信的品牌和渠道优势是光峰科技暂时无法比拟的,而海信也很懂得如何去持续强化自己的竞争优势。2021年上半年,海信就凭借赞助欧洲杯所带来的营销效果,让激光电视在国外的销量提升十倍。

同时,依托于产业化能力和市场表现,海信与上游主要供应链厂商均保持了良好的合作关系,并同步开展多项联合攻关项目,产业资源整合能力行业领先。

5、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最高做到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。

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最高的光机类核心器件。

一直追求亮度最高,体积最小,在产品形态上不断突破,为用户最大化利用家庭有限的空间。同时追求同功率最亮,同亮度最省的理念,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。届时,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。

最后

行业研究机构认为,无论是在消费人群、技术突破、还是场景应用层面,激光电视产品都有巨大的发展空间。激光电视在家庭应用之外,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。据其预测,2022年全年中国大陆激光电视出货量将达45万台,同比增长60.7%。

随着行业规模不断增大,一方面,能否持续通过技术创新降本降价,将成为激光显示行业做强做大的重要因素,而在行业合力将这一细分赛道做大的同时,品牌的影响力不容忽视。各企业根据自身优势,走差异化竞争之路可能将是未来行业内公司的发展趋势。

文章来源:贾敬华,企业放大镜, 东亚经贸新闻

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