當前激光顯示(電視)正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的前夜，開展產(chǎn)業(yè)化技術攻關已成為現(xiàn)階段競爭的焦點。日本、韓國在液晶顯示和等離子顯示領域已經(jīng)取得領先的技術和市場地位，如今又將下一代顯示技術的發(fā)展方向鎖定在激光顯示技術。而美國和歐洲由于在平板顯示領域落后于日本和韓國，正積極瞄準新一代顯示技術——— 激光顯示。為了抓住顯示技術更新?lián)Q代所帶來的巨大商機，各國都在加大對激光顯示技術的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化力度。目前全球激光顯示技術發(fā)展情況如何？我國激光顯示技術產(chǎn)業(yè)化進展情況怎樣？近日，記者獨家采訪了我國激光顯示領域的專家、中國工程院院士許祖彥教授。
中國工程院院士許祖彥教授
我國激光顯示技術的現(xiàn)狀
·我國激光顯示專利大約有50余項，約占世界專利總數(shù)的30%
·大色域激光光源擁有完整自主創(chuàng)新知識產(chǎn)權
我國激光顯示技術已有數(shù)十年的研究歷史，對掃描式和投影式兩種激光顯示技術路線都有著深入的研究。近年來，與國際上的技術發(fā)展趨勢殊途同歸，在投影式激光顯示技術上取得了重大突破，與日本等國家相比，總體水平與國際同步，某些關鍵技術(如色域覆蓋率)處于國際領先地位。有代表性的是，中國科學院在國家“863”計劃和中科院知識創(chuàng)新工程等國家重大科學計劃的持續(xù)支持下，刻苦攻關，初步形成了從材料設計與生長、光學加工與鍍膜、激光器件與勻場消相干到整機集成的技術鏈，并研制成功60英寸～140英寸等一系列大屏幕激光全色顯示系統(tǒng)，通過了由中國科學院與信息產(chǎn)業(yè)部聯(lián)合的成果鑒定，鑒定結論為“總體水平與國際同步，單元技術和指標達到國際領先水平”。
投影式激光顯示的共性核心關鍵技術包括大色域激光光源技術，勻場消相干技術等。在我國，紅綠藍三基色激光器的研究處于國際領先和先進水平，非線性頻率變換光學晶體國際領先，研制成功了高功率全固態(tài)紅綠藍三基色激光器，紅光激光達到21瓦，綠光激光達到百瓦，藍光激光達到7瓦，與我國專利技術的“非相干多光束耦合”技術相結合，可實現(xiàn)百瓦級紅綠藍三基色激光用于高亮度、大屏幕激光電視光源。在光學引擎處理技術方面，我國發(fā)明了“全固態(tài)非運動相位隨機擾動調(diào)制器”的消相干勻場技術，有效地解決了激光相干噪聲問題，并集成出60英寸、84英寸、140英寸和200英寸的系列化大屏幕激光顯示樣機，具備了從光源、光調(diào)制、光處理以及整機系統(tǒng)集成的能力。
我國的激光顯示專利大約有50余項，約占世界專利總數(shù)的30%。這些專利涉及了激光顯示系統(tǒng)的主要關鍵環(huán)節(jié)，特別在共性核心技術領域——— 大色域激光光源和勻場消相干等領域取得了完整的自主創(chuàng)新知識產(chǎn)權，并處于國際領先地位。因此，我國可以自主發(fā)展大色域激光顯示技術而不受制于國外專利。
我國在開展激光顯示實用化技術攻關以及產(chǎn)業(yè)化進程方面的步伐也基本與國際同步。中國科學院光電研究院為進一步將激光顯示技術推向更廣闊的應用市場，以產(chǎn)業(yè)化技術為重點，解決了高可靠性紅綠藍三基色激光器實現(xiàn)問題和勻場消相干問題、散斑控制問題以及照明系統(tǒng)設計問題，成功研制了200英寸超大屏幕激光顯示樣機，并通過與社會資本相結合，成立了我國第一家以激光顯示技術和產(chǎn)品為目標的高新技術企業(yè)——— 北京中視中科光電技術有限公司，為我國先進的顯示技術研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化奠定了基礎。
許祖彥院士現(xiàn)場講解激光顯示技術
