激光突破 产业化在即

今年激光光源在显示方面获得了新的进展，不仅LED+激光混合光源及激光+荧光显示的产品都已出现，而且就连最难实现的三基色激光光源也有了实质突破，巴可、科视、NEC、索尼四大数字放映机厂商均展示了各自的三基色激光投影样机，并称2-3年内会安装到全球各地的数字影院中，NEC甚至表示已经可以接受预定。国内厂商方面，北京中视中科1-3万流明级系列化激光投影机产品也已在北京和南京等地多家影院进行了商业运营，目前具备了年产百台的生产能力。政策方面，中国对于激光产业重视及支持程度得到进一步加强，继工业和信息化部将“发展激光显示等特色显示技术”列入《电子信息制造业“十二五”发展规划》后，今年9月，科技部又编制并印发了《新型显示科技发展“十二五”专项规划》，将激光显示提升到战略地位，“提出十二五”期间将大力发展激光显示技术。这一切都意味着激光显示时代即将到来。

最理想光源

传统灯泡光源的短寿命、高成本和色彩表现让投影业界一直在寻找可以替代的光源，LED和激光光源都被看作是新一代替代光源，2009年，LED光源首先有了突飞猛进的发展，一时间各类LED投影产品层出不穷。LED光源具有节能环保、长寿命、广色域、色彩鲜艳、快速开关机、无需更换灯泡等优势，但LED亮度不高的短板问题一直未被解决，徘徊在几百流明范围，市场上曾出现的最高亮度产品也仅为1，000流明且造价不菲，这使得LED只能应用在微投而不被主流商用、工程产品所接受。为了弥补LED光源亮度的不足，一些厂商将激光引入其中，研发出了LED+激光混合光源，激光的加入对LED光源中最弱的蓝光源进行了补充，提升了整体的亮度和饱和度，可达到3，000流明以上亮度。这方面产业化步伐最快的是卡西欧，从2010年产品开始投放市场，至今已有十余款产品上市，最高亮度可至5，000流明。LED+激光混合光源在亮度上获得提升的同时，成本也随着上升，这造成了主流投影厂商不敢规模生产的局，低成本激光方案成为下一步开发的重点。2011年深圳光峰光电展示了其研发的LPD的激光+荧光光源技术，该技术是将蓝色激光通过旋转荧光粉色轮转化为三色光来实现画面显示。测试数据显示，LPD激光显示光源的寿命可达4万小时，实现了1万流明的高亮度，足以满足主流投影市场的需求，与此同时还具有低成本、高效率、节能的特点。随后上海乾锟光电推出采用此技术的激光光机，明基推出了激光+荧光光源的投影机。不过，无论是LED+激光还是激光+荧光光源解决方案，都不是业界公认的最理想光源方案，前者在亮度和成本控制上具有局限性，后者在色彩表现上不够理想，业界认为最理想的光源方案是红、绿、蓝三基色激光显示。

三基色激光是利用激发态粒子在受激辐射作用下发光的电光源，通过特殊的光学材料，扩展成红、绿、蓝三基色光源。它能够实现更大的色域，其色域覆盖率是传统显示的两倍以上。激光是线谱，具有很高的色饱和度，可显示自然界最真实、最丰富、最鲜艳的色彩。激光强度大，亮度高，大屏幕、超大屏幕显示最为适用，201年CinemaCon展会上巴可展示了55，000流明高亮度三基色激光放映机，实现了在900多英寸的银幕上放映，是迄今为止最大、最高的画面播放。激光方向性好，能实现更高的显示分辨率。激光器产生的为单波长可见光，电光转化效率与传统的显示光源相比有极大提高，避免了传统大功率光源放热过大的缺点。激光光源使用寿命长，从长远来看使用成本明显低于现在通用的传统大功率光源，产品整体性价比明显高于传统产品，并且维护简便。同时三基色激光光源还能将传统投影机的结构大大简化。因为传统的高压汞灯和氙灯在发出少量可见光的同时，还要产生大量的红外光和紫外光。红外光会产生巨大的热辐射导致投影机寿命缩减，而紫外光会对人体产生危害，普通投影机内部不得不安装上多块红外和紫外反射镜，以减少对设备和人的损伤。激光是冷光源，能将传统投影机中的冷镜等器件去掉，从而减小投影机的体积，简化其结构，更加有利于生产小型紧凑的显示终端。此外，三基色激光比其他现有方式更容易实现3D立体显示，这将为3D立体显示的推广和普及起到积极的推动作用。与同为冷光源的LED相比，激光光源克服了LED亮度低的最大缺陷，同时色域更广。业内认为，三基色激光光源的优越性让其必将成为下一代全色显示的主流技术。

绿色之光

三基色激光光源虽有很多优点，但也存在着一些问题，比如一直没有合适的固态绿色激光。绿光的实现主要是采用红色激光通过一个按照正弦波振荡的石英，实现频率的倍增，从而获得波长大约为540nm的绿色激光。由于这种方式对环境温度要求比较高，因而输出不够稳定，同时绿色激光模块较大且成本高，造成激光光源的成本较高，这极大地阻碍了产业化进程。不过目前已有了针对这一问题的解决方案。

