DLP投影技術(shù)的發(fā)展歷史

    DLP數(shù)字投影機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)徹底改變了人們對(duì)投影機(jī)的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)：從這一刻起，體積小巧、形成超越電影畫(huà)質(zhì)的產(chǎn)品不再是不可求的夢(mèng)想。經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，DLP投影機(jī)已經(jīng)成為僅次于3LCD投影技術(shù)的數(shù)字投影技術(shù)，占據(jù)全球投影市場(chǎng)份額接近45%。其中，三片式DLP數(shù)字影院投影機(jī)產(chǎn)品更是成為了唯一實(shí)用化的數(shù)字影院投影顯示技術(shù)。

    了解DLP投影機(jī)的知識(shí)，就必須關(guān)心DMD芯片的成長(zhǎng)路徑。對(duì)于DLP技術(shù)，DMD芯片就如同人類的心臟、計(jì)算機(jī)的CPU一樣重要。DMD芯片技術(shù)的革新往往代表著一個(gè)嶄新的數(shù)字投影時(shí)代的到來(lái)。不過(guò)，就是這樣重要的一個(gè)器件，它的歷史卻具有很大的偶然性。

    德州儀器的數(shù)字光處理技術(shù)的核心器件DMD芯片最初的構(gòu)想出現(xiàn)在1977年。由德州儀器公司的科學(xué)家Larry J.Horn-beck發(fā)明。那時(shí)，這一發(fā)明并不是要用于顯示設(shè)備，而是準(zhǔn)備作為印刷技術(shù)中的成像器。最早的DMD芯片使用的是模擬技術(shù)驅(qū)動(dòng)，反射面是采用一種柔性材料，在當(dāng)時(shí)被稱為“變形鏡器件Deformable Mirror De-vice”。10年之后，Hornbeck博士正式以數(shù)字控制技術(shù)取代模擬技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了新一代DMD器件，并將名稱改為“數(shù)碼微鏡器件(Digital Mirror Device)”。

DarkChip 4 DLP DMD芯片

    數(shù)字控制的DMD誕生的早期就已朝向印刷技術(shù)和數(shù)字成像兩個(gè)不同方向發(fā)展。到了1992年，德州儀器成立了數(shù)字成像事業(yè)部，探索DMD商業(yè)應(yīng)用的可能性。兩年之后，第一臺(tái)DLP投影原型機(jī)誕生。1996年4月，第一臺(tái)商用DLP投影機(jī)正式誕生。伴隨數(shù)字微鏡技術(shù)在顯示領(lǐng)域的成功應(yīng)用，1997年，Ti終止了其在印刷方面的應(yīng)用研發(fā)。

    第一代DMD芯片主要偏重于商務(wù)應(yīng)用，分辨率是848X600，可以兼顧800X600的SVGA電腦標(biāo)準(zhǔn)和848x480的480p(16：9)視頻標(biāo)準(zhǔn)。這一代的DMD微鏡偏轉(zhuǎn)角度為10度，對(duì)比度400：1至800：1不等。從第二代DMD開(kāi)始，DLP才算開(kāi)始大規(guī)模進(jìn)入家庭影院投影機(jī)市場(chǎng)，這一代的DMD芯片，稱為HD1，不僅分辨率提高到高清標(biāo)準(zhǔn)的1280X720，微鏡偏轉(zhuǎn)角度也增加到12度，成像過(guò)程中的雜散光線的影響被大大降低，對(duì)比度指標(biāo)進(jìn)一步提高。這一時(shí)期，DMD芯片的出貨量已經(jīng)突破百萬(wàn)片。

    此后，DLP投影技術(shù)正式確立了商務(wù)數(shù)據(jù)投影和視頻投影兩種應(yīng)用同步發(fā)展的路線。這期間得德州儀器對(duì)DMD芯片最大的技術(shù)變革在于將微鏡非光學(xué)面的金屬統(tǒng)統(tǒng)處理成黑色，借此大大降低來(lái)自這些金屬反射出的雜散光，使得的產(chǎn)品的對(duì)比度表現(xiàn)獲得空前提升。這一技術(shù)被稱為“Darkchip 1”，目前最新一代“超黑”技術(shù)被稱為“Darkchip 4”。

    此外，德州儀器另一個(gè)重要研究方向是不斷縮減為反射鏡面間的距離。這項(xiàng)舉措不僅有利于減少雜散光線對(duì)成像質(zhì)量的干擾，同時(shí)也能夠顯著提高芯片面板的開(kāi)口率，使得DMD整體的光利用率大幅提升。在這一技術(shù)的技術(shù)上，DMD芯片本身的體積也在逐漸縮小。只有不足一英寸的光學(xué)面，使得DLP投影機(jī)能夠制造的更加小巧，甚至裝配到普通的手機(jī)上應(yīng)用；同時(shí)更大的芯片能夠容納更多的像素點(diǎn)，全高清產(chǎn)品已經(jīng)成為目前德州儀器DMD芯片家用投影機(jī)市場(chǎng)上的主角產(chǎn)品。

DMD投影技術(shù)芯片的結(jié)構(gòu)

