激光显示的概念与分析

罗慧晶　马镯　孙长欣

摘 要：激光显示相关的技术，是一种新兴的显示领域技术，其将激光光源作为主导，具有色域覆盖区域大、饱和度高和方便实现较高分辨和大屏幕影像等特点。文章介绍了激光显示的概念、特点、现存状态与发展趋势，讨论了激光显示的优势以及现阶段所存在的主要问题，分析了激光显示的发展前景，展示了激光显示作为新生一代显示相关技术的巨大潜力。

关键词：激光显示，色域，大屏幕

中图分类号：N04；TN27；TN873 文献标识码：A 文章编号：1673-8578（2014）S1-0062-03

Concept and Analysis of Laser Display

LUO Huijing MA Zhuo SUN Changxin

Abstract： Laser display is a new display technology. Laser， as light source， has advantages in a large coverage of color gamut， high color saturation and large screen display， etc. This paper introduces the concept， characteristics， status quo and trend of laser display， discusses the advantages and existing problems， and analyzes the prospect of it， which shows the huge potential of a new generation of display technology.

Keywords： laser display， color gamut， large screen

收稿日期：2014-06-01

作者简介：罗慧晶（1982—），女，黑龙江哈尔滨人，国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心审查员。通信方式：luohuijing@sipo.gov.cn。

第一台影像显现装置在1925年于英国出现，伴随着电视在千家万户的普及，影像显示的技术也发生了天翻地覆的变化，激光显示的技术是在黑白显示器、彩色显示器、数字显示器之后的较新一代的显示相关技术，被称之为“在视觉史上最大的革命”。

由于激光相关显示技术具有色域较宽广、颜色饱和度较高、老化寿命较长、生产投资以及费用利用的规模较小、成本可控等诸多优点，特别是具有绿色可循环的优点，符合国家以及世界主流的可持续发展的要求，激光显示相关技术于2005年被加入了国家的中长期发展远景规划，并于2006年被工信部评价为“总体技术在世界上先进、关键指标于世界上领先”。因此，激光显示相关技术具有极大的科研上以及工业量产上的前景。

一 激光显示的概念

激光显示相关技术是近年来逐渐走入公众视野的一种技术，它的原理是以红色、绿色、蓝色（RGB）的三原色激光为基调光源，可以真实地再现多种饱满、丰富的色彩，通过震撼的表现力给予人视觉上的冲击，其归属于激光显示相关的领域。

激光显示相关技术的两种传统工作模式为投影式（projecting）和扫描式（scanning）。投影式激光显示周边的系统主要由三原色的激光作为光源并且联合光学引擎以及屏幕构成，光学引擎顾名思义，相当于引擎即发动机的作用，是指整套系统中的红、绿、蓝色彩光阀。由紧束X棱镜、引动光阀和投影镜头构成影像调制的信号系统，光阀引动部分使光阀上各自产生红、绿、蓝三种颜色对应的小画面，然后分别将红、绿、蓝三种颜色激光进行导入，投影在屏幕上，就产生了全色域范围内的显示图像。扫描式可采用通过转镜、声光以及电光等进行行扫描，转镜技术来进行帧扫描，声光或电光等技术完成信号的调制功能，类似于传统电视的逐点逐行的点扫描模式，具有可投射超规非平面屏幕、特大屏幕、特种屏幕以及较高光能利用率等特点[1-2]。

二 激光显示相关技术的特点

激光显示技术是将激光作为光学源的载有影像信息的终端显示相关技术，由于激光本身特有的性质，利于光色纯净、指示性好和光强强度高等优点，适合用于显示。与已有的显示相关技术相比，激光显示具有色域覆盖区域大、饱和度高、使用寿命长以及节能环保等显著的优点[3]。但由于其素来就有的缺陷，例如分辨率难以提升、体积控制较困难，也限制了它在某些方面的应用。

1.色域覆盖区域空间大

激光的发射光谱是很典型的线光谱，其具有线光谱的色彩的所有特质，即分辨率高，饱和度高，能够显示与其他颜色没有交叉色域且比较鲜艳、清晰的色彩；激光所能提供的可用波长范围很广，可构成较为宽广色域的色度三角形，能够用来显示五彩缤纷的色彩。

