激光显示技术发展的现状和趋势( 二 )


同时,激光显示还兼具轻薄、低成本、绿色制造等特点:功耗比同尺寸液晶电视节能 50%,寿命可达 2×104 h 以上,节能环保;产品体积小、重量轻、价格低,100 in 激光电视质量约为 20 kg(同尺寸液晶电视质量约为 150 kg),容易投放于电梯和进入寻常百姓家;激光显示采用反射式成像,观看舒适度好;激光显示属于绿色制造产业,不需要大型投资规模,相比于传统平板显示在高世代面板的巨大投资(显示面板领域累计投入超过 1.2 万亿元),激光显示制程工艺简单,符合新型显示柔性、便携、低成本、高色域、高光效的发展趋势 。
因此,激光显示可兼顾观赏 / 娱乐和信息两大市场,将是下一代电视机、电影机、超大屏幕显示产品的主流 。激光显示作为新型显示技术的代表,与我国《〈中国制造 2025〉 重点领域技术路线图(2015 年版)》和《超高清视频产业发展行动计划(2019—2022 年)》等国家重大战略高度契合,已经成为我国影响国计民生以及后续发展的优势产业,是维护国家产业安全、体现国家信息技术智能化水平、促进产业转型升级的重要战略产业 。
三、国内外激光显示技术现状
(一)国外激光显示发展情况
国外激光显示强国,如日本、韩国、美国早在 20 世纪 90 年代就开始布局激光显示关键技术研究,先后通过美国能源部计划、日本科技基本计划等国家项目予以引导,支持相关企业开展攻关 。其中日本日亚、三菱集团等公司已投入约 32 亿美元研发三基色半导体激光器(LD),其中磷化铟(InP)红光 LD 单管功率可达 750 mW,氮化镓(GaN)蓝、绿光 LD 分别实现超过 4 W 和 1 W 的单管输出功率,寿命超过 2×104 h,技术经济指标国际领先;美国德州仪器(TI)、日本索尼集团基本垄断2 K/4 K 分辨率的反射式数字微镜(DMD)、反射式硅基液晶(LCOS)激光显示超高清图像处理芯片;日本理光集团、DNP 印刷株式会社等企业在超高清镜头以及超大尺寸菲涅尔光学膜片等技术领域处于世界领先 。
在整机关键技术方面,日本由政府组织企业和研究机构共同大力研发激光显示技术,索尼集团、松下电器产业株式会社、三菱集团、精工爱普生等公司支持,制定了“xvYCC”大色域显示标准,并在全球范围进行产业链整合,维护日本下一代显示技术的竞争优势 。三菱电机成功研制激光背投电视、65 in 激光电视、3D 激光电视;精工爱普生公司推出了基于 3LCD 的激光前投影样机 。在欧美,多家公司根据应用场景积极开发激光显示整机,德国耶拿光学集团公司开发了应用于天文馆等特殊市场的激光显示产品;美国 Evans & Sutherland 公司利用大屏幕激光显示系统开发飞行员仿真视景平台,用于战斗机飞行员训练;Barco 公司推出了 4 K 分辨率 60 000 lm 的激光投影机,2019 年展示了基于 RGB 激光光源、矩形阵列像素数字微镜器件(TRP DMD)、4 K 分辨率、98.5% REC2020 色域的激光电影放映机等;2014 年科视数字投影系统公司(Christie)展示了使用六原色(6P)的 4 K 分辨率3D 激光放映系统,2019 年在 BIRTV 展示了 4 K 分辨率、120 Hz 的高帧率的 RGB 电影放映机 。
(二)国内激光显示发展现状
国内激光显示发展与国外基本同步,已经从过去的跟跑发展到总体并跑、产业规模领跑的阶段 。中国科学院研究团队一直是国内从事激光显示领域的领军团队,在国内最早开展激光显示技术研发 。20 世纪 70 年代中国科学院物理研究所等单位实现了基于气体激光光源的扫描式激光显示样机开发 。在国家高技术研究发展计划(863 计划)和中国科学院创新工程计划支持下,中国科学院许祖彦在 2003 年研制成功国内首台激光投影显示原理样机;2005 年推出 65 in、84 in、140 in、200 in 激光电视样机(见图 5);2006 年 1 月通过了工业和信息化部和中国科学院联合鉴定,鉴定认为总体水平世界先进,色域覆盖率等关键技术国际领先,并拥有多项核心技术发明专利为代表的知识产权,与国际同期完成了激光显示研究阶段,加速推动了激光显示从样机走向实用化的进程;同年,许祖彦提出了以红、绿、蓝三基色半导体激光(LD)为核心的产业发展路线图,并在 2015 年率团队研制成功国际首台 100 in 三基色 LD 电视样机,证明了激光显示技术实现产业化的可行性,随后建成三基色激光显示生产示范线,初步打通了激光显示材料、器件、整机到产业示范的创新链 。

激光显示技术发展的现状和趋势

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