    在DLP投影機(jī)中DMD芯片就如同人的大腦一樣重要。DMD可以看做是一個(gè)半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)制。它的上面充滿了微笑的鏡面。這些鏡面可以旋轉(zhuǎn)。如果有光線照射在旋轉(zhuǎn)的鏡面上，它可以選擇把光線反射到投影屏幕上，或者另一個(gè)完全不相干的角度上。由此可以看出，DMD芯片是一個(gè)結(jié)合了電子電路、機(jī)械和光學(xué)技術(shù)的產(chǎn)品：這一技術(shù)又被稱為微電子機(jī)械學(xué)“MEMS”

    在實(shí)際的制造中，DMD芯片的下層電路采用CMOS電路，最新的產(chǎn)品的底層電路與電腦內(nèi)存的DDR結(jié)構(gòu)方式非常相似。這一層電路用于控制其上的機(jī)械部件的運(yùn)動(dòng)或者靜止。其性能水平直接決定著DMD芯片完成一個(gè)基本鏡片翻轉(zhuǎn)的工作速度。DMD底層電路技術(shù)的改進(jìn)可以參考大部分半導(dǎo)體存儲(chǔ)（內(nèi)存）產(chǎn)品的改進(jìn)策略，具有很高的技術(shù)通用性。

數(shù)字微鏡技術(shù)DMD

    在DMD芯片的最上面是一層四方的鋁層鏡面陣列。這些鏡面經(jīng)由下面被稱為“軛”的裝置鏈接，并被“扭力鉸鏈”控制，可以左右翻轉(zhuǎn)。在最初的餓產(chǎn)品上其翻轉(zhuǎn)角度只有10度，但是隨著其下部鏈接部分技術(shù)的簡(jiǎn)化，最大翻轉(zhuǎn)角度提升到了12度。DMD芯片上的鏡面間的空隙非常狹小，最新產(chǎn)品的有效光學(xué)面能達(dá)到整個(gè)芯片面積90%以上，擁有極高的光學(xué)利用率。

    DMD芯片控制鏡面旋轉(zhuǎn)的部件采用被稱為“面微加工(surface micromachining)多晶矽”方法制作，具有機(jī)構(gòu)穩(wěn)固性、靈活性強(qiáng)，成本低廉的特點(diǎn)。同時(shí)又很好的解決了半導(dǎo)體制程、為機(jī)械制程和光學(xué)制程間肯能的相互破壞的問(wèn)題。這種方法與其他MEMS制造方法全然不同， TI是目前仍采用這種方法的唯一一家公司。具體實(shí)現(xiàn)步驟是為機(jī)械單元選用鋁合金材料，并以傳統(tǒng)光阻作為犧牲空間。所有工作都在200℃以下完成，因此在晶片上增加MEMS時(shí)不會(huì)影響金屬化制程或電晶體，也不會(huì)影響已經(jīng)完成的CMOS電路。這種方法是MEMS微型反射鏡的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。

    DMD芯片主要的工作方式是依據(jù)后端電路傳遞給CMOS芯片的不同信號(hào)，調(diào)控片上每個(gè)微鏡的旋轉(zhuǎn)位置，進(jìn)而使得照射在微鏡上的光線有選擇的反射道不同方向。作為微型數(shù)字光學(xué)處理器件，DMD不僅是DLP投影機(jī)的核心組建，而且也被廣泛應(yīng)用到了印刷、可研等諸多需要數(shù)字光開(kāi)關(guān)的領(lǐng)域，成為了微電子機(jī)械學(xué)MEMS最成功的產(chǎn)品之一。

DMD投影技術(shù)芯片的工作方式

    DMD是DLP投影技術(shù)的基礎(chǔ)。目前市場(chǎng)上擁有單片、雙片以及多片DLP系統(tǒng)被設(shè)計(jì)出來(lái)，以滿足不同市場(chǎng)的需要。一個(gè)DLP投影系統(tǒng)包括信號(hào)處理和光機(jī)兩部分。信號(hào)處理部分為DMD芯片提供基本的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。光機(jī)則包括一個(gè)光源、一個(gè)顏色濾波系統(tǒng)、一個(gè)冷卻系統(tǒng)、照明及投影光學(xué)元件等等。

    DMD的本質(zhì)是一個(gè)半導(dǎo)體光開(kāi)關(guān)。上面集成了眾多微小的方形反射鏡片，并被制造在靜態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存（SRAM或者DDR）上方的鉸鏈結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。每一個(gè)鏡片可以在鉸鏈結(jié)構(gòu)的控制下通斷一個(gè)象素的光。鉸鏈結(jié)構(gòu)允許鏡片在兩個(gè)狀態(tài)之間傾斜，+12度為開(kāi)。-12度為關(guān)。當(dāng)鏡片不工作時(shí)，它們處于0度停泊狀態(tài)。

DMD芯片放大

    根據(jù)應(yīng)用的需要，一個(gè)DLP系統(tǒng)可以接收數(shù)字或模擬信號(hào)。模擬信號(hào)可在DLP的或原設(shè)備生產(chǎn)廠家（OEM's）的前端處理中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，任何隔行視頻信號(hào)通過(guò)內(nèi)插處理被轉(zhuǎn)換成一個(gè)全圖形幀視頻信號(hào)。從此，信號(hào)通過(guò)DLP視頻處理變成先進(jìn)的紅、綠、藍(lán)（RGB）數(shù)據(jù)，先進(jìn)的RGB數(shù)據(jù)然后格式化為全部二進(jìn)制數(shù)據(jù)表。

