6.1激光基本知識(shí)

6.1.1激光技術(shù)簡(jiǎn)介

激光譯自英語(yǔ)Laser。即為光的輻射放大。激光輻射具有一系列與普通光不同的特點(diǎn)，直觀地觀察，激光具有高定向性、高單色性或高相干性特點(diǎn)。用輻射光度學(xué)的術(shù)語(yǔ)描述，激光具有高亮度特點(diǎn)；用統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的術(shù)語(yǔ)描述，激光則具有高光子簡(jiǎn)并度特點(diǎn)；從電磁波譜的角度來描述，激光是極強(qiáng)的紫外線、可見光或紅外線相干輻射，且具有波長(zhǎng)可調(diào)諧（連續(xù)變頻）等特點(diǎn)。6.1.2激光的特性

2.單色性和時(shí)間相干性3.高亮度和光子簡(jiǎn)并度

1.高方向性（高定向性）和空間相干性6.1.3常用激光器激光按其產(chǎn)生的工作物質(zhì)的不同可分為氣體激光器、固體激光器、半導(dǎo)體激光器、液體激光器、化學(xué)激光器和自由電子激光器等。

1.氣體激光器氣體激光器又可分為原子、分子、離子氣體激光器3大類。原子氣體激光器中，產(chǎn)生激光作用的是沒有電離的氣體原子，其典型代表是氦氖激光器。分子氣體激光器中，產(chǎn)生激光作用的是沒有電離的氣體分子，分子激光器的典型代表是CO2激光器、氦分子（N2）激光器和準(zhǔn)分子激光器。離子激光器的典型代表是氬離子（Ar+）和氦鎘（He-Cd）離子激光器。

2．固體激光器

固體激光器是將產(chǎn)生激光的粒子摻于固體基質(zhì)中。工作物質(zhì)的物理、化學(xué)性能主要取決于基質(zhì)材料，而它的光譜特性則主要由發(fā)光粒子的能級(jí)結(jié)構(gòu)決定，但發(fā)光粒子受基質(zhì)材料的影響，其光譜特性將有所變化。固體工作物質(zhì)中，發(fā)光粒子（激活離子）都是金屬離子。3．半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器是以半導(dǎo)體為工作物質(zhì)的激光器。常用的半導(dǎo)體激光器材料是CaAs（砷化鎵）、CdS（硫化鎘）、PbSnTe（碲錫鉛）等。半導(dǎo)體激光器有超小型、高效率、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等一系列特點(diǎn)。在光纖通信、激光唱片、光盤、數(shù)顯等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。4．液體激光器液體激光器可分為兩類：有機(jī)化合物液體（染料）激光器（簡(jiǎn)稱染料激光器）和無機(jī)化合物液體激光器（簡(jiǎn)稱無機(jī)液體激光器）。雖然都是液體，但它們的受激發(fā)光機(jī)理和應(yīng)用場(chǎng)合卻有著很大的差別。染料激光器已獲得了廣泛的應(yīng)用，已發(fā)現(xiàn)有實(shí)用價(jià)值的染料約有上百種，最常用的有若丹明6G、隱花青、豆花素等。5．化學(xué)激光器化學(xué)激光器是基于化學(xué)反應(yīng)來建立粒子反轉(zhuǎn)的，如氟化氫（HF）、氟化氘（DF）等化學(xué)激光器?；瘜W(xué)激光器的主要優(yōu)點(diǎn)是能把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成激光能，不需要外加電源或光源作為泵浦源，在缺乏電源的地方能發(fā)揮其特長(zhǎng)。在某些化學(xué)反應(yīng)中可獲得很大的能量，因此可得到高功率的激光輸出。這種激光器可以作為激光武器用于軍事領(lǐng)域。

6．自由電子激光器自由電子激光器不是利用原子或分子受激輻射，而是利用電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為激光輻射的，因此它的輻射波長(zhǎng)可以在很寬的范圍內(nèi)（從毫米波直到X光）連續(xù)調(diào)諧，而且轉(zhuǎn)換效率可達(dá)50％。黑白單色標(biāo)準(zhǔn)彩色模擬數(shù)字FullColor大色域標(biāo)清高清小尺寸中尺寸大尺寸激光顯示技術(shù)的時(shí)代黑白時(shí)代1GCRT標(biāo)準(zhǔn)彩色時(shí)代2GCRT高清時(shí)代3GLCD/PDP大色域時(shí)代4GOLED/LaserTV