在色域方面，相对于传统光源，LED是较好的光源，但由于LED照明特性的泛光性，在较大亮度、超大面积屏幕的显示方面的不足，成为LED 在投影显示技术上的壁垒。

2.刷新速度快

高刷新率也是激光显示相关的相比于其他显示技术的特有优点，激光显示可以达到240MHz的刷新速度，相对于LED或液晶显示技术，观看时完全不会察觉到画面的频动。

3.画面影像的整体一致性好

随着光源的安放位置和工作时间的增加，液晶显示器的显示画面出现差异的机率会成倍增加，尤其在液晶显示器大面积拼接使用时这种现象更加明显，所以液晶显示器显示画面影像的一致性问题长久以来一直困扰着用户。得益于激光显示发光技术不采用普通液晶显示器所使用的众多的各式灯管，激光显示在画面影像的一致性方面有比较优异的表现。工程师还可以根据实际使用需求在激光显示技术的显示器中设计老化程度评估程序，让用户在进行拼接使用不同生产日期的显示器时实现显示画面影像的高度一致性，不会出现拼接液晶显示器出现的影像画面亮度低下、色彩的均衡度不好等问题[1]。

4.使用寿命长

激光光源耐久寿命较长，最长达近十年，相当于液晶、LED等传统光源寿命的约10～20倍，使用造价低于目前通用的较大功率照明光源设备，产品的整体性能价值比优于传统相关产品。激光显示器工作60 000小时后可以保证持续的亮度，色调的减少小于5%的，如此优异且出众的性能，主要得益于激光显示其自身的扫描方式。与显像管的从上到下的扫描运行方式不同，激光显示器是将激光光源同时在上下左右四个方向进行扫描运行来表现图像，激光投射荧光体上停留的时间比较短，这使得相应产品的失效时间大大拉长。

5.绿色环保

与目前占市场份额较大的液晶系列显示相关产品相比，激光显示的产品在研发、生产、制造的工艺中需要耗费的水资源不是很多，也不需要消耗大量的汞等重金属，几乎不产生废水、废气、废物。激光显示的产品结构与阴极射线管的结构类似，但是，激光显示相关的显示器的功耗却很低，激光显示相关的显示器的功耗大概是相应尺寸采用液晶显示器的1/8，即每平方米155W。

6.分辨率低

在显示数据性能参数上，激光显示相关技术显著的领先于目前普遍为公众所采用的液晶、LED等显示相关技术。但是同其他产品一样，激光显示也有其不足之处，在当下的技术发展水平下，提升激光显示技术的分辨率是比较困难的。25 英寸的激光显示相关的显示器分辨率仅有320×240，与液晶显示器1 920×1 080 量级上的分辨率是不可同日而语的，只能进行拼接之后使用。

7.产品体积较大

由于将激光投射到显示屏幕需要一定的距离，所以激光技术相关显示器暂时无法做到LED那样薄，这也限制了激光显示相关技术的应用范围[1]。

三 激光显示相关技术的现状以及发展的主要趋势

激光显示相关技术研发大致分为以下四个阶段：相关概念阶段、研究开发阶段、量产前期阶段和量产阶段。激光显示相关概念始于20世纪60年代，各国的科学家不断尝试，直到2003年，激光显示相关技术的研究取得了突破性的历史性进展，当年即推出了样机。但是样机之后到量产前期的道路依然崎岖不平。目前，全球的激光显示相关技术已发展到了量产前期阶段，未来的三到五年将迎来世界激光显示相关技术的一个全盛发展的时期。中国在该技术领域的专利申请占到了世界专利申请总数的30%，涉及激光显示相关技术的主导关键步骤，在激光显示器件、匀场、消相干和整机技术方面均较有优势[4]。

四 结 语

随着技术的不断更迭，将发展出新一代的显示技术——激光全色显示[5]。其将被广泛应用于超大显示屏幕、家庭影院、个人电脑屏幕、便携投影显示设备、手机的投影器以及全三维激光显示等较为先进的技术领域。

参考文献

[1] 赵富宝，武怀玉，杨延宁.浅议激光显示技术及其进展[J].现代显示，2013（1）：27-30.

[2] 张岳，郝利，栁华，等. 激光显示的原理与实现[J].光学精密工程，2006，14（3）：403.

[3] 瞿强. 中国激光显示产业平台综述[J].物理，2010，38（4）：238-242.

[4] 许祖彦. 激光显示——新一代显示技术[J].激光与红外，2006（12）：39.

[5] 田志辉，刘伟奇，冯睿，等.基于DLP投影方式的激光显示系统[J].液晶与显示，2007，22（3）：315- 317.