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激光技术与应用进展课程论文夏季学期题目激光电视的原理与介绍姓名学号单位老师第1章激光电视简介
1.1简介激光电视(LASERTV)是利用半导体泵浦固态激光工作物质,产生红、绿、蓝三种波长的连续激光作为彩色激光电视的光源,通过电视信号控制三基色激光扫描图像其色域覆盖率理论上可以高达人眼色域范围的90%以上
[1]这比目前LED电视最高的62%色域覆盖率又提高了一个档次色域覆盖率的提高,不仅可以使整个电视画面看起来更加真实、有层次感、通透的感觉,同时画面的清晰度也会随着色彩饱和度的提高有较大幅度的提升由于采用激光作为电视的背光源,激光电视可以做的更薄,适合家庭使用激光电视还克服了人眼长时间观看荧光粉产生的荧光色所造成的不适感,而且对人眼没有辐射
1.2特点传统的彩色电视机是利用三原色电子光束按照视频信号的规律逐行打在荧光屏上使荧光屏形成彩色光斑利用人眼的残留视觉效应使我们能够看到连续运动的彩色图像此传统彩色摄像机必须设置阴极摄像管即使现在超薄彩色电视也必须有液晶显示器、等离子显示器等〔z0l现在主流的电视种类有CRT电视、液晶电视、等离子电视、背投电视等cRT电视是一种使用阴极射线管CathodeRayTube的显示器具有可视角度大、色彩还原度高、响应时间极短价格低等优点但其庞大笨重的结构成为其发展的瓶颈而且难以超过29英寸功耗较大不符合当前的节能标准除了特殊场合外正逐步退出历史舞台液晶LcD电视是采用液晶控制透光度技术的显示器需要有一个白色背光源通过控制液晶透光度控制背光透过红绿蓝三色的滤色片来发出不同的颜色当前大部分的LCD背光源多为冷阴极荧光灯管CCFL其组成的色域仅为CRT显示器的70%左右显示的图像远不如CRT显示器的鲜艳等离子电视PDP是一种利用气体放电的显示装置大量的等离子腔排列在一起构成屏幕等离子腔体内部充有氖氛等惰性气体通电时产生紫外光激励腔体内的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光具有亮度高颜色鲜艳不受电磁干扰的特点但有烧屏和海拔压强问题大屏幕时很难做到高分辨率激光单色性好色纯度极高与现有其他显示器CRT、LCD、PDP等相比激光电视具有非常明显的优势发展前景和潜在的价值巨大
[2]激光电视技术是20世纪90年代新兴的新型彩色电视显示技术,由于激光的特性,它比其他显示技术具有更多的优越性1超大屏幕、高亮度;2色域宽,高度饱和色彩,可实现最佳色彩转换色域的大小反映的是颜色系统所能包含的颜色集合的大小显示设备的色域越宽广所能显示的色彩越多画面越生动显示设备的色域可以直观的反映在国际照明委员会制定的CIE1931色度图上表现为由基色点包围而成的多边形图1-1展示了一种宽色域显示设备--激光显示系统和目前视频领域釆用的标准色域ITU-RBT.709/SRGB的色域由于都是采用三基色系统所以二者的色域都为三角形图中最外层的舌形光谱曲线所覆盖的区域表示自然界中可见的全部颜色可以直观的看到标准色域覆盖的颜色范围相当狭窄宽色域显示设备较传统显示设备有不可比拟的显色优势普通PAL制式下色域覆盖率约为
33.2%而激光显示设备色域大约能达到它的
1.9倍显示设备基色越靠近舌形曲线色域而积越大与此相应则要求雄色光谱宽度越窄
[3]图1-1CIE1931色度图下的光谱曲线及显示设条色域阁3有无限的焦深,可实现高分辨率,可在不同材质(水幕、雾幕、屏幕等)以及任意形状表面显示,无论激光以任何角度照射银幕,都没有失真
