激光显示进行时

时间:2022-06-16 10:56:51

激光显示进行时

早在1969年,激光发明之初,就有人考虑利用激光技术制作显示设备。无奈当时的激光成本高昂,而且设备庞大。2006年前后,半导体激光技术获得突破,激光显示设备也从幕后走向台前,开始了取代传统显示设备之路。

40年前,LCD等技术还未成形的时候,人们就已经开始考虑利用激光技术制作显示器。但是,直到2000年,激光显示设备的成本依然高达10万美元,而且还无法找到足够合适的材料,体积也过于庞大。

激光制作显示设备的突破源自于半导体工业的进步。1996年前后,有一批激光技术研究机构开始进行半导体激光显示设备的实用化研究,他们的目标就是制作出小型化的激光显示设备,而且能够应用到电视、小尺寸显示器以及数字电影的领域。从那时起,一直到10年以后,固态激光显示器领域终于迎来了新的突破,一批激光显示设备厂商也随之露出水面。

国外的知名厂商有Novalux、Vanadate、Light Blue、Symbol等,国内则是以中视中科作为代表。令人高兴的是,具有中科院背景的中视中科,起点很高,而且站在了激光显示领域的前列。

激光显示器乃天作之合

这些厂商之所以如此热衷激光显示设备,实在是因为激光太适合应用于显示设备了,而且纯粹是源自于激光的天然属性。

新的激光显示技术被认为是第三代显示技术。激光的相干特性好,而且光线的利用率要比普通的灯泡高出很多,加上激光的指向性和显色特性,使得显示设备的对比度相当高,而且可以在灰屏幕上进行投射,视觉效果是传统的灯泡投影无法比拟的。

激光的另外一个天然特性,则是色彩好。目前所用的显示器颜色对比范本都是三色激光提供的。三种颜色的激光,本身的波长固定,没有其他的杂色,颜色纯净度是目前的光源无法企及的,因而饱和度以及对比度非常高。根据我们看到的激光显示设备原型推断,即便是10lum的光通量,已经足够在昏暗的光照条件下满足12英寸屏幕的使用需求。如果是通常的灯泡,不要说显示图像,恐怕当成手电筒用都嫌暗。

研究表明,激光是目前最好的光源,通过激光制作的显示设备,能够提供目前NTSC色域两倍的色区域,达到肉眼可见色彩的66%。

由此可见,在技术上,激光与其他的显示技术比较而言,拥有更多的优势。目前,几种主流的显示设备――CRT、PDP、LCD以及投影等,LCD是比较新的技术,但也尤以LCD的色彩最让人诟病。虽然LCD的价格在大幅度下降,人们对它的色彩忍受能力却在下降,色彩方面的弱势已经成为LCD进一步普及的最大障碍。

激光的使用寿命相对较长,而且发热量也不高。根据实际的展示来看,只需要一般的风冷即可。本来Symbol的展示品可以不需要风扇的,但是由于没有独立的绿激光,需要通过红外方式取得,为了保证稳定性,特意加了一个很小的风扇。

中视中科方面也表示,激光的发热量与传统的灯泡比起来低多了。而且1W的辐射能量的光通量是683lum,激光能够做到8%~12%,日亚光电做到了90lum/w,中视中科的大约在100lum/w左右,基本上是商用照明的最好水平。同时,激光触发光的原理与传统的方式差异,也直接导致了发热量大大降低。

激光显示设备这个时候横空出世,满足了人们对显示设备的所有幻想,激光显示设备在颜色方面的进步,已经无需文字的表白。现在,激光的发光效率普遍在8%~12%左右,已经能够提供很强的照明效果。制作激光显示器要解决的问题是实现激光照明从点到面的转换。这一点是激光面临的最大挑战。

激光相当容易聚集,使得开放空间的投影具有相当的危险性,如果功率过大,恰好有一个透镜,就可能引起火灾。另外,使用激光的显示设备也需要考虑到其中的光路环节的问题。这都是摆在激光显示设备面前的难题。

