極致影像的答案 全解DLP投影機(jī)的秘密

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)徹底改變了人們對投影機(jī)的傳統(tǒng)認(rèn)識：從這一刻起，體積小巧、形成超越電影畫質(zhì)的產(chǎn)品不再是不可求的夢想。經(jīng)過十余年的發(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，就必須關(guān)心DMD芯片的成長路徑。對于DLP技術(shù)，DMD芯片就如同人類的心臟、計算機(jī)的CPU一樣重要。DMD芯片技術(shù)的革新往往代表著一個嶄新的數(shù)字投影時代的到來。不過，就是這樣重要的一個器件，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，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，反射面是采用一種柔性材料，在當(dāng)時被稱為“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DLP投影原型機(jī)誕生。1996年4月，第一臺商用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，對比度400：1至800：1不等。從第二代DMD開始，DLP才算開始大規(guī)模進(jìn)入家庭影院投影機(jī)市場，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，成像過程中的雜散光線的影響被大大降低，對比度指標(biāo)進(jìn)一步提高。這一時期，DMD芯片的出貨量已經(jīng)突破百萬片。

    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，借此大大降低來自這些金屬反射出的雜散光，使得的產(chǎn)品的對比度表現(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，德州儀器另一個重要研究方向是不斷縮減為反射鏡面間的距離。這項舉措不僅有利于減少雜散光線對成像質(zhì)量的干擾，同時也能夠顯著提高芯片面板的開口率，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；同時更大的芯片能夠容納更多的像素點，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可以看做是一個半導(dǎo)體光開關(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，或者另一個完全不相干的角度上。由此可以看出，DMD芯片是一個結(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)械部件的運動或者靜止。其性能水平直接決定著DMD芯片完成一個基本鏡片翻轉(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（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。同時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時不會影響金屬化制程或電晶體，也不會影響已經(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，調(diào)控片上每個微鏡的旋轉(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)。目前市場上擁有單片、雙片以及多片DLP系統(tǒng)被設(shè)計出來，以滿足不同市場的需要。一個DLP投影系統(tǒng)包括信號處理和光機(jī)兩部分。信號處理部分為DMD芯片提供基本的驅(qū)動信號。光機(jī)則包括一個光源、一個顏色濾波系統(tǒng)、一個冷卻系統(tǒng)、照明及投影光學(xué)元件等等。

    DMD的本質(zhì)是一個半導(dǎo)體光開關(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。每一個鏡片可以在鉸鏈結(jié)構(gòu)的控制下通斷一個象素的光。鉸鏈結(jié)構(gòu)允許鏡片在兩個狀態(tài)之間傾斜，+12度為開。-12度為關(guān)。當(dāng)鏡片不工作時，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DLP系統(tǒng)可以接收數(shù)字或模擬信號。模擬信號可在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，任何隔行視頻信號通過內(nèi)插處理被轉(zhuǎn)換成一個全圖形幀視頻信號。從此，信號通過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，如果信號是640x480象素，器件中央的640x480鏡片采取動作。這一區(qū)域處的其它鏡片將簡單的被置于關(guān)的位置。

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

DMD投影技術(shù)芯片實現(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、提升開口率、減少非光學(xué)面散射、提高像素數(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，如何實現(xiàn)全高清的畫面顯示是DLP投影技術(shù)在嶄新市場形勢下最大的難題之一

    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的圖像像素來映射顯示比例，每一個精微鏡面負(fù)責(zé)顯示一個像素。 而更新一代DMD芯片為了實現(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對列和540對行（一對行包括一行黑和一行白）。這樣在損失一些對角分辨率的情況下，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質(zhì)。原始圖像必須過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)動器連接起來，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)動器在水平方向上位移DMD芯片，并在DMD上同時顯示獨立的兩個亞幀數(shù)據(jù)。每一幀視頻信號都被分為兩個獨立的亞幀，一個包含所有奇數(shù)位像素信息，另一個包含所有偶數(shù)位像素信息。在顯示兩個不同亞幀的時候，驅(qū)動器將DMD水平移動1/2個像素。通過快速的DMD控制實現(xiàn)在有限的時間內(nèi)顯示完全部畫面幀的任務(wù)。該技術(shù)使得消費者能夠在屏幕上看到與1080p信號完全一致的高清畫面。