[4];4高对比度(可达1500001);5光纤导光、多通道投影及卫星式分布,光源可与投影头分离,操作方便因此,它是实现超大屏幕、高清晰度显示最有前途的技术之一,激光投影电视是21世纪电视机市场中强有力的竞争者第2章激光电视关键技术激光电视是用彩色激光显示系统代替彩色显像管的电视机它采用红、绿、蓝三种激光器作为彩色激光电视的光源经过显示系统进行相应的处理从而最终将图像显示在屏幕上再配以伴音构成电视接收机
[5]根据成像原理的不同激光电视可以分为投射式和扫描式两种如图2-1所示图2-1投射式和扫描式激光电视示意图投射式激光电视的成像类似于液晶显示的原理成像原理如图所示普通投影显示器的光源为普通白光经过分色棱镜分为三基色投影式激光电视是把普通光源换成了红、绿、蓝三色激光再将激光经过准直和扩束之后投射到屏幕上电视接收机分离出的三基色信号和行场同步信号送到cPu经过CPu选址控制液晶各个像素点的光通量最后在液晶屏幕上成像扫描式激光电视与投影式的差别主要在调制方式上扫描式激光电视利用三基色电视信号直接调制半导体激光器的供电电压或固体激光器发出的激光强弱已调激光经光合成器合成投射到扫描装置上经扫描装置偏转成像扫描装置受电视同步信号控制下面介绍的激光电视机是利用半导体泵浦固态激光工作物质产生红、绿、蓝三种波长的三种激光作为彩色激光电视的光源电视信号经过解码后存储到图像存储系统分别从图像存储系统中提取亮度和色度信号信号经过色彩管理系统后得到新的RGB驱动信号并将驱动信号传输给LCOS显示系统将激光光束直接投影到屏幕显示彩色图像主要由激光器、色彩管理系统、LCOS显示系统、屏幕等组成
[6]如图所示:图2-2激光电视组成示意图红、绿、蓝激光器发出的光束经过光学引擎调制后投射到LCOS空间调制解调器上电视信号经过DVI标准接口储存到色彩管理系统的缓存器中色彩管理系统对色彩信号进行处理后将适合激光显示的色彩信号传递到LCOS显示系统然后将图像投射到屏幕上第3章LCOS显示原理
3.1LCOS技术简介LCOSLiquidC哪talOnSilieon技术是进几年发展起来的一种新型液晶微显示技术该技术问世后世界各地的大小公司都对它很感兴趣一致认为LCOS微显示技术是投影领域中最具有竞争力的技术「33]近几年来经过各方面芯片或称面板设计制造商光引擎设计制造商和系统集成制造商的努力用LCOS技术制造出的LCOS液晶投影包括背投影机和前投影机性能不断提高逐渐走向成熟己经由试生产到小批量生产到大批量生产其产品逐渐被市场认同在北美市场已大批量销售LCOS技术是在LCD技术的基础上发展起来的因此它们有许多相同之处例如:LCOS面板和LCD面板工作都必须用偏振光这是因为两者都是液晶器件利用加到像素电极上的图像信号电压的作用改变灌注在像素中的液晶分子的排列取向从而液晶层对透过它的光通量进行调制从而形成图像光信号所不同的是LCD是光透过器件即光线穿过液晶层而射出去;而LCOS是光反射器件光进入液晶层后又被反射回来又从光的入射面射出去从偏光的角度说S偏振光进入LCD面板后输出的光仍是S偏振光;而为了避免入射光和反射光的干涉S偏振光进入LCOS器件的液晶层后再反射后输出的偏振光不再是S偏振光而是被PBS称了P偏振光和LCD微显技术相比LCOS微显技术有着明显的优点
[7]1LCOS面板的开口率大光利用率高因而用LCOS面板做的投影机的亮度高2LCD面板中只有TFT制造在像素中其他的面板驱动IC都在面板的外面而LCOS面板中集成了面板的驱动IC及外围电路使LCOS外围引线大大减少提高了可靠性3LCOS面板用一般
2.5微米的CMOS工艺就可以生产因此其制造成本低这也是该器件的最大优点之一4LCOS技术的专利权比较少
3.2LCOS面板结构及工作原理
