新时代:前投影产业中的巨变

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摘要：新技术与用户需求不断变化的完美风暴，为前投影市场的改革可能性创造了新的应用与解决方案，这里我们将看到最新的发展状况。

关键词：前端投影；微型投影仪；数字光学处理器；无机发光二极管；硅片上液晶显示器

中图分类号：TN９４９.１９１ 文献标识码：A

New Era: A Sea Change in the Front-Projection Industry

William Coggshall, Michael Abramson, Candace Hogan, Alfred Poor

（Pacific Media Associates, CA, USA）

Abstract: A perfect storm of new technology and changing user demands is creating new applications and solutions with the potential to transform the front-projection market. Here is a look at the latest developments.

Keywords: ｆront ｐrojection；mini-projection；DLP；LED；LCoS

1引言

随着技术的飞速进步，一些没有相互关联的发展常常不易引起注意。例如，在历史中的某个时刻，一个马鞭制造者醒来后首先想到的是：我还在为一个垂死的的行业工作么？

当然，前投影显示产业不会和那马鞭一样，但至少未来是不可预测的，而传统市场已经停滞了。在重要的市场中，前投影已经达到了广泛的普及程度，例如便携式设备、会议室的固定设备和教育设施等。因此新产品的销售潜力有限，而仅靠更换来提高销售量是很困难的。这就需要市场的增长，可以通过扩大现有市场而增加销售。一些亮点――宽屏、超薄、数字影院显示了其潜力，但是这些对增强整个市场而言仍然不够。

其他途径是通过改变来增长，如开拓新的思路，开辟新的市场。这清楚地显示出，投影产业必须包含变化，以期利用新的机遇。新技术和用户需求不断变化的完美风暴，为前投影市场的改革可能性创造了新的应用与解决方案，就像微处理器的变化使计算机从大型主机变为了笔记本。

2新时代

一般而言，“新时代”的前投影设备相对于传统的前投影具有体积较小、功耗低而且价格便宜等优势。不同的制造商已经选择了不同的整合技术，但是所有产品最主要的同一瓶颈在于他们的亮度低于500 lm。这可以分为两个大类：游戏和个人及小型投影仪。目前，两者都在起步阶段，但我们已经看到了市场的飞速增长，并期望其增长态势继续保持下去(图1)。虽然在2006年出货总量不足18,000，但是到2011年，可望突破650万。

这些新时代的产品将会产生新的应用可能，因为一个小的投影机引擎，就可产生一个大到足以实用或娱乐的画面。就其性质而言，他们可以解决十分困难的竞争性技术问题，如直观式平面显示器或电子书。任何平滑表面（一堵墙，甚至一张纸）都能成为大型显示器。

3支持技术

新时代前投影产品的关键在于各种近期的技术进步，如成像系统、光源、光学。这些发展使人们有可能制造短短数年前还是设想中的设备。

以成像系统为例。德州仪器公司完善和成熟的微电子机械系统（MEMS）数字光显处理器（DLP）已扩大了前投影的界限（有更多的微机电系统开发像素阵列的成像系统）。先进的硅基液晶在高速高分辨率的微小图像上为设计者提供了方法。目前许多公司都制作单芯片的LCoS，例如Aurora Systems，Displaytech和SpatiaLight。新颖的成像设备也进入了生产，比如弗劳恩霍夫学会和Microvision的微光机电系统，可以在两个轴上扫描光源产生图像，其扫描微镜对角线大小从DLP的0.55in降至0.05in（图2）。

这些成像器反映速度很快，足以支持场序全彩色显示。与三种颜色的图像合成不同的是，这种单面板由红绿蓝光顺序照亮，人眼的视觉系统将三色图像重新组合形成全彩色图像。这将不再需要额外的两个成像器以及相关光学系统，但是如果刷新率不够快，在干涉图样（如荧光灯管）和一场结束时会有闪烁的风险。