    菱形網(wǎng)格和SmoothPicture技術(shù)的出現(xiàn)，使得DMD面臨的全高清問題得以解決，同時也產(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)象使得圖像看起來更是連為一體的，圖像更加精細(xì)自然。 從消費者的角度來看，得以此項技術(shù)展示出的分辨率更接近于人眼的感知范圍，能夠更好的為消費者將920 x 1080的圖像分辨率轉(zhuǎn)換成有效的視覺分辨率。

DMD投影技術(shù)芯片的優(yōu)勢

    任何一項技術(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)的特點又將決定著這一技術(shù)的產(chǎn)品所擁有獨特市場優(yōu)勢和價值。和其它類型的投影顯示技術(shù)先比，DMD技術(shù)的優(yōu)勢非常明顯。

    穩(wěn)定性和壽命是消費者對關(guān)心的產(chǎn)品質(zhì)量問題之一。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。因為迄今為止還沒有什么顯示技術(shù)的穩(wěn)定性到達(dá)DMD芯片的水平。德州儀器DLP系統(tǒng)對DMD芯片進(jìn)行了豐富的可靠性測試，因為它依賴于。DMD在各種惡劣的測試條件下，包括將它放在熱、冷、振動、爆炸、潮濕以及許許多多其它苛刻的條件下進(jìn)行檢測，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)被測試了超過1G次循環(huán)，相當(dāng)于20年的連續(xù)使用壽命。基于數(shù)千小時的壽命及環(huán)境測試認(rèn)為DMD芯片具有10萬小時的穩(wěn)定工作壽命。

    DMD芯片的穩(wěn)固性來自于其純半導(dǎo)體和金屬材料的構(gòu)成、特殊的電子機(jī)械設(shè)計。這使得DMD與其競爭者LCD投影技術(shù)的液晶芯片形成鮮明對比。采用大量各種化學(xué)物質(zhì)，尤其是有機(jī)物質(zhì)的LCD芯片必須面對其最大的壽命敵人灰塵和高溫的考驗。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)。顯示過程中完全不需要信號每次由數(shù)字轉(zhuǎn)換為模擬（D/A）或從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字（A/D），避免了信號噪音進(jìn)入數(shù)據(jù)通道，帶給消費者純凈的畫面享受。

    DLP的另一個數(shù)字優(yōu)勢是它的精確灰度等級與顏色水平的再生。因為每個視頻或圖像幀是由數(shù)字信號直接產(chǎn)生，每種顏色8位到10位的灰度等級，精確由微鏡的無數(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)計還可以為消費提供更加準(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、以及信號源的線所阻擋形成鮮明對比。

    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沒有這一要求。此一項區(qū)別的光效率差距就已經(jīng)達(dá)到50%以上。

    此外，DMD成像還具有畫面連續(xù)無縫的特點。DMD上的小方鏡面積為16um平方，每個間隔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，更是通過應(yīng)用面板半像素移動的技術(shù)實現(xiàn)了，像素銳利邊緣的平滑過渡，使得整體顯示效果更接近自然場景的效果。表現(xiàn)出非常出色的畫面連續(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)采用場序（時序）的方式實現(xiàn)彩色圖像的顯示。其核心組建除了DMD芯片外，還包括起到時序分光作用的色輪。該系統(tǒng)消費者實際看到的是間斷的以脈沖方式出現(xiàn)的各個基色的光波信號。由于這些信號間斷的時間很短，以至于人眼不能分辨，因此看起來呈現(xiàn)出完美的連續(xù)的彩色畫面。

    雙片式DLP投影系統(tǒng)是對單片式系統(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，則會由每個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面板價格過高、單片系統(tǒng)又亮度不足的問題而出現(xiàn)。它本質(zhì)上還是時分成像系統(tǒng)。只不過兩片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芯片價格下降，這一應(yīng)用模式也就走下來歷史舞臺，成為只有極個別特殊應(yīng)用才會采用的另類技術(shù)了。

    三片DLP系統(tǒng)是最高級的DLP投影方式。其不僅具有DLP投影機(jī)傳統(tǒng)的優(yōu)勢，甚至融合了所有LCD液晶投影機(jī)的顯示優(yōu)勢。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)將白光通過棱鏡系統(tǒng)分成三原色。使用三個DMD芯片，一個DMD對應(yīng)于一種原色。應(yīng)用三片DLP投影系統(tǒng)的主要優(yōu)勢是增加亮度和色彩表現(xiàn)。通過三片DMD來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，給出一個更亮的投影圖像。同時也可使用更高位數(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顯示，展示出更加完美的色彩。

