投影机爱好者注目：剖解DLP技术 下

DLP™技术优势

    对于目前大多数投影和显示应用，LCD技术是DLP™ 最主要的竞争对手，但DLP™ 技术拥有多项优势胜过LCD技术。

1）数字胜于模拟

    DLP™ 是数字技术，每个微反射镜只会处于「ON」或「OFF」状态，LCD却是一种模拟技术。数字投影技术的优点是它能忠实而不断重复的产生影像，不会受到温度、湿气或震动等环境因素的影响。

2）速度带来优势

   DLP™技术核心的微反射镜能以每秒5,000次速度开关，其微秒级的速度远超过LCD像素毫秒级的开关速度。再加上DDR Ram的配合，数据处理速度再次提升。所以就本质而言，它更有能力将画面的快速动作准确再生；LCD技术由于开关速度较慢，快速移动的影像画面看起来会有些模糊不清。在重现快速移动的图像时，LCD技术中常见的拖尾和重影现象不会在DLP™技术中看到。

3）架构简单合理

    微反射镜拥有很高的开关速度，使DLP™ 技术只需使用一个投影面板，就能同时调变红绿蓝三种光束；相形之下，LCD技术由于速度较慢，因此必须采用三片式投影面板架构，第一片面板用来调变红光，第二片调变绿光，第三片给蓝光使用。单片面板架构有多项优点：首先，单面板架构只需一套简单轻巧的光学系统，使它能发展出体积重量都小于三片式面板系统的投影机和显示器。

4）更锐利的对比度

    简单轻巧的光学系统为DLP™技术带来另一项优势：投影机或大屏幕电视内的光线管理要比三片面板架构更简单，这能为它带来更高的对比度。高对比度可以提供更丰富的画面细节，使画面更逼真，黑颜色会显得更黑，并让画面看起来更清晰锐利(人体视觉器官依赖对比度来分辨物体的边缘，因此高对比度影像看起来更锐利，采用DLP™技术的投影机很容易就能达到2000:1以上的对比度。

5）反射技术提高亮度利用

    与传统的模拟投影机相比，DLP投影机将更多的光线打到屏幕上，这样，图像的演示效果在光亮中将同在黑暗中一样好。DLP技术有效的解决了这个问题。DMD的强反射表面通过消除光路上的障碍以及将更多的光线反射到屏幕上，而最大化地利用了投影机的光源。相比较的是，采用透射原理的LCD技术则是偏振光在图像到达屏幕之前必须通过大量的附加光学元件。更为有利的是，基于DLP技术的投影机的亮度是随着分辨率的增加而增加的。在如XGA和SXGA等更高分辨率的情况下，DMD提供更多的反射面积，如此一来就可以更为有效地利用灯光的亮度。

6）聚焦更加出色

    此外，根据定义，单片面板系统绝不会失焦，但采用三片面板的LCD系统却可能受到环境因素的影响而失焦，使得屏幕画面看起来有些模糊。单片面板系统所提供的画面却能永远保持清晰锐利。

7）无缝图像消除颗粒感

    观众对于影像画质的好坏还会受到另外一项因素影响，就是它看起来「与电影相似」的程度，在观看动态视讯时更是如此。在DLP™ 技术中，微反射镜的反射面积远大于它们之间的距离，因此它能提供很高的「填满率」(fill factor)，投影画面看起来也更加完美自然。另一方面，若和像素之间的距离相比，LCD技术的像素面积却没有那么大，使得画面看起来有点颗粒的感觉，这种情形就像是透过「格状玻璃」看图片一样(图6)
 

图6：从鹦鹉眼睛的特写镜头可清楚看出LCD画面固有的颗粒现象

8）防尘提高耐力

    DLP投影机采用了全封闭式光学引擎结构设计，进而避免了粉尘污染。传统LCD投影机为迅速散去面板高热，往往采用开放式光学引擎结构设计，通过风扇吸取空气达到降温目的，因此不可避免会吸入粉尘，久而久之LCD面板就会变色，由于穿透率变差而导致亮度自然衰减，即使更换灯泡也无济于事。DLP投影机的全封闭设计使光机结构与外界彻底隔绝，所以DMD芯片上绝对不会沾染空气中的粉尘，进而延长了投影机的使用寿命，并提高了机器的耐用性。

