院士許祖彥：我國激光顯示產(chǎn)業(yè)化堪憂

當(dāng)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(shù)攻關(guān)已成為現(xiàn)階段競爭的焦點(diǎn)。日本、韓國在液晶顯示和等離子顯示領(lǐng)域已經(jīng)取得領(lǐng)先的技術(shù)和市場地位，如今又將下一代顯示技術(shù)的發(fā)展方向鎖定在激光顯示技術(shù)。而美國和歐洲由于在平板顯示領(lǐng)域落后于日本和韓國，正積極瞄準(zhǔn)新一代顯示技術(shù)——— 激光顯示。為了抓住顯示技術(shù)更新?lián)Q代所帶來的巨大商機(jī)，各國都在加大對激光顯示技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化力度。目前全球激光顯示技術(shù)發(fā)展情況如何？我國激光顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展情況怎樣？近日，記者獨(dú)家采訪了我國激光顯示領(lǐng)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(shù)的現(xiàn)狀

·我國激光顯示專利大約有50余項(xiàng)，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(quán)

我國激光顯示技術(shù)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(shù)路線都有著深入的研究。近年來，與國際上的技術(shù)發(fā)展趨勢殊途同歸，在投影式激光顯示技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)(如色域覆蓋率)處于國際領(lǐng)先地位。有代表性的是，中國科學(xué)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(xué)計劃的持續(xù)支持下，刻苦攻關(guān)，初步形成了從材料設(shè)計與生長、光學(xué)加工與鍍膜、激光器件與勻場消相干到整機(jī)集成的技術(shù)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(xué)院與信息產(chǎn)業(yè)部聯(lián)合的成果鑒定，鑒定結(jié)論為“總體水平與國際同步，單元技術(shù)和指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平”。

投影式激光顯示的共性核心關(guān)鍵技術(shù)包括大色域激光光源技術(shù)，勻場消相干技術(shù)等。在我國，紅綠藍(lán)三基色激光器的研究處于國際領(lǐng)先和先進(jìn)水平，非線性頻率變換光學(xué)晶體國際領(lǐng)先，研制成功了高功率全固態(tài)紅綠藍(lán)三基色激光器，紅光激光達(dá)到21瓦，綠光激光達(dá)到百瓦，藍(lán)光激光達(dá)到7瓦，與我國專利技術(shù)的“非相干多光束耦合”技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)百瓦級紅綠藍(lán)三基色激光用于高亮度、大屏幕激光電視光源。在光學(xué)引擎處理技術(shù)方面，我國發(fā)明了“全固態(tài)非運(yùn)動相位隨機(jī)擾動調(diào)制器”的消相干勻場技術(shù)，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(jī)，具備了從光源、光調(diào)制、光處理以及整機(jī)系統(tǒng)集成的能力。

我國的激光顯示專利大約有50余項(xiàng)，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(guān)鍵環(huán)節(jié)，特別在共性核心技術(shù)領(lǐng)域——— 大色域激光光源和勻場消相干等領(lǐng)域取得了完整的自主創(chuàng)新知識產(chǎn)權(quán)，并處于國際領(lǐng)先地位。因此，我國可以自主發(fā)展大色域激光顯示技術(shù)而不受制于國外專利。

我國在開展激光顯示實(shí)用化技術(shù)攻關(guān)以及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程方面的步伐也基本與國際同步。中國科學(xué)院光電研究院為進(jìn)一步將激光顯示技術(shù)推向更廣闊的應(yīng)用市場，以產(chǎn)業(yè)化技術(shù)為重點(diǎn)，解決了高可靠性紅綠藍(lán)三基色激光器實(shí)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(shè)計問題，成功研制了200英寸超大屏幕激光顯示樣機(jī)，并通過與社會資本相結(jié)合，成立了我國第一家以激光顯示技術(shù)和產(chǎn)品為目標(biāo)的高新技術(shù)企業(yè)——— 北京中視中科光電技術(shù)有限公司，為我國先進(jìn)的顯示技術(shù)研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化奠定了基礎(chǔ)。

許祖彥院士現(xiàn)場講解激光顯示技術(shù)

我國發(fā)展激光顯示產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)

·全固態(tài)RGB激光器及其關(guān)鍵材料研究處于國際領(lǐng)先水平

·在光學(xué)引擎方面具有良好技術(shù)基礎(chǔ)

·擁有世界最強(qiáng)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(chǔ)，從上游光學(xué)和激光材料、光學(xué)設(shè)計與加工、激光器件到下游整機(jī)制造均擁有堅實(shí)的基礎(chǔ)，可構(gòu)成完整的技術(shù)鏈。其中包括：RGB激光光源、勻場消相干、光學(xué)引擎(LCD、DLP、LCOS等)、光學(xué)鏡頭以及電視整機(jī)幾個主要環(huán)節(jié)。

首先，我國在全固態(tài)RGB激光器及其關(guān)鍵材料方面的研究處于國際領(lǐng)先水平。在全固態(tài)激光器件和應(yīng)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(xué)器件與整機(jī)方面已初具規(guī)模。在小功率藍(lán)綠激光器及晶體器件方面，已擁有組合模塊集成技術(shù)，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)模化生產(chǎn)降低成本的潛力巨大，能夠滿足市場對低功率可見藍(lán)綠光激光器的需求，是激光電視的關(guān)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(lǐng)先地位，同時擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，它是我國涉足激光電視產(chǎn)業(yè)不可多得的良機(jī)。

