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许祖彦:抓住时机建立标准 迎接激光显示时代到来

导读: 激光显示技术正在飞速发展,建立激光显示标准,我们应在市场竞争中争得我国应有的激光产业知识产权,建立自主的新民族显示工业。

  作者:中国工程院院士 许祖彦

中国工程院院士 许祖彦

        激光显示技术正在飞速发展,建立激光显示标准,我们应在市场竞争中争得我国应有的激光产业知识产权,建立自主的新民族显示工业。

        显示器是信息链的人机界面终端。伴随着人类经济和社会的发展,人们对于信息再现的高还原性要求也在不断提高。在视频图像领域,上世纪30年代出现了黑白电视(第一代),50年代出现了彩色电视(第二代),90年代发展成数字电视(第三代)。本世纪初,大色域的激光显示飞速发展,开始进入激光显示时代(第四代)。而在激光显示之后将是三维立体显示。

        激光显示是一场视觉革命

        黑白电视的出现,使得民众获取信息的空间急剧扩大,电波传送信息的内容由原来单一的文字、声音扩展成为生动的动态图像(包括文字和伴音),首次满足了人们便捷、快速获取动态图像信息的需要。
      为了能够更好地传递和表达图像的原有内容,人们将黑白图像发展成为了彩色图像。之后,为了解决动态图像信息的高速传递和图像的高分辨率再现问题,高清晰数字化显示技术得到了广泛应用。到此,平面视频图像高保真显示的最后一个问题——— 大色域问题就提到日程上来了。由于激光显示采用的是高亮度的红、绿、蓝三基色激光(单色)合成白光光源,激光显示基于最大色度三角形(最大色域覆盖率),因此可显示颜色最丰富、色彩最鲜艳的图像;三基色独立产生,允许白光合成的精确配比调控,因此可显示最自然(不偏色)的图像。激光的高度方向性发射和高稳定性运转,将显示出最清晰的图画,故可以说激光显示将视频显示的高保真推向最高阶段,是二维显示技术的完美终结技术,是一场视觉的革命。
      本世纪初,随着激光技术的长足发展,激光显示技术的研发风潮席卷全球,国家“863”计划和中科院创新工程不失时机地支持和组织中科院5个院所联合攻关,2003年9月在国内率先实现了激光全色投影显示,2006年1月研制出140英寸激光全色显示原理样机并通过了相关部门鉴定,鉴定结论为总体与国际同步,色域覆盖率国际领先。样机的显示效果给众多显示专家、各类人群留下了震撼的深刻印象。从观众主观感觉上证实了激光显示的优势并验证了激光显示技术的可行性。可以说,原理样机的研制成功,标志着我国激光显示研究阶段基本完成。由此

中科院与社会资本在产学研基础上成立了北京中视中科光电技术有限公司(中视中科),开始了激光显示产业化攻关。在有关部门的大力支持下,中视中科同有关显示单位合作,经过两年的努力,成功开发出全球首台符合国际DCI标准的激光数字电影放映机,在北京成立全球首家激光影厅,受到广大观众的热烈欢迎。这一激光显示产业化的首次尝试向社会发出了一个有力信息,即大色域的激光显示商业化时代已经到来。

      大色域激光显示有优势

      大色域的激光显示技术与目前所有显示技术相比具有划时代的优势:激光能实现更大的色域,其色域覆盖率是传统显示器的2倍以上。激光是线谱,具有很高的色饱和度,可显示自然界最真实、最丰富、最鲜艳的色彩。激光强度高,大屏幕、超大屏幕显示最为适用。激光方向性好,能实现更高的显示分辨率。激光器产生的为单波长可见光,电光转化效率与传统的显示光源相比有极大提高,避免了传统大功率光源放热过高的缺点。激光光源使用寿命长,从长远来看使用成本明显低于现在通用的传统大功率光源,产品整体性价比明显高于传统产品,并且维护简便。
      半导体技术和计算机技术飞速发展,使得微电子处理器、光电子元器件的体积越来越小,工作能耗越来越低,工作效率越来越高。这些变化使得显示终端的体积更加紧凑、小巧,显示终端产品开始向多元化发展。例如LED显示色域覆盖率虽不如激光,但是技术比较成熟,它除了用于投影显示光源外,还可用于LCD平板显示背光源,可大大改善其寿命和显示能力,发展出大色域显示的一代中间产品,其市场前景非常好。
      同传统光源相比,激光和LED这类冷光源除了能够最大限度地覆盖人类肉眼所能分辨的色域,还有另外一个巨大优势,就是能将传统投影机的结构大大简化。因为传统的高压汞灯和氙灯在发出少量可见光的同时,还要产生大量的红外光和紫外光。红外光会产生巨大的热辐射导致投影机寿命缩减,而紫外光会对人体产生危害,普通投影机内部不得不安装上多块红外和

