許祖彥：抓住時機(jī)建立標(biāo)準(zhǔn) 迎接激光顯示時代到來

作者：中國工程院院士 許祖彥

中國工程院院士 許祖彥

激光顯示技術(shù)正在飛速發(fā)展，建立激光顯示標(biāo)準(zhǔn)，我們應(yīng)在市場競爭中爭得我國應(yīng)有的激光產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)，建立自主的新民族顯示工業(yè)。

顯示器是信息鏈的人機(jī)界面終端。伴隨著人類經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，人們對于信息再現(xiàn)的高還原性要求也在不斷提高。在視頻圖像領(lǐng)域，上世紀(jì)30年代出現(xiàn)了黑白電視(第一代)，50年代出現(xiàn)了彩色電視(第二代)，90年代發(fā)展成數(shù)字電視(第三代)。本世紀(jì)初，大色域的激光顯示飛速發(fā)展，開始進(jìn)入激光顯示時代(第四代)。而在激光顯示之后將是三維立體顯示。

激光顯示是一場視覺革命

黑白電視的出現(xiàn)，使得民眾獲取信息的空間急劇擴(kuò)大，電波傳送信息的內(nèi)容由原來單一的文字、聲音擴(kuò)展成為生動的動態(tài)圖像(包括文字和伴音)，首次滿足了人們便捷、快速獲取動態(tài)圖像信息的需要。
為了能夠更好地傳遞和表達(dá)圖像的原有內(nèi)容，人們將黑白圖像發(fā)展成為了彩色圖像。之后，為了解決動態(tài)圖像信息的高速傳遞和圖像的高分辨率再現(xiàn)問題，高清晰數(shù)字化顯示技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。到此，平面視頻圖像高保真顯示的最后一個問題——— 大色域問題就提到日程上來了。由于激光顯示采用的是高亮度的紅、綠、藍(lán)三基色激光(單色)合成白光光源，激光顯示基于最大色度三角形(最大色域覆蓋率)，因此可顯示顏色最豐富、色彩最鮮艷的圖像；三基色獨(dú)立產(chǎn)生，允許白光合成的精確配比調(diào)控，因此可顯示最自然(不偏色)的圖像。激光的高度方向性發(fā)射和高穩(wěn)定性運(yùn)轉(zhuǎn)，將顯示出最清晰的圖畫，故可以說激光顯示將視頻顯示的高保真推向最高階段，是二維顯示技術(shù)的完美終結(jié)技術(shù)，是一場視覺的革命。
本世紀(jì)初，隨著激光技術(shù)的長足發(fā)展，激光顯示技術(shù)的研發(fā)風(fēng)潮席卷全球，國家“863”計劃和中科院創(chuàng)新工程不失時機(jī)地支持和組織中科院5個院所聯(lián)合攻關(guān)，2003年9月在國內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了激光全色投影顯示，2006年1月研制出140英寸激光全色顯示原理樣機(jī)并通過了相關(guān)部門鑒定，鑒定結(jié)論為總體與國際同步，色域覆蓋率國際領(lǐng)先。樣機(jī)的顯示效果給眾多顯示專家、各類人群留下了震撼的深刻印象。從觀眾主觀感覺上證實(shí)了激光顯示的優(yōu)勢并驗(yàn)證了激光顯示技術(shù)的可行性?？梢哉f，原理樣機(jī)的研制成功，標(biāo)志著我國激光顯示研究階段基本完成。由此

中科院與社會資本在產(chǎn)學(xué)研基礎(chǔ)上成立了北京中視中科光電技術(shù)有限公司(中視中科)，開始了激光顯示產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)。在有關(guān)部門的大力支持下，中視中科同有關(guān)顯示單位合作，經(jīng)過兩年的努力，成功開發(fā)出全球首臺符合國際DCI標(biāo)準(zhǔn)的激光數(shù)字電影放映機(jī)，在北京成立全球首家激光影廳，受到廣大觀眾的熱烈歡迎。這一激光顯示產(chǎn)業(yè)化的首次嘗試向社會發(fā)出了一個有力信息，即大色域的激光顯示商業(yè)化時代已經(jīng)到來。

