目录摘要 (2)1引言 (3)2激光显示技术 (3)2.1激光显示技术原理 (3)2.2激光显示技术特征 (4)2.3激光显示技术类型 (4)3激光显示技术发展历史 (5)3.1国内激光显示技术发展历史 (5)3.2国外激光显示技术发展历史 (5)4激光显示技术发展现状 (6)4.1国内激光显示技术发展现状 (6)4.2国际激光显示技术发展现状 (9)5总结 (10)6致谢 (10)7参考文献 (11)摘要激光显示作为新一代显示技术,继承了数字显示技术所有优点,能够最完美的再现自然色彩。
本文简要介绍了激光显示技术的原理、特征、类型,并对国内外激光显示技术的发展历史和现状作了介绍。
关键词:激光显示技术、三基色激光、激光三维显示、数字显示技术AbstractAs a new generation of display technology, laser display inherited all the advantages of digital display, and can perfectly reproduce the natural colors. In this thesis, the principle, characteristic and type of laser display technology are introduced briefly. In addition, the developmental history and present status of which laser display is in domestic and overseas area are introduced too.Key words :Laser display technology;Tricolor laser;Three dimension display of laser ;Digital display technology1 引言激光光源在投影仪,包括数字影院的应用,未来市场的显示技术由将逐渐由气体发光光源向固态发光光源发展,激光光源将成为未来的主流[1]。
激光显示技术在色彩方面成为第四代显示技术,从颜色发展演变史首先显示技术从黑白逐渐发展到彩色显示,在彩色显示基础上融入信息技术的发展和数字技术的发展,现在数字显示解决了解析度问题。
激光显示技术一方面高分辨,另一方面颜色的表达能力远远超过现在的所有显示器件,给人们一种全新的色彩体验。
激光显示技术是高技术密集型的技术,包括半导体材料发展,激光技术的发展,以及微电子工业和整机制造等一系列产业链。
目前我们国家在激光显示技术方面和国外差距是非常小的。
为了进一步推动激光显示技术,国家863计划成立了围绕激光显示技术的产业联盟,这个联盟当中包括半导体材料以及关键技术的生产,关键器件和整机包括装备一系列产业链的链条,这个举措能够加速中国在激光显示产业方面的速度,在国际上形成一定的优势。
激光显示技术不仅可以进入现有的激光电影机、激光投影机、激光背投电视、激光背投拼接墙等显示产品市场,而且能够创造出新型显示产品市场,如激光微型投影、激光投影手机、激光三维立体显示等。
中国激光显示技术的进展,首先在半导体激光器输出功率和效率均在国际上处于领先水平,另外围绕着激光显示激光器件小型化、集成化取得了很大的进步。
2 激光显示技术2.1激光显示技术原理激光显示技术以红绿蓝三基色激光作为显示光源,与原有的阴极射线管(CRT)、液晶(LCD)和等离子体(PDP)等显示技术相比,在显示系统工艺构成上取得了光源升级换代的重大发明,在色度学方面实现了重大突破。
由于激光为线谱,色饱和度高,色彩鲜艳;又由于激光谱线丰富,可以选择实现大色域显示,因此可显示超过CRT、LCD和PDP两倍以上的色彩,解决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,激光显示技术能够最完美地再现自然色彩,是继黑白显示、彩色显示、数字显示之后的第四代显示技术。
激光全色显示技术以红、绿、蓝激光为光源,其工作原理如图1所示:红、绿、蓝三色激光分别经过扩束、匀场、消相干后入射到相对应的光阀上,光阀上加有图像调制信号,经调制后的三色激光由X棱镜合色后入射到投影物镜,最后经投影物镜投射到屏幕,得到激光显示图像[2]。
图1激光全色显示工作原理图2.2激光显示技术特征1、激光为线谱。
激光的光谱特征与传统的灯泡光源或者荧光粉光源有显著的差别,其最大的差别在于激光光源的光谱分布是非常窄的光谱分布,色彩饱和度高,图像色彩最鲜艳。
2、谱线丰富。
激光光谱的色域极高,图像色彩最为丰富,为色彩丰富的图像展示提供了一个舞台。
这样的话,我们可以在显示器件的研发过程中选择最适合显示色彩的波长进行显示。
3、高强度。
激光具有非常高的强度。
我们知道,激光把光集中在一个很小的方向上进行排出,它在显示方面可以实现非常高的亮度,这样的话,即使是很小的一个芯片也可以实现超大规模的显示[3]。
4、方向性好。
激光的方向性好对形成高分辨率有非常好的潜能。
2.3激光显示技术分为三种类型[4]1激光阴极射线管,基本原理是用半导体激光器代替阴极射线显像管的荧光屏来实现的一种新型显示器件。
2、激光光阀显示,基本原理是激光束仅用来改变某些材料(如液晶等)的光学参数(折射率或透过率),而再用另外的光源把这种光学参数变化而构成的像投射到屏幕上,从而实现图像显示。