6.2激光顯示器件圖6.3顯示技術(shù)的4個(gè)發(fā)展時(shí)代激光顯示技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

激光顯示技術(shù)優(yōu)勢(shì)安全免維護(hù)長(zhǎng)久高畫質(zhì)單機(jī)高亮度真正數(shù)字化色彩最亮麗使用無噪聲激光色度極純RGB純色激光可實(shí)現(xiàn)高色域壽命長(zhǎng)，光學(xué)衰減慢、散熱小功率反饋控制系統(tǒng)；色溫、亮度精確可調(diào)；利于大屏幕拼接無需加裝風(fēng)扇散熱、通過光纖實(shí)現(xiàn)光機(jī)分離低衰減冷光源特性電壓低不炸燈使用壽命長(zhǎng)無汞污染激光具有單色性好、方向性好和亮度高等優(yōu)點(diǎn)，用于顯示具有以下優(yōu)勢(shì)。（1）激光發(fā)射光譜為線譜，色彩分辨率高，色飽和度高，能夠顯示非常鮮艷而且清晰的顏色。（2）激光方向性好，易實(shí)現(xiàn)高分辨顯示。（3）激光強(qiáng)度高，可實(shí)現(xiàn)高亮度、大屏幕顯示。（4）激光可供選擇的譜線（波長(zhǎng)）很豐富，可構(gòu)成大色域色度三角形，能夠用來顯示豐富的色彩?？梢哉f激光顯示是當(dāng)今保真度最高的顯示技術(shù)，可顯示色彩最豐富、最鮮艷、清晰度最高的視頻圖像。圖6.4顯示技術(shù)可以顯示的色彩空間現(xiàn)有顯示器的色彩重現(xiàn)能力低，其顯色范圍僅能覆蓋人眼所能觀察到的色彩空間的33％，而其它67％的色彩空問是數(shù)字顯示技術(shù)和現(xiàn)在已有的顯示技術(shù)都無法重現(xiàn)的，如圖6.4激光顯示作為新一代顯示技術(shù)，在繼承了數(shù)字顯示技術(shù)所有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以高飽和度的紅、綠、藍(lán)三基色激光作為顯示光源，解決了顯示技術(shù)領(lǐng)域長(zhǎng)期難以解決的大色域色彩再現(xiàn)難題，其色域可覆蓋接近90％人眼可識(shí)別色彩，從而最完美地再現(xiàn)自然色彩。

6.2.1激光顯示原理

激光投影顯示系統(tǒng)包含紅、綠、藍(lán)3色的激光光源、照明系統(tǒng)、光閥、投影物鏡和投影屏。如圖6.5所示，由激光出射的光束，經(jīng)照明系統(tǒng)，均勻照明光閥。被均勻照明的光閥經(jīng)投影物鏡，將光閥上的圖像，成像至投影屏上供人們觀賞。人眼接收投影屏上散射后的光束，并在視網(wǎng)膜上形成投影屏的圖像，這個(gè)圖像才是觀眾觀察到的圖像。圖6.5激光投影顯示原理

實(shí)現(xiàn)顯示3基色激光的方案有多種，如每個(gè)激光顯示器件采用三種波長(zhǎng)的激光二極管（Laserdiodes，LD）以發(fā)出紅、綠和藍(lán)色波長(zhǎng)的激光，采用非線性頻率變換技術(shù)的LD全固態(tài)激光器通過腔內(nèi)倍頻、腔外倍頻或自倍頻等方案獲得紅、綠、藍(lán)激光。圖6.6實(shí)現(xiàn)RGB激光輸出的激光顯示系統(tǒng)方案例如在半導(dǎo)體激光器的PN結(jié)區(qū)加正向電壓，在半導(dǎo)體物質(zhì)的導(dǎo)帶與價(jià)帶之間,形成非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn),當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時(shí),將多余的能量以光的形式釋放出來。由于解理面諧振腔的共振放大作用實(shí)現(xiàn)受激反饋，從而實(shí)現(xiàn)定向發(fā)射而輸出激光。半導(dǎo)體激光器原理圖半導(dǎo)體激光器以不同摻雜類型的半導(dǎo)體材料作為激光工作物質(zhì)，自然解理面構(gòu)成諧振腔，通過一定的激勵(lì)方式，