DLP™可靠性

    DLP™非常可靠，对于一种在本质上属于机械性的技术来说，这确实令人惊讶。实验室测试结果显示，DMD的预期寿命时间超过100,000小时，客户反应结果也多半证实了这项预测。此外，DLP™技术全部采用无机材料，不会像有机技术一样，因为长时间曝露在热源或光源下而逐渐劣化。2002年五月，美国罗彻斯特大学的孟赛尔色彩科学实验室(Munsell Color Science Laboratory at the University of Rochester) 进行一项研究计划，对五部可携式商业资料液晶投影机和两部DLP™ 投影机的「画面可靠性」进行比较，他们把「画面可靠性」定义为：投影机画面质量下降到无法接受地步的所需工作时间。接受测试的投影机必须日夜不停连续工作4,000小时；测试期间结束后研究人员发现，所有液晶投影机都出现清楚可见而令人不悦的画面瑕疵，采用DLP™ 技术的投影机却没有这些问题。研究人员认为LCD技术的影像质量会下降，主要是因为偏光板和面板内的有机材料长期曝露在光源和热源之下。

DLP™发展

    第一部采用单片式DMD芯片的DLP™ 投影机提供350流明亮度、VGA (640x480) 分辨率和大约23磅的重量；相形之下，今日采用单片式DMD芯片的DLP™ 投影机重量最轻只有2磅，分辨率达到SXGA(1,280x1,024)，最高并能提供3,000流明的亮度。另一方面，第一部采用三片式DMD芯片的DLP™投影机可提供1,300流明亮度，目前采用三片式DMD芯片的DLP™ 投影机却能达到17,500流明。今天，消费者只需1,000美元，就能买到以DLP™技术为基础的投影机。

    第一部DLP投影机进入市场至今已经7年多，这段期间出现了许多进步，使得DLP投影机的效能、重量、体积和成本都获得大幅改进。1996年时只有一种DMD组件，这段期间却有13种不同的DMD组件问世。分辨率也大幅提高，专为DLPCinema™应用而设计的最新DMD组件就能提供220万像素(图7)，长宽比16:9的DMD组件也已推出。透过将微反射镜的面积从~17微米减少到~14微米，并把微反射镜的间距从1微米缩小成0.8微米，组件体积大幅减少，制造成本也变得更低。此外，组件制程也从六吋晶圆升级至八吋晶圆，不但进一步降低成本，还能增加制造良率。
 

图7：最新DLPCinema™技术的核心DMD提供超过200万个像素

    提高对比度是许多研发工作的重点，主要改变包括采用了更小旋转导孔(Smaller Rotated Via，简称SRV)，它将微反射镜中心的方形「孔」旋转45度，体积也变得更小，这能减少杂散光(straylight)的影响，进而提高对比度。最近，一种称为Dark Metal 3的新制程技术也被采用，它会在DMD次结构表面镀上一层吸旋光性材料，让通过微反射镜间隙的光线不会再反射出来，而是被这些材料所吸收，这也能减少杂散光强度，提供更高的对比度。

    除了DMD组件之外，DLP™ 技术的许多其它领域也是研发重点，例如把更多的投影系统功能整合至相关芯片组。这项努力还在进行中，但它已经让DLP™ 解决方案的效能更高、体积更小、重量更轻和成本更低，未来这些影响还会更明显。DDR和LVDS子系统的应用也可大幅改善效能，特别是在视讯应用方面。

    自从第一部投影机推出后，色轮的效能也有长足进步。第一部投影机采用三种颜色的色轮，并以'1x'的正常速度工作，今日的投影机最多可能采用6种颜色，并以'3x'的高速工作，等于是将颜色更新速率(color refresh rates)提高6倍，大幅减少色序系统(color sequential systems)常出现的假影噪声(artifacts)。由于更多的色轮可供选择，制造商将享有更大弹性，例如他们可以针对亮度最佳化，以满足商业投影机的高亮度要求，或是针对色彩饱和度最佳化，以提供家庭娱乐应用所需要的更高色彩饱和度。最新发展重点是采用SCR(Sequential Color Recapture)技术，它有很大潜力来提高效率、增加输出亮度和改善色彩饱和度。

结论

    仅仅七年多的时间，DLP™ 技术就成为投影和显示系统市场的重要力量。DLP投影机目前在市场上已经与LCD投影机平分天下，而且这个数字还会增加，甚至会成为市场的最主要技术。降低成本、改善性能将是TI也是明基未来持续发展的目标。

    因为消费者都喜欢更完美画质、更良好设计和更低价格，所以无论是现有市场的成长，或者是新市场商机的来临，人们都将发现业界的转变脚步仍将由DLP™技术继续主导。