    一旦視頻或圖形信號(hào)在數(shù)字格式下，按照二進(jìn)制數(shù)據(jù)表被送入DMD，信息的每一個(gè)象素按照1：1的比例被直接映射在它自己的鏡片上，提供精確的數(shù)字控制，如果信號(hào)是640x480象素，器件中央的640x480鏡片采取動(dòng)作。這一區(qū)域處的其它鏡片將簡(jiǎn)單的被置于關(guān)的位置。

    通過(guò)對(duì)每一個(gè)鏡片下的存儲(chǔ)單元以二進(jìn)制平面信號(hào)進(jìn)行電子化尋址，DMD陣列上的每個(gè)鏡片被以靜電方式傾斜為開(kāi)或關(guān)態(tài)。決定每個(gè)鏡片傾斜在哪個(gè)方向上為多長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)被稱為脈沖寬度調(diào)制（PWM）。鏡片可以在一秒內(nèi)開(kāi)關(guān)1000多次，這一相當(dāng)快的速度允許數(shù)字灰度等級(jí)和顏色再現(xiàn)。來(lái)自投影燈的光線被照射在DMD上。當(dāng)鏡片在開(kāi)的位置上時(shí)，它們通過(guò)投影透鏡將光反射到屏幕上形成一個(gè)數(shù)字的方型象素投影圖像。

DMD投影技術(shù)芯片實(shí)現(xiàn)全高清顯示

    在DMD芯片的發(fā)展歷史中，德州儀器致力于改進(jìn)的不僅僅提高產(chǎn)品壽命和降低成本，更有諸多產(chǎn)品性能上的改進(jìn)。其中最核心的包括小型化、提升開(kāi)口率、減少非光學(xué)面散射、提高像素?cái)?shù)量等等。這些方面的改進(jìn)與DMD芯片所采用的各種生產(chǎn)工藝密切相關(guān)。其中，如何實(shí)現(xiàn)全高清的畫(huà)面顯示是DLP投影技術(shù)在嶄新市場(chǎng)形勢(shì)下最大的難題之一

    菱形DMD陣列是為了獲得更高的餓像素密度采取的改進(jìn)措施。在HD1、HD2和HD2+的DMD芯片中，TI使用了直角的像素陣列以獲得1280×720圖像。直角陣列使用了1:1的圖像像素來(lái)映射顯示比例，每一個(gè)精微鏡面負(fù)責(zé)顯示一個(gè)像素。 而更新一代DMD芯片為了實(shí)現(xiàn)提高分辨率并降低系統(tǒng)成本的目標(biāo)，使用了一種偏置的菱形像素排列方式，精微鏡面相對(duì)于直角DMD旋轉(zhuǎn)了45度。

    新的DMD菱形陣列支持1080p設(shè)備的1920×1080分辨率，具有960對(duì)列和540對(duì)行（一對(duì)行包括一行黑和一行白）。這樣在損失一些對(duì)角分辨率的情況下，只要用直角陣列一半的像素就可以顯示1920×1080的圖像。使用菱形陣列后，1080p DMD芯片的尺寸與HD2 720p 芯片相當(dāng)，這樣就能節(jié)省成本基礎(chǔ)上提升圖像垂直和水平的分辨率。

    雖然菱形DMD陣列有效地降低了全高清芯片的系統(tǒng)成本，但是單靠它不足以在屏幕上再現(xiàn)原始圖像的超高清畫(huà)質(zhì)。原始圖像必須過(guò)濾掉一半像素才能在DMD上顯示。SmoothPicture技術(shù)的目的就是用于將菱形DMD陣列和光學(xué)驅(qū)動(dòng)器連接起來(lái)，在屏幕上顯示包含原始圖像所有像素信息的完整分辨率的圖像。SmoothPicture技術(shù)利用光學(xué)驅(qū)動(dòng)器在水平方向上位移DMD芯片，并在DMD上同時(shí)顯示獨(dú)立的兩個(gè)亞幀數(shù)據(jù)。每一幀視頻信號(hào)都被分為兩個(gè)獨(dú)立的亞幀，一個(gè)包含所有奇數(shù)位像素信息，另一個(gè)包含所有偶數(shù)位像素信息。在顯示兩個(gè)不同亞幀的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)器將DMD水平移動(dòng)1/2個(gè)像素。通過(guò)快速的DMD控制實(shí)現(xiàn)在有限的時(shí)間內(nèi)顯示完全部畫(huà)面幀的任務(wù)。該技術(shù)使得消費(fèi)者能夠在屏幕上看到與1080p信號(hào)完全一致的高清畫(huà)面。

    菱形網(wǎng)格和SmoothPicture技術(shù)的出現(xiàn)，使得DMD面臨的全高清問(wèn)題得以解決，同時(shí)也產(chǎn)生了額外的好處：1/2像素位移使得像素的邊緣顯著柔化，這一現(xiàn)象使得圖像看起來(lái)更是連為一體的，圖像更加精細(xì)自然。 從消費(fèi)者的角度來(lái)看，得以此項(xiàng)技術(shù)展示出的分辨率更接近于人眼的感知范圍，能夠更好的為消費(fèi)者將920 x 1080的圖像分辨率轉(zhuǎn)換成有效的視覺(jué)分辨率。

