院士許祖彥：我國雷射顯示產業化堪憂

     當前雷射顯示(電視)正處於大規模產業化的前夜，開展產業化技術攻關已成為現階段競爭的焦點。日本、韓國在液晶顯示和等離子顯示領域已經取得領先的技術和市場地位，如今又將下一代顯示技術的發展方向鎖定在雷射顯示技術。而美國和歐洲由於在平板顯示領域落後於日本和韓國，正積極瞄準新一代顯示技術———雷射顯示。為了抓住顯示技術更新換代所帶來的巨大商機，各國都在加大對雷射顯示技術的研發和產業化力度。目前全球雷射顯示技術發展情況如何？我國雷射顯示技術產業化進展情況怎樣？近日，本報記者獨家採訪了我國雷射顯示領域的專家、中國工程院院士許祖彥教授。

    我國雷射顯示技術的現狀

    ·我國雷射顯示專利大約有50餘項，約占世界專利總數的30%

    ·大色域雷射光源擁有完整自主創新智慧財產權

    我國雷射顯示技術已有數十年的研究歷史，對掃描式和投影式兩種雷射顯示技術路線都有著深入的研究。近年來，與國際上的技術發展趨勢殊途同歸，在投影式雷射顯示技術上取得了重大突破，與日本等國家相比，總體水平與國際同步，某些關鍵技術(如色域覆蓋率)處於國際領先地位。有代表性的是，中國科學院在國家「863」計劃和中科院知識創新工程等國家重大科學計劃的持續支持下，刻苦攻關，初步形成了從材料設計與生長、光學加工與鍍膜、雷射器件與勻場消相干到整機集成的技術鏈，並研製成功60英寸～140英寸等一系列大螢幕雷射全色顯示系統，通過了由中國科學院與信息產業部聯合的成果鑑定，鑑定結論為「總體水平與國際同步，單元技術和指標達到國際領先水平」。

    投影式雷射顯示的共性核心關鍵技術包括大色域雷射光源技術，勻場消相干技術等。在我國，紅綠藍三基色雷射器的研究處於國際領先和先進水平，非線性頻率變換光學晶體國際領先，研製成功了高功率全固態紅綠藍三基色雷射器，紅光雷射達到21瓦，綠光雷射達到百瓦，藍光雷射達到7瓦，與我國專利技術的「非相干多光束耦合」技術相結合，可實現百瓦級紅綠藍三基色雷射用於高亮度、大螢幕雷射電視光源。在光學引擎處理技術方面，我國發明了「全固態非運動相位隨機擾動調製器」的消相干勻場技術，有效地解決了雷射相干噪聲問題，並集成出60英寸、84英寸、140英寸和200英寸的系列化大螢幕雷射顯示樣機，具備了從光源、光調製、光處理以及整機系統集成的能力。

    我國的雷射顯示專利大約有50餘項，約占世界專利總數的30%。這些專利涉及了雷射顯示系統的主要關鍵環節，特別在共性核心技術領域———大色域雷射光源和勻場消相干等領域取得了完整的自主創新智慧財產權，並處於國際領先地位。因此，我國可以自主發展大色域雷射顯示技術而不受制於國外專利。

    我國在開展雷射顯示實用化技術攻關以及產業化進程方面的步伐也基本與國際同步。中國科學院光電研究院為進一步將雷射顯示技術推向更廣闊的應用市場，以產業化技術為重點，解決了高可靠性紅綠藍三基色雷射器實現問題和勻場消相干問題、散斑控制問題以及照明系統設計問題，成功研製了200英寸超大螢幕雷射顯示樣機，並通過與社會資本相結合，成立了我國第一家以雷射顯示技術和產品為目標的高新技術企業———北京中視中科光電技術有限公司，為我國先進的顯示技術研究成果向產業化轉化奠定了基礎。

我國發展雷射顯示產業的基礎

    ·全固態RGB雷射器及其關鍵材料研究處於國際領先水平

    ·在光學引擎方面具有良好技術基礎

    ·擁有世界最強的終端產品生產製造能力

    我國發展雷射顯示(電視)產業的產業鏈有良好的基礎，從上游光學和雷射材料、光學設計與加工、激光器件到下游整機製造均擁有堅實的基礎，可構成完整的技術鏈。其中包括：RGB雷射光源、勻場消相干、光學引擎(LCD、DLP、LCOS等)、光學鏡頭以及電視整機幾個主要環節。