激光電視利用半導(dǎo)體泵浦固態(tài)激光工作物質(zhì)，產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)3種波長(zhǎng)的連續(xù)激光作為彩色激光電視的光源，通過電視信號(hào)控制三基色激光掃描圖像。激光顯示系統(tǒng)由激光器、調(diào)制器、光偏轉(zhuǎn)器和屏幕等組成。系統(tǒng)接收到視頻信號(hào)后，從信號(hào)中分離出紅、綠、藍(lán)三色圖像信號(hào)和幀同步信號(hào)。經(jīng)過處理，三色信號(hào)控制三色半導(dǎo)體激光二極管行陣列，使之發(fā)出相應(yīng)強(qiáng)度的光，經(jīng)合色器調(diào)制輸出，在幀同步信號(hào)的控制下，通過光偏轉(zhuǎn)器，實(shí)現(xiàn)光束掃描，射到接收屏上，形成圖像。紅、綠、藍(lán)激光器是彩色顯示的三原色光源，與熒光光源相比，光束質(zhì)量和效率更高，沒有熒光光源產(chǎn)生的綠影和白熾光源產(chǎn)生的黃影，可實(shí)現(xiàn)三原色的平衡。LPD的優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小。可以做到煙盒般大，攜帶非常方便。（2）亮度高，顏色鮮艷。因?yàn)長(zhǎng)PD采用的投射介質(zhì)是激光，所以在亮度和色飽和度方面表現(xiàn)很突出。（3）制造工藝簡(jiǎn)單。因?yàn)樗脑矸浅：?jiǎn)單，所以所需元器件較少，成本也低，很容易建成一條生產(chǎn)線。（4）功耗低。它與傳統(tǒng)的投影儀有所不同，只需要產(chǎn)生小功率的激光即可。（5）顯示速度快，視角范圍廣。（6）顯示顏色豐富。它的色彩采用三基色調(diào)制方法，顯示顏色數(shù)與CRT相當(dāng)。（7）造型靈活。它可以做成前投型和背投型或背投一體化型。根據(jù)具體應(yīng)用，可做成大型機(jī)（形成超大尺寸畫面），也可做成微型機(jī)（形成一般尺寸畫面）。影響LPD顯示質(zhì)量的因素主要有以下兩點(diǎn)（1）激光束的純度和波長(zhǎng)；（2）激光控制閥門和控制激光偏轉(zhuǎn)的效率與速度。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題是如何有效控制激光束的大角度偏轉(zhuǎn)。

參數(shù)種類顯示效果體積顯示尺寸功耗工藝復(fù)雜度制造成本價(jià)格CRT好龐大較小大較簡(jiǎn)單較高一般等離子較差輕薄大大復(fù)雜高昂貴液晶較差輕薄大小復(fù)雜高昂貴LPD好很小大小簡(jiǎn)單較低一般表6.2LPD與其它顯示器的對(duì)比現(xiàn)代顯示技術(shù)

第6章激光顯示技術(shù)

現(xiàn)代顯示技術(shù)

現(xiàn)代顯示技術(shù)6.2.2常用激光顯示器件

1.激光背投電視機(jī)激光顯示技術(shù)的原理與CRT顯示相似。激光束從上到下，從左到右進(jìn)行掃描。水平偏轉(zhuǎn)(行掃描)通過放映頭中的一個(gè)多面旋轉(zhuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)，垂直偏轉(zhuǎn)(幀掃描)通過一個(gè)傾斜鏡實(shí)現(xiàn)。工作過程和CRT的電子束在熒光屏上掃描類似，不過電子束是通過磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)完成掃描，而激光靠棱鏡進(jìn)行偏轉(zhuǎn)。如圖6.7所示，視頻信號(hào)經(jīng)過放大并調(diào)制到激光發(fā)生器和激光閥門控制器，分別控制激光器和激光閥門，激光亮度和輸入亮度信號(hào)成正比，進(jìn)行同步變化。激光閥門按照輸人視頻信號(hào)的變化控制激光束的水平和垂直偏轉(zhuǎn)，然后投射到屏障上，形成圖像。圖6.7激光背投電視機(jī)顯示原理LPD的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，容易建立生產(chǎn)線。只要激光功率足夠大，亮度就可以很高；當(dāng)激光束足夠細(xì)，顯示分辨率就可以非常高；提高控制閥門的控制速度，就可以得到很高的刷新率，避免閃爍。

