激光电视(LASER TV)主要由激光发光器和屏幕组成,如图1所示。由于采用激光作为电视的背光源,激光电视的整体可做得较薄,适合家庭使用。另外,激光电视还克服了人眼长时间观看普通彩电所造成的不适感,并且对人眼没有辐射。

一、激光电视显像原理简介

         激光显示系统主要由三基色激光光源、光学引擎和屏幕三部分组成,如图2所示。光学引擎则主要由红绿蓝三色光阀、合束X棱镜、投影镜头和驱动光阀组成,光阀驱动使光阀上分别生成红、绿、蓝三色对应的小画面,然后分别引人三色激光照明投影到屏幕E,即产生全色显示图像。充当光阀及驱动源的可以是各种微型显示系统,如LCD、LCOS、 DMD、GLV等。

         红、绿、蓝三色激光分别经过扩束、匀场、消相千后,入射到相对应的光阀_上。光阀上加有图像调制信号,经调制后的三色激光由X棱镜合色后人射到投影物镜,最后经投影物镜投射到屏幕,形成图像。
         激光器是激光显示系统中最为昂贵的部件,各国正在研制低成本、小体积、大功率输出的红、绿、蓝三基色激光器。目前,红、绿、蓝三基色激光波长还无统一标准, 但国内通常选用的红、绿、蓝光波长分别为456nm、532nm和635nm。

        在实际应用中,除了采用3台独立的激光器分别产生红、绿、蓝三基色激光外,也可采用同一基频光经过非线性变换同时输出三色激光这一方式,如图3所示。由于后一方式采用一个半导体激光泵浦源,因此该类激光器的结构紧凑,体积较小,现已成为主流方式。

         激光电视的工作原理与之前的投影电视有所不同,下面进行一个简要对比。
         LCD投影:该机将先对信号进行处理,然后送到红绿、蓝三色液晶板上形成图像,接着通过透镜放大及反光镜反射,最后投影到屏幕上。LCD投影电视的图像是经由三原色控制合成的,因此这类电视的画面色彩艳丽厚重。目前,LCD投影电视的核心光学部件的专利为日本所拥有,因此这类电视的价格相对较高。
         DLP投影:光线通过色轮高速旋转进行色彩混合,利用DMD芯片组上小棱镜的反射实现投影画面色彩的明暗变化。该类投影电视的画面色彩、灰度等级均较好,在对比度和画面清晰度上有优势。目前,DLP投影电视的核心部件DMD芯片为美国TI公司所拥有,这类投影电视的价格比LCD投影便宜一点。
         虽然LCD和DLP投影电视的工作原理不同,但其光源都来自灯泡,因此均存在亮度衰减这一问题。激光电视在光源上进行了改进,采用的是单色激光充当光源。激光穿过特制的晶体或光导器件加以调制,成为红、绿、蓝单色光,然后按照视频信号内容对三原色的亮度和扫描位置进行控制,最后通过合成装置投射到屏幕上。
二、激光电视的发展
         在激光电视的研发中,美国、日本、德国走在前列,其相关技术处于国际先进水平。2005年,索尼斥资在爱知世博会,上建起了一个500平方米巨幕的巨大激光影院o2006年,三菱公司推出了40英寸激光电视样机。2007年,索尼再次高调推出60英寸激光电视样机。在2007年美国国际消费电子展上,索尼和三菱公司分别展出了55英寸和40英寸的激光电视样机。
         中国对激光电视技术的关注也较早,在上世纪80年代末,激光全色显示技术就已进入中国863计划。2002年,中国在该技术领域实现重大突破,推出全固态激光显示原理样机;2003年研制出60英寸背投激光显示机,2005 年推出84英寸背投激光显示机;2007年,北京国际科技产业博览会上,中视中科光电技术有限公司首次推出120英寸全球最大屏幕激光电视;去年,该公司又成功研制出140英寸大屏幕激光显示样机。
三、激光电视的优点
        激光电视与当下热销的采用LED背光源的液晶电视相比,主要有以下优点:
        1.完美的自然色彩
         激光电视的色域覆盖率宽,理论上可以高达人眼色域范围的90%以上。这不仅使画面看起来更加真实,并且也大幅提高了图像的层次感和通透感。另外,画面的清晰度也会随着色彩饱和度的提高而大幅度提升。
        2.环保节能
         激光电视具有卓越的低能耗特点。如果要显现60英寸的图像,激光合成白光的功率一般需要20 W就足够了。在平板显示领域,如果平板电视应用激光显示技术,其功耗可以降低1/3甚至1/2。另外,激光显示的核心部件在生产过程中不使用任何重金属,没有废水、废气、废物排放,是名副其实的环境友好型显示光源。
        3.容易实现大屏幕
         对于LED液晶电视而言,超大屏制造是一个很棘手的问题。但对于激光电视而言,由于具备方向性高、亮度大等优势,屏幕很容易做大。例如:相比65英寸和120英寸画面,对于激光而言并不是光源输出瓦数成倍提高,120英寸的激光电视只需要比65英寸的输出功率提高一些就可以。这意味着,激光电视屏幕尺寸提高和光源功率不是同比提高,所以屏幕越大,每-英寸屏幕单位光源成本反而在下降。
        4.激光光源的寿命长
        与同尺寸的LED液晶电视比较,激光光源的寿命更长,可以超过10万小时。

        5.在3D显示领域优势明显

         激光光源本身即为偏振光,是最适合表现3D效果的光源,而二者的结合也十分容易,不存在融合上的障碍。可以说,在3D显示领域,激光电视有着无法比拟的优势,并且3D技术也是未来激光电视的主要发展方向之一。

        6.适应性强
         激光电视所呈现的图像,色彩鲜明、亮度高、屏幕尺寸灵活,并且鲜艳的图像可以投射到各种材料表面,甚至是弯曲的表面。这种系统还可适应目前使用的所有电视标准,即PAL制.NTSC制、SECAM制VGA或高清晰度信号。
四、激光电视现存的问题
        1.核心部件成本高
        激光器是激光显示系统中最为昂贵的部件,其材料是半导体材料,其成本较高,如何大幅降低其成本,这正是激光电视实用化亟待解决的问题。
        2.产业化前景堪忧
        目前,由于激光电视的制造成本远高于液晶电视,加之人们对激光电视的认知度很低,因此,激光电视不能与LCD或LED液晶电视的产业规模相提并论。这就造成技术上领先但产业上滞后的尴尬,不能形成规模化生产。
        3.无法做到超薄化

        由于激光电视采用投射式,虽然屏幕很薄,但激光发光器有-定厚度(大概有25cm厚,而且所配的屏幕尺寸越大,厚度就越大),如图4所示,无法做到与LED液晶电视一样超薄化。

        4.进入家庭尚需时日
        目前,激光电视主要用在大型场馆中,如体育场馆、大型会议室、宾馆等需要超大屏幕的场所。随着技术和市场的成熟,成本会大幅降低,尤其是激光器成本的降低,进人家庭的时间也会缩短。据预测,激光电视进入普通家庭需要5~10年的时间。