    三片式系統(tǒng)采用的是場同步的成像方式，與單片式系統(tǒng)的時分場異步成像方式形成鮮明對比。

3DLP投影技術(shù)的特點和市場競爭

    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)勢在于性能。不論是亮度、對比度、色彩、畫面反應(yīng)速度、畫面連續(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。而此時的畫面亮度亦能達(dá)到萬流明以上的極高值。獨特的性能優(yōu)勢使得三片式DLP系統(tǒng)成為了高端投影市場的首選技術(shù)。

    不過三片式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，同時光路復(fù)雜程度也超過了單品系統(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)市場和高端工程投影機(jī)市場。其中，數(shù)字影院市場，三片式DLP系統(tǒng)是唯一得到大規(guī)模實用的解決方案。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)市場上，DMD芯片獨有的高開口率、高效反射式光路，帶來了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手。索尼公司也在高端數(shù)字影院放映機(jī)市場退推出了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)市場尚沒有得到可行性的實用驗證。同時，業(yè)界更是對同樣具有液晶技術(shù)傳統(tǒng)的3LCOS技術(shù)投影機(jī)的穩(wěn)定性持有保留意見。一般認(rèn)為DMD投影器件是壽命最長最穩(wěn)定的數(shù)字投影技術(shù)。

    不過，LCOS投影機(jī)技術(shù)并非沒有實力挑三片式DLP投影機(jī)在數(shù)字影院市場的主導(dǎo)地位。LCOS技術(shù)在這一領(lǐng)域的核心優(yōu)勢超高分辨率，這將對未來的3D數(shù)字影院顯示產(chǎn)業(yè)構(gòu)成強(qiáng)有力的競爭。目前LCOS芯片廠商JVC已經(jīng)開發(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，三片式DLP的競爭優(yōu)勢是不容質(zhì)疑的，暫時尚沒有任何成型的技術(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，LCOS技術(shù)隨時都有實力向DLP產(chǎn)品發(fā)起沖擊——只不過到目前為止，似乎沒有廠商愿意在這一狹小市場發(fā)起一場技術(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)特點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。因此市場上價格最低的投影機(jī)基本采用了單片式DLP投影系統(tǒng)。由于產(chǎn)品價格便宜，單片式DLP投影系統(tǒng)也成為了眾多初級消費者，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段需要的顏色，也即意味著在同一時間只有紅、綠、藍(lán)單種顏色的光輸出（根據(jù)色輪的類型不同，也可以是同一時間有紅、綠、藍(lán)、白單種顏色輸出；各個廠商的色輪設(shè)計可能采用完全不同的方案）。

    投影機(jī)工作時，色輪以每秒120轉(zhuǎn)，或者更高的速度旋轉(zhuǎn)。每轉(zhuǎn)到一個顏色區(qū)，DMD鏡片投射出該顏色調(diào)制好的畫面的部分亮度。經(jīng)過一個工作周期，則可以顯示出一幀畫面中所有像素點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)計具有重要意義。從物理結(jié)構(gòu)來看，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)等顏色的光譜波長相對應(yīng)，白色光通過金屬鍍膜層時，所對應(yīng)的光譜波長的色彩將透過色輪，其它色彩則被阻擋和吸收，從而完成對白色光的分離和過濾。色輪的色段安排不同，投影機(jī)投射出的彩色畫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)致畫面顏色的不同“傾向”。在單片DLP投影機(jī)中，廠商往往會通過改進(jìn)色輪技術(shù)，來實現(xiàn)自己獨特的色彩表現(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（美國德州儀器）宣布問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。對于這一技術(shù)，德州儀器并沒有采取封閉的態(tài)度，而是允許廠商提出自己的設(shè)計，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)計的方針為單片DLP投影機(jī)顯示品質(zhì)的提升打開了一道閘門。

單片DLP投影機(jī)和3LCD投影機(jī)的優(yōu)缺比較

    在目前的市場上，大多數(shù)消費者實際接觸的產(chǎn)品為單片式DLP投影機(jī)和3片式LCD液晶投影機(jī)。二者在價格、性能、市場定位上都有很大的重合。消費者實際選購的時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，一個是DMD，另一個是LCD；系統(tǒng)不同，一個是單片系統(tǒng)需要色輪配合，一個是三片系統(tǒng)采用分光楞鏡、三原色獨立成像。

