浅析激光显示技术及其进展

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  摘 要:现今传统光源显示领域的未来发展方向是激光显示,激光显示技术的优势使其成为人们关注的焦点。本文以激光(主要是投影)显示技术为研究对象,对激光显示技术的现状未来发展情况进行了探讨。
  关键词:激光显示;激光投影显示;色域
  前言
  在新的时代背景下,科学技术一直在不断的发展和进步。就电视领域而言,显示技术已经经历了三代的变革,第一代显示技术是CRT(Cathode Ray Tube),第二代显示技术是液晶、等离子,第三代显示技术则是OLED(Organic Light- Emitting Diode)。现阶段,显示技术还在不断的发展和进步,激光全色显示技术是显示领域的未来发展方向。本文以激光显示技术为研究对象,首先介绍了激光显示的原理,然后分析了激光显示技术的特点,接下来探讨了激光显示技术的进展,最后讨论了激光显示存在的问题以及未来展望。
  1 激光显示的原理
  激光显示技术主要依靠红、绿、蓝(RGB )三基色激光来向观众展示大千世界的各种色彩。现阶段激光显示技术具有两种形式,第一种是投影式,第二种是扫描式。投影式激光显示系统主要包括三个部分,分别是三基色激光光源、光学引擎以及屏幕。扫描式激光显示系统的原理如下:首先实现行扫描,接下来通过转镜技术来开展帧扫描工作,最后还需要对信号进行调制。
  2 激光显示技术的特点
  总的说来,和其他的显示技术相比,激光显示技术具有下述优势:首先,激光光源使用寿命较普通光源更长,效率衰减更慢,维护成本更低;其次,色域空间相对较大;再次,亮度相对较高;对环境的影响较小;大屏显示技术相对成本更低;最后,消耗的能量較少,等等。下面具体介绍一下激光显示技术的特点:
  第一,色域空间相对较大。激光的波长范围相对较大,这样就可以表示更多的颜色。现阶段,传统的显示技术可以表示的颜色范围是有限的,相关数据研究结果显示传统显示技术仅仅能够表示人类眼睛能够观察颜色的31.8%。激光显示技术的出现极大的拓宽了显示技术对颜色的显示范围,目前激光显示技术可以显示的最小幅度是2,400K,最大幅度是11,000K。此外,激光显示技术还具有较高的对比度,这使得激光显示技术受到了户外大型广告行业的青睐。
  第二,刷新率高相对较高,激光显示技术的刷新率可以达到240MHz,这使得观众无法察觉到画面的闪动情况。
  第三,“无边” 显示器。激光显示器不需要边缘处理,这样就为后续的拼接工作带来了很大的方便。这主要是因为如果显示器的边缘相对较厚,那么显示效果也就会降低。现阶段,激光显示器的边缘厚度已经达到了0.4毫米。
  第四,使用的时间相对较长。目前,激光显示技术光源的使用时间在十年左右,光效衰减较慢使用寿命非常长,传统光源的使用时间只有激光显示光源的十分之一或者是二十分之一左右。在这种情况下,激光显示技术具有相对较高的性价比。
  第五,激光大屏显示技术。传统显示的大屏显示技术,需要拼接,即使有无缝拼接技术,但成本非常昂贵。激光大屏显示技术,目前做到100英寸、120英寸家用短焦投影,价格只有LED等显示的1/3甚至更低。大屏商用模式类似电影放映机和监控中心等正逐步取代传统显示。
  第六,消耗的能量较少、对环境的影响也较小。厂家在生产激光显示器的过程中不会对环境造成太大的影响,和生产传统的显示器相比,生产激光显示器不会出现废水、废气等,也会用到重金属材料。此外,使用激光显示器时相对传统光源产生的热量更少,损失的功耗更小,消耗的能量也相对较少,。
  3 激光显示技术的进展
  二十世纪六十年代,激光显示第一次被提出来,好多学者加入了研究激光显示的队伍中。总的说来,激光显示的发展一共有四个时期,分别是概念时期、 研发时期、 产业化前期以及最终的规模产业化时期。在激光显示的发展过程中,21世纪初期出现了一个巨大的转折点,大量的工程样机逐渐出现。到了2005年,激光显示技术正式进入了产业化前期。
  在激光显示技术发展的初始阶段,气体激光器是最为主要的形式,但是气体激光器具有一些劣势,包括使用的时间相对较短,非常容易出现故障,体积非常大等等。到了二十世纪八十年代末期激光显示技术逐渐走向实用化,这主要依赖于一些技术的发展和进步,包括大功率半导体激光技术、荧光粉、全固态激光技术等等。其中半导体激光器的荧光粉、RGB三基色已经逐步实现产业化应用。激光显示技术的发展前景是非常广阔的,现阶段好多国家都十分重视对激光投影显示技术的开发和研究。在研究激光技术中比较典型的企业有日本三菱公司、韩国三星电子和比利时巴可(Barco)公司等等。早在2009年,日本三菱公司就开始销售大小为65英寸的激光显示电视;2012年,比利时巴可(Barco)公司成功的研发出了激光数字电影放映机。我国也十分重视对激光显示技术的研发工作,经过科研人员的努力,我国已经成功的开发出了大屏幕激光显示样机。2014年,海信以及长虹等国内厂家也陆续推出了100英寸激光显示电视,并且已经取得不小的销售目标。
  4 激光显示存在的问题
  目前激光显示技术还处于发展阶段。激光显示器也具有一定劣势,这主要体现在四个方面:一方面,激光显示器的分辨率不是很高,目前在100英寸可以达到1080P,但目前的OLED和量子显示技术已经可以达到4k,甚至更高分辨率;另一方面,激光显示器的体积比较大,即使是超短焦投影,体积仍然无法与传统的LED和灯光投影做比较;还有一方面,激光显示技术存在散斑,需要后期技术处理;再之,激光显示目前价格门槛价高,还不能普及家用。
  5 展 望
  激光显示技术的未来发展前景是非常广阔的,在各种技术的推动之下,激光显示技术也逐渐走向完善。现阶段,好多学者正在致力于激光全色显示系统的研发之中,这是激光显示的未来发展方向。总的说来,激光显示的技术在显示和环保方面的巨大优势使得它越来越受到人们的重视和欢迎,激光显示技术的应用也会变得越来越广泛,包括超大屏显示技术、家庭影院、 计算机屏幕等等。
  参考文献
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