大屏幕投影机技术发展趋势

刘全恩

中国电子科技集团公司第三研究所，北京 100015

自2008年以来，随着大屏幕投影在奥运会、世博会、大运会及近几年的春节晚会等大型活动中的运用，加上其在监控、指挥、调度以及公共显示等应用方面发挥的作用越来越大，使得大屏幕投影机市场获得了前所未有的发展。据有关统计公司公布的数据，2011年国内销售的投影机为160万台，比2010年增长23%，预计2012年在国内销售的投影机为200万台，增长24.6%。同时，为满足不同行业、不同领域对大屏幕投影机的需求，投影机行业无论是从品牌格局和新品数量上，还是在技术及创新上，都发生了突破性进展。

1 大屏幕投影显示面临的挑战

2009年以前，大屏幕显示基本上以投影显示技术为核心，主要以DLP拼接墙、边缘融合、大尺寸投影（前投或背投）为主，应用领域主要是教育（前投或背投）、指挥控制室、视频监控、会议及商业显示、博览会展览及演艺、娱乐显示等方面。2009年，三星、夏普、LG、友达等公司研究出超窄边LCD或PDP拼接显示面板，并迅速在大屏幕显示的各应用领域占有了一席之地，甚至已经在视频监控这样的应用领域成为主导产品。

2011年度，DLP拼接单元销量约为2.7～3万台，而LCD/PDP拼接单元销量达到8～9万台的规模，平板拼接与DLP拼接进入全面竞争阶段。在市场格局的变动中，平板拼接销量的迅速增长，首先替代了一部分传统的监视器应用的市场，其次抢占了部分DLP拼接的市场，最为典型的就是视频监控应用市场；另外，平板还拓展了全新的商业应用市场。而DLP拼接在平板拼接的冲击下，市场增长能力明显放缓。

2011年，随着像素间距（LED颗粒间距）为2.4 mm的高密度LED显示屏的面世，LED显示也加入到大屏幕显示市场的竞争中。2012年2月在广州LED展会上，展出了1.9 mm高密度LED显示单元，5月又有1.6 mm产品推出，6月又有公司宣布即将量产1.4 mm高密度LED显示单元。以1.4 mm为例，只需要4 m2（2.7 m×1.5 m）LED显示屏就可以实现1920×1080的高清晰度显示。而相比DLP，LCD，PDP拼接，LED显示屏整屏完全无拼缝，不存在各单元亮度衰减不一致、颜色漂移不一致的问题，并逐点可调、可校正，不需要维护空间，动态刷新频率更高，寿命更长，这将给大屏幕投影显示市场带来巨大冲击。

也就是说，大屏幕投影显示技术的市场垄断已经终结，开始进入一个产品与解决方案多样化、跨界应用与竞争的时代了。行业格局也正在发生着深刻改变，这无疑对从业厂商提出了更大的挑战。

2 大屏幕投影显示技术与其他大屏幕显示技术分析

2.1 大屏幕投影显示技术

在以图形和数据显示为主的控制室、安防监控、商业显示以及会议室市场的专业高端控制室市场，DLP技术的优势目前还是非常明显，仍占据不可替代的地位。DLP拼接技术的优势：1）高分辨力数据显示；2）小于1 mm的物理拼缝；3）7×24 h无间断工作。

DLP拼接的弱势：1）在长期使用过程中，显示单元易出现亮度衰减不一致、颜色漂移现象；2）目前所使用的光源技术还不尽如人意，UHP光源的寿命较短，目前LED光源的光通量虽已达到500 lm，但仍未满足大屏幕显示的需要，有待长寿命、亮度高的激光光源能够替代UHP光源；3）受屏幕技术的影响，水平视角与垂直视角均不如LCD、PDP和高密度LED显示屏；4）动态刷新频率与对比度较低，视频显示效果均不如LCD、PDP和高密度LED显示屏；5）产业链比较脆弱，风险较大。