激光電視機(jī)有3種光線處理方式:

一種是激光掃描技術(shù)，掃描技術(shù)需要很精細(xì)的鏡片加工和裝配；另外兩種是陣列激光技術(shù)和激光光纖導(dǎo)入技術(shù)。它們都需要使用成像設(shè)備，不過不是控制激光本身，而是改進(jìn)激光光源的利用方式。通過使用陣列激光技術(shù)，把RGB3色激光分別做成大規(guī)模的陣列，通過硅片加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)成本的大幅度降低，既保證了單個(gè)激光頭滿足公開環(huán)境下的使用，又提高了整體的光效輸出。由于要使用成像芯片，體積無法做到很小，而且需要保證激光模塊與成像模塊的角度，否則無法呈現(xiàn)大尺寸的畫面。把激光通過光纖導(dǎo)入一個(gè)擴(kuò)散器，使得激光的面積成百倍放大，并且重新適當(dāng)聚焦之后，投射到成像元件上成像輸出。2.激光前投電影放映機(jī)激光電影放映機(jī)、激光投影機(jī)基本上基于普通的投影技術(shù)，將原有的UHP（UltraHighPerformance，超高壓）汞燈泡換成了激光器，在前投顯示中方便應(yīng)用。從圖可以看出，其原理非常簡(jiǎn)單。只要激光的功率足夠大，激光束足夠細(xì)，那么其投影圖像尺寸將會(huì)非常大，畫面將會(huì)非常細(xì)膩、亮度足夠亮。

全色激光放映機(jī)、投影機(jī)是一種體積小（可以做到煙盒般大?。?、畫面大，與CRT色彩還原能力相當(dāng)?shù)那巴缎惋@示器，它用紅、綠、藍(lán)三束波長(zhǎng)極短的激光束分別打到屏幕上，并進(jìn)行色彩調(diào)制，從而達(dá)到還原真彩圖像的目的，如圖6.9所示。圖6.9全色激光放映機(jī)、投影機(jī)顯示原理

