視覺革命 嶄露頭角

顯示技術(shù)經(jīng)歷了黑白、彩色、數(shù)字等時代，當(dāng)前正處于數(shù)字時代轉(zhuǎn)型的過程中。2000至2002年，稱之為液晶電視導(dǎo)入的階段，LCD(液晶顯示)迅速成長，進(jìn)入了快速增長期。2007至2009年，液晶電視進(jìn)入穩(wěn)定期，最終走向成熟期。2010年則是激光顯示最關(guān)鍵的一年。2006至2007年，是激光顯示的科研階段；2007至2009年，是激光顯示的導(dǎo)入期，更多地進(jìn)入到行業(yè)應(yīng)用當(dāng)中；2012年進(jìn)入快速成長期：2015年進(jìn)入穩(wěn)定期、成熟期，將替代等離子和液晶電視。

盡管數(shù)字顯示設(shè)備已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了前幾代的產(chǎn)品，但是，在經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展后也遇到了技術(shù)的瓶頸。目前的主流產(chǎn)品基本在技術(shù)以及視覺體驗上停滯不前，難以讓人滿意。但是就在近幾年，一些國外公司相繼在激光顯示產(chǎn)品上取得突破。三洋、索尼都推出了激光投影機(jī)、激光電影院等產(chǎn)品，而美國不少廠商也在不同領(lǐng)域開發(fā)出了以激光為顯示技術(shù)的產(chǎn)品。無論在哪一方面，這些采用激光顯示技術(shù)的產(chǎn)品都讓人眼前一亮，特別是高達(dá)90％的色域覆蓋率，更是實現(xiàn)了人類有史以來最完美的色彩還原。不夸張地說，激光顯示技術(shù)將是下一代顯示器使用的主流技術(shù)。那么，激光顯示技術(shù)到底有哪些優(yōu)勢?

優(yōu)勢明顯大

激光顯示產(chǎn)品真的就能在視覺上吸引我們嗎?相信這是很多人的疑問。目前LCD顯示技術(shù)已經(jīng)成為主流，但LCD顯示器、電視的缺點也越來越突出，比如LCD壞點，雖然沒有以前那么嚴(yán)重，但在一些嚴(yán)峻苛刻的場合下，還是會有很大的影響，而且色彩空間不足一直是LCD不得不面對的痛楚。同時，大尺寸LCD的燈管長時間使用，溫度會有很大的提高，使得屏幕的壞點增加。而從制造成本上來說，LCD上游開始就要消耗大量的資源。比如玻璃面板，制造的顯示器面積越大，消耗的材料就越多，何況還要專門的面板生產(chǎn)線來制造，整體投資如果沒有海量的銷售作為支撐的話，那么，整個產(chǎn)業(yè)都會垮掉。而激光顯示技術(shù)卻正好可以解決LCD所面對的問題。

在顏色表現(xiàn)上，激光顯示技術(shù)以紅、綠、藍(lán)三基色激光作為顯示光源，與原有的陰極射線管、液晶和等離子體等顯示技術(shù)相比，在顯示系統(tǒng)工藝構(gòu)成上取得了光源升級換代的重大發(fā)明，在色度學(xué)方面實現(xiàn)了重大突破。比如，激光投影機(jī)是采用紅、綠、藍(lán)三基色激光作為光源，由于激光的光譜帶寬特別窄，所以能發(fā)出特別純正的紅、綠、藍(lán)三基色光，這樣就能表現(xiàn)自然界中90％以上的人眼可識別色彩。所以說，激光顯示技術(shù)能給我們還原出一個五彩斑斕的真實世界。

激光光源使用壽命長，可長達(dá)10年之久，相當(dāng)于傳統(tǒng)光源壽命的12倍。這是因為激光器產(chǎn)生的光為單波長可見光，電光轉(zhuǎn)化效率與傳統(tǒng)的顯示光源相比有極大提高，避免了傳統(tǒng)大功率光源放熱過高的缺點。另一方面，激光電視主要以激光器為主，經(jīng)過光信號的處理，通過光轉(zhuǎn)換，最終形成圖像。這樣的過程基本上可以去掉傳統(tǒng)的相關(guān)部件，省去了一些光學(xué)器件之后，能夠節(jié)省40％的成本。