DLP拼接的发展趋势：1）固体光源（LED光源、激光光源或LED＋激光的混合光源）；2）1920×1080全高清、16∶9显示单元；3）超短焦投影。

2.2 LCD、PDP拼接

LCD、PDP平板拼接的优势：1）面板显示亮度与颜色有较好的一致性，彩色鲜艳，还原性较好，响应速度快。2）与DLP和LED相比有价格优势，适合于视频显示和商业应用。3）MPDP等离子拼接显示系统在中端的视频监控室、商业显示和会议室显示领域发挥较大优势，具有较强的竞争力；而在中低端市场的安防监控领域和会议室市场，M LCD液晶拼接显示系统则有着非常明显的优势，在价格、屏的亮度、视频信号、空间占用等方面M LCD集诸多优势于一体，具有极强的竞争力。

LCD、PDP平板拼接的弱势与不确定性：1）即使已经达到了2 mm的物理拼缝，但仍有些应用场合如以图形和数据显示为主的控制室不能接受，拼缝对显示效果仍然是最大的制约；2）能否支持7×24 h连续工作，面板厂商均未明确标识，这是因为对LCD而言，长期连续工作容易出现暗边与黑斑，而对PDP而言，长期连续工作会出现残影与灼伤。

2.3 边缘融合显示

边缘融合显示技术最适合的应用是虚拟仿真，因无论是平面、弧面还是立体、球面的构造都是虚拟体验环境，这是目前其他技术还无法替代的。

近年来，也有个别厂商尝试将边缘融合显示技术应用于控制室、视频监控、大型会议及商业显示，但是其解决方案与显示效果均未得到普遍性认同。最主要的原因是：1）融合带吃掉了部分像素，使显示分辨力不能直接支持常规分辨力信号显示，显示应用模式复杂；2）长期运行，投影机亮度衰减不一致，颜色漂移不一致，对融合效果影响较大；3）整屏的分辨力不够高，一般情况下不支持7×24 h连续工作。

2.4 高密度LED显示

高密度LED显示的优势有：1）整屏完全无拼缝；2）对比度较高；3）亮度较高，不存在各单元亮度衰减和颜色漂移不一致的现象，逐点可调、可校正，不需要维护空间；4）动态刷新频率更高，彩色还原性好；5）使用寿命长，支持7×24 h连续工作。

LED显示的弱势与不确定因素有：1）整屏分辨力有限，目前难以做到4K以上超高分辨力显示；2）要求有一定的可视距离（以像素间距为1.4 mm为例，最小观看距离为1.4 m，最佳观看距离为4 m）；3）成本价格下降的速度决定市场冲击力。

3 大屏幕投影显示发展趋势分析

中国投影市场虽然经过多年的发展，但始终以教育及商务市场为主，其中60%左右在教育市场，30%在商务市场。2009年以后，大屏幕投影市场虽受到LCD、PDP拼接墙和高密度LED的冲击，但凭借着多年的技术沉积和成熟，投影机厂商的不断创新，为投影行业带来了各种新技术、新产品，使投影机性能更加优异，功能越来越多，投影显示行业仍呈现稳步发展的态势。投影机产品也逐渐多样化，从过去以教育为主体的单一市场，逐渐拓展到工程、商务、家用、娱乐等领域，应用变得更加广泛。国家“十二五”发展规划纲要明确表示要加大对教育、公共设施等领域的投入，因此，2012—2013年，我国的投影机市场仍以教育为主体；其次，工程应用（包括指挥控制室、视频监控、会议及商业显示、博览会展览及演艺显示等方面）以及商务、家用、娱乐等应用领域，同时对投影机赋予了新的内容和技术功能要求。