3.激光空間成像投影機(jī)激光空間成像投影機(jī)由激光器（包括光學(xué)系統(tǒng)、激光電源、聲光電源、制冷系統(tǒng)）和掃描系統(tǒng)（包括控制計(jì)算機(jī)機(jī)、圖形輸入設(shè)備、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換D/A卡、振鏡驅(qū)動(dòng)電源、透鏡）組成，其結(jié)構(gòu)如圖6.11所示。激光投影使用具有較高功率（瓦級(jí)）的紅、綠、藍(lán)（三基色）單色激光器為光源，混合成全彩色。它把用戶信息輸入計(jì)算機(jī)加以編輯，然后配合音樂來控制高速振鏡的偏轉(zhuǎn)，反射激光投向空間或屏幕（如水幕、建筑物表面、山巖、云層等），快速掃描形成文字、圖形動(dòng)畫、光束效果等特殊的激光藝術(shù)景觀。有多種方法實(shí)現(xiàn)行和場(chǎng)掃描，當(dāng)掃描速度高于所成像的臨界閃爍頻率，就可滿足人眼“視覺殘留”的要求，人眼就可清晰觀察。臨界閃爍頻率是觀察周期性目標(biāo)時(shí)恰好不能感覺出其閃爍的頻率。在激光投影系統(tǒng)中，臨界閃爍頻率應(yīng)不低于50Hz。圖6.11激光空間成像投影機(jī)結(jié)構(gòu)圖激光空間成像投影具有以下應(yīng)用:（1）可以在慶典、娛樂場(chǎng)所形成二維靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的圖像，喧染熱烈歡慶氣氛。（2）可為音樂噴泉加彩，產(chǎn)生更好的聲光效果。（3）可以在報(bào)告廳、展覽會(huì)造成引人入勝的激光顯示效果。（4）可在靶道測(cè)量中模擬形成一個(gè)具有逼真形態(tài)和動(dòng)態(tài)的虛擬靶標(biāo)，來測(cè)量靶標(biāo)彈著點(diǎn)位置。由于激光具有亮度高、方向性好等特點(diǎn)，使激光空間成像投影所具有的遠(yuǎn)距離超大屏幕顯示的優(yōu)點(diǎn)是其它方法無可比擬的：（1）投影表面可以是平面也可以是曲面，可以是霧幕（煙霧和氣霧）、水簾，也可以是墻面、布幕或平板毛玻璃，只要是光散射物質(zhì)就行。（2）由三基色混合成的彩色色調(diào)豐富飽和。（3）無余輝磷光，背景干凈，對(duì)比度高。（4）因?yàn)椴恍枰嫶蟊恐氐钠聊?，因此整個(gè)系統(tǒng)小巧輕便，便于攜帶。半導(dǎo)體激光器20世紀(jì)80年代中期以來，半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展以及與激光技術(shù)的結(jié)合，催生了半導(dǎo)體激光二極管，這類兼具半導(dǎo)體和激光器特性的激光源，具有更高的峰值功率和較低的能耗，且它的發(fā)射脈寬也較窄，本身不需要溫度和光學(xué)補(bǔ)償，比傳統(tǒng)的發(fā)射光源具有明顯的優(yōu)勢(shì)半導(dǎo)體泵浦固體激光器簡(jiǎn)介半導(dǎo)體泵浦固體激光器（英文全稱：DiodePumpSolidStateLaser），是近年來國(guó)際上發(fā)展最快，應(yīng)用較廣的新型激光器。該類型的激光器利用輸出固定波長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器代替了傳統(tǒng)的氪燈或氙燈來對(duì)激光晶體進(jìn)行泵浦，從而取得了嶄新的發(fā)展，被稱為第二代的激光器。這是一種高效率、長(zhǎng)壽命、光束質(zhì)量高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊小型化的第二代新型固體激光器，目前在空間通訊，光纖通信，大氣研究，環(huán)境科學(xué)，醫(yī)療器械，光學(xué)圖象處理，激光打印機(jī)等高科技領(lǐng)域有著獨(dú)具特色的應(yīng)用前景。半導(dǎo)體泵浦固體激光器的優(yōu)勢(shì)

1、低功耗：傳統(tǒng)的燈泵浦激光器的轉(zhuǎn)換效率大約只有3%左右，泵浦燈的發(fā)出的能量大部分轉(zhuǎn)換成了熱能，造成了極大的能源浪費(fèi)。而半導(dǎo)體泵浦固體激光器所用的二極管發(fā)出固定的，被激光晶體吸收的808nm波長(zhǎng)的激光，光光轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)40%以上，大大減少了運(yùn)行成本。

2、性能可靠、壽命長(zhǎng)：激光二極管的壽命大大長(zhǎng)于閃光燈，達(dá)15000小時(shí)以上，閃光燈的壽命只有300—1000小時(shí)。激光半導(dǎo)體的泵浦能量穩(wěn)定性好，比閃光燈泵浦優(yōu)一個(gè)能量級(jí)，性能可靠，可制成全固化器件。運(yùn)行壽命長(zhǎng)，成為至今為止唯一無需維護(hù)的激光器，尤其適用于大規(guī)模生產(chǎn)線。

3、輸出光束質(zhì)量好：由于半導(dǎo)體泵浦激光的高轉(zhuǎn)換效率，減少了激光工作物質(zhì)的熱透鏡效應(yīng)，大大改善了激光器的輸出光束質(zhì)量，激光光束質(zhì)量已接近理論極限。