另外，激光顯示作為新一代的顯示技術(shù)具有卓越的低能耗特點。以1000萬臺平板電視每天工作4小時計算，年耗電共計29億度，如果這些家庭采用更節(jié)能的激光電視，每年將節(jié)電20億度，接近幾個大型火力發(fā)電廠年發(fā)電量的總和，相當(dāng)于每年減少173萬噸二氧化碳的排放，非常符合“節(jié)能減排”的國策。另外，激光光源生產(chǎn)過程中不使用對環(huán)境有威脅的重金屬材料，屬環(huán)境友好型光源。

原理很簡單

上世紀(jì)60年代，世界各國的科學(xué)家都嘗試將激光技術(shù)運(yùn)用于顯示光源的研究，但由于受當(dāng)時激光器發(fā)展水平的限制，研究項目進(jìn)展緩慢。上世紀(jì)90年代，隨著全固態(tài)激光器關(guān)鍵材料的研制成功，大大推動了激光顯示技術(shù)研究，使得激光顯示技術(shù)研究獲得歷史性突破。激光全色顯示是利用激光束來改變諸如液晶等材料的光學(xué)參數(shù)(折射率或透過率)，再用另外的光源把這種因光學(xué)參數(shù)變化而構(gòu)成的影像投射到屏幕上，從而實現(xiàn)圖像顯示。它與傳統(tǒng)電視的主要區(qū)別是顯示部分。傳統(tǒng)電視是靠電子束掃描轟擊三基色(紅、綠、藍(lán))熒光粉形成圖像，而激光電視是通過調(diào)制三基色(紅、綠、藍(lán))激光束強(qiáng)度，經(jīng)掃描投影(正投式或背投式)形成圖像。前者是電子束掃描，熒光粉發(fā)光：后者是激光束掃描，激光本身發(fā)光。另一個區(qū)別是所用的三基色不同。傳統(tǒng)電視是紅、綠、藍(lán)三種熒光粉，激光電視則是紅、綠、藍(lán)三種波長的激光，它們的色度點不同，形成的色域不同，色彩的飽和度也不一樣。激光顯示系統(tǒng)主要由三基色激光光源、光學(xué)引擎和屏幕三部分組成。光學(xué)引擎則主要由紅、綠、藍(lán)三色光閥、合束棱鏡、投影鏡頭和驅(qū)動光閥組成。光閥驅(qū)動使光閥上分別生成紅、綠、藍(lán)三色對應(yīng)的小畫面，然后分別引入三色激光照明投影到屏幕上，即產(chǎn)生全色顯示圖像。

激光顯示技術(shù)路線從圖像生成方式上又分為掃描式和投影式。掃描式激光顯示技術(shù)又分單像素掃描方式和GLV(柵狀光閥的英文縮寫)掃描方式。在單像素掃描方式上，圖像的顏色及亮度通過三路光強(qiáng)調(diào)制器，按接收的視頻圖像信號強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)制，行掃描轉(zhuǎn)鏡和場掃描振鏡要與視頻信號中的行、場同步信號同步，在高分辨率下存在一個缺點：分辨率越高，轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)速就越快，會帶來機(jī)械磨損、動平衡、精確同步、光強(qiáng)調(diào)制、空氣潔凈度等諸多問題。再者，調(diào)制頻率達(dá)幾十兆赫茲乃至幾百兆赫茲的空間光強(qiáng)調(diào)制器也很難做到。這樣，光束掃描和光強(qiáng)調(diào)制就成為“點掃描式”激光顯示的兩大技術(shù)瓶頸。在產(chǎn)品層面上，由于其技術(shù)難度大，導(dǎo)致成本高、可靠性差、難于批量生產(chǎn)，因此目前的發(fā)展偏向于GLV掃描方式。所謂GLV技術(shù)，主要是以微機(jī)電原理為基礎(chǔ)，靠著光線反射來決定影像的顯現(xiàn)與否。GLV的光線反射元件是由一條條帶狀的反射面所組成，依據(jù)基板上提供的電壓，進(jìn)行極小幅度的上下移動，決定光線的反射與偏折，再加上其反射裝置的超高切換速度，達(dá)成影像的再生。這一技術(shù)的顯著特點是圖像質(zhì)量可跟原圖像質(zhì)量相媲美，批量制造的合格率較高。由于使用激光器件作為光源，所以克服了傳統(tǒng)燈源使用壽命短的缺點，亮度也更高。