随着投影机国内市场的长足发展，技术竞争逐渐成为市场竞争的核心，主要表现在节能技术、3D技术、数字化技术、短焦技术、互动技术等新技术的运用和性能的提升。从市场需求上来看，投影机可依据技术多元化细分市场，比如：短焦互动技术、触摸互动技术更多面向教育市场；3D＋1080 p技术、4K×2K超高清投影技术、微投影技术面向娱乐和家庭市场；高亮度、高分辨力、4K技术更多面向工程投影机市场。当然，其中还包含低碳、环保、节能技术的一同运用。

现分别就我国大屏幕投影机教育市场、大屏幕工程投影机的发展趋势以及大屏幕投影系统发展趋势进行分析。

3.1 大屏幕投影教育市场的发展趋势与技术分析

大屏幕投影教育市场虽然占我国投影机销量60%左右，但其市场需求由政府推动的大项目所主导。因此，在教育市场的竞争中，技术因素不占主要地位，基本以综合因素来考虑。

1）在性能上应能够完全满足日常教学需求的功能，如亮度、对比度、颜色等；分辨力应在XGA级别，在大的投影尺寸下，可以更好地展现和还原PPT文档、CAD效果图、纯文字、图片以及视频中的细节。

2）低能耗、低碳排放、环保是教育投影机发展的一大趋势。从多家品牌在2012年新推出的商教投影机来看，除了性能配置主流外，几乎都加入了节能功能，在散热设计、防尘设计、低待机功耗等方面进行了优化；用固体光源逐渐取代目前的UHP灯光源，投影机使用寿命更长，省去了用户后期维护成本。节能正成为商教投影机产品标配。

3）在接口设计上，应配备HDMI、VGA、AV、S端子等常用接口，满足用户接驳各种设备的需要；同时还应具备网络管理功能，通过特殊设计软件的计算机实现对它的控制，如实现统一开/关机、远程查找、排除投影机故障等操作，甚至在无人情况下，还可实现投影机自主演示文稿、更改演示内容等，使教学更为便捷、高效[1]。

4）短焦投影机在2011年得到了迅猛发展，短焦投影机的市场份额已迅速上升至10.6%，教育行业和企业用户的接受度也日渐提高[1]。2012年的短焦投影机产品更加丰富，市场份额将突破15%。因短焦投影机投影距离缩短，投影机在安装时，也不必像以往那样吊装在教师的头顶，这样一来，既可以避免投影机光线对演讲者眼睛的直射，同时也避免了演讲者的影子被投射在屏幕上遮挡画面。此外，当短焦互动投影与电子白板结合使用后，教师可以轻松地在投影画面上书写、标注、并同时操控计算机，实现与计算机的互动，从而让课堂教学更为生动、形象，便于学生记忆和学习，同时给多媒体教育带来革命性的应用转变，实现了两者完美的结合，大大促进了短焦投影机发展。如有公司推出的17 cm内就可投射出80 in（1 in=2.54 cm）画面的投影机，还有厂商已经推出“零距离”产品，也就是将投影机的前端紧贴投影的屏幕，做到中间没有距离，像电视机一样使用，但屏幕画面较小。随着用户对于短焦投影产品认可程度的不断提高，教育市场对于短焦投影机的需求不断增长也是大屏幕投影机发展趋势之一；同时未来短焦投影机逐渐渗透到商用和家用市场，具备短焦功能的家用投影机也会逐渐增多。

5）投影机加屏幕的电子白板将受到平板电子白板强有力的冲击。平板电子白板跟传统的电子白板不同，它集成了投影机、传统电子白板、液晶电视、音响等诸多办公设备功能，加上特殊的书写软件，使信息处理更为方便，演示更为生动，不需要复杂的安装调试，降低了系统成本；更容易实现交互触摸式平板电子白板一体机，实现多点互动。平板电子白板和普通的电子白板相比，更深受老师、同学和教育界人士的好评，但价格较贵，目前在我国的一、二线城市和东南部经济发达的地区有较好的市场。