DMD投影技術(shù)芯片的優(yōu)勢(shì)

    任何一項(xiàng)技術(shù)都是給予特殊的數(shù)學(xué)原理，材料和工藝技術(shù)的產(chǎn)物。在數(shù)學(xué)模型、材料和工藝技術(shù)的特點(diǎn)又將決定著這一技術(shù)的產(chǎn)品所擁有獨(dú)特市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。和其它類型的投影顯示技術(shù)先比，DMD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常明顯。

    穩(wěn)定性和壽命是消費(fèi)者對(duì)關(guān)心的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題之一。但是如果您選擇了DMD為核心的DLP投影技術(shù)，那么您將不用在這方面擔(dān)心。因?yàn)槠�今為止還沒(méi)有什么顯示技術(shù)的穩(wěn)定性到達(dá)DMD芯片的水平。德州儀器DLP系統(tǒng)對(duì)DMD芯片進(jìn)行了豐富的可靠性測(cè)試，因?yàn)樗�依賴于。DMD在各種惡劣的測(cè)試條件下，包括將它放在熱、冷、振動(dòng)、爆炸、潮濕以及許許多多其它苛刻的條件下進(jìn)行檢測(cè)，其內(nèi)部的所有材質(zhì)都表出先較強(qiáng)的穩(wěn)定性。在模擬操作環(huán)境中，DMD芯片已經(jīng)被測(cè)試了超過(guò)1G次循環(huán)，相當(dāng)于20年的連續(xù)使用壽命�；�于數(shù)千小時(shí)的壽命及環(huán)境測(cè)試認(rèn)為DMD芯片具有10萬(wàn)小時(shí)的穩(wěn)定工作壽命。

    DMD芯片的穩(wěn)固性來(lái)自于其純半導(dǎo)體和金屬材料的構(gòu)成、特殊的電子機(jī)械設(shè)計(jì)。這使得DMD與其競(jìng)爭(zhēng)者LCD投影技術(shù)的液晶芯片形成鮮明對(duì)比。采用大量各種化學(xué)物質(zhì)，尤其是有機(jī)物質(zhì)的LCD芯片必須面對(duì)其最大的壽命敵人灰塵和高溫的考驗(yàn)。而DMD在這方面具有先天的良好免疫力。

    此外，作為數(shù)字投影機(jī)的核心組件，DMD是一款真正數(shù)字化的產(chǎn)品。全數(shù)字化處理的好處已經(jīng)不言而喻：我們的生活早已被數(shù)字設(shè)備所包圍。DLP投影技術(shù)具有完全的數(shù)字視頻底層結(jié)構(gòu)。顯示過(guò)程中完全不需要信號(hào)每次由數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬（D/A）或從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字（A/D），避免了信號(hào)噪音進(jìn)入數(shù)據(jù)通道，帶給消費(fèi)者純凈的畫(huà)面享受。

    DLP的另一個(gè)數(shù)字優(yōu)勢(shì)是它的精確灰度等級(jí)與顏色水平的再生。因?yàn)槊總�(gè)視頻或圖像幀是由數(shù)字信號(hào)直接產(chǎn)生，每種顏色8位到10位的灰度等級(jí)，精確由微鏡的無(wú)數(shù)次反射形成，能夠最準(zhǔn)確的展示數(shù)字圖象的魅力。DLP投影技術(shù)的純數(shù)字化是目前其它投影顯示技術(shù)不可比擬的。

    DMD芯片的特殊設(shè)計(jì)還可以為消費(fèi)提供更加準(zhǔn)確的黑色顯示，和更高的光學(xué)利用率。德州儀器將DMD芯片上的微鏡空隙盡量縮小，并采用幾乎不反射光線的黑色物質(zhì)填充，使得面板芯片開(kāi)口率從最初的60%提成到目前的90%，芯片雜光散射幾乎降到極限。這與LCD液晶投影技術(shù)，芯片面板被大量LCD單元中的晶體管、門、以及信號(hào)源的線所阻擋形成鮮明對(duì)比。

    支持DMD比LCD擁有更高光學(xué)效率的另一因素是LCD必須采用偏振光工作，而DMD沒(méi)有這一要求。此一項(xiàng)區(qū)別的光效率差距就已經(jīng)達(dá)到50%以上。

    此外，DMD成像還具有畫(huà)面連續(xù)無(wú)縫的特點(diǎn)。DMD上的小方鏡面積為16um平方，每個(gè)間隔1um，給出大于90%的填充因子。90%的象素鏡片面積可以有效地反射光而形成投影圖像。整個(gè)陣列保持了象素尺寸及間隔的均勻性，并且不依賴于分辨率。在最新的1080p芯片上，更是通過(guò)應(yīng)用面板半像素移動(dòng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了，像素銳利邊緣的平滑過(guò)渡，使得整體顯示效果更接近自然場(chǎng)景的效果。表現(xiàn)出非常出色的畫(huà)面連續(xù)性。

