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数字告示与LCOS投影式激光显示产业现状发展趋势

2011-01-19 03:35:52 现代显示 2011年1期

所谓数字告示,台湾称数字看板,国外也有称数字标牌,这是交互式数字多媒体(网络)信息发布与互动系统的俗称,它属于一个混沌未明的产业,是一个新兴产业,随着信息社会发展,信息化的推进,未来世界数字告示将无所不在,它结合制作、传输、显示、辨识、互动等技术,渗透到人们的生活之中。

数字告示的市场预期相当的大,从公共运输系统的信息告示牌、商业的宣传告示牌、银行系统的显示告示牌,甚至到会议室、教室、电影院、游戏娱乐场所的告示牌。数字不仅局限于广告牌,而且在其它如政府、办公、国防安防监控、交通管控、指挥室、生产调度、会议厅、演播厅、旅游景观、运动会、展览会、宴会会场等都得到了广泛应用。

今年我国数字告示仅商务应用市场销售额预计可达350亿元人民币以上,其中平板显示屏(LCD与PDP)预计近百亿元人民币,保守估计数字告示每年平均会以25%以上的速度增长,到“十二五”期末将超过500亿元人民币。

随着信息量不断增多,数字告示的终端显示要求屏幕越来越大,清晰度越来越高,与大屏幕投影显示产业越来越密切。

我国投影产业十多年来经过广大职工努力,现在已基本建成能适应研发到生产,从零部件到整机的一条龙配套产业链。从事研发、生产、工程安装与配套的企业300多家,绝大部分为中小企业,全国销售单位约5,000多家,分布全国各大中小城市,在国内已经形成具有一定规模的显示行业。

现在我国拥有各类MD投影显示设备约300万台。前投影机国内销量每年平均按20%左右递增,2009年销量为76.8万台,大屏幕系统集成拼接显示屏销售额每年增长30%以上,2009年销售额约32亿元,背投影机与桌面显示器市场发展迅速,伴侣式微型投影机与手机投影机、数码相机投影机均已投入市场试销,其中伴侣式微型投影机已在市场销售了数十万台。根据海关提供的统计数据,2009年我国出口彩色投影机约476万台。

以LCOS为代表的MD投影显示设备已广泛应用于教育、办公、商务、建设、交通、旅游、邮电、监控、电视、电影、电力、水利、文化娱乐、军事等各行各业的信息显示终端,从小尺寸到超大尺寸,从固定到移动、便携,应用极为广泛。

投影式激光显示(以下简称激光显示)采用色饱和度高的三基色激光作为显示光源,具有色域范围广、寿命长、节能环保等优点。使显示系统综合性能实现了大幅度的跨越,被认为是“一次显示领域的革命”,未来每年将有500亿美元以上的市场前景。今天已不再是只有索尼、三菱电器、三星、欧司朗、耶拿光学等少数国际产业巨头在进行着激光显示技术产品的研发了。目前国际激光显示技术已进入和发展到即将实现产业化的前期阶段,核心材料与器件的工业化生产和配套产业的完善,以及争夺先期市场已成为当前的发展重点,未来的3~5年将是全球激光显示技术产业化发展的关键时期。

在国家863计划的项目支持下,我国激光显示核心关键技术领域取得了国际领先的自主创新突破。这一成果结合我国在固态激光技术领域的良好基础和强大的电器制造能力,为我国显示产业的自主创新跨越发展带来了难得的机遇,为了将领先的激光显示技术转化为产业竞争力,在科技部和中科院的支持下,2006年“中视中科光电技术有限公司”作为激光显示技术产业化的研发平台正式成立。四年来,通过有效的产研结合密切合作,围绕激光显示高端产品和关键部件开展了创新研发,并取得了一系列重要突破,包括国际领先的高效率低成本的激光光源(与传统全固态激光器相比效率提高1.5倍,体积减小60倍,成本降低近100倍)、全数字化激光电源长寿命匀场消干光源模组、激光显示颜色管理算法、散斑测量仪器等。激光电影放映机已在市场上运营近12,000小时(激光投影在圆满服务奥运会后,也圆满完成了世博会中国馆的服务),基于LCOS光机的71英寸激光背投已推出样机,100寸的全套电视解决方案在北京市政府的支持下已进入前期准备阶段,这一切为激光显示产业化奠定了重要基础,并得到了有关部委相关领导及产业界的肯定。