在十二五规划中，我国政府重点强调要加强全国各地区特别是经济薄弱地区教育现代化的建设。投影机作为重要的教学产品，在传统教育向现代化教育转型的过程中起着至关重要的作用[2]。未来几年，“薄弱校”项目将继续开展，尤其是中西部市、县、农村（四～六级城市）中小学的采购空间很大，将成为拉动投影机市场发展的主要动力，但考虑到价格，仍以普通投影机为主。

3.2 大屏幕工程投影机发展趋势与技术分析

随着国家对教育、公共设施等领域的投入，2012年大屏幕投影机除在教育市场领域仍占据主导地位外，在公共设施等领域也有更加广阔的市场前景。如：银行、电力、公安、军队、煤矿、环保、石油石化、政府机构、财税、司法、会展、酒店、医疗等多领域的指挥控制、视频监控、会议及商业显示、博览会展览及演艺、娱乐显示等方面；与此同时，还有陆续新兴的市场，如户外展示、演艺、城市亮化、剧院市场、主题公园等大屏幕显示都需要安装大屏幕工程投影机或其他大屏幕显示屏来实现。大屏幕工程投影机市场前景广阔，因此吸引了更多的投影机厂商加入，尤其是中低端投影机的利润日趋微薄，市场急需寻找新的价值产品，中高端工程产品无疑成为了投影厂商的商机。为了能够保持占取上游地位，厂商开始更加细化应用领域，来应对越来越激烈的竞争环境。2012年前6个月，厂商陆续推出了各自高端工程投影机新品，突出产品差异化特性，新品亮点多，为行业用户带来了更多应用选择。

下面从5个方面分析一下大屏幕工程投影机未来发展的趋势：

1）高亮度、高分辨力依然是主要趋势。

高端工程投影机在技术上的主要特点表现在高亮度、高分辨力、高对比度，适应环境广泛。但是分辨力和亮度却仍旧是衡量投影效果的最重要因素。从近年来看，越来越高的亮度和分辨力俨然成了各大品牌炫耀实力的技术竞技场。目前，主流工程投影机的光通量在4000～7000 lm之间。而从今年工程投影机新品来看，依然在不断上升。其中最低的单灯光通量普遍在5000 lm以上，现在达到20000～30000 lm的投影机已经出现，展会上已有厂家推出40000 lm的超高亮度投影机产品。对于投影机来说，画面的质量好与坏，主要取决于分辨力的高与低，尤其是对于工程投影机来说，要想投影出高清晰的100 in以上的大画面，高分辨力是首要条件，因此高画质也成为了近年来厂商的着力宣传点。如三菱2012年上市的Sapphire系列工程投影机，产品不仅具有高亮度，而且最高分辨力达到了1920×1080，可以满足用户在明亮的礼堂、教室、报告厅中的应用需求。工程投影机的大量使用让人们认识到了高端投影机在大屏幕影像中的使用价值，并且随着投影机技术不断发展，高端工程投影机在性能以及技术上还会不断飞跃，以不断适应多行业对投影机的要求。而其中高清、4K×2K超高清投影机、和高亮度却仍旧是未来工程投影机市场的主要发展趋势。

2）适应环境能力更强——曲面校正。

随着工程投影机在监控、指挥、调度以及公共显示等应用方面发挥的作用越来越大，在市场需求的推动下和投影机技术的不断革新中，工程投影适应环境范围也更为广泛。更多大中院校、大型企业商务用户和高档饭店纷纷开始为大型教室、培训会议室、礼堂选购具备适应环境能力更为出色的工程投影作为显示设备。为了适应消费者的需求，市场上推出了更多具备多功能的工程投影产品，在这些推出的新品中均加入了曲面校正功能，从而使产品适用性更强。所谓曲面投影校正，是当投影机将图像投影到曲面时，为使观察者看到不失真图像，采用校正法对图像进行预变形处理，就是将相邻通道的重叠部分进行消隐处理，使其亮度、对比度与周边通道部分保持协调一致，将整个屏幕完全融为一体，满足无缝显示的要求。在很大程度上保证了画面的完美性和色彩的一致性，这也将有望成为工程投影机新功能发展的趋势之一。