我國發(fā)展激光顯示產(chǎn)業(yè)的基礎
·全固態(tài)RGB激光器及其關鍵材料研究處于國際領先水平
·在光學引擎方面具有良好技術基礎
·擁有世界最強的終端產(chǎn)品生產(chǎn)制造能力
我國發(fā)展激光顯示(電視)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈有良好的基礎，從上游光學和激光材料、光學設計與加工、激光器件到下游整機制造均擁有堅實的基礎，可構成完整的技術鏈。其中包括：RGB激光光源、勻場消相干、光學引擎(LCD、DLP、LCOS等)、光學鏡頭以及電視整機幾個主要環(huán)節(jié)。
首先，我國在全固態(tài)RGB激光器及其關鍵材料方面的研究處于國際領先水平。在全固態(tài)激光器件和應用研究方面我國與國外已基本同步，中、小功率綠光全固態(tài)激光器已形成批量生產(chǎn)能力。光學器件與整機方面已初具規(guī)模。在小功率藍綠激光器及晶體器件方面，已擁有組合模塊集成技術，并形成了一定的生產(chǎn)能力。這種全固體化LD泵浦小型固體激光器體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、使用可靠、工作壽命長，通過規(guī)?；a(chǎn)降低成本的潛力巨大，能夠滿足市場對低功率可見藍綠光激光器的需求，是激光電視的關鍵核心器件。非線性、激光晶體器件是三基色激光產(chǎn)品的核心部件，具有較高的附加值。我國在該方面的研究開發(fā)處于國際領先地位，同時擁有自主知識產(chǎn)權，它是我國涉足激光電視產(chǎn)業(yè)不可多得的良機。
其次，我國在勻場消相干方面的研究處于國際領先水平。勻場消相干技術是投影式激光顯示的關鍵技術，我國擁有自主創(chuàng)新的專利和專有技術，完全不受國外知識產(chǎn)權的限制。與我國擁有深厚技術和產(chǎn)業(yè)基礎的光學設計、光學加工行業(yè)相結合，可以形成長壽命、低成本、大批量的勻場消相干器件的規(guī)模化生產(chǎn)。
再次，我國在光學引擎方面也具有良好的技術基礎。其中LCOSMD背投產(chǎn)品在大屏幕電視產(chǎn)品方面具有成本低、圖像質(zhì)量好、易于實現(xiàn)大屏幕等優(yōu)點，在北美等地市場占有率很高。在信息產(chǎn)業(yè)部的部署下，經(jīng)過多年的技術攻關，我國在MDTV光學引擎LCOS的技術產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成，LCOS光學引擎從晶圓、封裝、鍍膜、光學元器件、高清驅(qū)動板到整機集成的所有關鍵環(huán)節(jié)均具備完善生產(chǎn)能力。隨著大屏幕電視開始成為市場主流，LCOS技術與激光光源相結合的背投彩電將成為市場主流產(chǎn)品。
我國擁有世界最強的終端產(chǎn)品生產(chǎn)制造能力。彩電整機行業(yè)經(jīng)過20多年的發(fā)展已經(jīng)得到了長足的發(fā)展，目前已經(jīng)擁有將近90家彩電整機生產(chǎn)企業(yè)，近 20家彩管生產(chǎn)企業(yè)和幾百家零部件配套企業(yè)，形成了彩電、彩管、元器件一體化的完整工業(yè)體系。從1994年開始，我國的電視機產(chǎn)量首次超過美國，一躍成為世界第一生產(chǎn)大國。
激光顯示技術在國外的發(fā)展
·國際上正在開展大規(guī)模生產(chǎn)階段所需的實用化技術攻關
·紅綠藍三基色激光光源獲得了一定的突破
激光顯示的各個產(chǎn)品化方向，從大屏幕、超大屏幕到手機式投影儀，都得到了全面發(fā)展。
2007年元月，在美國拉斯維加斯國際消費電子展(CES)上，日本索尼公司和美國Novalux公司各自推出基于投影式激光顯示技術的多臺的激光顯示試驗樣機，包括了55英寸激光背投電視和小型、袖珍式前投影機以及激光數(shù)碼影院等。