工程师也有了新的光源去考虑。发光二极管（LED）经历了稳步提高，在近几年已可提供质量更好的色彩，且增加了亮度，提高了功效。2006年，Cree展示了一个发光效率达130 lm/W以上的LED。大量的大规模生产拉低了成本，使得LED成为手电筒以及其他廉价设备的应用光源。它们还适用于低亮度电池供电的小型投影设备。Lumileds Lighting、Luminus和欧斯朗公司的新型高亮度LED有效的地以能量产生更高的亮度。举例来说，Luminus的PT54模块能产生1，400 lm，输出为单独的红绿蓝LED的组合。

也许最强大的支持技术，是发展新的小型二极管激光器。康宁、 Novalux、欧斯朗等为小型前投影开发了产品。红色和蓝色的激光模式，现已具有小型化结构及合理的成本，只有绿色激光设计仍需要一些额外的工作（图3）。

Novalux已开发了ecselTM激光阵列，在一个1mm×5mm阵列上安放了15个发射器。为了适用于移动电话，投影引擎必须小于10cc。这意味着光源必须小于2cc（假设红绿蓝光源分开使用）。

这一点上，激光的能力很强大，虽然在制造业的产量、供应链、以及整体成本上需要做更多的工作。所有这些问题，通过增加需求和批量生产所取得的经验，都有可能得到解决。激光图像仍要处理斑点，与DLP或者LCoS微阵列芯片相比，在扫描镜显示器上更要注意。

新时影的光源也可依赖现有的技术。在材料成本必须保持在绝对最低而小型化不是关键因素的情况下，设计人员可使用标准的高压汞灯（UHP），甚至金属卤化物或卤灯泡。

将微型光学、改进的电池、高容量RAM储存、无线通讯等其他近来取得的技术发展结合在一起，使人们有可能为新的应用创造一个完全新范围内的显示设备。2006年春天的三个月内，一些类型的存储器降价达35%。同一时刻很多发展方向在飞快地前进，这使得跟踪新产品的发展变得困难。为了能够讨论发展，利用市场结构是必要的。这些新的设备和应用可分为两个大类：（１）微型投影仪；（２）游戏和个人投影仪。而这些都可以再细分为三个子类（见表1）。

4迷你型投影

迷你投影的各种类别应用发展迅速，但都有同一个特点：以电池供电或以电池电力作为一种选择。这打破了逻辑上的三种子类。

独立式和对接模块计划连接到其他一些设备作为源信号。少数的产品已经投放市场。这些基本具有大型一流的前置投影的功能，但因基于电池供电体积却很小。起初，上述的传统功能可以满足市场，但是大部分市场被消费电子产品占据，例如便携式娱乐设备、连接到移动电话的小配件、便携式媒体播放器（PMP）和数码相机。因此这种措施最可能是过渡方案，在发展中将被更集成的方案代替。事实上，独立装置将使其更加笨重、不易使用，但其优势在于它的单一，只需要一个标准连接到信号源。它们比传统单位要小，但比不上集成度更高的设备。

对接模块将作为移动电话、便携式媒体播放器（PMP）和数码相机的配件。这将允许用户连接至主设备来投影较大图像，同时供更多观众来观看。对接模块存在的一个问题是要与主设备相合，必须依赖于专有接口、连接器及其他功能。这将导致增加不相容的设计。

由于对对接附件的接受，制造商发现直接在设备里创造嵌入式单元来提供投影功能更符合成本效益。主要对象是那些面临严峻竞争的移动电话和个人媒体播放器。一方面，投影模块的额外成本会是一个重大的障碍，除非价格上涨很小。另一方面，在商品市场中投影具有的特点是具有令人满意的特别之处。一开始将面临的挑战是，在可承受的成本上提供足够的亮度，设计小型高效的模块。

独立式产品已进入市场。一批基于德州仪器DLP的“口袋型投影器”，由LED光源产生50 lm的亮度，封装后1磅重。Iljin Display在新闻中宣布韩国电信从2007年9月起将在移动电话中使用微型投影器。设计中使用LED光源的单一液晶成像，和电话之间用数据电缆连接。它重约1/4磅，预期产生亮度15 lm。Iljin Display也宣布为法国电信计划生产嵌入式投影单元。