一、激光显示技术的发展

显示产业是现代高技术产业的重要组成部分,也是现代信息化发展的重要基础产业。激光显示作为下一代显示技术,能够最逼真地再现色彩绚丽的画面,并且能更加节能环保,具有广阔的应用领域和市场前景。

1.激光显示技术优势明显

目前,显示产品的色彩再现能力均未突破NTSC制式的色彩空间。其色域空间,仅能覆盖人眼所能识别色域空间的31.8%,难以真实还原自然色彩,这已经成为进一步提高显示质量的重要障碍。激光显示作为新一代显示技术在继承了数字显示技术所有优点的基础上,以高饱和度的红、绿、蓝三基色激光作为显示光源,解决了显示技术领域长期没有解决的大色域色彩还原的难题,其色域覆盖率接近90%的人眼可识别色彩,从而最完美地再现自然色彩。

由于激光具有光谱线稳定、转换效率高、方向性好、光能利用率高、能耗低等特点,制造过程中不需消耗大量的水资源,更加节能环保。现在的显示产品能做的激光都能够更好地完美表现,并可以开拓更新的显示产品市场——微型、手机投影、三维立体、全息。

二、激光显示的产业化前景

1.全球显示市场及显示产业规模庞大

全球主要显示设备产值已超万亿。我国电子信息产业持续快速发展,综合实力大幅提升,电子大国的地位更加突出,且每年以10%左右的比例持续增长。未来5年,仅激光显示的产品市场规模将达到400亿元左右。据《LASER FOCUS WORLD》的预测,全球激光显示技术的潜在市场规模将超过4,000亿人民币(570亿美元)/年。

2.我国显示市场现状堪忧

我国处于全球平板显示产业链的最末端,70%以上的收益被国外少数厂商赚走了,缺少核心技术,仅面板和驱动IC等核心部件和技术。

3.激光显示为我国显示产业创新发展提供了难得机遇

胡锦涛总书记在2009年的两院院士大会上明确指出:“自主创新能力是国家竞争力的核心,独立自主,自力更生,无论过去、现在和将来,都是推动我国科技事业发展的根本立足点。在关系国民经济命脉和国家安全的关键领域,真正的核心技术和关键技术只能依靠我们自己,只能依靠自主创新,必须把提高自主创新能力摆在全部工作的首位。建设创新型国家,真正掌握核心技术,抢占科技制高点,奋力在世界高科技领域占有一席之地,切实增强国家核心竞争力,牢牢把握我国发展的战略主动权。”

因此,面对目前国内平板显示产业的窘境,面对引进主流平板显示屏制造能力所需数百亿美元的投入,我国显示产业要进入良性发展循环,就必须依靠自主创新的核心技术和关键技术,实现技术和产业的跨越发展。

当前,以激光显示为代表的新一代显示技术正在推动国际显示产业的变革。新一轮的产业竞争即将来临,这也为我国显示产业的重新崛起提供了难得的机遇。我国已经实现激光显示核心关键技术的突破,拥有激光光源、照明模组、图像引擎、激光显示产业整机集成制造能力,这些要素的有效集成,将使我国在以激光显示为代表的新一轮显示产业竞争中取得先机。此外,激光显示目前正处于大规模产业化前的技术和产品研发竞争阶段,尚未形成垄断性国际分工,也尚未形成垄断性的技术标准,这也为我国激光显示产业的发展留有难得的时间,这是历史给予我国的一次难得的机遇。