紫外反射镜,以减少对设备和人的损伤。冷光源能将传统投影机中的冷镜等器件去掉,从而减小投影机的体积,简化其结构,更加有利于生产小型紧凑的显示终端。如以手机投影为代表的微型显示装置,这是传统显示技术不能实现的,是激光显示技术对显示市场的开拓性贡献,微型显示装置装以“掌上投影仪”功能,能将20英寸以上屏幕的电视机和游戏机装入衣服口袋,随身携带,随处使用,将把现在的笔记本电脑缩小到手机大小,出现真正的微型电脑。

      超大屏幕投影是发展方向

      在激光电视发展的基础上,激光显示的另一个开拓性发展方向就是大屏幕、超大屏幕投影显示系统,如70英寸~200英寸的大屏幕投影显示,将真正实现家庭影院的概念。而数百平方米的高清场馆内超大屏幕(拼接)显示将是未来公众信息传播的界面(广告、会议、舞台等),如2005年日本爱知世博会尝试的500平方米激光显示“地球的屋子”。
      普通投影灯泡光源的电光转化效率低,使得大屏幕显示的图像昏暗,画面色彩暗淡,图像画面层次感差。为了保持相对较好的观赏效果,光源的发光功率限制了投影屏幕的尺寸大小。因此,高清晰、高画质的大屏幕、超大屏幕显示技术一直是一个技术难题。随着大色域激光显示技术的日趋完善,大屏幕、超大屏幕投影显示的技术难题将得到显著缓解。红、绿、蓝窄线宽激光光源所表现的色彩覆盖了人类肉眼所能分辨的色域的90% 以上。鲜艳色彩所展示的画面,其层次感更为丰富,对比度更加明显。
      显示产业是信息产业的重大支柱产业之一,其产量在每年千亿美元量级,是我国这样的人口众多的大国不得不为的基础产业。作为第四代显示技术的大色域激光显示势必将成为未来显示市场的主流技术,同时还将大大拓展现有的显示市场(大屏幕/超大屏幕和手机/微型投影显示)。当前已进入激光显示时代,激光显示技术正在飞速发展,建立激光显示标准,开发各类激光显示产品的竞争日趋激烈,我们必须抓住这显示技术更新换代的良机,争得我国应有的激光产业知识产权,建立自主的新民族显示工业。

  各种平板显示技术比较

      液晶显示(TFT-LCD)

      数字电视的发展,对TFT-LCD显示器件提出了越来越高的特性要求:大尺寸、高清晰度、宽视角、高动态响应速度、真彩色(高色域)、低功耗等。便携式电子产品也正向着集通信、计算机、网络、视频电视、娱乐等一体化集成方向发展,也对TFT-LCD器件的特性提出了越来越高的要求。

      等离子体显示(PDP)

      PDP是在面板上通过加工工艺形成微观障壁结构(cel),在障壁上涂上三色荧光粉,注入惰性气体通电后,气体产生等离子效应,激发红、绿、蓝三色荧光粉,从而产生不同颜色的光。通过电路控制,产生适合的电视图像。

      有机发光二极管(OLED)

      OLED 具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、工作范围宽、易于实现柔性显示和3D显示等诸多优点,将成为未来20年成长最快的新型显示技术。OLED还被业界认为是最有发展前景的新型显示技术之一,是未来社会最理想的显示器。同时,由于OLED具有可大面积成膜、功耗低以及其他优良特性,OLED还是一种理想的平面光源,在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。

    激光显示(LaserDisplay)

      在继承了数字显示技术所有优点的基础上,激光显示技术以红绿蓝三基色激光作为显示光源,在色度学方面实现了重大突破,解决了显示技术领域长期以来悬而未决的大色域色彩再现的难题,所以能够最完美地再现自然色彩。激光显示技术在图像质量、产品寿命、节能、环保、易于实现大屏幕以及生产平台共享等方面具有显著优势。

 

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