大色域激光顯示有優(yōu)勢

大色域的激光顯示技術(shù)與目前所有顯示技術(shù)相比具有劃時代的優(yōu)勢：激光能實(shí)現(xiàn)更大的色域，其色域覆蓋率是傳統(tǒng)顯示器的2倍以上。激光是線譜，具有很高的色飽和度，可顯示自然界最真實(shí)、最豐富、最鮮艷的色彩。激光強(qiáng)度高，大屏幕、超大屏幕顯示最為適用。激光方向性好，能實(shí)現(xiàn)更高的顯示分辨率。激光器產(chǎn)生的為單波長可見光，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(diǎn)。激光光源使用壽命長，從長遠(yuǎn)來看使用成本明顯低于現(xiàn)在通用的傳統(tǒng)大功率光源，產(chǎn)品整體性價比明顯高于傳統(tǒng)產(chǎn)品，并且維護(hù)簡便。
半導(dǎo)體技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，使得微電子處理器、光電子元器件的體積越來越小，工作能耗越來越低，工作效率越來越高。這些變化使得顯示終端的體積更加緊湊、小巧，顯示終端產(chǎn)品開始向多元化發(fā)展。例如LED顯示色域覆蓋率雖不如激光，但是技術(shù)比較成熟，它除了用于投影顯示光源外，還可用于LCD平板顯示背光源，可大大改善其壽命和顯示能力，發(fā)展出大色域顯示的一代中間產(chǎn)品，其市場前景非常好。
同傳統(tǒng)光源相比，激光和LED這類冷光源除了能夠最大限度地覆蓋人類肉眼所能分辨的色域，還有另外一個巨大優(yōu)勢，就是能將傳統(tǒng)投影機(jī)的結(jié)構(gòu)大大簡化。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的高壓汞燈和氙燈在發(fā)出少量可見光的同時，還要產(chǎn)生大量的紅外光和紫外光。紅外光會產(chǎn)生巨大的熱輻射導(dǎo)致投影機(jī)壽命縮減，而紫外光會對人體產(chǎn)生危害，普通投影機(jī)內(nèi)部不得不安裝上多塊紅外和

紫外反射鏡，以減少對設(shè)備和人的損傷。冷光源能將傳統(tǒng)投影機(jī)中的冷鏡等器件去掉，從而減小投影機(jī)的體積，簡化其結(jié)構(gòu)，更加有利于生產(chǎn)小型緊湊的顯示終端。如以手機(jī)投影為代表的微型顯示裝置，這是傳統(tǒng)顯示技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)的，是激光顯示技術(shù)對顯示市場的開拓性貢獻(xiàn)，微型顯示裝置裝以“掌上投影儀”功能，能將20英寸以上屏幕的電視機(jī)和游戲機(jī)裝入衣服口袋，隨身攜帶，隨處使用，將把現(xiàn)在的筆記本電腦縮小到手機(jī)大小，出現(xiàn)真正的微型電腦。