[8]LCOS的基本含义是在硅片上的液晶现在通称为硅基液晶是一种液晶反射式器件其结构如图3-1所示在单晶硅片上用CMOS工艺把驱动阵列电路和液晶驱动电路集成在硅片上液晶电极上镀上铝材料兼做反射镜以该电极为基板与对面的一块透明半导体电极ITO板之间灌注上液晶图中黑白小格子表示集成在硅基板上的驱动电路液晶层两边的小圆状物是起密封和支撑作用最上面是玻璃盖板这样就构成了一个LCOS液晶像素图3-2所示为其工作原理入射光进入偏振光变换器PBS该变换器反射S偏振光S偏振光穿过玻璃盖板和ITO公共电极进入液晶层被下面的镀铝电极反射后再次穿过液晶层、ITO电极和玻璃盖板进入偏振光变换器变成P偏振光射出用偏振光变换器实现了入射光和反射光的分离保证了LCOS面板的对比度不受影响由于镀铝电极是液晶控制电极在它上面有图像信号电压液晶分子因图像信号电压的作用取向状态发生改变发射出的光通量收到调制像素阵列反射光的总和就形成了图像光信号再通过投影透镜进行聚焦、放大后投射到投影屏幕形成光图像
[9]图3-1LCOS面板结构图图3-2LCOS像素工作原理
3.3LCOS背投的原理
[10]LCOS光学引擎是整个背投系统的一个重要组成部分LCOS光学引擎可以分成单片式和三片式两大类网单片式光学引擎占用空间相对小仅需一片面板系统结构比较简单因此在成本上具竞争优势然而目前在技术上也面临一些困难以色轮而言白光经过偏极化后亮度明显降低能量仅仅剩余三分之一此外由于LCOS面板要在红、绿、蓝画面快速的切换下合成影像对面板反应速度的要求更高三片式LCOS光学引擎是目前市场上LCOS高清背投电视采取的主要光学引擎结构l39]由于三片式LCOS光学引擎除了需要三片面板外仍需结合多项的分光、合光光学系统因此体积较大、成本也较高不过由于其可以达到较高的光学效率又具备高画质的特性因此主要是朝高阶的专业用途发展第4章最新进展与前景在以激光为代表的下一代显示技术竞技场上,跨国公司一度占有先发优势2006年,三菱推出了40英寸激光电视机2007年1月,索尼55英寸激光电视机在美国消费电子产品展亮相4个月后举行的第十届北京科博会上,中视中科将这个数字改写为120英寸激光显示技术是新一代显示技术,是《国家中长期科学技术发展规划纲要》的重要方向和国家战略性新兴产业的重要组成部分光电院面向国家在新型显示技术研究和产业发展的重大需求,“十一五”期间作为牵头单位和主要承担单位组织国内包括“中科院物构所”、“中科院长光所”、“中科院理化所”、“中科院半导体所”、“海信”、“长虹”、“中视中科”、“首控光电”等13家科研机构和企业共同承担国家863计划重点项目“新一代激光显示工程化开发”,取得了一批重大成果,成为“十一五”材料领域的亮点之一同时,光电院作为牵头发起单位之一,在国内组织建设“激光显示技术产业技术创新联盟”,并与社会资本合资成立了“北京中视中科光电技术有限公司”,推进激光显示技术的产业化通过产学研合作的模式构建激光显示上下游产业链,打造具有自主知识产权的产业体系,为我国激光显示产业化发展做出重要贡献激光显示技术和产品也因此被列入国家“十二五”十大产业振兴计划光电院瞄准未来的显示技术发展前沿,继续承担激光显示核心技术的研发,支撑该战略新兴产业未来的可持续发展光电院在激光显示核心关键技术方面以激光显示共性核心技术突破为重点,在小型化激光显示光源模组、颜色空间虚拟扩展与映射、超短焦成像镜头以及激光相干散斑测量方法与评价等方面取得重大突破获得专利110余项,技术处于国际先进水平,研制出60英寸、84英寸和140英寸激光大屏幕投影显示系统,展示出色彩艳丽的清晰动态图像84英寸样机先后参加了“国家十五重大成果展”、“国家科技创新成就展”、“上海国际工业博览会”,均受好评,并获科技创新奖经中科院、信产部联合科技成果鉴定,“色域覆盖率国际领先,总体技术国际先进”200英寸激光投影工程