所以Symbol说,他们不会提供大功率的前投设备,而把精力放在了小型激光便携显示设备的制作上。他们也表示,如果做成密闭空间的显示设备,他们愿意提供更大功率的版本。

Vanadate走的道路则完全不同。他们把投影机的目标市场瞄准在影院。现在全球有几千个数字投影的荧幕,而电影市场,本身就需要专门的维护和管理人员,这使得开放空间的激光投影变得不再是一个大问题。

中视中科也将从高端的影院着手,开始激光显示设备的推广。在他们的营销策略中,电影放映设备本身就是更好的广告,让大家普遍接受激光显示设备,需要高屋建瓴。中视中科方面透露,他们目前的样机能够提供1500lum的光通量,未来的影院级激光投影机,光通量将达到6000lum,而且目前的技术相对比较均衡,没有明显的缺陷。

不过,激光技术使用在显示设备上,现在还没有完全成熟。Vanadate蓝色激光管的发光效率很低,制约了他们制作更成熟的显示设备,而Symbol根本就不制作光源,只提供激光扫描设备,这使得自身受到上游厂商的很大制约。并且,目前还没有完全解决绿激光的稳定问题。

激光动了谁的奶酪

正是因为以上种种,最关注激光的,首先是一些投影机厂商。据说,索尼很早就购买了激光显示技术,并且在爱知世博会上,演示了20米宽的投影。另外一个成像器件的提供商――TI,也对此响应积极。据说,TI对中视中科等公司的进展都相当关注。我们可以理解他们的做法,作为投影机核心器件的供货商,他们并不愿意看到因为激光的原因,人们逐渐抛弃LCD模块。甚而至于,如果Symbol的扫描技术得到充分利用,恐怕连成像器件都可以不用,这种打击对索尼无疑将是致命的。幸运的是,除了Symbol,大家都还是使用成像器件,因而,激光显示只是光源上的突破,对整个产业结构来看,并不会有太大的变革――除了在色彩方面,需要有更大的投入和更新的算法之外,其他的基本不需要再变,镜头等设备都还是需要的。

但是,因为激光的寿命相对比较长,能够达到15000~20000小时,并且它们是按照全功率的寿命周期计算的,不是一般灯泡的半衰期,因而对于家庭用户,这方面的提高相当有吸引力。

笔者曾经在和很多投影机厂商交流时,他们都表示在追踪激光投影设备的变动,一旦能够达到规模产品,就会尽快投入。

以Novalux为首的一派,已经联合了诸如三菱这样的公司共同合作。三菱在2006年就推出了激光电视的样机,使用了Novalux的面阵激光。此外,Novalux还在广泛展开产业合作。

中视中科方面则表示说,他们将首先瞄准境外市场,并且会率先切入电影市场,在今年的8月底,数款新品就将推出……前景似乎相当不错。

这是厂商们针对大尺寸设备的一些动作。中小尺寸方面,研究进展也相当顺利。TI已经展示了用于手机的激光投影机。最近也传出Moto手机开始集成投影机。根据TI方面的介绍,集成投影机的成本,不会比最初集成摄像头的高出多少,两者价格基本相当,并且投影机将成为很多手机的新卖点。

以Symbol为代表的手持设备派,则投入了相当精力在激光设备替代桌面显示设备上。目前已经有制造商,通过集成显示模块,准备取记本电脑的LCD屏幕,直接可以投射到任何材质上,从而大大降低笔记本电脑的重量,材料消耗也会大大降低。

笔者推测,激光的普及将对康宁这样的玻璃面板霸主带来巨大影响,还有一系列作元器件的公司,都将被新的大潮淹没。所谓大浪淘沙,英雄现,他们对激光显示产业的阻碍恐怕才是致命性的……

但是,激光就是未来,无论从制造上,还是从材料上,绝对是更环保的机器。即便是从使用功耗上也是如此。因为对比度更高,光线的指向特性更高,可以利用更小的发光量实现等同效果,这何尝不是好事一桩?大尺寸的显示设备功耗也将大大降低,有什么不好呢?