    DMD芯片和LCD芯片比較具有壽命長、抗高溫和灰塵能力更強(qiáng)，開口率高、像素間隙小、光學(xué)層結(jié)構(gòu)簡單的特點。其中開口率高和光學(xué)層結(jié)構(gòu)簡單的特點使得DMD芯片投影機(jī)擁有更高的光利用效率，更容易實現(xiàn)較高的亮度；像素間隙小的特點使得DLP投影機(jī)沒有網(wǎng)紋效應(yīng)，投影畫面更加平滑自然；抗灰塵能力強(qiáng)責(zé)令DLP投影機(jī)的設(shè)計上不用過多考慮防塵，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)計配合色輪成像的DLP系統(tǒng)主要問題在于色彩還原的準(zhǔn)確度，以及投影畫面的“彩虹”問題。而采用三片設(shè)計的LCD投影機(jī)則可以形成非常好的色彩效果，并且沒有彩虹問題的困擾。近年來，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)點主要在于DMD芯片本身的特性上，而其缺點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)品成本問題。這就決定了，單片DLP投影機(jī)在市場上主要依靠價格策略和LCD產(chǎn)品競爭的格局的出現(xiàn)。

    從選購角度來講，消費者需要在色彩性能和價格之間做出平衡：選價格優(yōu)先則購買單片DLP投影機(jī)，選色彩性能優(yōu)先則購買3LCD投影機(jī)。

DLP投影技術(shù)的市場發(fā)展

    在DLP投影機(jī)的市場策略上，從在這一個非常明顯的啞鈴型結(jié)構(gòu)。那就是普及市場和高端市場的持續(xù)領(lǐng)先，以及中端市場的應(yīng)用不足。此外，DLP投影技術(shù)還渴望成為未來的各種內(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，同時在超高亮度工程投影機(jī)市場也處于領(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)市場僅有3lcos技術(shù)具有挑戰(zhàn)DLP技術(shù)統(tǒng)治優(yōu)勢的能力。而高端工程市場，3LCD投影也保有一定的市場份額，LCOS產(chǎn)品也有進(jìn)入的潛力。

    低價格普及型市場是三片式DLP投影系統(tǒng)最主要的市場。憑借系統(tǒng)本身架構(gòu)的簡單性，單片DLP和3LCD系統(tǒng)比較成本優(yōu)勢非常明顯。這一領(lǐng)域雖然有索尼在盡力壓低3LCD液晶投影機(jī)產(chǎn)品的價格，但是依然在行業(yè)層面對DLP產(chǎn)品在低端市場的主導(dǎo)地位構(gòu)成威脅。不過，在中端產(chǎn)品市場，DLP技術(shù)就沒有那樣的幸運了：單片式系統(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3LCD的主流地位依然難以撼動。

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，DLP和LCOS是目前唯一成功產(chǎn)業(yè)化的競爭者。其中DLP產(chǎn)品主要的競爭優(yōu)勢是較高的光學(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。這一市場尚屬新興市場，未來市場格局具有很大的變動性。但是料想不擅長小型化的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，單片式DLP背投單元目前也擁有著絕對主流的地位。這一市場的主要前輩是CRT投影單元，而競爭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的核心競爭力是高穩(wěn)定性、長壽命和低維護(hù)成本的優(yōu)勢。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，因此其市場地位已處于不斷萎縮的狀態(tài)。

    從未來投影機(jī)的發(fā)展趨勢來看，高性能產(chǎn)品和輕型化產(chǎn)品的市場需求渴望持續(xù)擴(kuò)大。這兩個領(lǐng)域恰恰是DLP投影技術(shù)的優(yōu)勢領(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，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，DLP產(chǎn)品也可以憑借3DLP技術(shù)盤踞高端市場，以單片技術(shù)強(qiáng)攻普及型應(yīng)用領(lǐng)域。

    未來的投影機(jī)市場，DLP技術(shù)依然會是“價格”大戰(zhàn)的領(lǐng)導(dǎo)者。DLP技術(shù)在大眾性應(yīng)用市場的核心競爭力體現(xiàn)在同等性能的價格優(yōu)勢上。DLP陣營將依靠這一優(yōu)勢壓制LCOS技術(shù)的崛起，并不斷蠶食LCD投影機(jī)的已有市場份額。整體上，在目前的投影機(jī)市場DLP技術(shù)是一個正在上升階段的主流應(yīng)用技術(shù)。