样机已达到实用化水平,并成功应用于2008年北京奥运会和上海世博会中国馆33米层剧场显示工程,被评为“科技奥运优秀项目”;随后,项目组研制成功世界首台遵循DCI国际数字电影规范的10510流明激光数字电影放映机,通过了国家计量院的检测、用户验收和电影行业专家的评审,并已投入商业运营2014年6月25日消息长虹近日推出了6万元的激光电视这款电视为100英寸,外接一个投影设备加一个玻璃基板组成而在此前,另一家国内企业光峰华影推出的100英寸第二代炫幕激光电视售价为12万元除了长虹之外,另一家彩电企业海信也将在7月份推出激光电视而据海信相关人士透露,2012年,海信便投入研发激光电视长虹展示了100吋的激光投影电视产品,这款令人印象深刻的家庭影院系统,包括一个可身临其境观感的100英寸激光电视屏幕,和可以极短距离播放画面的外部超级短投UST投影部件这个独特的系统能提供全高清1080分辨率在半封闭空间里,设置有采用行业领先的激光投影技术的100寸激光投影电视,新技术新体验新观感,大尺寸高清晰度带来全新的视觉震撼同时配合手势识别功能,通过体感游戏,让你在感受震撼的视觉效果的同事,尽情享受灵敏手势识别技术带来的愉悦长虹此次展示的100吋激光电视,不仅画面看起来更加真实、有层次感、通透的感觉,同时画面的清晰度也会随着色彩饱和度的提高有较大幅度的提升由于采用激光作为电视的背光源,激光电视可以做的更薄,适合家庭使用激光电视还克服了人眼长时间观看荧光粉产生的荧光色所造成的不适感,而且对人眼没有辐射激光电视与LED电视相比,首先在在图像显示方面,与LED同为固态光源的激光,无论是技术、成本还是领先性等方面,生来就有着LED难以比拟的诸多优势,色彩更鲜明、亮度更高,在激光电视的技术上也掌握着主动地位激光电视的优势不仅是在颜色反应上,产品以激光器为主,经过光信号的处理,通过光图象,最终形成图像这样基本上可以去掉传统的相关部件,省去一些光学器件之后,节省成本是30%至40%激光电视在超大屏幕制造方面也有着先天的优势与同尺寸的LED液晶电视比较,激光光源的寿命更长,可以达到10万小时以上;其耗电量也更低,符合社会节能环保需求目前,大屏幕激光电视的主要应用市场是大型场馆,如奥运等体育场馆、大型会议室、宾馆设施、市政建设等随着产业化技术和市场的成熟,成本价格的降低,激光电视在大型场馆的应用率将大幅提高,进入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至10年的时间,届时,激光电视将会取代传统显示电视,如果进入家庭,其年产值将达到数亿元参考文献
[1]余理富,汤晓安.《信息显示技术》.北京电子工业出版社,2004
[2]田民波.《电子显示》.北京清华大学出版社.2001
[3]G.HrbekJ.LekavichW.Watson.AnimprovedlasercolorTVsystemusingacousto-opticinteraction.Proc.SID1971292:77~85
[4]李谨俞,唐春明.激光投影大屏幕显示机,《应用激光》.
1993.2:27-28
[5]徐济仁等.激光电视技术与发展.有线电视技术.2003,1971~73
[6]应根裕胡文波丘勇等.《平板显示技术》2002年10月第一版人民邮电出版社
20033.P
1.
[7]王延伟毕勇王斌郑光等.大屏幕激光投影与激光电视.物理2010394:232-
237.
[8]费民权液晶电视技术的发展现状分析[]液晶与显示
2003.18
[9]代永平华强孙钟林基于Leos技术的微型显示器[J]电视技术2004260:55一57
[10]黄锡氓LCos技术的发展〔J]液晶与显示2002一7l:l一5。