3）突破空间限制——360°投影。

近几年，展览展示、商业卖场、模拟仿真等领域越来越倾向于通过创造性的空间表现方式来吸引观众，新奇、炫丽的氛围营造将达到出其不意的效果。对于固定的工程应用环境，一些投影厂商开始推出适用于这些需求的工程投影机，如支持360°灵活的安装方式，全面突破了应用空间的一大难题，进一步拓展了工程投影机在各领域的应用范围。随着工程投影机应用领域的不断广泛，除了对于画面品质要求高外，空间限制一直是工程投影机应用难以克服的最大阻碍，而360°全角度安装方式，则突破了传统工程投影机弊病，从多个专业角度解决了环境应用问题，使工程投影机在各行业领域的应用范围更加广阔，并将获得更多专业用户认可。因此，更多支持360°安装的工程投影机新品，也将是今后一大新趋势。

4）未来显示设备接口——DP接口[3]。

目前，HDMI高清晰度多媒体接口已经广泛成为数字电视和消费电子产品的接口标准。为了适应数字视频的发展，满足3C融合的发展需要，大型工程领域的高端工程投影机把HDMI接口作为标配。为了增加竞争力，工程投影机也正朝着高清晰度、丰富接口、超大尺寸图像显示、丰富功能设计等方面发展，把近年来刚刚兴起的DP（Display Port）接口加入到新产品中，也将成为未来大屏幕工程投影机的一个新趋势。作为DVI的继任者，DP将在传输视频信号的同时加入对音频信号传输的支持，同时支持更高的分辨力和刷新率。DP接口的优点：（1）高带宽。可提供的带宽高达10.8 Gbit/s，而HDMI 1.2a的带宽仅为4.95 Gbit/s，即便最新发布的HDMI 1.3所提供的带宽（10.2 Gbit/s）也稍逊于 DP 1.0。DP可支持 WQXGA+（2560×1600）、QXGA（2048×1536）等分辨力及 30/36 bit（R，G，B每个色10/12 bit）的颜色，充足的带宽保证了以后大尺寸显示设备对更高分辨力的需求。（2）整合周围设备。支持多种高质量数字音频，可以直接作为语音、视频等低带宽数据的传输通道，另外也可用于无延迟的游戏控制。可见，DP可以实现对周边设备最大程度的整合、控制。（3）简化产品设计。仅需一条连接线就可以把所有信号输入到主板的视频处理器，不仅主板设计难度降低了，而且成本也大为降低。（4）高度的可扩展特性。一条DP连接线最高可支持6条1080i或3条1080p视频流。（5）内容保护技术。基于128位高速加密引擎，采用标准密钥交换方法，支持标准的RSA认证，提供高达2048位的密钥长度，保护技术比HDMI的HDCP更加可靠。

5）固态光源将逐渐取代目前的UHP灯光源。

为适应工程投影对高亮度的需求，主流工程投影机亮度在4000～7000 lm，而从2012年工程投影机新品来看，仍在不断上升，来自演艺、工程的投影机都要求在10000 lm以上。如此高的亮度，目前的UHP灯光源很难达到，现在正在研究的固体光源主要是LED光源、激光光源及LED＋激光光源的混合光源3种。这些光源可以极大地改善传统UHP投影灯泡寿命短的问题，在实现高亮度的同时画面色彩更加鲜艳；同时激光光源还具有高功率、无限对焦（Infinite Focus）、调变（Modulation）速度快、体积精巧及可耐受温度范围较大等优势。不过在这3种光源当中，LED光源的光通量现在可达1000 lm，很难达到工程投影机和高端投影机5000～10000 lm的需求；激光投影所产生的光斑问题，将会影响投影图像的对比度和清晰度，激光技术在安全性上也存在问题。尽管激光光源存在不足，但它可实现高亮度等优势是目前所发现的其他光源不可比拟的。固态光源技术是投影光源行业2012年乃至以后几年一个重要的发展方向。

