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中国工程院院士许祖彦:自主创新为新型工业化添动力

2023-12-05   中国电子报   阅读量:149

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中国工程院院士许祖彦

    “新时代新征程,以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业,实现新型工业化是关键任务。”习近平总书记就推进新型工业化作出的重要指示,深刻阐述了新时代新征程推进新型工业化的重大意义、重要原则、重点任务,为我们扎实推进新型工业化、加快建设制造强国、构筑中国式现代化的坚实物质技术基础指明了前进方向,提供了行动指南。

    当今时代是信息的时代,各种信息系统终端设备与人之间的交互都需要通过信息显示来实现。人类80%的信息获取依靠视觉,记录和再现相互依存的显示产业是信息产业的支柱。

    显示产业发展方向是走向人眼的分辨极限,目标是高保真视频图像的获取和再现。回顾显示产业发展历程,从黑白显示、彩色显示、数字显示,解决了图像有无问题、图像有色问题、视频图像易被干扰的问题。到了21世纪初,激光显示则解决了图像高保真再现问题,即视频图像超高清问题。

    中国激光显示产业突出自主创新

    加快提升产业创新能力,落实企业科技创新主体地位,强化需求和场景牵引,激励企业加大创新投入是新型工业化的重点任务之一。

    新型工业化是重视自主创新的工业化。自主创新是科学的,符合全球化趋势的。显示产业如今已进入超高清时代,已有国际标准BT2020,包含高分辨像素达4K/8K、色域覆盖率达75.8%以上、颜色数达12bit三个技术要素。激光显示原理是以红、绿、蓝三基色激光为光源,调控三色激光强度比、强度时空分布、总强度,实现全色视频高保真再现,能同时实现以上三个要素,因此激光显示是实现超高清显示的一条最成熟路线。激光显示亮度高,易于将显示亮度控制在人眼视觉感知的最佳范围,保证显示的高清晰、高对比度和舒适度;激光显示光谱宽度窄(≤5nm),保证显示图像的色域覆盖率达到75.8%超高清标准;激光显示方向性好,使激光显示产业化易于调控整体架构,实现高效、超轻、简约化的工程要求。

    自主创新是围绕先进技术展开的。现在开展的新型显示产业研究是二维显示(平面显示),超高清BT2020标准已经达到人眼分辨极限,即空间分辨一角分、光谱分辨1nm、颜色视频分辨100帧/秒、视场尺度分辨上下主视场30°、左右主视场60°。

    自主创新是有巨大经济活力的。激光显示必将发展成为国家的战略性新兴产业,将达到4500亿美元/年的全球市场规模,在中国将达到4000亿元/年的市场规模。

    自主创新也是服务于人民生命健康的。激光显示具有单色性好、方向性好、亮度高三大特性,这决定了激光显示在兼容数字显示技术优点的基础上,具有超高分辨、大色域、大颜色数、观赏舒适度高等特点。超高清激光显示有很好的护眼优势,已被理论研究和人群试验检测所证实。

    自主创新还是具有中国先进特色的。激光显示有两种模式,一是投影式,由中国科学院理化所应用激光毕勇/高伟男团队率先研发出三基色LD投影产品样机。目前国内已有杭州中科极光、海信、长虹等40余家公司生产,2022年国内销售规模超过200多亿元,市场处于快速发展状态,技术和产业化进程国际领先,且正在开拓海外市场。另一种模式是平板式,是北京东方镭射科技公司许江柯团队首创研发,并转化成产品。该远程医疗监控终端产品被解放军总医院(301医院)用于解决远程医疗图像显示与临床不一致的世界难题,发展出了“激光远程医疗”新方向。目前,301海南中心(三亚)建立了激光远程医疗门诊,正在大力推广中。

    在激光显示产业发展进程中,中国抓住了机遇。我们抢先20年自主研发激光显示技术,现在全国激光显示产业从业者有了一个“中国人看中国电视”的“中国梦”,经过团结奋斗,一定为中国式现代化做出应有贡献。

    激光显示向绿色化和真三维发展

    绿色化是新型工业化的鲜明时代特征,也是制造业转型升级的重要方向。当前,我国进入高质量发展的新阶段,“碳中和”上升为国家战略。激光显示具备屏幕不发光、画面亮度适中、视觉舒适、能耗低、屏幕越大节能效果越明显等优势,比液晶电视节能50%,是很好的绿色产品。因此,推广和应用激光显示技术是推动绿色低碳发展的一项重要举措。

    真三维显示一直是人类追求的未来显示技术。真三维显示有两种原理,一是光全息原理,光全息是一种相干成像,利用介质记录下物体光信息的全部,包括波长、振幅和相位的时空分布,再用激光再现。需突破的难点一是找到一种能记录激光相干条纹≥5000线对/mm的介质,二是记录时不用激光而用普通光。另一种真三维显示是光场成像(计算成像),即记录下物体光波的三维全部信息(波长、强度等时空分布),再计算成像再现,难点在于计算量巨大,需超算才能完成。平面显示走向真三维显示,是人类显示技术的革命,任重道远!

    激光显示的发展方向除绿色化、真三维外,还有智能化和小型化。手机是一种光电技术系统,激光显示的加入,将使手机显示更先进、更清晰。而激光显示的小型化问题可逐步进行,先将平板加上激光显示,再逐步缩小进入手机,这涉及激光显示的架构改革,促进手机更加智能化,助力数字技术与实体经济互动发展。

    未来技术是一切技术的宏观发展模式,显示技术也不例外。未来技术包括颠覆性技术和新功能技术两方面,颠覆性技术是发现,新功能技术是发明。真三维显示目前还未发展成为规模产业,等待未来技术去开拓。

    作者丨中国工程院院士许祖彦

    编辑丨诸玲珍

    美编丨马利亚

    监制丨连晓东