DLP投影技術(shù)的分類

    DLP投影機(jī)技術(shù)是以DMD芯片為核心光學(xué)顯示器件，配以德州儀器成套的解決方案的顯示技術(shù)的總稱。其按照采用DMD芯片數(shù)目的不同，目前可以分為單片式系統(tǒng)、二片式系統(tǒng)和三片式系統(tǒng)三類。其中單片系統(tǒng)是最常見(jiàn)的應(yīng)用產(chǎn)品。

    單DLP投影系統(tǒng)，顧名思義就是指只含有一片DMD芯片的投影系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用場(chǎng)序（時(shí)序）的方式實(shí)現(xiàn)彩色圖像的顯示。其核心組建除了DMD芯片外，還包括起到時(shí)序分光作用的色輪。該系統(tǒng)消費(fèi)者實(shí)際看到的是間斷的以脈沖方式出現(xiàn)的各個(gè)基色的光波信號(hào)。由于這些信號(hào)間斷的時(shí)間很短，以至于人眼不能分辨，因此看起來(lái)呈現(xiàn)出完美的連續(xù)的彩色畫(huà)面。

    雙片式DLP投影系統(tǒng)是對(duì)單片式系統(tǒng)的折中改進(jìn)。但單片系統(tǒng)中成像的基色（例如，紅綠藍(lán)三原色）全部由一片DMD芯片處理。而在雙片系統(tǒng)中，則會(huì)由每個(gè)芯片處理一部分基色，最后再有鏡頭等光學(xué)組件將兩片DMD成像組合形成投影畫(huà)面。

單片式DLP顯示技術(shù)

    雙片式系統(tǒng)，主要用于解決早期DMD面板價(jià)格過(guò)高、單片系統(tǒng)又亮度不足的問(wèn)題而出現(xiàn)。它本質(zhì)上還是時(shí)分成像系統(tǒng)。只不過(guò)兩片DMD芯片配合分光系統(tǒng)和色輪系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的光利用率。這一系統(tǒng)的整體復(fù)雜程度，在三類DLP投影系統(tǒng)中是最高的。所以隨著DMD芯片價(jià)格下降，這一應(yīng)用模式也就走下來(lái)歷史舞臺(tái)，成為只有極個(gè)別特殊應(yīng)用才會(huì)采用的另類技術(shù)了。

    三片DLP系統(tǒng)是最高級(jí)的DLP投影方式。其不僅具有DLP投影機(jī)傳統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，甚至融合了所有LCD液晶投影機(jī)的顯示優(yōu)勢(shì)。是目前數(shù)字投影技術(shù)中“性能”最完美的解決方案。但是，由于采用三片DMD微鏡芯片，所以其成本也不低。因此，這類型的機(jī)型主要出現(xiàn)在高端工程投影機(jī)和數(shù)字影院放映機(jī)中。

    三片DLP系統(tǒng)將白光通過(guò)棱鏡系統(tǒng)分成三原色。使用三個(gè)DMD芯片，一個(gè)DMD對(duì)應(yīng)于一種原色。應(yīng)用三片DLP投影系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)是增加亮度和色彩表現(xiàn)。通過(guò)三片DMD來(lái)自每一原色的光可直接連續(xù)地投射到它自己的DMD上。結(jié)果是更多的光線到達(dá)屏幕，給出一個(gè)更亮的投影圖像。同時(shí)也可使用更高位數(shù)的顏色調(diào)教技術(shù)，使每種顏色以10比特灰度或者更高的等級(jí)顯示，展示出更加完美的色彩。

    三片式系統(tǒng)采用的是場(chǎng)同步的成像方式，與單片式系統(tǒng)的時(shí)分場(chǎng)異步成像方式形成鮮明對(duì)比。

3DLP投影技術(shù)的特點(diǎn)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)

    三片式的DLP投影系統(tǒng)是現(xiàn)代數(shù)字投影機(jī)技術(shù)的巔峰之作。其最大的優(yōu)勢(shì)在于性能。不論是亮度、對(duì)比度、色彩、畫(huà)面反應(yīng)速度、畫(huà)面連續(xù)性等均達(dá)到驚人的水平。加上各家投影機(jī)廠商添加的獨(dú)特調(diào)教技術(shù)，三片式DLP投影機(jī)可以產(chǎn)生媲美膠片電影的投影效果。而此時(shí)的畫(huà)面亮度亦能達(dá)到萬(wàn)流明以上的極高值。獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)使得三片式DLP系統(tǒng)成為了高端投影市場(chǎng)的首選技術(shù)。

    不過(guò)三片式DLP投影機(jī)也有其致命的缺陷，那就是高昂的成本。不僅僅是DMD芯片是單片式系統(tǒng)的三倍之多，同時(shí)光路復(fù)雜程度也超過(guò)了單品系統(tǒng)一倍以上。巨大的成本投入是阻撓三片式DLP投影機(jī)走進(jìn)普通應(yīng)用市場(chǎng)的唯一絆腳石。

