激光显示技术被争相抢占，背后有何玄机？

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导语：今年初，2022北京冬奥会闭幕式的那棵炫彩夺目的“参天大树”一定惊艳了全球各地的观众，这场光影盛宴正是借助了激光显示技术。那么，大家对这一技术有多少了解呢？今天制造君就来带大家一探究竟！

配图：北京冬奥《折柳寄情》环节中的激光束大树

图源：https://baijiahao.baidu.com/s?id=1726114557582790509&wfr=spider&for=pc

随着信息技术的不断发展，信息化时代已经来临，显示作为人机信息交互环节最重要的信息输出终端，已经遍及人们生活的各个方面。2012年，国际电信联盟（ITU）针对高画质影像制定了最新标准 BT.2020，作为未来影音广播的技术标准，只有达到这一标准才能进入全球高端显示市场，而真激光显示是目前唯一能够达到BT.2020的显示技术。

一、显示技术：从黑白到全彩

顾名思义，显示技术就是研究和生产显示器的技术，在其多年的发展过程中历来遵循一个宗旨——“高保真”，即所显示的图像具有高度还原性。从20世纪至今，显示技术不断革新与发展，先后产生了黑白、彩色、数字和激光显示。以电视机为例，20世纪30年代诞生的黑白电视，解决了无视频图像的问题， 这是第一代显示技术；50年代初诞生的彩色电视，解决了图像无颜色的问题，这是第二代显示技术；20世纪末诞生的数字电视，解决了视频图像、传输、存储和再现的清晰度问题，即生活中出现了“高清”电视，这是第三代显示技术；21世纪初，需要解决的是图像颜色的保真度问题以实现大色域显示，大色域显示能将现有的色域覆盖率提高2.4倍，达到80%以上，我们所说的激光显示正是大色域显示的典型代表，这就是第四代显示技术；未来，还需解决图像的立体感问题以实现全息3D显示，那将是第五代显示技术。

配图：显示技术发展路线图

图源：参考资料[1]

二、 四代显示技术原理：典型模式“扫描+投影”

激光显示有两种典型模式：扫描式和投影式。

扫描式激光显示可利用转镜、声光、电光等技术实现逐行扫描，转镜技术实现帧扫描，声光或电光技术进行信号调制，类似于传统电视的逐行逐点扫描模式。具有可投射非平面屏幕、大屏幕、特种屏幕，光能利用率高等特点。但该模式尚处于实验室阶段。

投影式激光显示主要由三基色激光光源、光学引擎和屏幕三部分组成。光学引擎是指图中的红、绿、蓝三个光阀，同时由合束X棱镜、投影镜头和驱动光阀构成图像调制信号系统。总体工作过程为：以红、绿、蓝三基色激光作为显示光源，三色激光分别经过扩束、匀场、消相干后入射到相对应的光阀上，经过图像调制信号系统后的三色激光由X棱镜合色后入射到投影物镜，最后经投影物镜投射到屏幕，得到激光显示图像。

配图：激光显示工作原理图

图源：http://www.elecfans.com/xianshi/20181018800212.html

三、四代显示技术特点：够“真实”、更“还原”

1、大色域实现“真激光”

现有的彩色显示设备，其光谱为带谱，在色度图中，其色域只覆盖了人眼所能识别颜色的一小部分，因而不能再现饱和度很高的颜色。而“真激光”的单色性好，其光谱为线谱，可在色度图上形成超大色域。色深越大，画面的三维解析度就越好，也就会带来更平滑的色彩过渡表现。

配图：不同显示技术在色度图中实现的色域

图源：参考资料[1]

2、 双高清捕获“真世界”

双高清指的是几何高清和颜色高清。其中，几何高清是指线分辨率。生理学和光学特征使人眼能够观察到超高分辨率的图像以及丰富与精细的色彩，这就使得人类对于显示器的分辨率有着非常高的标准。激光方向性好、发散角小的特点使其能够轻易实现4K、8K甚至更高的显示分辨率，带给人眼极致的享受。颜色高清是指颜色数。激光显示最突出的特点就是其小于5nm的线状光谱，而当采用小于5nm光谱宽度的三基色激光作为光源时，颜色的色纯度会很高，能够实现12bit颜色数编码不重叠，同时能够实现传统显示的500倍以上的大颜色数显示，从而更加真实的反映自然界的色彩。

3、 高性能成就“强稳定”

在光的传输过程中，激光显示采用“光纤耦合”技术，该技术借助光学设计以光纤约束高能量的激光使其成为激光束，通过这种方法形成的激光束具有传输效率高、可靠性高的特点，不受温度、振动、湿度等外界环境变化的影响。此外，激光光源采用了半导体、自动化以及全流程质量体系控制等制造技术，进一步确保了产品的可靠性。

4、 过渡稳带来“高舒适度”

与自然界中的各种物体反射光成像进入人眼的原理相同，激光显示同样采用了反射式成像。这种经过屏幕通过反射式原理进入人眼的光线非常柔和，不会出现刺眼、眩目等情况。并且，激光显示的像素与发光物体的面积相同，像素与像素之间没有边缘效应，过渡平缓，因此观看舒适度很高。

配图：Inesa大屏幕激光智能显示终端

图源：http://www.ucantech.com/about/3zjsyidian.htm

四、激光显示应用前景可观

激光显示技术当前正处于产业的引导期，全球市场正在持续增长，国际显示行业一致看好激光显示方向，各国都在争取国际竞争中的发言权和参与权。随着半导体激光器的发展，我国在激光显示领域也得到了长足的发展，激光显示市场快速增长，形成了在激光显示材料、装备、工艺研发到应用上下游产业链布局，具有一定的基础。

2007年深圳某科技公司在全球率先发明了先进的激光荧光粉显示技术，该技术被国际同业视为下一代激光显示的发展方向，并在全球范围率先实现该技术的产业化，确立了我国在激光显示领域的国际领先地位。

但不可忽视的是，我国长期遭受光源芯片、显示芯片等核心技术被国外垄断的局面。因此未来的一段时间，激光显示技术不仅是全球，更是我国激光显示技术产业发展的黄金关键时期，我们要通过核心关键技术标准的研究和建立，抢占技术和市场的制高点！

配图：激光电视

结语：

随着科学技术以及国民经济的不断发展，未来激光显示将渗透到我们生活的方方面面，结合人工智能、5G、物联网和大数据等前沿科技深入改变我们的生活。激光显示技术代表着未来显示技术的发展趋势和主流方向，也是未来显示行业国际竞争的焦点，我国科学家定能打破激光显示技术的瓶颈，攻克激光显示技术的难题，带领中国激光显示站在国际领先位置，让世界再次见证了不起的中国制造！

参考资料：

[1]高伟男,许祖彦,毕勇,袁园.激光显示技术发展的现状和趋势[J].中国工程科学,2020,22(03):85-91.

[2]许祖彦.大色域显示——新一代显示技术[J].物理,2010,39(04):227-231.

[3]许祖彦.激光显示——新一代显示技术[J].激光与红外,2006(S1):737-741.

[4]杨斌，刘栋，刘红丽，张永爱.现代显示技术及产业国内外发展现状[J/OL].中国材料进展：1-10[2022-03-03].

[5]毕勇.激光全色显示技术[J].新材料产业,2009(04):61-65.

[6] https://www.sohu.com/a/503217404_121226210.