DLP技术:真正的数位投影和显示方案

　　在我们的世界里，视觉和声音都是类比形式，但当我们利用电子讯号来获取、储存和传送这些类比现象时，采用数位技术却能带来许多重大优点;音讯处理就是个例子，当它从磁带和黑胶唱片的类比技术转变为数位音乐光碟后，数位技术的优点也第一次鲜明的呈现在人们面前——DLP技术把相同理念带到静态和动态影像世界。

　　DLP技术

　　数位光源处理技术(Digital Light Processing，简称DLP)是真正的数位投影和显示技术，它能接受数位视讯，然后产生一系列的数位光脉冲;这些光脉冲进入眼睛后，我们的眼睛会把它解译成为彩色类比影像。DLP技术是以一种微机电(MEMS)元件为基础，称为数位微型反射镜元件(Digital Micromirror Device，简称DMD)，这种速度极快的反射性数位光开关是由TI在1987年发明。DMD微晶片上面包含数量庞大的超小型数位光开关，它们是面积非常小(14微米)、外观为四方型、并由铝金属制程的绞接式反射镜，可以接受电子讯号代表的资料字元，然后产生光学字元输出。

　　DMD周围环绕着许多必要功能，例如影像处理、记忆体、格式转换、时序控制、光源和投影光学系统，它们可以接受数位影像，然后在不降低画质的情形下，把这些影像投影到投影幕。

　　制造

　　DMD像素是一种整合的微机电上层结构电路单元(MEMS superstructure cell)，它是利用CMOS SRAM记忆晶胞所制成。DMD上层结构的制造是从完整CMOS记忆体电路开始，再透过光罩层的使用，制造出铝金属层和硬化光阻层(hardened photoresist)交替的上层结构，铝金属层包括位址电极(address electrode)、绞链(hinge)、轭(yoke)和反射镜，硬化光阻层则做为牺牲层(sacrificial layer)，用来形成两个空气间隙(air gaps)。铝金属会经过溅镀沉积(sputter-deposited)以及电浆蚀刻(plasma-etched)处理，牺牲层则会经过电浆去灰(plasma-ashed)处理，以便制造出层间的空气间隙。

　　工作原理

　　每个微反射镜都能将光线从两个方向反射出去，实际反射方向则视底层记忆晶胞的状态而定;当记忆晶胞处于ON状态时，反射镜会旋转至+12度，若记忆晶胞处于OFF状态，反射镜会旋转至-12度。只要结合DMD以及适当光源和投影光学系统，反射镜就会把入射光反射进入或是离开投影镜头的透光孔，使得ON状态的反射镜看起来非常明亮，OFF状态的反射镜看起来就很黑暗。利用二位元脉冲宽度调变可以得到灰阶效果，如果使用固定式或旋转式彩色滤镜，再搭配一颗或三颗DMD晶片，即可得到彩色显示效果。

　　DMD的输入是由电流代表的电子字元，输出则是光学字元，这种光调变或开关技术又称为二位元脉冲宽度调变(binary pulsewidth modulation)，它会把8位元字元送至DMD的每个数位光开关输入端，产生28或256个灰阶。最简单的位址序列(address sequence)是将可供使用的字元时间(field time)分成八个部份，再从最高有效位元(MSB)到最低有效位元(LSB)，依序在每个位元时间使用一个位址序列。当整个光开关阵列都被最高位元定址后，再将各个像素致能(重设)，使他们同时对最高有效位元的状态(1或0)做出反应。在每个位元时间，下个位元会被载入记忆体阵列，等到这个位元时间结束时，这些像素会被重设，使它们同时对下个位址位元做出反应。此过程会不断重复，直到所有的位址位元都载入记忆体。

　　入射光进入光开关后，会被光开关切换或调变成为一群光包(light bundles)，然后再反射出来，光包时间则是由电子字元的个别位元所决定。对于观察者来说，由于光包时间远小于眼睛的integration时间，因此他们将会看到固定亮度的光线。

　　 DLP架构

　　DLP投影系统应该采用一颗或三颗DMD晶片是由多项因素决定，包括成本、光源效率、功耗、重量和体积。

　　单晶片DLP子系统主要用于商用资料投影机、绝大多数的家庭娱乐投影机以及大萤幕背投电视，它先利用一组聚光镜将灯泡发出的光线聚焦在穿透性色轮(transmissive color wheel)，再利用第二组镜片将通过色轮的光线均匀聚焦在DMD元件表面。随着反射镜旋转状态的不同(+12度或-12度)，光线可能会反射进入投影镜头的透光孔(ON)或是离开投影镜头的透光孔(OFF)。

　　采用单片面板可以缩小光学系统的体积，减轻它们的重量，使厂商得以发展出携带方便又有弹性的投影机。

对于必须提供高亮度输出的应用，例如会议室、礼堂、研讨会以及出租和舞台，就必须采用三颗DMD的架构，这能组成更大的反射面积，让投影机能透过镜头提供更高亮度的输出。在采用三颗DMD元件的投影机中，灯泡发出的光线会被棱镜分成红绿蓝三种原色，每种颜色则分