    目前，三片式DLP投影系統(tǒng)主要應(yīng)用于數(shù)字影院放映機(jī)市場(chǎng)和高端工程投影機(jī)市場(chǎng)。其中，數(shù)字影院市場(chǎng)，三片式DLP系統(tǒng)是唯一得到大規(guī)模實(shí)用的解決方案。采用最新一代DMD芯片的三片DLP投影機(jī)已經(jīng)成為全球數(shù)字影院客戶最追捧的產(chǎn)品。在高端工程投影機(jī)市場(chǎng)上，DMD芯片獨(dú)有的高開(kāi)口率、高效反射式光路，帶來(lái)了3LCD產(chǎn)品不能媲美的光效率，成為高亮投影工程最“經(jīng)濟(jì)”的技術(shù)選擇。

    三片式DLP投影機(jī)到目前為止尚未遇到真正的對(duì)手。索尼公司也在高端數(shù)字影院放映機(jī)市場(chǎng)退推出了3LCOS技術(shù)的產(chǎn)品。但是3LCOS投影機(jī)技術(shù)在數(shù)字影院放映機(jī)市場(chǎng)尚沒(méi)有得到可行性的實(shí)用驗(yàn)證。同時(shí)，業(yè)界更是對(duì)同樣具有液晶技術(shù)傳統(tǒng)的3LCOS技術(shù)投影機(jī)的穩(wěn)定性持有保留意見(jiàn)。一般認(rèn)為DMD投影器件是壽命最長(zhǎng)最穩(wěn)定的數(shù)字投影技術(shù)。

    不過(guò)，LCOS投影機(jī)技術(shù)并非沒(méi)有實(shí)力挑三片式DLP投影機(jī)在數(shù)字影院市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。LCOS技術(shù)在這一領(lǐng)域的核心優(yōu)勢(shì)超高分辨率，這將對(duì)未來(lái)的3D數(shù)字影院顯示產(chǎn)業(yè)構(gòu)成強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)。目前LCOS芯片廠商JVC已經(jīng)開(kāi)發(fā)出8k分辨率的產(chǎn)品，這是DMD新品2K的水平不能媲美的。在高端工程市場(chǎng)，三片式DLP的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是不容質(zhì)疑的，暫時(shí)尚沒(méi)有任何成型的技術(shù)有望威脅DLP技術(shù)在這一領(lǐng)域的統(tǒng)治地位。

    除此之外， 高端家用市場(chǎng)也是三片式DLP投影機(jī)一顯身手的地方。這類產(chǎn)品的性能僅次于數(shù)字影院放映機(jī)，但是不強(qiáng)調(diào)高亮度，僅追求完美的影像還原能力。在這一市場(chǎng)，LCOS技術(shù)隨時(shí)都有實(shí)力向DLP產(chǎn)品發(fā)起沖擊——只不過(guò)到目前為止，似乎沒(méi)有廠商愿意在這一狹小市場(chǎng)發(fā)起一場(chǎng)技術(shù)之戰(zhàn)。

單片DLP投影的色輪和極致色彩技術(shù)

    單片式DLP投影機(jī)是目前市場(chǎng)上銷售應(yīng)用最廣闊的產(chǎn)品，占據(jù)DLP投影機(jī)銷量的大部分份額。單片式的DLP投影系統(tǒng)最大的技術(shù)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。因此市場(chǎng)上價(jià)格最低的投影機(jī)基本采用了單片式DLP投影系統(tǒng)。由于產(chǎn)品價(jià)格便宜，單片式DLP投影系統(tǒng)也成為了眾多初級(jí)消費(fèi)者，包括家用和商用用戶最青睞的產(chǎn)品。

    單片DLP投影機(jī)使用一個(gè)數(shù)字微鏡光學(xué)處理引擎（即DMD）成像，由燈泡產(chǎn)生的白光經(jīng)由透鏡聚焦后投射在色輪上，色輪的截面將白光分光為某一時(shí)段需要的顏色，也即意味著在同一時(shí)間只有紅、綠、藍(lán)單種顏色的光輸出（根據(jù)色輪的類型不同，也可以是同一時(shí)間有紅、綠、藍(lán)、白單種顏色輸出；各個(gè)廠商的色輪設(shè)計(jì)可能采用完全不同的方案）。

    投影機(jī)工作時(shí)，色輪以每秒120轉(zhuǎn)，或者更高的速度旋轉(zhuǎn)。每轉(zhuǎn)到一個(gè)顏色區(qū)，DMD鏡片投射出該顏色調(diào)制好的畫(huà)面的部分亮度。經(jīng)過(guò)一個(gè)工作周期，則可以顯示出一幀畫(huà)面中所有像素點(diǎn)包含的所有顏色的所有亮度能量，進(jìn)而在屏幕上顯示出完美的彩色影像。

    TDP-SP1/XP1/XP2三款產(chǎn)品都應(yīng)用了TI極致色彩技術(shù)

    由此可以看出，在單片式DLP系統(tǒng)中，色輪的設(shè)計(jì)具有重要意義。從物理結(jié)構(gòu)來(lái)看，色輪的表面為很薄的金屬層，金屬層采用真空膜鍍技術(shù)，鍍膜厚度根據(jù)紅、綠、藍(lán)等顏色的光譜波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，白色光通過(guò)金屬鍍膜層時(shí)，所對(duì)應(yīng)的光譜波長(zhǎng)的色彩將透過(guò)色輪，其它色彩則被阻擋和吸收，從而完成對(duì)白色光的分離和過(guò)濾。色輪的色段安排不同，投影機(jī)投射出的彩色畫(huà)面包含的基本顏色包就是有區(qū)別的。不同的色輪設(shè)置可以導(dǎo)致畫(huà)面顏色的不同“傾向”。在單片DLP投影機(jī)中，廠商往往會(huì)通過(guò)改進(jìn)色輪技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)自己獨(dú)特的色彩表現(xiàn)風(fēng)格。