3.3 大屏幕投影显示系统与方案发展趋势

就大屏幕投影显示系统或整体方案来说，具有如下新特点和新趋势：

1）向差异化、个性化方案发展。投影机生产厂商向用户提供系统的、优质的、差异化的产品解决方案，以满足差异化的用户需求，将有可能成为未来投影显示系统发展的新趋势。随着竞争的不断激烈，投影机产品同质化趋势越来越严重，投影机仅凭借技术上的优势，已很难取悦用户。面对国内外如此多的品牌、技术的竞争，厂商们也将以行业市场系统集成提供全面的应用方案为主，为企业、学校、工程等各类用户提供全方位的投影解决方案，以满足差异化的用户需求，这也将成为2012年及今后投影机发展的趋势之一。

2）向软件、硬件融合方案发展。在硬件设施不断发展完善的同时，新兴的软件产品将让硬件的发挥更加夺目。信息、广告等发布系统，除了需要传统的大屏投影拼接显示系统作为硬件基础，还需要一套信息发布和互动软件的支持，形成一个科学系统的显示解决方案。以后的显示软件可灵活兼容不同类型的软件及媒体输出设备，从平板电脑产品，到多点触控台、大型互动白板，乃至大尺寸投影高清晰的电视墙，并且不受输出规模限制，为未来的交互式演示方案提供了人性化的服务支持，不仅让用户看到超清晰的演示画面，并能流畅生动地互动演示。

3）方案更成熟，应用更广泛。随着数字技术、网络技术及智能化技术在大屏幕投影显示领域的深入发展，以及显示技术与行业应用系统的深入结合，使得控制室、安防监控、商业显示以及会议室市场逐步趋于融合，使得大屏幕投影及大屏幕拼接显示墙产品的发展日趋成熟，技术不断地提高和完善，直接推动大屏幕投影显示市场的发展，其卓越的显示性能、长寿命、稳定的质量以及不断缩小的拼缝或无缝等优异特点，使得大屏幕投影及大屏幕拼接显示墙产品不仅仅在传统的控制室、安防监控等市场应用得更加成熟，而且在更为广阔的商业市场以及会议室、演艺系统、城市亮化、剧院市场、主题公园的美化、展览会展示等市场得到广泛应用。

4 写在最后

进入2012年以后，大屏幕投影显示将面临着PDP、LCD拼接墙（MPDP/MLCD）显示技术和高密度LED显示技术的激烈竞争，对大屏幕投影显示市场带来巨大冲击。但大屏幕投影显示技术凭借着多年的技术沉积、制造和应用技术的成熟、低廉的价格、高的性价比，新技术的应用，采用LED技术+激光技术的混合光源，实现了10000 lm以上的高光通量和20000 h的长寿命，引入了节能、低碳、环保理念，实现了硬件和新兴软件相结合，可实现多点触控、大型互动，能提供更多人性化服务。因此大屏幕投影显示系统在教育系统及大型工程，从监控系统到城市亮化、城市美化、展览展示、演艺、娱乐等仍有广阔的商业市场，但整体增速将放缓。同时也要清楚看到，在大屏幕投影显示技术突飞猛进的今天，大屏幕投影显示技术垄断大屏幕显示的时代已经结束，开始进入了一个硬件技术与软件技术相融合、产品与解决方案多样化、跨界应用与竞争的时代。但是，大屏幕投影显示技术在这激烈的竞争中仍占据着重要地位。

[1]三星短焦投影成主流？暑期教育采购季猜想[EB/OL].[2012-07-01].http://www.yesky.com/projector/433/30194433.shtml.

[2]《办公自动化》编辑部.2012年中国投影机市场[J].办公自动化，2012（11）：29.

[3]章文辉，柴剑平.数字高清接口DisplayPort和HDMI的比较[J].电视技术，2008，32（12）：38-39.