投影式激光成像系統(tǒng)的工作過程：紅、綠、藍(lán)三色激光束經(jīng)“變傾角兩維掃描器”掃描，形成紅、綠、藍(lán)三個掃描面光源，分別投射到各自對應(yīng)的面陣空間光調(diào)制器上，空間光調(diào)制器在視頻信號的控制下，對通過它的單色光進(jìn)行調(diào)制，形成紅、綠、藍(lán)三幅單色圖像，再經(jīng)合成棱鏡合成，形成彩色視頻圖像并由投影鏡頭投射到屏幕上，實現(xiàn)激光彩色視頻顯示。由于激光束的光斑有一定大小，它可同時覆蓋幾十或幾百個像素，因此，該掃描器的轉(zhuǎn)速可以大大降低。與單像素掃描相比，其轉(zhuǎn)速由原來的幾萬轉(zhuǎn)/分降到幾千轉(zhuǎn)，分，使高速轉(zhuǎn)鏡面對的技術(shù)瓶頸得以克服，制作變得容易，成本大幅度下降。在激光束對空間光調(diào)制器進(jìn)行掃描時，尋址控制電路對像素進(jìn)行選通，光閥透光量則由紅、綠、藍(lán)三路灰度信號進(jìn)行同步控制，進(jìn)而獲得紅、綠、藍(lán)三幅單色圖像，再經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)合成，投射到屏幕上，實現(xiàn)激光彩色視頻顯示。

普及需等待

在國外，韓、日、美等國企業(yè)都投入了大量人力、物力去開發(fā)激光顯示技術(shù)，意欲爭奪下一代顯示器件的國際市場，比如像索尼、三菱、三星、日立、東芝就在進(jìn)行相關(guān)的研究。索尼在2005年的時候，推出了超大屏幕激光電影；早在2006年，三菱就推出了激光電視樣機(jī)；索尼2007年推出了55英寸激光電視樣機(jī)。美國的激光顯示研究公司已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)推薦其激光顯示器樣品。在英國、德國都有一批企業(yè)在研究激光顯示和激光電視。

我國對激光顯示技術(shù)的關(guān)注也早已開始。上世紀(jì)80年代末，激光全色顯示技術(shù)就已進(jìn)入我國“863計劃”。通過“國家863”等科學(xué)計劃的周密部署，已經(jīng)建立了從核心光學(xué)材料與器件、半導(dǎo)體與全固態(tài)激光器到整機(jī)集成的完整技術(shù)鏈，并在2003年推出了原理樣機(jī)，2005年推出了60/80/140英寸激光電視樣機(jī)，為我國自主發(fā)展下一代顯示技術(shù)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)和良好的發(fā)展環(huán)境。

不過，國外采用激光顯示技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)投入商用，而我國還未有相關(guān)的產(chǎn)品面世。目前激光顯示產(chǎn)品同樣存在LCD前期所遇到的問題：成本與價格偏高。現(xiàn)在，光源成本很高，激光電視光源的成本占了電視機(jī)成本的80％左右，主要的降價來自于光源的降價，只有當(dāng)光源的價格降到大眾可以接受的價位時，激光電視才能成為主流電視。