激光显示技术讲解

激光显示技术

汇报人：张志清学院：物理与信息工程学院学号：110800611激光显示技术激光显示系统由激光器、调制器、光偏转器和屏幕等组成。系统接收到视频信号后，从信号中分别出红、绿、蓝三色图像信号和帧同步信号。经过处理，三色信号限制三色半导体激光二极管行阵列，使之发出相应强度的光，经合色器调制输出，在帧同步信号的限制下，通过光偏转器，实现光束扫描，射到接收屏上，形成图像。红、绿、蓝激光器是彩色显示的三原色光源，与荧光光源相比，光束质量和效率更高，没有荧光光源产生的绿影和白炽光源产生的黄影，可实现三原色的平衡。激光显示系统工作原理图激光显示技术激光显示技术分为三种类型：（一）激光阴极射线管LCRT（LaserCathodeRayTube），基本原理是用半导体激光器代替阴极射线显像管的荧光屏来实现的一种新型显示器件。（二）激光光阀显示，基本原理是激光速仅用来变更某些材料（如液晶等）的光学参数（折射率或透过率），而再用另外的光源把这种光学参数变更而构成的像投射到屏幕上，从而实现图像显示。（三）直观式（点扫描）电视激光显示，它是将经过信号调制了的RGB三色激光束干脆通过机械扫描方法偏转扫描到显示屏上。LCRT（LaserCathodeRayTube）1964年尼古拉·G·巴索夫博士（诺贝尔物理学奖获得者）提出用电子束激发半导体导致受激放射或得到激光的设想。60年头中列别捷夫物理探讨所在液氦温度下实现了绿光的放射。直到近年来才研制出几种主要颜色的室温下工作半导体材料。1999年，PrincipiaOpticsInc公司获得4.5万伏阳极电压下能在室温下工作的红、绿、蓝激光CRT样机，完成了商业化的第一步。LCRT（LaserCathodeRayTube）LCRT的工作原理除了用半导体激光器代替荧光面板外，激光CRT实质上就是一个标准的投影用阴极射线管。（LCRT的基本结构如图6.1所示。）半导体材料的两面与镜面相邻接从面形成一个激光器的谐振腔，并与一片衬底相结合从而形成一块激光面板。用电子束扫描激光面板时，在电子束轰击到的地方就产生出激光来。这种激发的物理机制和荧光CRT相像，只是产生的是激光而不是荧光。LCRT（LaserCathodeRayTube）图1LCRT结构图LCRT（LaserCathodeRayTube）LCRT的辨别率能够做得很高，在CRT电流为2mA时，电子束直径为25μm，其激光束直径略小于电子束斑直径为20μm，目前激光面板的光栅尺寸为40mm×30mm，它可以给出2000×1500个像素。目前正在向真正的影院放映质量的方向努力。LCRT（LaserCathodeRayTube）LCRT同时也是一种志向的影院放映光源，它不会产生损害胶片的红外和紫外强光。预期可以延长胶片的放映寿命，所以可以做为兼容的数字/胶片放映机。激光光阀显示图2所示为激光光阀显示。优点是清晰度极高。它是利用激光束对液晶进行热写入寻址，图2激光光阀显示激光束写入原理为：把介电各向异性为正的近晶相液晶夹于两片带有透亮电极的玻璃基板之间（其中一片玻璃基板内涂有激光吸取层），构成液晶光阀。把聚焦约为10μm的YAG激光束照射到液晶光阀上，被吸取膜吸取后变成热能并传给液晶。于是照射部分的液晶随温度上升，从近晶相，经由向列相变成各向同性液体。当激光束移向他处，液晶温度急剧下降，出现由各相同性液体-向列液晶-近晶相的转变的相变过程。由于速冷作用，相变过程中形成一种具有光散射的焦锥结构，这种结构始终保持到图像擦除。别一方面没有照射部分的液晶仍为垂直于表面取向的透亮结构。这样通过对激光束的调制和扫描，便可在整个画面上形成光散射结构和透亮结构的稳定共存。激光光阀显示点扫描激光电视

干脆扫描式激光电视系统如图6.5所示。其中应包括RGB激光光源，扫描装置，光强调制，和扫描同步限制部分。点扫描激光电视显示原理外部视频/PC信号被分解为三原色经颜色转换后调制三束激光的强度；被调制的光信号经过光缆传输到扫描系统，激光束被偏转（行扫描：转镜，帧扫描：振镜）投射到屏幕上，“写”出图像。基本结构RGB激光光源激光调制扫描投射系统图像变换光学系统光导传输电子限制和软件图6.5激光扫描系统示意图点扫描激光电视干脆激光扫描激光电视利用了激光器的色纯度高，色域比一般彩色电视大的特点。显示的图像色调更加明丽、逼真。干脆扫描方式与光学系统成像不同，无聚焦范围限制，可以在任何反光物体上显示，所以可以在建筑物上，水幕上（水幕电视），烟雾上（空中显示）等特殊效果。激光显示的优势完备的自然色调激光显示作为新一代显示技术，在继承了数字显示技术全部优点的基础上，以高饱和度的红、绿、蓝三基色激光作为显示光源，解决了显示技术领域长期难以解决的大色域色调再现难题，其色域可覆盖接近90%人眼可识别色调，从而最完备地再现自然色调。激光显示的优势高品质的图像

新的图像再现技术充分利用了激光本身的优点。在光的传播方式上，激光光源与传统的白炽灯有着本质上的不同：一般白炽灯的光线向全部方向放射，而激光器将全部的光线都聚集在一个平行的光束中。此外，激光放映机比传统放映机能够表达更大的颜色范围，供应更加清晰的图像。高清晰度使得激光放映机能够用于传统放映机不适用的一些领域。激光显示的优势环保节能

激光显示作为新一代的显示技术具有卓越的低能耗特点。假如要显现60in的图像，激光合成白光的功率一般须要20w就足够了，若按发光效率10%来计算，整机功耗只有200w左右，而目前一般的投影产品显现60in的图像，功耗应当在700w~800w（200w左右的功率是激光在量产后得到优化的状况下实现的功率，目前因没有实现量产，尚未达到这一水平）。激光显示的优势应用范围更广

激光显示技术不仅可以进入现有的激光电影机、激光投影机、激光背投电视、激光背投拼接墙等显示产品市场，应用于家庭影院、大屏幕指挥显示系统、公共信息大屏幕、数码影院、家庭影院、飞行员模拟训练、水幕成像表演等领域，而且能够创建出新型显示产品市场，如激光微型投影、激光投影手机、激光三维立体显示等。激光显示的优势寿命长维护费用低激光光源具有冷光源特性，其寿命是传统电视光源寿命的10倍以上；已经被证明已经可以达到5万小时，但理论上可以超过10万小时。激光显示的历史和将来的发展从上世纪60年头起先到2005年左右，激光显示的科研阶段基本完成，全世界在这方面的技术已经基本成型，06、07年起先产业化的准备工作，也就是产业化前期，索尼公司认为激光显示会在2010年左右进入产业化，爱普生、松下都认为会在201