山东省科技进步一等奖项目:全链条攻关突破三色激光技术,引领新型显示方向

激光显示是新型显示产业的核心发展方向。由青岛海信激光显示股份有限公司(以下简称“海信激光”)牵头完成的“高集成、高效率三基色激光显示核心器件与系统关键技术创新及产业化”项目,就针对三基色激光显示的固有瓶颈与产业“卡脖子”难题,完成了从光源器件到整机系统的全链条自主创新。项目总体技术指标达到国际领先水平,标志着中国显示技术实现从跟跑到领跑的重要跨越,获2025年度山东省科技进步奖一等奖。

作为国内最早布局激光显示技术攻关的企业,海信激光率先攻克单色激光显示技术,开辟了中国引领的显示产业发展路径。然而受技术原理制约,单色激光显示存在系统集成度差、光效低、能效不足等问题,色彩表现与传统LED(发光二极管)显示接近,未能实现本质性突破,难以满足显示技术换代升级的需求。

海信全链条攻关突破三色激光技术,引领新型显示方向。韩星 摄

学界与产业界早已达成共识,三色激光是显示色彩发展的终极方向。早在2000年左右,美日两国便将三色激光纳入未来显示色彩标准,只是当时尚不具备相关产业基础;纵观产业发展脉络,从CRT(阴极射线管)到等离子再到LED,显示技术的演进始终朝着色彩表现力持续升级的方向推进。

这些都表明,攻克三基色激光技术也有着迫切的现实意义。该项目针对三基色激光显示技术领域里激光光源模组和超短焦镜头技术空白、抗光膜片光效低、显示系统集成度低、能效低等难题,创新突破了高功率密度异质集成三色激光光源技术、超高清超短焦高效能镜头设计技术、光谱选择多参量复合高光效屏幕技术、高集成高效率三色激光显示系统设计技术等一系列技术,实现了三基色激光显示多场景产品应用,加速了显示产业格局的重构。

自主创新四大核心技术,覆盖三色激光显示全链条

项目第一完成人、海信激光事业部首席科学家刘显荣告诉记者,该项目实现了核心技术的系统突破。

在光源器件层面,项目针对三色激光光源散热效率低、可靠性差的问题,首次构建异质集成三色激光光源模组架构,突破了高导热复合材料、高密度高精度光学耦合等关键技术,研制出集成化三色激光光源模组,核心指标达到国际领先水平,为整机高亮度、长寿命运行筑牢了器件基础。

在光学镜头领域,项目团队针对三色激光导致的静态色差像差增大、动态显示分辨力下降、长期工作光输出衰减的技术难题,创新性提出精密色散补偿算法,首创镜头动态光热效应自适应设计技术,突破了三色激光光学镜头耐久性设计瓶颈,最终研制出三色激光超短焦镜头。该设备实现色差低于0.4个像素、投射比达0.167、畸变小于0.25%。这意味着,应用了该技术的投影设备,在40厘米的间距以内,就可以现对100吋电视的高清画面投屏,在极短投射距离下保障了超高清画面的成像精度与稳定性。

在屏幕技术方向,项目针对传统抗光屏幕光学效率低、亮度增益与对比度、视角性能相互制约等问题,建立起光谱选择多参量复合高光效屏幕技术架构。其独创的光谱选择反射层设计与制备技术,创新表面微结构光分布调控技术,通过精准材料配比在画质达标前提下实现综合亮度增益最大化。在相关技术的支持下,海信激光电视环境光遮蔽率达90.89%,大幅提升了光线利用效率与环境抗干扰能力。通俗来讲,在使用激光电视的时候,即使是白天开着窗帘,用户也能看清电视屏幕上的画面。

在系统集成环节,项目针对三色激光光分布高度不均匀的问题,行业首创“空间-色彩-偏振三维集成匀化”的光学架构,引领光学引擎集成化发展方向,同时突破基于观察者同色异谱分析的激光显示白点匹配技术,实现了高精度色彩还原。

技术全面落地开花,释放产业才能带动价值

全链条的技术突破,要体现在产业应用上,才能释放市场价值。对此,刘显荣介绍,海信三色激光电视在画质、屏幕尺寸、能耗、寿命、环保等多个维度,形成了综合竞争优势。

首先,是在画质色彩上实现了代际领先。刘显荣说,激光的色彩覆盖能力可达人眼可见自然色彩的60%到70%——液晶只能显示40%左右。因此,三色激光搭配高精度色彩还原技术,实现了色彩鲜艳度与准确度均实现跨越性提升。

而在大尺寸应用场景中,该技术路线落地性与性价比优势突出,可实现150吋超大尺寸屏幕显示。尤其值得一提的是,该技术“解放”了传统电视对屏幕的“刚性要求”,实现了屏幕卷曲运输。这就实现了超大尺寸激光电视的制作成本远低于LED屏幕的电视。“以150吋激光电视为例,激光电视的售价约为LED屏幕电视的五分之一,大幅降低了超大屏家用的门槛。”刘显荣说。屏幕的优化,也降低了电视使用能耗——同尺寸下,激光电视整机能耗仅为LED大屏的十分之一左右。

光谱膜片

与此同时,由于整机器件数量少于传统液晶电视,三色激光显示电视在寿命与可靠性上表现更优,整机光学寿命达25000小时。

该项目开创了激光电视这一全新家用显示品类,推动全球显示产业完成了从单色激光向三色激光的迭代升级,彻底改变了以往液晶、等离子等主流显示技术均由海外主导的产业格局,全方位重塑了全球高端显示产业的竞争格局。市场端是最好的反馈,目前,应用了该技术的产品销售收入达到43亿元,助力海信激光电视市场占有率连续7年世界第一。(青岛日报/观海新闻记者 耿婷婷 实习生 董雨馨)

责任编辑:王逸群

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