    首先，我國在全固態RGB雷射器及其關鍵材料方面的研究處於國際領先水平。在全固態雷射器件和應用研究方面我國與國外已基本同步，中、小功率綠光全固態雷射器已形成批量生產能力。光學器件與整機方面已初具規模。在小功率藍綠雷射器及晶體器件方面，已擁有組合模塊集成技術，並形成了一定的生產能力。這種全固體化LD泵浦小型固體雷射器體積小、重量輕、轉換效率高、使用可靠、工作壽命長，通過規模化生產降低成本的潛力巨大，能夠滿足市場對低功率可見藍綠光雷射器的需求，是激光電視的關鍵核心器件。非線性、雷射晶體器件是三基色雷射產品的核心部件，具有較高的附加值。我國在該方面的研究開發處於國際領先地位，同時擁有自主智慧財產權，它是我國涉足雷射電視產業不可多得的良機。

    其次，我國在勻場消相干方面的研究處於國際領先水平。勻場消相干技術是投影式雷射顯示的關鍵技術，我國擁有自主創新的專利和專有技術，完全不受國外智慧財產權的限制。與我國擁有深厚技術和產業基礎的光學設計、光學加工行業相結合，可以形成長壽命、低成本、大批量的勻場消相干器件的規模化生產。

    再次，我國在光學引擎方面也具有良好的技術基礎。其中LCOSMD背投產品在大螢幕電視產品方面具有成本低、圖像質量好、易於實現大螢幕等優點，在北美等地市場占有率很高。在信息產業部的部署下，經過多年的技術攻關，我國在MDTV光學引擎LCOS的技術產業鏈已經形成，LCOS光學引擎從晶圓、封裝、鍍膜、光學元器件、高清驅動板到整機集成的所有關鍵環節均具備完善生產能力。隨著大螢幕電視開始成為市場主流，LCOS技術與雷射光源相結合的背投彩電將成為市場主流產品。

    我國擁有世界最強的終端產品生產製造能力。彩電整機行業經過20多年的發展已經得到了長足的發展，目前已經擁有將近90家彩電整機生產企業，近20家彩管生產企業和幾百家零部件配套企業，形成了彩電、彩管、元器件一體化的完整工業體系。從1994年開始，我國的電視機產量首次超過美國，一躍成為世界第一生產大國。

    雷射顯示技術在國外的發展

    ·國際上正在開展大規模生產階段所需的實用化技術攻關

    ·紅綠藍三基色雷射光源獲得了一定的突破

    雷射顯示的各個產品化方向，從大螢幕、超大螢幕到手機式投影儀，都得到了全面發展。

    2007年元月，在美國拉斯維加斯國際消費電子展(CES)上，日本索尼公司和美國Novalux公司各自推出基於投影式雷射顯示技術的多台的雷射顯示試驗樣機，包括了55英寸雷射背投電視和小型、袖珍式前投影機以及雷射數碼影院等。
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    在日本，由政府組織企業和研究機構共同大力研發雷射顯示技術，謀求在未來競爭中獲得絕對優勢。雷射電視技術的開發以索尼公司和三菱電氣的工作最引人注目。2005年，日本索尼公司研製成功單元6m2的投影顯示系統，並在拼接技術基礎上，集成出一套500m2的雷射影院。2006年2月，三菱電氣將美國Novalux公司研製的大功率紅綠藍三基色雷射器應用於DLP背投電視，宣布研製成功雷射背投電視，能夠表現大色域顏色,支持xvYCC影像規格。三菱電氣計劃建設中試生產線，預計今年投入生產。2006年3月，日本精工愛普生公司宣布與美國Novalux公司進行戰略合作，共同開發雷射顯示技術，預計在2012年前後進入家庭市場。

    另外，Microvision、Iljin、Symbol、Lightblueoptics等公司致力於研發應用於手機的雷射投影技術。他們分別開發了小型化的RGB三基色雷射器和小型化的光學引擎系統，並設計出一個完整的嵌入式微型投影系統模塊。三星、摩托羅拉等公司目前都有計劃採用上述公司的技術和模塊，在市場上推出具有投影顯示功能的手機。

    雷射顯示技術路線從圖像生成方式上分為掃描式和投影式。由於掃描式雷射顯示在一些關鍵技術環節上未得到突破，目前還處於原理研究階段；而投影式雷射顯示在原理研究階段的主要關鍵技術環節都得到了有效解決，實現了高質量圖像的效果演示，國際上正在開展大規模生產階段所需的實用化技術攻關，在產品生命周期中處於導入期階段。