其次，我國在勻場消相干方面的研究處于國際領(lǐng)先水平。勻場消相干技術(shù)是投影式激光顯示的關(guān)鍵技術(shù)，我國擁有自主創(chuàng)新的專利和專有技術(shù)，完全不受國外知識產(chǎn)權(quán)的限制。與我國擁有深厚技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的光學(xué)設(shè)計、光學(xué)加工行業(yè)相結(jié)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(xué)引擎方面也具有良好的技術(shù)基礎(chǔ)。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(shí)現(xiàn)大屏幕等優(yōu)點(diǎn)，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(shù)攻關(guān)，我國在MDTV光學(xué)引擎LCOS的技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成，LCOS光學(xué)引擎從晶圓、封裝、鍍膜、光學(xué)元器件、高清驅(qū)動板到整機(jī)集成的所有關(guān)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(shù)與激光光源相結(jié)合的背投彩電將成為市場主流產(chǎn)品。

我國擁有世界最強(qiáng)的終端產(chǎn)品生產(chǎn)制造能力。彩電整機(jī)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(jī)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(jī)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(shù)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(shí)用化技術(shù)攻關(guān)

·紅綠藍(lán)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(jī)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(fèi)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(shù)的多臺的激光顯示試驗(yàn)樣機(jī)，包括了55英寸激光背投電視和小型、袖珍式前投影機(jī)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(jī)構(gòu)共同大力研發(fā)激光顯示技術(shù)，謀求在未來競爭中獲得絕對優(yōu)勢。激光電視技術(shù)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(shù)基礎(chǔ)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(lán)三基色激光器應(yīng)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(shè)中試生產(chǎn)線，預(yù)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(jìn)行戰(zhàn)略合作，共同開發(fā)激光顯示技術(shù)，預(yù)計 在2012年前后進(jìn)入家庭市場。

另外， Microvision、Iljin、Symbol、Lightblueoptics等公司致力于研發(fā)應(yīng)用于手機(jī)的激光投影技術(shù)。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(xué)引擎系統(tǒng)，并設(shè)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(shù)和 模塊，在市場上推出具有投影顯示功能的手機(jī)。

激光顯示技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)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(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)都得到了有效解決，實(shí)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(shí)用化技術(shù)攻關(guān)，在產(chǎn)品生命周期中處 于導(dǎo)入期階段。

激光顯示技術(shù)的核心關(guān)鍵技術(shù)包括：1.紅綠藍(lán)三基色激光光源，它決定了基于激光顯示技術(shù)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(guān)鍵技 術(shù)。2.圖像調(diào)制技術(shù)，它決定了顯示圖像分辨率、對比度、亮度等綜合性能指標(biāo)，主流的調(diào)制器有LCD、DLP和LCOS三種技術(shù)。3.勻場及消相干技術(shù)， 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(shù)，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(guān)注的紅綠藍(lán)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(jìn)行諧波變換產(chǎn)生紅綠藍(lán)三基色激光的技術(shù),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(jī)(手機(jī)投影儀),首開便攜式激光投影機(jī)先河。其次,美國Novalux公司以高功率垂直腔面發(fā)射擴(kuò)展腔激光器為基礎(chǔ)， 通過周期極化的非線性光學(xué)晶體材料獲得高功率、小體積紅綠藍(lán)三基色激光器，在半導(dǎo)體激光技術(shù)和非線性光學(xué)技術(shù)相結(jié)合發(fā)展激光顯示技術(shù)方面進(jìn)行了一次可喜的 嘗試。第三,消相干技術(shù)方面，美國Novalux公司同樣取得了不錯的進(jìn)展。通過直接開關(guān)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(xué)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(dǎo)致的圖像斑點(diǎn)。

突出問題

·終端企業(yè)難于組織起完整的激光顯示技術(shù)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(fù)建設(shè)嚴(yán)重

激光顯示技術(shù)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(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。但我們同時也看見，相較于美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)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(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。一種新技術(shù)、新產(chǎn)品在導(dǎo)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(shù)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(jìn)入了產(chǎn)品導(dǎo)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(shù)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(shù)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(fù)建設(shè)嚴(yán)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(lǐng)域處于國際領(lǐng)先地位，但由于缺乏從材料、器件的實(shí)驗(yàn)室研究到應(yīng)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(xué)術(shù)上的優(yōu)勢，通過工程化研究開發(fā)而實(shí)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(shù)和工藝

激光顯示(電視)產(chǎn)業(yè)是典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，可帶動相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展，形成新的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，并可能產(chǎn)生輻射放大效應(yīng)，取得更顯著的經(jīng)濟(jì) 效益。前瞻性地進(jìn)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(dǎo)入期對激光顯示(電視)產(chǎn)品的實(shí)用化研究給予重點(diǎn)支持，我國就有希望在國際上率先進(jìn)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(jī)遇，盡快實(shí)現(xiàn)激光顯示(電視)的產(chǎn)業(yè)化，盡快實(shí)現(xiàn)顯示產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代。

2.由政府相關(guān)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(biāo)準(zhǔn)化的勻場消相干等器件的規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)和工藝，構(gòu)建完整成熟的激光顯示(電視)的技術(shù)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(yīng)用，擴(kuò)大市場規(guī)模，并帶動各種社會資源在上、下游領(lǐng)域的投入，構(gòu)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(lǐng)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(guān)鍵技術(shù)和指標(biāo)方面的優(yōu)勢，制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為我國激光顯示(電視)產(chǎn)業(yè)群提供保護(hù)。

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。