3、直观式(点扫描)电视激光显示,它是将经过信号调制了的RGB三色激光束直接通过机械扫描方法偏转扫描到显示屏上。
3激光显示技术发展历史3.1国内激光显示技术发展历史20 世纪80 年代末, 激光全色显示技术进入我国863 计划。
2002 年, 我国在该技术领域实现重大突破, 推出全固态激光显示原理样机。
2003 年,2003 年研制出152. 4 cm 英寸背投激光显示机。
2005年11 月,长春新产业光电技术有限公司在上海国际工业博览会展出推出213. 4 cm 背投激光显示机。
2006 年1 月,激光显示技术于通过了信息产业部和中国科学院联合科技成果鉴定:“总体上达到了国际先进, 色域覆盖率等关键技术为国际领先”。
2006 年10 月南沙慧视通讯科技有限公司在广州展示具有自主知识产权的激光电视可以自由裁量显示画面大小。
2007 年5 月25 日北京中视中科光电技术有限公司在第十届中国北京国际科技产业博览会上首次推出304. 8 cm 英寸全球最大屏幕激光电视。
这些科研成果标志着我国进入国际激光彩色显示技术开发的先进行列。
在激光全色显示技术领域, 我们国家拥有较高程度的自主知识产权, 具备在该领域实现产业化重大突破的良好基础[5]。
3.2国外激光显示技术发展历史激光显示概念在上世纪60年代出现,世界各国的科学家都尝试将激光技术运用于显示光源的研究。
事实上激光器发明不久,人们就开始了激光显示的研究,1996年以前使用气体激光器为光源,实现了扫描式激光全色显示,但因气体激光寿命短,效率低,体积庞大而不能实用化,由于半导体激光器(LD)和LD泵浦的全固态激光器(DPL)的快速发展,打开了激光显示技术向产业发展的大门。
国际上德、日、美、韩等国均投入大量人力物力进行全固态激光显示技术的研究。
国际显示巨头已认识到"一次显示领域的革命"的到来。
国际上如日本Sony,三菱电气、精工爱普生、韩国三星、美国德州仪器、德国欧士朗、耶拿光学等巨头正在加紧该技术的研发。
索尼在05年的时候,推出了超大屏幕激光电影。
06年,三菱推出了激光电视样机。
07年,索尼推出了55英寸激光电视样机。
在英国、德国都有一批激光显示的企业在研究激光显示和激光电视。
4激光显示技术发展现状4.1国内激光显示技术发展现状鉴于激光显示技术对未来显示产业的重大推动作用,国家863计划新材料领域组织专家对这一重大方向进行了深入究和论证,并给予了长期的规划部署,确立了“以全固态激光器件与材料研究为先导,面向激光显示技术的需求,开拓全固态激光器及其应用技术在显示领域的应用,促进材料与器件研究优势延伸到激光显示应用及产业优势,打造我国高水平激光显示产业及其应用产业链”的总体目标。
自“九五”计划开始,国家科技部和中国科学院知识创新工程通过863计划和“知识创新工程”对激光显示技术的关键材料与器件给予部署和支持,在硼酸盐类非线性光学晶体材料和红绿蓝三基色激光器件研究方面取得国际领先的研究成果,目前国际上3种最具商业价值的非线性光学晶体中有2种是中国发明的;在“十五”期间,863计划支持的人工晶体材料LBO晶体器件长度超过60mm,全固态红绿蓝三基色激光器件水平大幅度提高,并在许祖彦院士的领导下,中国科学院物理研究所、中国科学院理化技术研究所、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中科学院成都光电所和中国科学院光电研究院5个单位合作,成功研制60~200英寸系列化大屏幕激光显示样机,取得了科学院和信息产业部联合科技成果鉴定:“总体技术国际先进,色域覆盖率等关键技术指标国际领先”的重大成果,标志我国激光显示技术由技术研究转向工程化和产业化攻关。
显示产业是信息产业的重要组成部分,我国是显示产品的生产大国和消费大国,但由于长期缺乏自主创新的核心技术,产业发展主要依赖技术引进,使我国显示产业面临巨大的生存压力,在显示产品的升级换代中处于被动局面;激光显示技术是我国显示产业发展过程中的一个机遇,如果抓得好,不仅将改变显示产业发展的被动局面,而且还将带动人工晶体材料和激光产品的快速发展”。
为赢得在产业发展的宝贵时间,曹健林院长在光电研究院部署了激光显示实用化技术研究,迈出了产业化攻关的第一步。
光电研究院的科研团体系统地研究了激光显示的关键技术问题,自主提出了包括激光光源模组、匀场整形照明系统、消相干技术和系统集成的4大技术解决方案,形成了具有鲜明实用化特色的专利技术,构建了完整的知识产权体系。
通过自主创新和系统优化集成,光电院研究团队2006年5月7日成功集成出2 0 0 英寸激光投影显示工程样机,标志我国在主流的投影式激光显示技术领域已具备产业发展的技术基础。
2006年7月中科院光电研究院以知识产权和专有技术投资的方式,通过产研结合的模式与社会资本合资成立“北京中视中科光电技术有限公司”(以下简称“中视中科”),产研联合、优势互补,开展激光显示光源模组的研发、生产、销售业务,为电视机、投影机、放映机等终端产品生产厂家提供关键核心模组和激光显示技术整体解决方案。
2007年5月,中视中科在北京市永丰产业基地建成我国第一个激光显示示范基地,可满足激光显示技术核心模组研发与生产、激光显示系统集成、调试的要求,具备开展激光家庭影院和超大屏幕显示系统的集成条件。