    單片式DLP投影機(jī)的色輪技術(shù)雖然使投影機(jī)的成本大幅降低，但是卻使得DLP產(chǎn)品的色彩水準(zhǔn)長(zhǎng)期位于3LCD液晶投影機(jī)之下。因此，德州儀器推出了極致色彩技術(shù)用于提升單片式DLP投影機(jī)的色彩表現(xiàn)。

    2005年中TI（美國(guó)德州儀器）宣布問(wèn)世一種更出色的色彩處理增強(qiáng)技術(shù)——極致色彩技術(shù)（BrilliantColor），它在單片式DLP投影機(jī)上的應(yīng)用非常成功。極致色彩技術(shù)的本質(zhì)是采用三原色和三補(bǔ)色結(jié)合的色輪，以及適當(dāng)?shù)纳�彩調(diào)配算法電路，實(shí)現(xiàn)單片式投影機(jī)顯示性能的提升。

    在紅綠藍(lán)三原色基礎(chǔ)上增加了青黃品紅三補(bǔ)色的極致色彩色輪是極致色彩技術(shù)重要的組成部分之一。對(duì)于這一技術(shù)，德州儀器并沒(méi)有采取封閉的態(tài)度，而是允許廠商提出自己的設(shè)計(jì)，或有廠商自身、或有德州儀器定制整套解決方案。因此，也導(dǎo)致了雖然眾多單片式DLP投影機(jī)都采用了德州儀器的極致色彩技術(shù)，但是實(shí)際效果卻并不一樣。

    極致色彩技術(shù)主要的性能表現(xiàn)在于提高光利用率、提供投影機(jī)亮度和增強(qiáng)投影機(jī)的色彩表現(xiàn)。本著也德州儀器為主導(dǎo)，彈性設(shè)計(jì)的方針為單片DLP投影機(jī)顯示品質(zhì)的提升打開(kāi)了一道閘門。

單片DLP投影機(jī)和3LCD投影機(jī)的優(yōu)缺比較

    在目前的市場(chǎng)上，大多數(shù)消費(fèi)者實(shí)際接觸的產(chǎn)品為單片式DLP投影機(jī)和3片式LCD液晶投影機(jī)。二者在價(jià)格、性能、市場(chǎng)定位上都有很大的重合。消費(fèi)者實(shí)際選購(gòu)的時(shí)候也需要在二者之間做出一定的選擇。因此，系統(tǒng)的比較一下二者的顯示特點(diǎn)就顯得格外擁有意義了。

    單片DLP投影機(jī)和3LCD投影機(jī)的差別主要體現(xiàn)在：芯片不同，一個(gè)是DMD，另一個(gè)是LCD；系統(tǒng)不同，一個(gè)是單片系統(tǒng)需要色輪配合，一個(gè)是三片系統(tǒng)采用分光楞鏡、三原色獨(dú)立成像。

    DMD芯片和LCD芯片比較具有壽命長(zhǎng)、抗高溫和灰塵能力更強(qiáng)，開(kāi)口率高、像素間隙小、光學(xué)層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。其中開(kāi)口率高和光學(xué)層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)使得DMD芯片投影機(jī)擁有更高的光利用效率，更容易實(shí)現(xiàn)較高的亮度；像素間隙小的特點(diǎn)使得DLP投影機(jī)沒(méi)有網(wǎng)紋效應(yīng)，投影畫(huà)面更加平滑自然；抗灰塵能力強(qiáng)責(zé)令DLP投影機(jī)的設(shè)計(jì)上不用過(guò)多考慮防塵，也省去了使用中更換防塵網(wǎng)的煩惱。

    在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，三片設(shè)計(jì)配合色輪成像的DLP系統(tǒng)主要問(wèn)題在于色彩還原的準(zhǔn)確度，以及投影畫(huà)面的“彩虹”問(wèn)題。而采用三片設(shè)計(jì)的LCD投影機(jī)則可以形成非常好的色彩效果，并且沒(méi)有彩虹問(wèn)題的困擾。近年來(lái)，隨著多倍速色輪的普及，DLP彩虹效應(yīng)已經(jīng)成為歷史，但是即便是采用了最新的極致色彩技術(shù)的DLP投影機(jī)的色彩表現(xiàn)還是難以追趕3LCD投影機(jī)的表現(xiàn)。

    從以上的分析可以看出，單片DLP投影機(jī)和3LCD投影機(jī)比較的優(yōu)點(diǎn)主要在于DMD芯片本身的特性上，而其缺點(diǎn)則主要是由于單片式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)造成的。使得DLP投影機(jī)采用單片式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要原因則是產(chǎn)品成本問(wèn)題。這就決定了，單片DLP投影機(jī)在市場(chǎng)上主要依靠?jī)r(jià)格策略和LCD產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的格局的出現(xiàn)。

