DLP顯示技術

發布時間:2020-10-20   瀏覽次數:940

DLP(數碼光處理)技術是在投影和顯示訊息方面的一種革命性技術,根據美國Texas Instruments公司開發的數碼微鏡無件(DMD)設計而成,創造出顯示數碼視像訊息的最后一環。DLP技術在消費者、商業及投射顯示工業應用上提供更高的投影質素。與已有的投影技術比較,DLP具備三種主要優點。DLP固有的數碼性質能達成全無雪花的精確影像質素,灰度比例與彩色重播更佳,同時也可使DLP位於數碼影視投射結構的最后一環。DLP的效率較液晶顯示(LCD)技術更高,因為它采用DMD反射原理工作不需要極光。最后,微鏡的緊密間隙令投射的影像產生更細致的無縫畫面,分析力特別高。對電影投射、電腦幻燈片放映互動、多人及全球性合作等各方面,DLP在達成數碼視像溝通上是今日和明日的唯一最佳選擇。



DLP如何工作

正如中央處理單元(CPU)是計算機的核心一樣,DMD是DLP的基礎。單片、雙片以及多片DLP系統被設計出來以滿足不同市場的需要。一個DLP為基礎的投影系統包括內存及信號處理功能來支持全數字方法。DLP投影機的其它元素包括一個光源、一個顏色濾波系統、一個冷卻系統、照明及投影光學元件。


一個DMD可被簡單描述成為一個半導體光開關。成千上萬個微小的方形16x16um鏡片,被建造在靜態隨機存取內存(SRAM)上方的鉸鏈結構上而組成DMD。每一個鏡片可以通斷一個象素的光。鉸鏈結構允許鏡片在兩個狀態之間傾斜,+12度為“開”。-12度為“關”,當鏡片不工作時,它們處于0度“停泊”狀態。


根據應用的需要,一個DLP系統可以接收數字或模擬信號。模擬信號可在DLP的或原設備生產廠家(OEM’s)的前端處理中轉換為數字信號,任何隔行視頻信號通過內插處理被轉換成一個全圖形幀視頻信號。從此,信號通過DLP視頻處理變成先進的紅、綠、藍(RGB)數據,先進的RGB數據然后格式化為全部二進制數據的平面。


一旦視頻或圖形信號在一種數字格式下,就被送入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。這一區域處的其它鏡片將簡單的被置于“關”的位置。



DMD的構造

每個DMD包含數萬至百萬微型鋁合金鏡面,例如一個848×600DMD的中央反射部分有508,800塊可傾斜的鏡面,以玻璃窗封密保護。這些鏡面各安裝在一個隱蔽的軛上與扭力鉸連接,下面用柱支持,鉸可讓鏡面轉動±10°,支柱與下面的偏壓/調校器連接使偏壓和調校電壓可供給每面鏡。以上所有構造全部位於一個CMOS線路及一對電極上。


當一個電極上有了電壓聯合鏡面結構的偏壓/調校壓即產生靜電引力令鏡面傾斜直到接觸降落電極為止并保持相同電位。這時鏡面是以電磁式鎖定。在記憶細胞中置入一個數碼的1即令鏡面傾斜+12°,如置入0即導致鏡面傾斜-12°。


DMD最多可內置2048×1152陣列,每個元件約可產生230萬個鏡面,這種DMD已有能力制成真正高清晰度電視。第一種大量生產的DMD將會是848×600元件,可用於投射NTSC,PAL,VGA和SVGA圖像,亦可顯示16:9的訊源。



DLP的優點

對于目前大多數投影和顯示應用,LCD技術是DLP最主要的競爭對手,但DLP技術擁有多項優勢勝過LCD技術。


DLP是數字技術,每個微反射鏡只會處于「ON」或「OFF」狀態,LCD卻是一種模擬技術。數字投影技術的優點是它能忠實而不斷重復的產生影像,不會受到溫度、濕氣或震動等環境因素的影響。


DLP技術核心的微反射鏡能以每秒5,000次速度開關,遠超過LCD像素的開關速度,這能帶來多項優點,其中最重要的就是DLP技術只需使用一個投影面板,就能同時調變紅綠藍三種光束;相形之下,LCD技術由于速度較慢,因此必須采用三片式投影面板架構,第一片面板用來調變紅光,第二片調變綠光,第三片給藍光使用。


單片面板架構有多項優點:首先,單面板架構只需一套簡單輕巧的光學系統,使它能發展出體積重量都小于三片式面板系統的投影機和顯示器。


簡單輕巧的光學系統為DLP技術帶來另一項優勢:投影機或大屏幕電視內的光線管理要比三片面板架構更簡單,這能為它帶來更高的對比值。高對比值可以提供更豐富的畫面細節,使畫面更逼真,黑顏色會顯得更黑,并讓畫面看起來更清晰銳利,人體視覺器官依賴對比值來分辨物體的邊緣,因此高對比值影像看起來更銳利,采用DLP技術的投影機很容易就能達到2000:1以上的對比值。


此外,根據定義,單片面板系統絕不會失焦,但采用三片面板的LCD系統卻可能受到環境因素的影響而失焦,使得屏幕畫面看起來有些模糊。單片面板系統所提供的畫面卻能永遠保持清晰銳利。


觀眾對于影像畫質的好壞還會受到另外一項因素影響,就是它看起來「與電影相似」的程度,在觀看動態視訊時更是如此。在DLP技術中,微反射鏡的反射面積遠大于它們之間的距離,因此它能提供很高的「填滿率」(fill factor),投影畫面看起來也更加完美自然。另一方面,若和像素之間的距離相比,LCD技術的像素面積卻沒有那么大,使得畫面看起來有點顆粒的感覺,這種情形就像是透過「格狀玻璃」看圖片一樣 。


LCD畫面固有的顆?,F象微反射鏡擁有很高的開關速度,因此就本質而言,它更有能力將畫面的快速動作準確再生,這是它為DLP技術帶來的另一項優點;LCD技術由于開關速度較慢,快速移動的影像畫面看起來會有些模糊不清。


若和其它技術相比,例如電漿、映像管和LCOS等,DLP技術也有多項重要優勢。



DLP可靠性

DLP非??煽?,對于一種在本質上屬于機械性的技術來說,這確實令人驚訝。實驗室測試結果顯示,DMD的預期壽命時間超過100,000小時,客戶反應結果也多半證實了這項預測。此外,DLP技術全部采用無機材料,不會像有機技術一樣,因為長時間曝露在熱源或光源下而逐漸劣化。2002年五月,美國羅徹斯特大學的孟賽爾色彩科學實驗室 (Munsell Color Science Laboratory at the University of Rochester)進行一項研究計劃,對五部可攜式商業資料液晶投影機和兩部DLP投影機的「畫面可靠性」進行比較,他們把「畫面可靠性」定義為:投影機畫面品質下降到無法接受地步的所需工作時間。接受測試的投影機必須日夜不停連續工作4,000小時;測試期間結束后研究人員發現,所有液晶投影機都出現清楚可見而令人不悅的畫面瑕疵,采用DLP技術的投影機卻沒有這些問題。研究人員認為LCD技術的影像品質會下降,主要是因為偏光板和面板內的有機材料長期曝露在光源和熱源之下。


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