还有一点需要注意,现在的荧光管,无论如何都是要充入汞的,相比而言,激光管绝对是绿色无污染的产品,至少汞这样的毒害,任何人都不想尝试。那就是说,相对LCD,激光至少有几大好处:生产材料少、生产能耗低、使用成本低、绿色光源。

试问,我们为何还不投入激光的怀抱?

取代LCD乃大势所趋

笔者认为,激光投影机更需要看重的市场,乃是中小尺寸的显示领域。根据目前的状况看,

LCD虽然占据其中的大部分市场份额,主要原因是因为LCD的外形吸引了不少用户的眼球,如果真要论色彩,只要是对色彩有需求的用户都会“心有戚戚焉”……

在桌面上取代LCD,对厂商有什么好处呢?首先不需要制造大规模的生产线,一般的小厂都可以制作激光显示设备。现在,在我们的沿海,有不少投影机制作的工厂,有消息说,南方的某地区每年出口的激光投影机已经达到了几十万台,主要供三菱使用。

与此同时,一些爱好者在自己制作这样的显示设备,甚至中视中科的网站上,还有一条声称DIY激光显示设备的信息,这就很让人振奋。通过棱镜的扫描实现,虽然图像比较简单,大多数是线条,但也足以证明激光的显示设备门槛并不高。

通过激光替换光源,本来就不是特别难的事情。虽然激光材料本身获取和制作的难度很高,但是制作激光显示设备的门槛和材料成本并不高。如果是扫描的方式,连镜头都可以不用,只需三个激光头而已,电路都是传统的成熟工艺,没有太大的区别。

反观LCD,从制造的上游开始,就要消耗大量的资源。比如玻璃面板,并且制造的显示器面积越大,消耗的材料就越多,还要专门的面板生产线来制造,整体投资如果没有海量的销量作为支撑的话,整个产业就会面临巨大的成本压力。眼下的LCD行业已经显露出疲态。从整个行业的大面积亏损,到上游的康宁公司的大幅度盈利就看出,材料消耗过大已经使得下游的企业无利可图,并且导致整个显示领域的品质下降。

激光显示技术,在材料上是可以大大节省的。除了激光头,其他的都是标准化的器件,消耗的材料远远没有LCD多,尺寸越大,这个差异越明显。从未来的角度,激光的大尺寸屏幕价格会降到相当低的程度。

实际上,LCD能做到什么程度,业内的人士最清楚,表面上现在大尺寸的LCD很风光,何尝不是以牺牲某些方面的需求为代价的。

比如LCD坏点,PDP的烧屏,虽然没有以前那么严重,在一些严峻的场合,还是会有很大的影响。并且大尺寸LCD的灯管,长时间使用温度会升高很快,长时间使用将使得屏幕的坏点增加,并且是与屏幕的使用时间成正比的。

这一点也远不如激光设备。激光显示设备通过控制光线,实现成像,尤其是扫描技术,把以前CRT的电子扫描方式通过光线扫描方式实现,因而成像效果最接近肉眼,主观感觉十分独特。激光本身对比度就很高,可以轻易做到5000:1,长时间观看也不辛苦。惟一的缺憾就是,因为同色光的相位和频率都是相等的,所以入射光与屏幕的反射光会相互干扰,可能造成亮点或者暗点,这是扫描技术的不足。不过,不需要镜头的特点也使得它的成本进一步大大降低。

在替代传统光源方面,又有两种不同的做法。一种是通过透镜,使得点光源扩散,成为面光源。另外一种做法就是利用目前的半导体制造工艺,把激光管做成阵列,从而实现面光源,这是以Novalux为代表的做法,他们的一些产品已经走向了市场。

