激光顯示被認為是繼黑白顯示、彩色顯示、數(shù)字顯示之后的第四代顯示技術(shù)。在眾多不斷發(fā)展的顯示技術(shù)中，激光顯示技術(shù)代表顯示技術(shù)未來發(fā)展的趨勢和主流方向，具有超大尺寸、寬色域、接近自然顏色的優(yōu)點，是未來顯示領(lǐng)域競爭的焦點。激光顯示技術(shù)在繼承了數(shù)字顯示技術(shù)所有優(yōu)點的基礎(chǔ)上，以紅、綠、藍三基色激光作為顯示光源，在色度學(xué)方面實現(xiàn)了重大突破，解決了顯示技術(shù)領(lǐng)域長期以來懸而未決的大色域色彩再現(xiàn)的難題，所以能夠最完美地再現(xiàn)自然色彩。

   激光顯示是以紅、綠、藍(RGB)三基色激光為光源的顯示技術(shù)，激光顯示技術(shù)的最核心關(guān)鍵技術(shù)是三基色激光光源，它決定了基于激光顯示技術(shù)的終端顯示產(chǎn)品的色域空間、壽命、工作方式以及價格。近日最受產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的紅、綠、藍三基色激光光源獲得了一定的突破：由長春光機所聯(lián)合深圳瑞波光電等單位組成的聯(lián)合課題組研制出國內(nèi)首個自主638nm紅光LD芯片制作的8W級光纖耦合模塊，顯示出激光電視離千家萬戶的距離越來越近。

圖1 國內(nèi)首個基于自主638nm紅光LD芯片組成的光纖耦合模塊 

 

    三基色（紅、綠、藍）半導(dǎo)體激光器作為顯示光源是新型顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢之一, 半導(dǎo)體激光器具有可采用半導(dǎo)體制造工藝實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)以降低成本的獨到優(yōu)勢，支撐激光顯示實現(xiàn)高性價比，進入尋常百姓家，因而是新型顯示產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。為攻克三基色激光器里的紅光LD光源問題，科技部在2017年啟動了國家重點研發(fā)計劃“戰(zhàn)略性先進電子材料”重點專項‘高光束質(zhì)量、低閾值、長壽命、低成本紅光LD材料與器件關(guān)鍵技術(shù)與工程化研究’（編號：2017YFB0404900）項目，此項目由深圳瑞波光電子有限公司牽頭，聯(lián)合山東華光、中科院長春光機所、武漢光迅、濟南大學(xué)、深圳清華大學(xué)研究院、杭州中科極光和工信部電子第五研究所等8家單位共同承擔(dān)。

    其中，紅光LD產(chǎn)業(yè)化最終目標是研制出640nm LD單管功率達到1.2W(40℃)，電光效率超過36%（1W,20℃），生產(chǎn)成本低于5美元/W（這個指標很關(guān)鍵），壽命超過2萬小時（1W,20℃），光纖耦合模塊功率要超過8W(40℃)。只有將芯片成本降下來，才能降低整機的成本。

    該項目按照紅光LD顯示光源的生產(chǎn)工藝流程即“設(shè)計-材料-芯片-器件-模組”的主線開展研究工作，并設(shè)置了三個關(guān)鍵課題組：
-課題1組負責(zé)研究高效率、低缺陷、低成本的紅光LD材料及芯片的關(guān)鍵技術(shù)及工程化研究。承擔(dān)單位包括了深圳瑞波光電、山東華光、武漢光迅、中科院長春光機所4家單位。
-課題2組負責(zé)研究高導(dǎo)熱、低成本的紅光LD封裝耦合模塊的關(guān)鍵技術(shù)及工程化研究。承擔(dān)單位包括中科院長春光機所、濟南大學(xué)、深圳瑞波光電等3家單位；
-課題3組負責(zé)研制紅光LD關(guān)鍵質(zhì)量控制技術(shù)的研究。承擔(dān)單位包括深圳清華大學(xué)研究院、杭州中科極光和工信部電子第五研究所3家單位。


    本次提到的國內(nèi)首個自主638nm紅光LD芯片組成的8W級光纖耦合模塊是課題一組和課題二組合作完成的，包括中科院長春光機所、濟南大學(xué)、深圳瑞波光電子、華光光電子等單位。據(jù)了解，該模塊集成了10個國產(chǎn)638nm單管芯片，在1.5A的工作電流下耦合模塊功率約為8.6W（參看圖2），目前使用的光纖沒有鍍膜，約有8%的損耗，后期鍍膜后，功率可達到9.3W@1.5A。該模塊的問世意味著2017YFB0404900項目獲得重大突破。
 
 

  除此之外，課題1組承擔(dān)的高效率、低缺陷、低成本的紅光LD材料及芯片也取得重大進展，瑞波光電和華光光電子在國內(nèi)首次演示了高性能顯示用638 nm紅光LD器件，室溫和40攝氏度下輸出功率超過1.5W（參考圖3），室溫下最高光電轉(zhuǎn)換效率達到37.7%。多個器件在1W輸出的壽命測試時間已超過2000小時， 無器件失效。

 

圖4：課題組一為該項目已開發(fā)出紅光LD芯片的光譜曲線，室溫和40攝氏度（發(fā)表于ICDT-2018）

  將激光顯示的芯片國產(chǎn)化和量產(chǎn)化將會大大降低激光電視的成本，讓老百姓更容易接受激光電視，目前激光電視單價往往超過幾萬元，不僅遠遠超過傳統(tǒng)家用投影，也比七八十寸的液晶電視貴了太多，這就在價格上給消費者帶來一定的困擾。

  據(jù)了解，每臺激光電視將用上百顆紅綠藍激光芯片，而激光芯片的成本目前占整機成本的40%左右，另外光機以及成像的DMD投影芯片也占據(jù)大頭，技術(shù)都掌握在國外企業(yè)手中，降低芯片的成本迫在眉睫。

  可以說，國內(nèi)首個基于國產(chǎn)紅光LD芯片研制的8W級耦合模塊的問世，意味著又朝著預(yù)期目標邁進了重要一步，此舉將加速激光顯示的產(chǎn)業(yè)化進程。