4.我国激光显示面临的挑战

首先,我们今天依然面对的竞争对手是技术及资金实力强劲的跨国企业,他们的投入巨大,技术研发和产业链整合的进展迅速。而国内家电及显示产品制造企业在激光显示领域的技术基础薄弱,在产业化方面的考虑程度较低,在相关产业链方面尚未形成紧密合作的联盟。在融资渠道和投资力度上也与国外竞争对手存在巨大差距。其次,国外企业目前也正在通过商业合作的形式对我国进行渗透,力图抵制我国激光显示产业的自主创新发展。

今天,激光显示进入大规模产业化尚存的主要障碍是成本,正如Lnsight media所言——“影响激光显示产品进入市场的决定因素不是其性能,而是价格”,飞利浦预测消费市场可接受的成本为100美元/W,这是当前激光显示产业化关键技术攻关的重点内容。

三、激光显示产业化进展

1.我国激光显示产业化的技术基础

与日本等发达国家相比,我国激光显示技术的研究水平与国际同步,在某些关键技术方面处于国际领先水平,通过多年积累,中国在激光显示技术领域已拥有了完整的自主知识产权链,特别是在全固态三基色激光、匀场、消相干、激光显示等关键器件和整机技术方面均有自己的专利保护,具备在该领域实现产业化重大突破的良好基础。目前,国际上针对激光显示的专利申请有1,000多件,国内从1990年开始之后10年来一直持续小幅增长,直至2002年陡然增量并保持显著增幅。攀升至今,目前国外进驻中国的激光显示专利约有近100件,约占专利总数的10%。国内针对激光显示技术的专利已超过140件(其中,108件为中视中科和光电院所有),国内激光显示专利已经覆盖了整机、光源、消相干、匀场、高效耦合、光学引擎和投影镜头等各个环节,为构成具有完整知识产权的激光显示产业奠定了基础。

2.我国激光显示产业发展的初步预测

根据激光显示国际发展动态,以及我国激光显示产业化的基础和发展状况,经我们初步估算,未来5年内我国激光显示产业投资规模约为300亿元。

第一阶段从现在到2011年底,从高端市场的切入将形成20亿元左右的产值,预计产业投资20亿元以上,重点发展基于化合物的半导体器件和人工晶体材料的红、绿、蓝三基色全固态激光光源,以及我国具有一定产业基础的LCOS光学引擎的激光显示技术。加强核心技术和配套技术的工程化技术开发建设,完善激光显示产业链,积极推进知识产权和技术标准战略,围绕具有知识产权的核心技术和产品,巩固我国在激光显示技术领域已有的优势。

第二阶段是2012~2013年,实现数字电影放映机激光投影、大尺寸激光电视、便携式显示产品的产业化体系逐渐形成。开始进入商用市场,并形成200亿的产业规模。在激光显示产业的关键技术和设备环节实现我国自主开发和生产,形成具有一定国际竞争力的产业能力,全国预计投入60亿元以上。

第三阶段从2013年后开始全面进入大众消费品市场,会逐步形成近1,000亿的产业规模。在进一步发展技术和扩大激光显示产业的同时,重点部署基于新型激光器件的显示技术的研究和工程化开发,实现兼具超高临场感和三维显示技术的重大突破,打造国际领先的激光显示产业。预计全国会投入产业化投资200亿元以上。

未来的几年是激光显示技术产业发展的黄金时期也是关键时期,激光显示产业链涉及微电子、光机电、家电等多个领域。新的“十二五”规划,科技部已将激光显示列入重点发展的重大专项,其它部委也于“十二五”规划中将激光显示首次列入,这预示着激光显示产业在国内将进入一个高速发展的时期。

激光显示是历史给予我们的一次发展和振兴民族的显示产业的机会,如何实现由“中国制造”到“中国创造”不是一句口号,在30年改革开放的基础上,在全球最大规模显示产业制造基地的基础上,如何抓住历史机遇,如何把握好这次机会,使今天在这一相关领域及行业的竞争中不再落后,打个翻身仗,一扫过去显示行业头上的阴霾,请抓住这个机会。

激光显示发展给数字告示发展提供了条件,数字告示不仅在商用市场,而且在家用市场亦有广阔的发展。“十二五”规划期间,数字告示与激光显示产业将得到迅猛发展。