在今年年初举行的2012年美国消费电子展上，美国微机电投影显示厂商MicroVision展示了其最新型的PicoPGen 2 HD激光显示引擎。此款新型投影引擎的主要特性是：它是直接的绿色激光二极管，可提供HD（1280×720）分辨率，这是MicroVision迄今为止推出产品中分辨率最高的引擎。Microvision公司表示，相较于合成绿色激光，直接绿色激光尺寸小、耗电少且成本低，可大幅简化激光的设计与制造程序，有利于快速扩充进行商业化量产。

不久之后的6月，索尼和住友电工也宣布联合开发出了绿色半导体激光二极管，在波长530nm下，其光输出功率可达100mW以上，且亮度可达现行氮化镓（GaN）系绿色激光的约两倍、色域范围达NTSC182%。索尼公司表示，在光的三原色（红/绿/蓝）中，红色激光二极体及蓝色激光二极体已进行量产，绿色激光二极体主要利用化学材料转换红外光波长而得，但光源过大及价格为其最大课题，而使用GaN系材料的绿色激光则因波长及光输出功率限定在520nm、数十毫瓦以下，故无法获得充足的亮度。新绿光激光半导体二极管的问世能提供足够的亮度来替换现有RGB装置中更昂贵的光源。而且据称它是世界首个在波长530nm条件下功率能达到100mW的产品，不久将可应用于实现具备高亮度、广色域的激光投影机及低耗电的可携式激光投影机上。

在我国，南京长青激光科技公司生产的PPLN光学芯片和模组产品现已投放市场，公司市场总监路洋表示：基于氧化镁掺杂的周期性极化反转铌酸锂晶体（PPLN）光学芯片的绿光激光器被认为是解决小型低成本绿光激光光源难题的最好技术方案之一。该技术来自于加拿大C2C公司徐长青技术团队，具有自主知识产权，受国际专利保护。目前公司生产的微型/小型绿光激光器，已通过中视中科、日本三菱、美国New Port等公司的测试评估，满足商业化产品指标要求，具备产业化推进基础。下一步希望降低核心部件的成本，来实现整体成本的合理化。

固态绿色激光难题的解决让三基色激光的产业应用成为现实，巴可、科视、NEC、索尼这四大放映机厂商均在今年进行了产品展示，这意味着享受激光光源极致色彩画面的时代即将带来。

抓住激光产业机遇

与其他显示核心技术被国外厂商垄断不同，在激光显示方面，中国与国外相比并不落后，研发已有几十年的历史，从上游光学和激光材料、光学设计与加工、激光器件到下游整机制造可构成完整的技术链。在国家863、“十一五”计划期间，我国还研制成功了60英寸、84英寸、140英寸和200英寸大屏幕激光显示样机，相关产品在国内专业科技博览会和显示技术展览会上多次获奖。当前在全固态激光器件和应用研究方面我国与国外基本同步，中、小功率绿光全固态激光器已形成批量生产能力。光学器件与整机方面已初具规模。在小功率蓝绿激光器及晶体器件方面，已拥有组合模块集成技术，并形成了一定的生产能力。

中国工程院院士许祖彦教授表示，通过多年积累中国在激光显示技术领域已拥有了完整的自主知识产权链，特别是在全固态三基色激光、匀场、消相干、激光显示等关键器件和整机技术方面均有自己的专利保护，某些关键技术（如色域覆盖率）处于国际领先地位，具备在该领域实现产业化重大突破的良好基础。

“激光显示技术在中国，可以说研究的势头很好，但产业化步伐堪忧。”许祖彦教授进一步表示，我国不少科研单位在光电子材料和器件的许多领域处于国际领先地位，但由于缺乏从材料、器件的实验室研究到应用开发和产业化的完整研发能力，使得我国的光电子行业的整体水平与国际同行存在较大的差距，无法高效率地将学术上的优势，通过工程化研究开发而实现产业化，在国际上具有竞争能力的企业为数不多。而终端显示产品制造企业在激光显示领域的技术基础还是比较薄弱，在产业化方面的程度较低，相关产业链尚未形成紧密合作的联盟。另外，在融资渠道和投资力度上也与国外竞争对手存在巨大差距。

不过令人可喜的是国家“十二五”科技规划将发展激光显示列为了新一代信息技术的新型显示技术首位。根据《规划》，到2015年新型显示科技产业链新增产值将达到5，000亿元/年，激光显示产值达100亿元/年，产量达50万台/年，光源模组生产线两条，激光显示影院系统占有率达30%。由此可以确定在《规划》的深入落实过程中，激光产业将得到国家政策、资金、人员等多方面的支持和扶助，从而使产业链和产业架构获得进一步优化和调整，实现促进激光显示制造技术水平、技术创新能力和产能的大幅度提高。

“目前，国际激光显示技术已发展到产业化前期阶段，核心材料与器件的工业化生产和配套产业的完善以及争夺先期市场成为当前的发展重点，未来3-5年将是全球激光显示技术产业化发展的关键时期。希望各相关领域企业机构抓住政策和时展机遇，联合起来，尽快实现产业化运营，实现激光显示的新的跨越，这样才能在全球化的市场竞争中获得更大发展。”许教授称。