激光突破 產業化在即

今年激光光源在顯示方面獲得了新的進展，不僅LED+激光混合光源及激光+熒光顯示的產品都已出現，而且就連最難實現的三基色激光光源也有了實質突破，巴可、科視、NEC、索尼四大數字放映機廠商均展示了各自的三基色激光投影樣機，并稱2-3年內會安裝到全球各地的數字影院中，NEC甚至表示已經可以接受預定。國內廠商方面，北京中視中科1-3萬流明級系列化激光投影機產品也已在北京和南京等地多家影院進行了商業運營，目前具備了年產百臺的生產能力。政策方面，中國對于激光產業重視及支持程度得到進一步加強，繼工業和信息化部將“發展激光顯示等特色顯示技術”列入《電子信息制造業“十二五”發展規劃》后，今年9月，科技部又編制并印發了《新型顯示科技發展“十二五”專項規劃》，將激光顯示提升到戰略地位，“提出十二五”期間將大力發展激光顯示技術。這一切都意味著激光顯示時代即將到來。

最理想光源

傳統燈泡光源的短壽命、高成本和色彩表現讓投影業界一直在尋找可以替代的光源，LED和激光光源都被看作是新一代替代光源，2009年，LED光源首先有了突飛猛進的發展，一時間各類LED投影產品層出不窮。LED光源具有節能環保、長壽命、廣色域、色彩鮮艷、快速開關機、無需更換燈泡等優勢，但LED亮度不高的短板問題一直未被解決，徘徊在幾百流明范圍，市場上曾出現的最高亮度產品也僅為1，000流明且造價不菲，這使得LED只能應用在微投而不被主流商用、工程產品所接受。為了彌補LED光源亮度的不足，一些廠商將激光引入其中，研發出了LED+激光混合光源，激光的加入對LED光源中最弱的藍光源進行了補充，提升了整體的亮度和飽和度，可達到3，000流明以上亮度。這方面產業化步伐最快的是卡西歐，從2010年產品開始投放市場，至今已有十余款產品上市，最高亮度可至5，000流明。LED+激光混合光源在亮度上獲得提升的同時，成本也隨著上升，這造成了主流投影廠商不敢規模生產的局，低成本激光方案成為下一步開發的重點。2011年深圳光峰光電展示了其研發的LPD的激光+熒光光源技術，該技術是將藍色激光通過旋轉熒光粉色輪轉化為三色光來實現畫面顯示。測試數據顯示，LPD激光顯示光源的壽命可達4萬小時，實現了1萬流明的高亮度，足以滿足主流投影市場的需求，與此同時還具有低成本、高效率、節能的特點。隨后上海乾錕光電推出采用此技術的激光光機，明基推出了激光+熒光光源的投影機。不過，無論是LED+激光還是激光+熒光光源解決方案，都不是業界公認的最理想光源方案，前者在亮度和成本控制上具有局限性，后者在色彩表現上不夠理想，業界認為最理想的光源方案是紅、綠、藍三基色激光顯示。

三基色激光是利用激發態粒子在受激輻射作用下發光的電光源，通過特殊的光學材料，擴展成紅、綠、藍三基色光源。它能夠實現更大的色域，其色域覆蓋率是傳統顯示的兩倍以上。激光是線譜，具有很高的色飽和度，可顯示自然界最真實、最豐富、最鮮艷的色彩。激光強度大，亮度高，大屏幕、超大屏幕顯示最為適用，201年CinemaCon展會上巴可展示了55，000流明高亮度三基色激光放映機，實現了在900多英寸的銀幕上放映，是迄今為止最大、最高的畫面播放。激光方向性好，能實現更高的顯示分辨率。激光器產生的為單波長可見光，電光轉化效率與傳統的顯示光源相比有極大提高，避免了傳統大功率光源放熱過大的缺點。激光光源使用壽命長，從長遠來看使用成本明顯低于現在通用的傳統大功率光源，產品整體性價比明顯高于傳統產品，并且維護簡便。同時三基色激光光源還能將傳統投影機的結構大大簡化。因為傳統的高壓汞燈和氙燈在發出少量可見光的同時，還要產生大量的紅外光和紫外光。紅外光會產生巨大的熱輻射導致投影機壽命縮減，而紫外光會對人體產生危害，普通投影機內部不得不安裝上多塊紅外和紫外反射鏡，以減少對設備和人的損傷。激光是冷光源，能將傳統投影機中的冷鏡等器件去掉，從而減小投影機的體積，簡化其結構，更加有利于生產小型緊湊的顯示終端。此外，三基色激光比其他現有方式更容易實現3D立體顯示，這將為3D立體顯示的推廣和普及起到積極的推動作用。與同為冷光源的LED相比，激光光源克服了LED亮度低的最大缺陷，同時色域更廣。業內認為，三基色激光光源的優越性讓其必將成為下一代全色顯示的主流技術。

綠色之光

三基色激光光源雖有很多優點，但也存在著一些問題，比如一直沒有合適的固態綠色激光。綠光的實現主要是采用紅色激光通過一個按照正弦波振蕩的石英，實現頻率的倍增，從而獲得波長大約為540nm的綠色激光。由于這種方式對環境溫度要求比較高，因而輸出不夠穩定，同時綠色激光模塊較大且成本高，造成激光光源的成本較高，這極大地阻礙了產業化進程。不過目前已有了針對這一問題的解決方案。

