激光显示技术发展的现状和趋势( 三 ) _激光显示技术

图 5 2005 年国内首台激光全色投影显示样机
近年来，国内激光显示技术和产业发展迅速，从“十五”“十一五”“十二五”的 863 计划、科技支撑计划，到“十三五”的重点研发计划，激光显示关键材料、器件与应用技术逐步取得突破，尤其是在激光显示产业核心——三基色 LD 以及整机设计制造方面进展明显，目前国内红光 LD 单管功率可达 2 W（寿命超过 1×104 h），蓝光 LD 单管最大输出功率为 2.8 W（寿命已超过 5000 h），绿光 LD 最大输出功率达到 500 mW；整机方面，我国在高功率激光模块、散斑抑制和集成制造关键技术方面已经形成多项核心专利技术，总体已达国际领先水平。国家出台一系列相关政策及项目支持，极大地推动了骨干企业在激光显示的投入和产业的快速发展，国内包括海信视像科技股份有限公司、四川长虹电器股份有限公司、杭州中科极光科技有限公司、深圳光峰科技股份有限公司、TCL 科技集团股份有限公司等数十家传统家电企业和互联网企业，围绕激光显示全链条开展产业布局，2019 年国内激光显示产值已经超过 125 亿元，近几年年复合增长率接近 100%，产业规模达国际领先水平。
四、激光显示的发展趋势分析和挑战
激光显示技术要走向产业应用，亟待解决红绿蓝三基色光源、超高清视频图像技术、配套关键材料与器件、总体设计与集成这四大关键技术（见图 6），同时系统布局激光显示专利池和国际标准，有望打造具有自主知识产权的激光显示产业生态体系，抓住显示产业转型升级重大机遇，实现我国显示产业从大国到强国的跨越式发展。

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图 6 激光显示四大关键技术
（一）三基色激光光源
纵观激光显示几十年来的发展历程，实际上驱动着激光显示产业不断发展的核心推动力就是激光光源，也是激光显示实现高画质图像再现的核心竞争力。如图 7 所示，激光显示光源经历了从气体激光器（体积大、耗电大、寿命短、不易实用化）、全固态激光器（结构复杂、效率低、难以消散斑），目前已发展到三基色 LD 光源为代表的阶段。

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图 7 激光显示产业发展路线
三基色 LD 光源，与其他相干 / 非相干光源相比，具有直接电激发、高效率、高偏振度、长寿命、高可靠、小型化、频域 / 空域 / 时域综合参数易于调控等优势，更重要的是，LD 具有可用半导体制造工艺实现大规模量产降低成本的独到优势，支撑激光显示实现高性价比，可进入寻常百姓家。LD 是激光显示产业化的最佳光源。目前国内三基色 LD 材料器件已经取得了重大进展，红光 LD 单管功率可达 2 W（寿命超过 1×104 h），蓝光 LD 单管最大输出功率为 2.8 W（寿命已超过 5000 h），绿光 LD 最大输出功率达到 500 mW，已经接近了实用化水平。
（二）超高清视频图像技术
显示已经进入超高分辨率时代，8 K 超高清电视技术全球竞争已经展开，工业和信息化部等多部门印发《超高清视频产业发展行动计划（2019—2022 年）》，预示着我国 2022 年要实现超高清视频生态体系建设。激光显示作为超高清显示技术的代表，亟待解决 4 K/8 K 超高分辨率显示芯片、超高清视频图像的获取 / 存储 / 处理 / 传输、人眼生物学特征和视觉心理特性等关键技术。在超高清视频标准方面我国进展较快，自主研究制定自主数字视音频编解码技术标准。同时，新一代信息技术比如 5G、大数据、云计算技术的普及，使激光显示视频图像信息的高速率、大带宽需求成为可能，支撑超高清电视信号进入寻常百姓家。
（三）激光显示配套材料与器件
超高分辨光学成像镜头、高增益光学屏幕、新型匀光整形材料、智能驱动 / 显示芯片等激光显示配套关键材料与器件，是激光显示生态体系必不可少的一环。我国已掌握了超短焦镜头设计和制造能力，初步实现了镜头、光机在内的 4 K 光学引擎的批量生产；在高性能菲涅尔光学屏幕方面，持有多项核心设计 / 制造专利，实现了超大尺寸光学屏幕生产示范；在散斑抑制技术方面，国内已有很多专利技术基础，提出多手段消散斑技术和评价方法，加速了其实用化进程 [9~12] 。另外，关键材料生长和加工设备如菲涅尔模具大型 CNC 加工设备等也亟需解决依赖进口的问题。
（四）激光显示整机总体设计与集成