在日本，由政府組織企業(yè)和研究機構共同大力研發(fā)激光顯示技術，謀求在未來競爭中獲得絕對優(yōu)勢。激光電視技術的開發(fā)以索尼公司和三菱電氣的工作最引人注目。 2005年，日本索尼公司研制成功單元6m 2的投影顯示系統(tǒng)，并在拼接技術基礎上，集成出一套500m 2的激光影院。2006年2月，三菱電氣將美國 Novalux公司研制的大功率紅綠藍三基色激光器應用于DLP背投電視，宣布研制成功激光背投電視，能夠表現(xiàn)大色域顏色,支持xvYCC影像規(guī)格。三菱 電氣計劃建設中試生產(chǎn)線，預計今年投入生產(chǎn)。2006年3月，日本精工愛普生公司宣布與美國Novalux公司進行戰(zhàn)略合作，共同開發(fā)激光顯示技術，預計 在2012年前后進入家庭市場。
另外， Microvision、Iljin、Symbol、Lightblueoptics等公司致力于研發(fā)應用于手機的激光投影技術。他們分別開發(fā)了 小型化的RGB三基色激光器和小型化的光學引擎系統(tǒng)，并設計出一個完整的嵌入式微型投影系統(tǒng)模塊。三星、摩托羅拉等公司目前都有計劃采用上述公司的技術和 模塊，在市場上推出具有投影顯示功能的手機。
激光顯示技術路線從圖像生成方式上分為掃描式和投影式。由于掃描式激光顯示在一些關鍵技術環(huán)節(jié)上未得到突破，目前還處于原理研究階段；而投影式激光顯示在 原理研究階段的主要關鍵技術環(huán)節(jié)都得到了有效解決，實現(xiàn)了高質(zhì)量圖像的效果演示，國際上正在開展大規(guī)模生產(chǎn)階段所需的實用化技術攻關，在產(chǎn)品生命周期中處 于導入期階段。
激光顯示技術的核心關鍵技術包括：1.紅綠藍三基色激光光源，它決定了基于激光顯示技術的終端顯示產(chǎn)品的色域空間、壽命以及工作方式，是最核心的關鍵技 術。2.圖像調(diào)制技術，它決定了顯示圖像分辨率、對比度、亮度等綜合性能指標，主流的調(diào)制器有LCD、DLP和LCOS三種技術。3.勻場及消相干技術， 直接影響著顯示器的效率和圖像性噪比。4.大色域圖像的信息處理技術，包括數(shù)字信號的壓縮、存儲、傳輸和解調(diào)。
近年最受產(chǎn)業(yè)界關注的紅綠藍三基色激光光源獲得了一定的突破：首先,以紅外全固態(tài)激光進行諧波變換產(chǎn)生紅綠藍三基色激光的技術,在小型化方面取得了突破， 由此韓國和美國做出了袖珍式前投影機(手機投影儀),首開便攜式激光投影機先河。其次,美國Novalux公司以高功率垂直腔面發(fā)射擴展腔激光器為基礎， 通過周期極化的非線性光學晶體材料獲得高功率、小體積紅綠藍三基色激光器，在半導體激光技術和非線性光學技術相結合發(fā)展激光顯示技術方面進行了一次可喜的 嘗試。第三,消相干技術方面，美國Novalux公司同樣取得了不錯的進展。通過直接開關光源和數(shù)字光處理元件，向屏幕投影,使各種顏色的激光分別通過光纖，傳播到光學引擎上,利用光纖內(nèi)的多重反射，打亂了光的波陣面，從而減輕了激光器特有的光干涉導致的圖像斑點。
突出問題
·終端企業(yè)難于組織起完整的激光顯示技術鏈和產(chǎn)業(yè)鏈
·上游研發(fā)力量分散，資金投入不足，低水平重復建設嚴重
激光顯示技術在中國，可以說是研究的勢頭很好，但產(chǎn)業(yè)化步伐堪憂，很有可能出現(xiàn)“起得很早，到得很晚”這種尷尬局面。發(fā)展激光顯示(電視)產(chǎn)業(yè)，我國擁有 較好的技術和產(chǎn)業(yè)基礎。但我們同時也看見，相較于美國、日本、歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)，我國在高新科技產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面還存在著許多不足。
