一块激光显示屏背后的“创新基因”
来源: 经济参考报 作者: 发布时间: 2023-05-26

一张100英寸的巨幅激光显示屏上,一场足球赛事正在如火如荼地进行中:画面上,运动员额头上细密的汗水清晰可见。这张仅0.5毫米厚的巨幅激光显示屏幕,集合了8层光学结构,让投影显示达到4K超高清电视的视觉效果。

眼下,更健康护眼、节能省电的激光电视走进越来越多的家庭。鲜为人知的是,清晰的显示画面背后,是超大尺寸菲涅尔透镜制造技术的突破。成都菲斯特科技有限公司就是全球为数不多掌握这项核心技术的企业之一。每年,约有15万张激光显示屏幕,从这家国家级专精特新“小巨人”企业运往世界各地。

乍一看,激光显示屏与普通投影仪幕布外形上并没有太多的区别。但激光显示屏厚度仅有0.5毫米,薄如一张纸的屏幕里却集中了抗眩光层、散斑抑制层、柱透镜层、菲涅尔透镜等8层不同功能的层面,其中菲涅尔透镜是激光显示光学屏的核心,研制难度也最大。

“一层菲涅尔透镜由数万个微透镜构成,每个微透镜是比头发丝还细的光学元件。”菲斯特董事长张益民说,这样的结构可以吸收周围的环境光,让屏幕仅保留投影机投出来的光线,即使在光线很强的环境里,依然能呈现高质量的显示效果。

但是,大尺寸菲涅尔透镜制造涉及超大幅面高精度机械加工、激光雕刻、精密光学设计等各种制造领域,技术难度极高。

菲斯特副总裁吴庆富带队先后考察了日本、德国、美国等企业,但由于技术限制等问题,并没有购买到成套技术和制造方案。“激光显示屏幕所需的菲涅尔透镜直径达4米,原有的设备和技术难以制造,我们只能靠自己探索。”

将目光瞄准底层制造技术,菲斯特用4年时间持续深入研发。2014年,成功研发出了用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒以及用锥形辊筒模具制造大尺寸菲涅尔透镜的技术。

“通过结构简单、滚压成型的方法,所得到的菲涅尔透镜没有拼接痕迹,光学性能好,菲涅尔透镜的直径不受机床限制,满足投影屏幕、太阳能聚光的大尺寸需求。”吴庆富介绍。

这一举攻克了超大尺寸菲涅尔透镜制造的世界性难题。2020年7月,“用于制作菲涅尔透镜的锥形辊筒”获得了第二十一届中国专利银奖。今年3月,“超大口径菲涅尔微透镜超精密制造及高性能光学屏幕技术”获得了全国颠覆性技术创新大赛总决赛优胜奖。

如今的菲斯特,也已成为多家国内外知名企业的重要供应商,每年约15万张激光显示屏幕运往世界各地。

张益民告诉记者,“企业的生产线每天都处在满负荷生产状态,很多激光电视主机的厂家都需要我们的光学显示屏进行产品匹配,这样才能组成一套完整的激光电视产品。”

而在十多年前,只有国外个别企业能够制造激光显示屏,价格还高达1.5万元以上。

吴庆富介绍说,我们的产品是锥形辊筒滚出来,通过紫外光固化,厚度只有0.3到0.5毫米,一分钟可以做8到12张,产品更薄、产能效率更高。

自主研发的激光显示屏生产出来之后,菲斯特也倒逼了激光显示屏行业成本的下降,一张屏幕从过去1.5万元降到了现在的3000元档。

目前,菲斯特在成都高新西区也建立了光电产业园区,设立超大尺寸超精密制造创新平台。“多条智能化流水作业线,为企业进一步规模化发展提供了完备的科研及产能体系。”张益民说,企业现在拥有50万片光学屏产能基地,将进一步扩大产量规模。

“今年我们还将有新的突破,公司正在研发150英寸、200英寸的激光显示屏幕,不断将菲涅尔透镜、立体光栅等微光学结构透镜或膜材的应用拓展到更多领域,在VR、裸眼立体显示等显示领域持续加大研发力度,实现更多应用场景。”张益民表示。(记者 郭倩 李力可)


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