激光顯示技術(shù)的類型1 激光陰極射線管LCRT2

激光光閥顯示3

直觀式（點(diǎn)掃描）電視激光顯示激光顯示技術(shù)分為三種類型：（一）是激光陰極射線管LCRT（LaserCathodeRayTube），基本原理是用半導(dǎo)體激光器代替陰極射線顯像管的熒光屏來實(shí)現(xiàn)的一種新型顯示器件。（二）是激光光閥顯示，基本原理是激光速僅用來改變某些材料（如液晶等）的光學(xué)參數(shù)（折射率或透過率），而再用另外的光源把這種光學(xué)參數(shù)變化而構(gòu)成的像投射到屏幕上，從而實(shí)現(xiàn)圖像顯示。（三）是直觀式（點(diǎn)掃描）電視激光顯示，它是將經(jīng)過信號(hào)調(diào)制了的RGB三色激光束直接通過機(jī)械掃描方法偏轉(zhuǎn)掃描到顯示屏上。1.激光陰極射線管LCRT（LASERCATHODERAYTUBE）激光面板1.激光陰極射線管LCRT（LASERCATHODERAYTUBE）基本原理是用半導(dǎo)體激光器代替陰極射線顯像管的熒光屏來實(shí)現(xiàn)的一種新型顯示器件。激光面板半導(dǎo)體材料的兩面與鏡面相鄰接，從而形成一個(gè)激光器的諧振腔，并與一片襯底相結(jié)合從而形成一塊激光面板。用電子束掃描激光面板時(shí)，在電子束轟擊到的地方就產(chǎn)生出激光來。這種激發(fā)的物理機(jī)制和熒光CRT相似，只是產(chǎn)生的是激光而不是熒光。

LCRT的工作原理除了用半導(dǎo)體激光器代替熒光面板外，激光CRT實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的投影用陰極射線管。

單片半導(dǎo)體是由寬譜帶間隙的II-VI族單晶化合物（如ZnS、ZnSe、CdS、CdSSe、ZnO等）構(gòu)成的。通過選擇合適的材料，完全可以獲得可見光譜上的任何一個(gè)波長(zhǎng)。為了減少損耗，激光腔只有幾個(gè)微米厚。激光面板預(yù)計(jì)能承受長(zhǎng)時(shí)間的高能電子束轟擊，達(dá)到10000至20000小時(shí)的壽命。LCRT的分辨率能夠做得很高，在CRT電流為2mA時(shí)，電子束直徑為25μm，其激光束直徑略小于電子束斑直徑為20μm，目前激光面板的光柵尺寸為40mm×30mm，它可以給出2000×1500個(gè)像素。目前正在向真正的影院放映質(zhì)量的方向努力。LCRT同時(shí)也是一種理想的影院放映光源，它不會(huì)產(chǎn)生損害膠片的紅外和紫外強(qiáng)光。預(yù)期可以延長(zhǎng)膠片的放映壽命，所以可以做為兼容的數(shù)字/膠片放映機(jī)。表數(shù)字電影放映機(jī)預(yù)期參數(shù)分辨率2048×1536激光峰值功率615nm13W，520nm13W，460nm12W，相當(dāng)于10000lm陽(yáng)極電壓50000V電子速電流最大值3mA反差2000：1激光面板工作溫度水冷，0℃2.激光光閥顯示

激光光閥顯示的優(yōu)點(diǎn)是清晰度極高。它是利用激光束對(duì)液晶進(jìn)行熱寫入尋址。激光束寫入原理為：把介電各向異性為正的近晶相液晶夾于兩片帶有透明電極的玻璃基板之間（其中一片玻璃基板內(nèi)涂有激光吸收層），構(gòu)成液晶光閥。把聚焦約為10μm的YAG激光束照射到液晶光閥上，被吸收膜吸收后變成熱能并傳給液晶。于是照射部分的液晶隨溫度上升，從近晶相，經(jīng)由向列相變成各向同性液體。