无论从环保还是节能,激光显示设备都应该要尽早取代传统的LCD,而把LCD当作输入设备打入显示器的冷宫,再继续这种消耗资源的模式,恐怕谁都承受不起。

最近,LCD面板又在涨价,面板厂商已经开始寄希望于通过涨价盈利。从根源上来说,背负了太多的压力决定了整个行业很难转型。

正是因为这个方面的原因,推动激光进入显示器领域的,都不是传统的显示设备制造商。在他们的眼里,只要是传统的显示设备还没有完全崩盘,就不会允许这样的新技术挤入这个行业。革命者历来都是非既得利益者。所以,从中视中科到Vanadate,再到Novalux,不是做材料的就是做研究的,Symbol则利用激光扫描技术对显示行业虎视眈眈。

在他们的磨刀霍霍之下,LCD又能坚持多久?

评论:中国迎来自主显示技术发展的机会

激光显示设备对中国而言,还有更重要的意义。从世界范围来看,中国在激光技术和材料方面一直有优势,而这也使得中国终于可以通过激光实现在显示领域的异军突起。

在此前的显示技术领域,我们基本没有自己的技术。LCD和PDP都是从国外引入的,并且都是在两种技术格局已定时才介入,随着生产线的改进,投入的成本越来越高昂,以目前国内的生产规模,已然无法应付产业升级。现在,仅仅是维持而已。

根据统计,明年全球的平板电视销量就能够达到1亿台,中国大约有1000万台左右,但是缺乏核心技术的电视行业只能习惯赚取微利。

实际上,目前国内的整个电视产业都是在给上游厂商打工。上游厂商吃掉了大部分利润,而且过大的投资大大提高了进入这一行业的门槛,从而使得中国的企业离先进技术越来越远,也离市场越来越远。

这和汽车产业的遭遇类似。谁也不会把最挣钱的生产线卖给别人,国内引入生产线,要么就是被漫天要价,无法承受,要么就是买个过时的回来。

在激光显示技术到来的那一刻,这样的宿命终于有了改变的可能。

以中视中科为代表的激光设备制造企业,真正实现了显示业的自主创新。2005年左右,中科院便制造出了首台样机。2006年,中视中科成立时,展示了一系列样机,包含120英寸到200英寸尺寸的系列显示设备,都可以制作,最高光通量达到了1500lum。据说,接下来,中视中科将会制造光通量更高的产品。他们目前还是想把重心放在高端的影院投影,想通过占领这个制高点,把产品推广出去,最重要的是,他们已经拥有了核心技术。

值得一提的是,中视中科是以提供激光模块为主业,挤进了上游厂商行列。已经有一些国外的厂商开始与他们接洽,包含三星在内,都在考虑与其合作。TI曾经委托笔者与中视中科进行接洽,了解他们具体的技术,是否使用了DLP成像元件,从他们的反应看出,中视中科在这个行业已经开始有影响力了……

这是此前中国显示领域几乎不可能的事情。

但是,激光行业仍处在方兴未艾时期,远未迎来爆发式增长的阶段。Symbol表示,他们需要延期推广他们的产品,目前市场上导向激光的驱动力还不够强大,而且面对这么有竞争力的产品,传统的显示产业联盟无疑将尽全力对新技术联合绞杀。这也是中视中科不愿意看到的,恐怕也是不可避免的。

即便是激光显示领域内,也将可能出现危险。Novalux已经联合了大部分的厂商,构筑联盟,应对中视中科这样的对手,到目前为止,已经成了中视中科最大的竞争对手。但是,Novalux在材料领域的软肋注定了它无法兴风作浪。根据介绍,他们的绿色激光技术还不够过关。到目前为止,各家技术都各有缺陷,这也是为什么激光显示雷声大雨点小的原因。

我们在PDP、LCD已经丧失了话语权,生产线基本靠引进,只有少数几个工厂,而且还没有盈利。激光时代,这一切都将改变:拥有最前沿的技术和专利,很多工厂都将具备激光显示设备生产的能力。

所以,让我们热烈期盼并且拥抱激光时代的到来吧!

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