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厚积而薄发:激光显示技术演进史

2016-10-17 14:24
老猫
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  激光显示技术发展历程

  1、1960,激光器概念阶段,气态激光器

  在上个世纪六十年代,Theodore H.Maiman和他研制成功的激光发射器登上了世界各地报纸的头条。早期的气体激光器,以氦-氖激光器或者氪高子激光器输出红光光源、以氩高子激光器输出绿色、蓝色光源。气体激光器体积庞大,光电转换率低,难以工业化生产。受技术的限制,激光显示发展缓慢。因而激光被戏称为“提出问题的答案”。

图1 Theodore H. Maiman和他研制成功的激光发射器登上了世界各地报纸的头条。

  2、1990,激光器研发阶段,固态激光器

  上个世纪90年代,全固态激光器的出现推动了激光显示技术进入到了研发阶段。激光器在小型化方面取得了突破。美国Novalux公司以高功率垂直腔面发射扩展腔激光器为基础,通过周期极化的非线性光学晶体材料获得高功率、小体积红绿蓝三基色激光器,在半导体激光技术和非线性光学技术相结合发展激光显示技术方面进行了一次可喜的尝试。消相干技术方面,Novalux同样取得了不错的进展。通过直接开关光源和数字光处理元件,向屏幕投影,使各种颜色的激光分别通过光纤,传播到光学引擎上,利用光纤内的多重反射,打乱了光的波阵面,从而减轻了激光器特有的光干涉导致的图像斑点。

  3、1990-2010,激光器产业示范阶段,产业链成熟

  随着专业级的高端显示产品的研究进一步推动激光显示进入产业示范阶段,开始孕育成熟的技术产业链,为今后规模化生产做准备。三菱电气、三星、德州仪器、欧司朗、耶拿光学等都将激光显示产业化为作为目标竞相开展研发。激光显示的各个产品化方向,不论是大屏幕还是手机式投影仪都得到了全面发展。

  4、至今,激光器规模化生产逐渐投入使用

  进入快速成长期,在投影机和电视等领域与现有显示产品展开竞争。2015年开始,激光显示进入成熟期,先入者展开竞争,技术壁垒逐渐显著。

  安全新法令出台,高亮产品闪亮登场

  激光显示产品的优势非常明显,但是其优势亦是其致命缺点。激光的集束性,可以带来超高能量,提供更高的亮度和温度,却也是最不易掌控的原因。最重要的是激光的安全问题,已经高于健康隐患的级别,这也是美国激光管制协会和欧盟安全机构制定强制法令限制大功率激光民用的原因。因此长期以来,激光产品始终无法正式发售。

  2013年底,美标欧标纷纷有限制的开放标准,高功率激光投影开始合法登场,让工程投影进入了一个全新的时代。2014年初,巴可、科视的激光产品也陆续发布。同年,全球领先的激光显示设备供应商迪威视讯推出全球第一套4K清晰度50000流明激光投影系统。

  图2  2014年,全球领先的激光显示设备供应商迪威视讯推出全球第一套4K清晰度50000流明激光投影系统。

  国际厂商厉兵秣马,抢占下一代显示高地

  上世纪80 年代末,大功率半导体激光(LD)技术、全固态激光(DPL)技术和微型显示器系统技术的长足进展,使激光显示技术开始向实用化迈进,特别是激光投影显示技术。预计到2026 年,激光显示产品年销售额将达5,000 亿美元。正因为如此巨大的市场,当前日、韩、美等国都投入了大量人力物力在开发激光显示技术,意欲争夺下一代显示器件的国际市场。

  曾在LCD、PDP 以及数字电视的开发竞赛中占尽先机的日本产业界,将激光显示技术称之为人类视觉史上的革命。日本政府高度重视激光显示技术,现在正以国家的力量加速开发,意欲保持其显示器产业大国的地位。具有代表性的研究工作包括三菱、三星、LG 以及Laser Power 等。

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