超大屏幕投影是發(fā)展方向

在激光電視發(fā)展的基礎(chǔ)上，激光顯示的另一個開拓性發(fā)展方向就是大屏幕、超大屏幕投影顯示系統(tǒng)，如70英寸～200英寸的大屏幕投影顯示，將真正實(shí)現(xiàn)家庭影院的概念。而數(shù)百平方米的高清場館內(nèi)超大屏幕(拼接)顯示將是未來公眾信息傳播的界面(廣告、會議、舞臺等)，如2005年日本愛知世博會嘗試的500平方米激光顯示“地球的屋子”。
普通投影燈泡光源的電光轉(zhuǎn)化效率低，使得大屏幕顯示的圖像昏暗，畫面色彩暗淡，圖像畫面層次感差。為了保持相對較好的觀賞效果，光源的發(fā)光功率限制了投影屏幕的尺寸大小。因此，高清晰、高畫質(zhì)的大屏幕、超大屏幕顯示技術(shù)一直是一個技術(shù)難題。隨著大色域激光顯示技術(shù)的日趨完善，大屏幕、超大屏幕投影顯示的技術(shù)難題將得到顯著緩解。紅、綠、藍(lán)窄線寬激光光源所表現(xiàn)的色彩覆蓋了人類肉眼所能分辨的色域的90% 以上。鮮艷色彩所展示的畫面，其層次感更為豐富，對比度更加明顯。
顯示產(chǎn)業(yè)是信息產(chǎn)業(yè)的重大支柱產(chǎn)業(yè)之一，其產(chǎn)量在每年千億美元量級，是我國這樣的人口眾多的大國不得不為的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。作為第四代顯示技術(shù)的大色域激光顯示勢必將成為未來顯示市場的主流技術(shù)，同時還將大大拓展現(xiàn)有的顯示市場(大屏幕/超大屏幕和手機(jī)/微型投影顯示)。當(dāng)前已進(jìn)入激光顯示時代，激光顯示技術(shù)正在飛速發(fā)展，建立激光顯示標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)各類激光顯示產(chǎn)品的競爭日趨激烈，我們必須抓住這顯示技術(shù)更新?lián)Q代的良機(jī)，爭得我國應(yīng)有的激光產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)，建立自主的新民族顯示工業(yè)。[!--empirenews.page--]

各種平板顯示技術(shù)比較

液晶顯示(TFT-LCD)

數(shù)字電視的發(fā)展，對TFT-LCD顯示器件提出了越來越高的特性要求：大尺寸、高清晰度、寬視角、高動態(tài)響應(yīng)速度、真彩色(高色域)、低功耗等。便攜式電子產(chǎn)品也正向著集通信、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、視頻電視、娛樂等一體化集成方向發(fā)展，也對TFT-LCD器件的特性提出了越來越高的要求。

等離子體顯示(PDP)

PDP是在面板上通過加工工藝形成微觀障壁結(jié)構(gòu)(cel)，在障壁上涂上三色熒光粉，注入惰性氣體通電后，氣體產(chǎn)生等離子效應(yīng)，激發(fā)紅、綠、藍(lán)三色熒光粉，從而產(chǎn)生不同顏色的光。通過電路控制，產(chǎn)生適合的電視圖像。

有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)

OLED 具有全固態(tài)、主動發(fā)光、高對比度、超薄、低功耗、無視角限制、響應(yīng)速度快、工作范圍寬、易于實(shí)現(xiàn)柔性顯示和3D顯示等諸多優(yōu)點(diǎn)，將成為未來20年成長最快的新型顯示技術(shù)。OLED還被業(yè)界認(rèn)為是最有發(fā)展前景的新型顯示技術(shù)之一，是未來社會最理想的顯示器。同時，由于OLED具有可大面積成膜、功耗低以及其他優(yōu)良特性，OLED還是一種理想的平面光源，在未來的節(jié)能環(huán)保型照明領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用前景。

激光顯示(LaserDisplay)

在繼承了數(shù)字顯示技術(shù)所有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，激光顯示技術(shù)以紅綠藍(lán)三基色激光作為顯示光源，在色度學(xué)方面實(shí)現(xiàn)了重大突破，解決了顯示技術(shù)領(lǐng)域長期以來懸而未決的大色域色彩再現(xiàn)的難題，所以能夠最完美地再現(xiàn)自然色彩。激光顯示技術(shù)在圖像質(zhì)量、產(chǎn)品壽命、節(jié)能、環(huán)保、易于實(shí)現(xiàn)大屏幕以及生產(chǎn)平臺共享等方面具有顯著優(yōu)勢。