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DLP显示技术

发布时间:2013-12-20 资讯来源: 浏览次数:1817


DLP(数码光处理)技术是在投影和显示讯息方面的一种革命性技术,根据美国Texas Instruments公司开发的数码微镜无件(DMD)设计而成,创造出显示数码视像讯息的最后一环。DLP技术在消费者、商业及投射显示工业应用上提供更高的投影质素。与已有的投影技术比较,DLP具备三种主要优点。DLP固有的数码性质能达成全无雪花的精确影像质素,灰度比例与彩色重播更佳,同时也可使DLP位於数码影视投射结构的最后一环。DLP的效率较液晶显示(LCD)技术更高,因为它采用DMD反射原理工作不需要极光。最后,微镜的紧密间隙令投射的影像产生更细致的无缝画面,分析力特别高。对电影投射、电脑幻灯片放映互动、多人及全球性合作等各方面,DLP在达成数码视像沟通上是今日和明日的唯一最佳选择。

  • DLP如何工作

正如中央处理单元(CPU)是计算机的核心一样,DMD是DLP的基础。单片、双片以及多片DLP系统被设计出来以满足不同市场的需要。一个DLP为基础的投影系统包括内存及信号处理功能来支持全数字方法。DLP投影机的其它元素包括一个光源、一个颜色滤波系统、一个冷却系统、照明及投影光学元件。

一个DMD可被简单描述成为一个半导体光开关。成千上万个微小的方形16x16um镜片,被建造在静态随机存取内存(SRAM)上方的铰链结构上而组成DMD。每一个镜片可以通断一个象素的光。铰链结构允许镜片在两个状态之间倾斜,+12度为“开”。-12度为“关”,当镜片不工作时,它们处于0度“停泊”状态。

根据应用的需要,一个DLP系统可以接收数字或模拟信号。模拟信号可在DLP的或原设备生产厂家(OEM’s)的前端处理中转换为数字信号,任何隔行视频信号通过内插处理被转换成一个全图形帧视频信号。从此,信号通过DLP视频处理变成先进的红、绿、蓝(RGB)数据,先进的RGB数据然后格式化为全部二进制数据的平面。

一旦视频或图形信号在一种数字格式下,就被送入DMD。信息的每一个象素按照1:1的比例被直接映射在它自己的镜片上,提供精确的数字控制,如果信号是640x480象素,器件中央的640x480镜片采取动作。这一区域处的其它镜片将简单的被置于“关”的位置。

  • DMD的构造

每个DMD包含数万至百万微型铝合金镜面,例如一个848×600DMD的中央反射部分有508,800块可倾斜的镜面,以玻璃窗封密保护。这些镜面各安装在一个隐蔽的轭上与扭力铰连接,下面用柱支持,铰可让镜面转动±10°,支柱与下面的偏压/调校器连接使偏压和调校电压可供给每面镜。以上所有构造全部位於一个CMOS线路及一对电极上。

当一个电极上有了电压联合镜面结构的偏压/调校压即产生静电引力令镜面倾斜直到接触降落电极为止并保持相同电位。这时镜面是以电磁式锁定。在记忆细胞中置入一个数码的1即令镜面倾斜+12°,如置入0即导致镜面倾斜-12°。

DMD最多可内置2048×1152阵列,每个元件约可产生230万个镜面,这种DMD已有能力制成真正高清晰度电视。第一种大量生产的DMD将会是848×600元件,可用於投射NTSC,PAL,VGA和SVGA图像,亦可显示16:9的讯源。

  • DLP的优点

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。

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。

DLP技术核心的微反射镜能以每秒5,000次速度开关,远超过LCD像素的开关速度,这能带来多项优点,其中最重要的就是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。

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值。高对比值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值来分辨物体的边缘,因此高对比值影像看起来更锐利,采用DLP技术的投影机很容易就能达到2000:1以上的对比值。

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。

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 。

LCD画面固有的颗粒现象微反射镜拥有很高的开关速度,因此就本质而言,它更有能力将画面的快速动作准确再生,这是它为DLP技术带来的另一项优点;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。

若和其它技术相比,例如电浆、映像管和LCOS等,DLP技术也有多项重要优势。

  • 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:投影机画面品质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技术的影像品质会下降,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。


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