    雷射顯示技術的核心關鍵技術包括：1.紅綠藍三基色雷射光源，它決定了基於雷射顯示技術的終端顯示產品的色域空間、壽命以及工作方式，是最核心的關鍵技術。2.圖像調製技術，它決定了顯示圖像解析度、對比度、亮度等綜合性能指標，主流的調製器有LCD、DLP和LCOS三種技術。3.勻場及消相干技術，直接影響著顯示器的效率和圖像性噪比。4.大色域圖像的信息處理技術，包括數位訊號的壓縮、存儲、傳輸和解調。

    近年最受產業界關注的紅綠藍三基色雷射光源獲得了一定的突破：首先,以紅外全固態雷射進行諧波變換產生紅綠藍三基色雷射的技術,在小型化方面取得了突破，由此韓國和美國做出了袖珍式前投影機(手機投影儀),首開可攜式雷射投影機先河。其次,美國Novalux公司以高功率垂直腔面發射擴展腔雷射器為基礎，通過周期極化的非線性光學晶體材料獲得高功率、小體積紅綠藍三基色雷射器，在半導體雷射技術和非線性光學技術相結合發展雷射顯示技術方面進行了一次可喜的嘗試。第三,消相干技術方面，美國Novalux公司同樣取得了不錯的進展。通過直接開關光源和數字光處理元件，向螢幕投影,使各種顏色的雷射分別通過光纖，傳播到光學引擎上,利用光纖內的多重反射，打亂了光的波陣面，從而減輕了雷射器特有的光干涉導致的圖像斑點。

    突出問題

    ·終端企業難於組織起完整的雷射顯示技術鏈和產業鏈

    ·上游研發力量分散，資金投入不足，低水平重複建設嚴重

    雷射顯示技術在中國，可以說是研究的勢頭很好，但產業化步伐堪憂，很有可能出現「起得很早，到得很晚」這種尷尬局面。發展雷射顯示(電視)產業，我國擁有較好的技術和產業基礎。但我們同時也看見，相較於美國、日本、歐洲等已開發國家和地區，我國在高新科技產業化發展方面還存在著許多不足。

首先，從事下游終端產品製造的我國彩電企業由於歷史的原因，難以組織起完整的雷射顯示(電視)的技術鏈和產業鏈。一種新技術、新產品在導入期之前還有一段歷時較長的、投資不斷增長而沒有銷售的研發期，對於中國彩電市場來說，由於電視技術均由日美等國家研發，因此中國彩電市場都沒有經歷研發期這一階段，而是直接進入了產品導入期。正如我國平板電視產業的現狀。這樣一來，中國彩電企業雖然節省了不少的研發成本，但是由於核心技術均掌握在國外企業手中，因此中國彩電企業往往在技術上受制於人，並不能獲得較高的利潤。

    其次，上游企業，由於研發力量分散，研發資金投入不足，造成水平參差不齊，低水平重複建設嚴重。在研究方面，我國不少科研單位在光電子材料和器件的許多領域處於國際領先地位，但由於缺乏從材料、器件的實驗室研究到應用開發和產業化的完整研發能力，使得我國的光電子行業的整體水平與國際同行存在較大的差距，無法高效率地將學術上的優勢，通過工程化研究開發而實現產業化，在國際上具有競爭能力的企業為數不多。

    產業化建議

    ·聯合上下游企業，組建產業聯盟

    ·依託優勢單位，突破規模化生產技術和工藝

    雷射顯示(電視)產業是典型的技術密集型產業，可帶動相關關鍵技術領域的跨越式發展，形成新的高新技術產業群，並可能產生輻射放大效應，取得更顯著的經濟效益。前瞻性地進行雷射電視產業發展規劃和布局，並在產品研發和導入期對雷射顯示(電視)產品的實用化研究給予重點支持，我國就有希望在國際上率先進入產業化階段。面向決策層和產業層我們的對策和建議如下：

    1.抓住國際顯示產業的升級換代的機遇，儘快實現雷射顯示(電視)的產業化，儘快實現顯示產業的更新換代。

    2.由政府相關部門支持、組織，依託優勢單位，儘快突破低成本一體化全固態RGB光源、標準化的勻場消相干等器件的規模化生產技術和工藝，構建完整成熟的雷射顯示(電視)的技術鏈。

    3.通過雷射顯示(電視)在高端和特殊市場(包括各類工程)的示範應用，擴大市場規模，並帶動各種社會資源在上、下游領域的投入，構建完整成熟的雷射顯示(電視)產業鏈。

    4.聯合上、下游領域的企業，組織雷射顯示(電視)產業聯盟。充分利用我國在色域、勻場消相干等關鍵技術和指標方面的優勢，制定相關標準，為我國雷射顯示(電視)產業群提供保護。

    5.積極有效布置新型雷射顯示(電視)的創新性研究，保持可持續發展能力

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