當(dāng)激光束移向他處，液晶溫度急劇下降，出現(xiàn)由各相同性液體-向列液晶-近晶相的轉(zhuǎn)變的相變過程。由于速冷作用，相變過程中形成一種具有光散射的焦錐結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)一直保持到圖像擦除。另一方面沒有照射部分的液晶仍為垂直于表面取向的透明結(jié)構(gòu)。這樣通過對(duì)激光束的調(diào)制和掃描，便可在整個(gè)畫面上形成光散射結(jié)構(gòu)和透明結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定共存。擦除過程是：用電擦除法，即在液晶層上施加高于條件閾值（約70kV/cm）的高電場(chǎng)E，使之反加到初始的透明結(jié)構(gòu)。這種擦除方式速度極快，已被廣泛使用。顯示原理外部視頻/PC信號(hào)被分解為三原色經(jīng)顏色轉(zhuǎn)換后調(diào)制三束激光的強(qiáng)度；被調(diào)制的光信號(hào)經(jīng)過光纜傳輸?shù)綊呙柘到y(tǒng)，激光束被偏轉(zhuǎn)（行掃描：轉(zhuǎn)鏡，幀掃描：振鏡）投射到屏幕上，“寫”出圖像。3.直觀式（點(diǎn)掃描）電視激光顯示基本結(jié)構(gòu)RGB激光光源激光調(diào)制掃描投射系統(tǒng)圖像變換光學(xué)系統(tǒng)光導(dǎo)傳輸電子控制和軟件

點(diǎn)掃描激光電視利用了激光器的色純度高，色域比一般彩色電視大的特點(diǎn)。顯示的圖像色彩更加鮮艷、逼真。直接掃描方式與光學(xué)系統(tǒng)成像不同，無聚焦范圍限制，可以在任何反光物體上顯示，所以可以在建筑物上，水幕上（水幕電視），煙霧上（空中顯示）等特殊效果。

激光顯示技術(shù)應(yīng)用——激光電視激光顯示技術(shù)應(yīng)用——激光電視激光顯示技術(shù)應(yīng)用——激光電影院激光顯示技術(shù)應(yīng)用——激光電影放映機(jī)激光顯示技術(shù)應(yīng)用——激光投影儀激光水幕電影

水幕激光表演系統(tǒng)是將激光器發(fā)出的激光束射在水幕噴頭噴出的水膜上，激光束由激光控制系統(tǒng)編程控制，可發(fā)出多種多樣的圖案及色彩，照射在晶瑩透明的水膜上,形成斑斕奪目的奇異效果。水幕電影出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代,在國(guó)際上也僅在法國(guó)、日本等幾個(gè)國(guó)家的大城市擁有。水幕電影采用特殊的入映機(jī)播放，使用的影片也是專門為水幕電影特制的影帶。由于電影的屏幕是透明的水膜，因此在電影播放時(shí)會(huì)有一種特殊的光學(xué)效果，屏幕的視覺穿透性可使畫面具有一種立體的感覺，影片的內(nèi)容可與水面巧妙的結(jié)合，更有一種身臨其境般的奇幻感覺。水幕電影是通過高壓水泵和特制的噴頭將水自下而上高速噴出，使水霧化，形成扇形的“銀幕”，影片就是在霧化后的銀幕上呈像的。觀眾在觀摩電影時(shí)，扇形的水幕與自然的夜空融為一體，當(dāng)人物出入畫面時(shí)，好似人物騰起飛向天空或白天而降，產(chǎn)生一種虛無縹緲和夢(mèng)幻的感覺，令人神往。6.2.3激光顯示技術(shù)展望激光顯示技術(shù)的開發(fā)是顯示技術(shù)的一次革命，它的顯示原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全不同于傳統(tǒng)顯示技術(shù)，它具有更穩(wěn)定的運(yùn)行性、更方便的應(yīng)用性，且采用激光顯示技術(shù)的產(chǎn)品體積比目前任何一種技術(shù)的產(chǎn)品都小，因此激光顯示器可內(nèi)嵌于手機(jī)、PDA、游戲機(jī)，甚至是車載設(shè)備。激光顯示技術(shù)可能改變目前顯示設(shè)備，尤其是投影顯示設(shè)備的市場(chǎng)格局，打破目前的技術(shù)壟斷。因?yàn)樵擄@示技術(shù)從原理、材料和制造上都沒有特殊的要求，從理論上來說大大降低了電子市場(chǎng)的門檻。

制約激光顯示器件廣泛應(yīng)用的，除了厚度外，還有功率無法大幅度提高等問題。尤其是功率超過一定數(shù)值就無法在開放空間使用，并且有可能帶來安全隱患。日亞光電已經(jīng)公布了能夠達(dá)到90lm/W的固體激光技術(shù)，這就意味著激光完全可以作為照明的設(shè)備來用，這樣可以大大降低同亮度下的激光危險(xiǎn)程度，但這也限制了激光在大尺寸上的應(yīng)用。