发展中的嵌入式模块是基于DLP、LＣoS或者扫描镜成像器的。成像器对角线大小从0.05～0.2in。光源包括LED、激光或者两者的结合。最终设计出的成品预期会增加不到1/10磅。光输出预计15~25lm，足够用于小图像中，特别是在暗淡光线条件下。

使新器件可负担的策略之一是对销售量增加的预测。这意味着出售10,000个单位的折扣价格适用于100万个。另一种方法是使用当前可用的组件，而不是期待在开发中的器件，这比其他选择成本更高。举例来说，Explay设计的嵌入式投影单元依靠红绿激光，以蓝色LED光源为第三色，避免了蓝色激光的成本费用。设计工程师在这些产品的早期发展阶段将会灵活设计。

大型主设备中的嵌入式投影系统组成了第三个子类。包含了汽车飞机的仪表盘或前端数据显示和客运娱乐系统的模块。在对象表面不平整或者移动的数字标牌应用中，嵌入式投影同样可以与平板显示相竞争。因为他们可以作为电池供电的应用，所以在能源效率要求上并不那么关键，而且小型化使得其有可能开发新型用途的显示器。首要挑战是提供一个足够亮的图像，最初成本并不很重要，因为与一般市场产品不同，航空显示这些应用能承受更高的价格。但如果这些设备要在大规模生产的产品中被广泛接受，例如很关注物料清单成本的汽车行业，那它的价格必须大大降低。

5游戏与个人投影仪

新时影仪的另一个大类――游戏与个人投影仪也可以分成三小类。

在低端市场的价格范围内将是玩具型放映机。这些将针对十几岁或更年轻的用户，很像Fisher-Price的播放/录音机价格。产品设计成经得住用户粗野的操作、使用VGA低分辨率及2100 lm的足够亮度。它们将被用来显示娱乐内容和游戏。Hasbro zoombox是这一群体的代表，它包括一个DVD播放机，售价为300美元。我们期待在一两年内该产品的销售价将下降到低于200美元。

年龄较大的孩子和年轻人对视频游戏的热衷会促进更为复杂的游戏投影仪的需求。这就需要VGA或更好的分辨率，300~500 lm范围的亮度，产生墙面大小的图像以提供沉浸其中的游戏体验，花费与平面显示HDTV相差不多。用户会考虑在他们的社会活动如网络游戏中使用这些轻量便携式的投影仪。2007年这些作为节日礼物选购可低于500美元，在4～5年下降大约一半的金额。

这一类中的第三小类――个人投影仪，是为那些传统中不是投影仪用户的专业和个人应用的。房地产经纪人、室内设计师或美容店营业员这些典型用户有可能在没有手提电脑时使用它们。这一类的产品首先出现在2007年CES上。LG的HS101，基于DLP的SVGA分辨率，以LED为光源产生100 lm亮度。尺寸6 × 4.5 × 2in，不到2磅重。

6现在就是新时代

虽然最初的产品已经商业化，但是前端投影最终的增长将主要集中于消费性应用。产品成功的关键在于零售分销渠道，而且事实已经证明，在很多的应用领域，竞争将会更激烈。

很显然，前投影产业的增长取决于新时代的产品。消费者表现出对提高个人或小团体观赏体验上所被压抑的需求。在用户可以控制观赏条件的典型环境中，低亮度和中等亮度的图像是较合适的。卧室的墙壁可以成为电影屏幕；学校的走廊可以成为特设的位置来观看快照；电视节目或体育竞赛可在任何一个空白处观看。而且这可以由一个口袋大小的设备来完成，这是平板显示永远不能做到的。

这些新时代的产品，标志着与传统前端投影显示的不同。一些公司会在这些新的设计与应用中看到机会，参与到这一部分市场的巨大增长中来。其他公司可能会选择坚持熟悉的区域，并会继续只集中于标准投影仪的设计。变化的市场会为新人进入前端投影行业开放机会，并且凭个人的实力成为新时代分支的主要部分。

其中一个结论是明显的：新时代的产品代表了前端投影市场的主要增长来源，投影仪制造商必须决定他们在新市场中的角色。

（东南大学显示技术研究中心李力

译自《Information Display》10/07）