    從選購(gòu)角度來(lái)講，消費(fèi)者需要在色彩性能和價(jià)格之間做出平衡：選價(jià)格優(yōu)先則購(gòu)買單片DLP投影機(jī)，選色彩性能優(yōu)先則購(gòu)買3LCD投影機(jī)。

DLP投影技術(shù)的市場(chǎng)發(fā)展

    在DLP投影機(jī)的市場(chǎng)策略上，從在這一個(gè)非常明顯的啞鈴型結(jié)構(gòu)。那就是普及市場(chǎng)和高端市場(chǎng)的持續(xù)領(lǐng)先，以及中端市場(chǎng)的應(yīng)用不足。此外，DLP投影技術(shù)還渴望成為未來(lái)的各種內(nèi)置的微型投影顯示技術(shù)的良好選擇之一。

    在高端市場(chǎng)上，DLP投影機(jī)以三片式DMD結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品為主導(dǎo)，幾乎壟斷了數(shù)字影院放映機(jī)和高端家庭影院投影機(jī)市場(chǎng)，同時(shí)在超高亮度工程投影機(jī)市場(chǎng)也處于領(lǐng)先地位。目前在數(shù)字影院放映機(jī)和高端家庭影院投影機(jī)市場(chǎng)僅有3lcos技術(shù)具有挑戰(zhàn)DLP技術(shù)統(tǒng)治優(yōu)勢(shì)的能力。而高端工程市場(chǎng)，3LCD投影也保有一定的市場(chǎng)份額，LCOS產(chǎn)品也有進(jìn)入的潛力。

    低價(jià)格普及型市場(chǎng)是三片式DLP投影系統(tǒng)最主要的市場(chǎng)。憑借系統(tǒng)本身架構(gòu)的簡(jiǎn)單性，單片DLP和3LCD系統(tǒng)比較成本優(yōu)勢(shì)非常明顯。這一領(lǐng)域雖然有索尼在盡力壓低3LCD液晶投影機(jī)產(chǎn)品的價(jià)格，但是依然在行業(yè)層面對(duì)DLP產(chǎn)品在低端市場(chǎng)的主導(dǎo)地位構(gòu)成威脅。不過(guò)，在中端產(chǎn)品市場(chǎng)，DLP技術(shù)就沒(méi)有那樣的幸運(yùn)了：?jiǎn)纹�式系統(tǒng)色彩性能不敵3LCD，三片式系統(tǒng)雖然性能出眾但是成本太高，因此中端投影機(jī)市場(chǎng)3LCD的主流地位依然難以撼動(dòng)。

德州儀器一直在推進(jìn)微顯示技術(shù)進(jìn)步

    在新興的微型投影機(jī)市場(chǎng)，DLP和LCOS是目前唯一成功產(chǎn)業(yè)化的競(jìng)爭(zhēng)者。其中DLP產(chǎn)品主要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是較高的光學(xué)效率，但是LCOS在持續(xù)提升產(chǎn)品分辨率方面擁有最大的潛力。這一市場(chǎng)尚屬新興市場(chǎng)，未來(lái)市場(chǎng)格局具有很大的變動(dòng)性。但是料想不擅長(zhǎng)小型化的LCD液晶投影技術(shù)很難在這一領(lǐng)域分羹。

    此外，在背投影拼接墻市場(chǎng)，單片式DLP背投單元目前也擁有著絕對(duì)主流的地位。這一市場(chǎng)的主要前輩是CRT投影單元，而競(jìng)爭(zhēng)者則是液晶等離子等平板顯示單元。DLP背投單元獲得這一市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力是高穩(wěn)定性、長(zhǎng)壽命和低維護(hù)成本的優(yōu)勢(shì)。但是DLP拼接單元在顯示性能上卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不低液晶等離子等平板顯示單元，因此其市場(chǎng)地位已處于不斷萎縮的狀態(tài)。

    從未來(lái)投影機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，高性能產(chǎn)品和輕型化產(chǎn)品的市場(chǎng)需求渴望持續(xù)擴(kuò)大。這兩個(gè)領(lǐng)域恰恰是DLP投影技術(shù)的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域。適合于隨身便攜的投影機(jī)和數(shù)字影院投影機(jī)市場(chǎng)，DLP技術(shù)均擁有很大的發(fā)揮空間。即便是在家用影院市場(chǎng)，DLP產(chǎn)品也可以憑借3DLP技術(shù)盤踞高端市場(chǎng)，以單片技術(shù)強(qiáng)攻普及型應(yīng)用領(lǐng)域。

    未來(lái)的投影機(jī)市場(chǎng)，DLP技術(shù)依然會(huì)是“價(jià)格”大戰(zhàn)的領(lǐng)導(dǎo)者。DLP技術(shù)在大眾性應(yīng)用市場(chǎng)的核心競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)在同等性能的價(jià)格優(yōu)勢(shì)上。DLP陣營(yíng)將依靠這一優(yōu)勢(shì)壓制LCOS技術(shù)的崛起，并不斷蠶食LCD投影機(jī)的已有市場(chǎng)份額。整體上，在目前的投影機(jī)市場(chǎng)DLP技術(shù)是一個(gè)正在上升階段的主流應(yīng)用技術(shù)。