Symbol的激光投影機(jī)不僅不需要成像設(shè)備，甚至連本身的發(fā)熱量也比較低，僅有的一個(gè)很小的風(fēng)扇也主要是給投影機(jī)的聲光模塊準(zhǔn)備的。雖然激光顯示技術(shù)代表了投影機(jī)未來的發(fā)展方向，但如果光源技術(shù)沒有本質(zhì)的改變，有可能使得激光投影機(jī)本身無法擺脫現(xiàn)有競(jìng)爭(zhēng)的格局。其原因在于：激光光源并不是盡善盡美的。單就“光”的利用來說，激光一定要比通常的光源好，尤其是相干特性優(yōu)良，能夠到達(dá)屏幕的光線比率要比通常的光源高得多。因?yàn)楣饩€的波長(zhǎng)是固定的3種，所以實(shí)現(xiàn)的顏色層次更好、顏色飽和度更高，這是其他光源所無法相比的。但是，固態(tài)激光光源尚存在發(fā)光效率太低的問題，無法與現(xiàn)在的一些發(fā)光技術(shù)相提并論，而且因?yàn)榘踩珕栴}無法把功率無限制提高，這在一定程度上限制了它的應(yīng)用范圍。另一方面，激光的頻率是固定的，在光線到達(dá)屏幕時(shí)，反射回來的光線會(huì)改變相位，因而可能導(dǎo)致射入與射出光線之間的干擾，可能加強(qiáng)也可能減弱。這可能讓敏感的用戶看到亮點(diǎn)或者暗點(diǎn)，這是激光無法改變的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，也是激光作為光源的最大弱點(diǎn)之一。激光顯示技術(shù)的未來技術(shù)優(yōu)勢(shì)：大色域高亮度高光效技術(shù)難點(diǎn)：降低成本提高可靠性產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用領(lǐng)域：大尺寸激光電視室內(nèi)或便攜式投影機(jī)激光影院大型室外廣告牌激光顯示技術(shù)研究與發(fā)展歷程

激光顯示技術(shù)研究與發(fā)展可分為4個(gè)階段：概念階段、研發(fā)階段、產(chǎn)業(yè)化前期階段和規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段。

激光顯示概念在上世紀(jì)60年代出現(xiàn)，世界各國(guó)的科學(xué)家都嘗試將激光技術(shù)運(yùn)用于顯示光源的研究。中國(guó)工程院院士許祖彥首先在國(guó)內(nèi)提出激光顯示概念，并展開初步研究。但由于當(dāng)時(shí)激光器發(fā)展水平的限制，研究項(xiàng)目進(jìn)展緩慢。上世紀(jì)90年代，隨著全固態(tài)激光器關(guān)鍵材料的研制成功，大大推動(dòng)了激光顯示技術(shù)研究，2003年激光顯示技術(shù)研究獲得歷史性突破，通過RGB三基色可見光激光器成功混合成白光，并推出一系列工程樣機(jī)。

2005年至2010年，是激光顯示產(chǎn)業(yè)化前期階段，此時(shí)中國(guó)與世界知名企業(yè)相繼推出了激光投影、激光電視等原理樣機(jī)，激光顯示產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化前期，在此階段各國(guó)都在加緊建設(shè)完整的技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈、加速產(chǎn)業(yè)示范與專利及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

2010年左右激光顯示產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，激光顯示市場(chǎng)每年將達(dá)到570億美元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。我國(guó)激光顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀：

激光顯示在2005年就被列入了國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃，并成為一項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)，激光顯示技術(shù)2006年被信息產(chǎn)業(yè)部評(píng)為“總體技術(shù)世界先進(jìn)、關(guān)鍵指標(biāo)世界領(lǐng)先”。在2003年，RGB三基色激光器研發(fā)初步完成，推出激光顯示原理樣機(jī)，至2005年推出60英寸、80英寸、140英寸激光電視樣機(jī)，2006年通過信息產(chǎn)業(yè)部的鑒定，推出200英寸前投影樣機(jī)，2007年完成40平方米投影屏幕激光數(shù)字電影放映機(jī)樣機(jī)。