在今年年初舉行的2012年美國消費電子展上，美國微機電投影顯示廠商MicroVision展示了其最新型的PicoPGen 2 HD激光顯示引擎。此款新型投影引擎的主要特性是：它是直接的綠色激光二極管，可提供HD（1280×720）分辨率，這是MicroVision迄今為止推出產品中分辨率最高的引擎。Microvision公司表示，相較于合成綠色激光，直接綠色激光尺寸小、耗電少且成本低，可大幅簡化激光的設計與制造程序，有利于快速擴充進行商業化量產。

不久之后的6月，索尼和住友電工也宣布聯合開發出了綠色半導體激光二極管，在波長530nm下，其光輸出功率可達100mW以上，且亮度可達現行氮化鎵（GaN）系綠色激光的約兩倍、色域范圍達NTSC182%。索尼公司表示，在光的三原色（紅/綠/藍）中，紅色激光二極體及藍色激光二極體已進行量產，綠色激光二極體主要利用化學材料轉換紅外光波長而得，但光源過大及價格為其最大課題，而使用GaN系材料的綠色激光則因波長及光輸出功率限定在520nm、數十毫瓦以下，故無法獲得充足的亮度。新綠光激光半導體二極管的問世能提供足夠的亮度來替換現有RGB裝置中更昂貴的光源。而且據稱它是世界首個在波長530nm條件下功率能達到100mW的產品，不久將可應用于實現具備高亮度、廣色域的激光投影機及低耗電的可攜式激光投影機上。

在我國，南京長青激光科技公司生產的PPLN光學芯片和模組產品現已投放市場，公司市場總監路洋表示：基于氧化鎂摻雜的周期性極化反轉鈮酸鋰晶體（PPLN）光學芯片的綠光激光器被認為是解決小型低成本綠光激光光源難題的最好技術方案之一。該技術來自于加拿大C2C公司徐長青技術團隊，具有自主知識產權，受國際專利保護。目前公司生產的微型/小型綠光激光器，已通過中視中科、日本三菱、美國New Port等公司的測試評估，滿足商業化產品指標要求，具備產業化推進基礎。下一步希望降低核心部件的成本，來實現整體成本的合理化。

固態綠色激光難題的解決讓三基色激光的產業應用成為現實，巴可、科視、NEC、索尼這四大放映機廠商均在今年進行了產品展示，這意味著享受激光光源極致色彩畫面的時代即將帶來。

抓住激光產業機遇

與其他顯示核心技術被國外廠商壟斷不同，在激光顯示方面，中國與國外相比并不落后，研發已有幾十年的歷史，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可構成完整的技術鏈。在國家863、“十一五”計劃期間，我國還研制成功了60英寸、84英寸、140英寸和200英寸大屏幕激光顯示樣機，相關產品在國內專業科技博覽會和顯示技術展覽會上多次獲獎。當前在全固態激光器件和應用研究方面我國與國外基本同步，中、小功率綠光全固態激光器已形成批量生產能力。光學器件與整機方面已初具規模。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能力。

中國工程院院士許祖彥教授表示，通過多年積累中國在激光顯示技術領域已擁有了完整的自主知識產權鏈，特別是在全固態三基色激光、勻場、消相干、激光顯示等關鍵器件和整機技術方面均有自己的專利保護，某些關鍵技術（如色域覆蓋率）處于國際領先地位，具備在該領域實現產業化重大突破的良好基礎。

“激光顯示技術在中國，可以說研究的勢頭很好，但產業化步伐堪憂。”許祖彥教授進一步表示，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和產業化的完整研發能力，使得我國的光電子行業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勢，通過工程化研究開發而實現產業化，在國際上具有競爭能力的企業為數不多。而終端顯示產品制造企業在激光顯示領域的技術基礎還是比較薄弱，在產業化方面的程度較低，相關產業鏈尚未形成緊密合作的聯盟。另外，在融資渠道和投資力度上也與國外競爭對手存在巨大差距。

不過令人可喜的是國家“十二五”科技規劃將發展激光顯示列為了新一代信息技術的新型顯示技術首位。根據《規劃》，到2015年新型顯示科技產業鏈新增產值將達到5，000億元/年，激光顯示產值達100億元/年，產量達50萬臺/年，光源模組生產線兩條，激光顯示影院系統占有率達30%。由此可以確定在《規劃》的深入落實過程中，激光產業將得到國家政策、資金、人員等多方面的支持和扶助，從而使產業鏈和產業架構獲得進一步優化和調整，實現促進激光顯示制造技術水平、技術創新能力和產能的大幅度提高。

“目前，國際激光顯示技術已發展到產業化前期階段，核心材料與器件的工業化生產和配套產業的完善以及爭奪先期市場成為當前的發展重點，未來3-5年將是全球激光顯示技術產業化發展的關鍵時期。希望各相關領域企業機構抓住政策和時代發展機遇，聯合起來，盡快實現產業化運營，實現激光顯示的新的跨越，這樣才能在全球化的市場競爭中獲得更大發展。”許教授稱。