首先，從事下游終端產(chǎn)品制造的我國彩電企業(yè)由于歷史的原因，難以組織起完整的激光顯示(電視)的技術鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。一種新技術、新產(chǎn)品在導入期之前還有一段 歷時較長的、投資不斷增長而沒有銷售的研發(fā)期，對于中國彩電市場來說，由于電視技術均由日美等國家研發(fā)，因此中國彩電市場都沒有經(jīng)歷研發(fā)期這一階段，而是 直接進入了產(chǎn)品導入期。正如我國平板電視產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀。這樣一來，中國彩電企業(yè)雖然節(jié)省了不少的研發(fā)成本，但是由于核心技術均掌握在國外企業(yè)手中，因此中國 彩電企業(yè)往往在技術上受制于人，并不能獲得較高的利潤。
其次，上游企業(yè)，由于研發(fā)力量分散，研發(fā)資金投入不足，造成水平參差不齊，低水平重復建設嚴重。在研究方面，我國不少科研單位在光電子材料和器件的許多領域處于國際領先地位，但由于缺乏從材料、器件的實驗室研究到應用開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的完整研發(fā)能力，使得我國的光電子行業(yè)的整體水平與國際同行存在較大的差距，無法高效率地將學術上的優(yōu)勢，通過工程化研究開發(fā)而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在國際上具有競爭能力的企業(yè)為數(shù)不多。
產(chǎn)業(yè)化建議
·聯(lián)合上下游企業(yè)，組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟
·依托優(yōu)勢單位，突破規(guī)?；a(chǎn)技術和工藝
激光顯示(電視)產(chǎn)業(yè)是典型的技術密集型產(chǎn)業(yè)，可帶動相關關鍵技術領域的跨越式發(fā)展，形成新的高新技術產(chǎn)業(yè)群，并可能產(chǎn)生輻射放大效應，取得更顯著的經(jīng)濟 效益。前瞻性地進行激光電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和布局，并在產(chǎn)品研發(fā)和導入期對激光顯示(電視)產(chǎn)品的實用化研究給予重點支持，我國就有希望在國際上率先進入產(chǎn) 業(yè)化階段。面向決策層和產(chǎn)業(yè)層我們的對策和建議如下：
1.抓住國際顯示產(chǎn)業(yè)的升級換代的機遇，盡快實現(xiàn)激光顯示(電視)的產(chǎn)業(yè)化，盡快實現(xiàn)顯示產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代。
2.由政府相關部門支持、組織，依托優(yōu)勢單位，盡快突破低成本一體化全固態(tài)RGB光源、標準化的勻場消相干等器件的規(guī)模化生產(chǎn)技術和工藝，構建完整成熟的激光顯示(電視)的技術鏈。
3.通過激光顯示(電視)在高端和特殊市場(包括各類工程)的示范應用，擴大市場規(guī)模，并帶動各種社會資源在上、下游領域的投入，構建完整成熟的激光顯示(電視)產(chǎn)業(yè)鏈。
4.聯(lián)合上、下游領域的企業(yè)，組織激光顯示(電視)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。充分利用我國在色域、勻場消相干等關鍵技術和指標方面的優(yōu)勢，制定相關標準，為我國激光顯示(電視)產(chǎn)業(yè)群提供保護。
5.積極有效布置新型激光顯示(電視)的創(chuàng)新性研究，保持可持續(xù)發(fā)展能力。
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