【中國數(shù)字視聽網(wǎng)訊】激光顯示技術(shù)是下一代的顯示技術(shù)，具有色域范圍廣、壽命長、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，將導(dǎo)致顯示系統(tǒng)綜合性能的革命性提升，國際跨國企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到“一次顯示領(lǐng)域的革命”的到來，國際上如日本Sony、三菱電氣、精工愛普生、韓國三星、美國德州電器、德國歐士朗、耶拿光學(xué)等巨頭正在加緊該技術(shù)的研發(fā)和布局。

一、激光顯示技術(shù)原理

激光顯示使用具有較高功率(瓦級(jí))的紅、綠、藍(lán)(三基色)單色激光器為光源，混合成全彩色，利用多種方法實(shí)現(xiàn)行和場(chǎng)的掃描，當(dāng)掃描速度高于所成像的臨界閃爍頻率，就可以滿足人眼“視覺殘留”的要求，人眼就可清晰觀察。臨界閃爍頻率應(yīng)不低于50Hz。人眼所能看到的色域中，液晶只能再現(xiàn)27%，等離子為32%，而激光的理論值超過90%。

激光顯示行業(yè)深度報(bào)告——技術(shù)篇

圖1 三基色純激光顯示成像光路示意圖

激光顯示有兩個(gè)主要的研發(fā)方向。第一個(gè)方向是將激光作為新型光源進(jìn)行投影向大屏幕方向發(fā)展，一般采用LCD、LCOS，或者是DMD芯片作為光調(diào)制器，配合鏡頭在屏幕上進(jìn)行投影顯示。投影式顯示器體積、功耗比掃描式大，不同的投影距離需要調(diào)焦才能清晰成像，但投影式激光已經(jīng)攻克了原理研究階段，正在開展大規(guī)模生產(chǎn)階段的攻關(guān)。

目前瑞士巴可(Barco)、美國科視(Christie)、日本NEC(日本電氣株式會(huì)社)、索尼以及我國的迪威視訊、長虹、海信專注投影技術(shù)的開發(fā)。市面上可以見到的影院投影儀、工程機(jī)以及激光電視都是投影式激光的產(chǎn)品。

激光顯示的另一個(gè)研究方向是用三基色激光束在屏幕上進(jìn)行高速掃描直接成像。激光掃描比起投影式顯示在系統(tǒng)體積、功耗方面都有優(yōu)勢(shì)，且不同投影距離無需調(diào)焦就可以實(shí)現(xiàn)清晰顯示。于是掃描顯示技術(shù)一般被用于開發(fā)便攜的微型顯示器。但是激光掃描顯示技術(shù)發(fā)展較為緩慢，技術(shù)攻關(guān)與掃描顯示相應(yīng)的產(chǎn)品還停留在產(chǎn)業(yè)化初期。維視圖像(MicroVision)、韓國(Iljin)、訊寶(Symbol)、Light Blue Optics(LBO)等公司專注于此項(xiàng)技術(shù)。

圖2 激光顯示的兩個(gè)主要研發(fā)方向

二、以技術(shù)成本雙重優(yōu)勢(shì)贏得未來

激光顯示技術(shù)采用三基色作為光源，具有色域范圍廣、壽命長、光效率、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。激光顯示的顏色表現(xiàn)力是目前傳統(tǒng)電視的2倍以上，且光源的壽命可達(dá)10年，是傳統(tǒng)光源的10-20倍。另外，激光顯示環(huán)保節(jié)能，功耗僅為傳統(tǒng)電視的1/3，且生產(chǎn)過程中不使用對(duì)環(huán)境有威脅的重金屬材料。因此，激光顯示具備傳統(tǒng)顯示行業(yè)無法企及的優(yōu)點(diǎn)，是人類視覺史上的一次革命，是顯示技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。

圖3 激光顯示與傳統(tǒng)光源性能比對(duì)

·壽命長，免維護(hù)。激光顯示使用激光器作為光源。激光光源的理論壽命可達(dá)20，000小時(shí)以上，是傳統(tǒng)光源使用壽命的10到20倍。再加之激光是冷光源，工作時(shí)溫度低，長期來看老化較小、衰減較弱，可以減輕使用者維護(hù)的負(fù)擔(dān);

·激光顯示大色域。現(xiàn)有的顯示技術(shù)已解決了圖像顯示、圖像顏色以及顏色的清晰度等問題，未來顯示的發(fā)展趨勢(shì)是高清晰、大色域的革命。傳統(tǒng)的顯示技術(shù)如 CRT、LCD、PDP 和 DLP 等光譜分布為帶狀光譜，光譜寬，因而色彩重現(xiàn)能力差，僅能覆蓋人眼可測(cè)色彩空間的33%;激光光源發(fā)射光譜為線譜，輸出光譜寬度不到 1nm，狹窄的光譜寬度使得色純度接近 100%， 因而色彩分辨率高，色域覆蓋率可達(dá) 90，色彩飽和度為傳統(tǒng)顯示的 100 倍以上。激光顯示可實(shí)現(xiàn)保真度最高的全色顯示，是二維平面顯示發(fā)展的終極方向;

·成像穩(wěn)定。傳統(tǒng)投影使用汞燈或氙燈作為光源，在工作中會(huì)大量發(fā)熱，加速光學(xué)成像系統(tǒng)的老化，長久下來彩飽和度和對(duì)比度都會(huì)下降。液晶顯示技術(shù)也有缺點(diǎn)，如在低溫下成像質(zhì)量會(huì)急劇下降。激光顯示成像的三基色對(duì)應(yīng)的波長不會(huì)隨著時(shí)間、溫度的變化而變化，因此在各種溫度條件下呈現(xiàn)穩(wěn)定。穩(wěn)定的激光顯示器可以做到全天候持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，非常適合應(yīng)用在安防監(jiān)控和軍工等領(lǐng)域;

·節(jié)能環(huán)保。激光因?yàn)楣馐较蛐詮?qiáng)、發(fā)散角小、光能利用率極高， 功耗僅為傳統(tǒng)顯示技術(shù)的1/3。此外激光器的生產(chǎn)是采用半導(dǎo)體材料，生產(chǎn)過程中不使用對(duì)環(huán)境有威脅的重金屬。激光顯示器使用中耗能低、生產(chǎn)過程環(huán)保，是真正的環(huán)境友好型顯示設(shè)備;

·光亮度高。激光焦點(diǎn)處的輻射亮度比普通光源高 100～1000 倍。激光顯示器可以輕易實(shí)現(xiàn)1萬明流的亮度，而更為高端的影院用投影機(jī)和工程投影機(jī)，更是超過了5萬明流的亮度。在2014年，巴克公司展出了高達(dá)7.2萬明流的激光投影機(jī)，是目前全球最亮的投影機(jī)。迪威視訊控股子公司中視迪威也已打造出全球第一套4K級(jí)50000流明激光投影系統(tǒng);

·單熒屏無縫顯示。現(xiàn)在廣泛使用的大屏是一般式將多個(gè)顯示屏幕拼接而成。通過拼接而來的顯示屏，存在并發(fā)碼流軟件、硬件昂貴，屏幕間顏色矯正復(fù)雜色差明顯、整體發(fā)熱量大能耗高、拼接處細(xì)節(jié)容易遺失、事故率高維修工作量大等問題。反觀激光顯示，具有投影方案簡單、無拼接縫隙、無色差亮度、色彩自動(dòng)矯正能耗低、發(fā)熱量小易維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了拼接屏顯示的不足。

圖4 迪威視訊激光大屏顯示系統(tǒng)應(yīng)用于華為展廳

在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)以外，激光顯示在成本上也具備獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。首先激光顯示的生產(chǎn)裝備投資規(guī)模小，激光顯示產(chǎn)品生產(chǎn)裝備的投資，可以從幾千萬美元到幾十億美元分期投入。其次激光顯示產(chǎn)品成本下降潛力大，隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和新技術(shù)的采用，將對(duì)激光顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生革命性的變革，在提升顯示器件品質(zhì)的同時(shí)大大降低成本。

三、大屏顯示領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用空間

激光顯示以其技術(shù)成本上的優(yōu)勢(shì)，在大面積顯示成像領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間。主要應(yīng)用涉及安防監(jiān)控、指揮控制、電影放映、舞臺(tái)演藝、展覽展示、視頻會(huì)議、仿真虛擬現(xiàn)實(shí)、4D影院以及球幕、科普等領(lǐng)域。

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