DLP技術的發展及現狀

一、

　　TI（德州儀器），影像顯示業的傳奇，從1977年研發出第一塊DLP芯片，并在1996年終于成功實現了DLP®技 術的商業應用，開始向客戶提供基于DLP®數字顯示技術的光學系統，至今2006年，其DLP®子系統的商業應用已經迎來十年慶典，并實現了成功銷售一千萬套的里程碑，名符其實地可謂業界一傳奇發展史。今天，TI的合作伙伴遍布全球，DLP®技術屢獲殊榮，并在各類產品(如大屏幕數字電視、公司/家庭/專業會議投影機和數字電影播放設備）中為用戶提供最佳的圖像效果。而且運用DLP技術的投影機產品的市場份額也從當初的0從LCD陣營手中奪過近百分之五十，其發展前景更為業界所看好。

　　誰也無法想象，1977年由3位不知名的研究人員在TI（德州儀器公司）研究中心的一間陋室所開發的一塊芯片，竟然造就了21世紀第一代數字化顯示技術。這塊芯片就是數字微鏡器件設備（DMD，Digital Micromirror Device）。在過去的幾年里，DLP（數字光處理，Digital Light Processing）這種數字技術已未越來越多的人所熟知，而且，它是目前唯一一個已商品化走向市場的全數字顯示技術。

　　當時TI的工程師發布今天我們所熟知的數字微鏡器件設備時，他們展示的是一塊提供16×16分辨率的芯片，而這塊芯片正是DLP技術的雛形。在此后的22年中，這項數字顯示技術經過了無數次的革新。今天，DLP技術已經將顯示分辨率提升到了1280×1024。在基于DLP技術的產品領域中，此項技術標定了圖像質量的標準。基于DLP技術的投影機能帶給我們所想要的圖象質量。但這并不是唯一的原因，看看下面的文章你就會明白為什么一定要選擇DLP技術了。

　　DLP技術在革新著我們看世界的方法。第一款基于DLP技術的投影機面視于1996年，而且從那時起，DLP技術就開始向產業化邁出了步伐。DLP技術以為投影機提供了更高的亮度、更高的分辨率、更輕的質量以及更低的成本為目標，在不斷發展著。

　　讓我們來看看這個例子，三年前，基于單片數字微鏡器件設備（DMD）的投影機的亮度為300流明，300流明的亮度意味著只有在較為黑暗的環境里才能使用它，也就是說你的會議必須開在黑乎乎的房間里。而現在，單片DMD的投影機的亮度幾乎是以前的5倍。

　　一臺早期基于DLP技術的投影機的標準重量是23磅（10.5公斤），在當時這也算“便攜式”的了。但是，DLP對“便攜式”重新做了定義，現在康柏和InFocus公司推出的投影機的重量低于5磅（2.3公斤），而且仍然可以在明亮的房間中放映演示。最新一代投影機使用3片DMD設備，以為大型會場提供高亮度的應用，其表現效果簡直令人難以置信，這種投影機的分辨率不僅是第一代產品的3倍，而且12000流明的亮度要比第一代投影機亮10倍。

　　在過去的18個月中，基于DLP技術的投影機一直在北美最暢銷產品排行榜上占據著一席之地。讓我們再來看看另外一組數據，目前，DLP投影機在整個高亮度（5500流明）投影機系統市場中占據著超過70%的市場分額。事實上，無論從什么角度看，DLP的故事一直都是一個絕對成功的故事。在1996年初，全世界僅有3臺基于DLP技術的投影機。而現在，超過30家的世界知名投影機廠商以DLP技術作為他們產品的特色，市場上更有超過50多種產品采用的DLP技術。TI已經售出了近200萬套DLP子系統。

　　基于DLP技術的投影機一直都享有良好的聲譽，而且已經被業界廣泛認可了。1998年，DLP技術被授予了電影界的大獎——Emmy獎，并被Lucas公司選中，在電影《星球大戰》第一幕——“幻影危機”的全數字化放映中發揮其特色。同時，DLP技術還在迪斯尼公司的動畫片“泰山”的放映中擔當重任。

DLP技術的原理及優勢

二、

　　1、原理

　　 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（附錄A）。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（圖1）。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，+10度為“開”。-10度為“關”，當鏡片不工作時，它們處于0度“停泊”狀態（附錄B）。

　　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。

　　一個848x600數字微鏡器件 ，器件中部反射部分包括508，800個細小的、可傾斜的鏡片。通過對每一個鏡片下的存儲單元以二進制平面信號進行電子化尋址，DMD陣列上的每個鏡片被以靜電方式傾斜為開或關態。決定每個鏡片傾斜在哪個方向上為多長時間的技術被稱為脈沖寬度調制（PWM）。鏡片可以在一秒內開關1000多次，這一相當快的速度允許數字灰度等級和顏色再現。在這一點上，DLP成為一個簡單的光學系統。通過聚光透鏡以及顏色濾波系統后，來自投影燈的光線被直接照射在DMD上。當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字的方型象素投影圖像。

　　入射光射到三個鏡片象素上，兩個外面的鏡片設置為開，反射光線通過投影鏡頭然后投射在屏幕上。這兩個“開”狀態的鏡片產生方形白色象素圖形。中央鏡片傾斜到“關”的位置。這一鏡片將入射光反射偏離開投影鏡頭而射入光吸收器，以致在那個特別的象素上沒有光反射上去，形成一個方形、黑色象素圖像。同理，剩下的508797個鏡片象素將光線反射到屏幕上或反射離開鏡片，通過使用一個彩色濾光系統以及改變適量的508，800DMD鏡片的每個鏡片為開態，一個全彩色數字圖像被投影到屏幕上。
　　
　　2、優勢：

　　 因為DLP所使用的DMD是數字成像結構，所以這種投影儀技術也是一種全數字反射式投影技術。該技術的最大特點就是數字優勢，采用了數字技術之后，可以大大提高圖像的灰度等級，使圖像噪聲消失并穩定畫面質量，在圖像定位上也比以往精確了許多。并且該種技術還具有反射優勢，采用反射式的DMD器件之后，成像器件的總光效率得到了很大提高，對比度、亮度、均勻性都非常出色。單片DLP投影儀的三原色光都是由同一個微鏡反射到同一像素點，并不存在會聚問題，所以黑色區域是真正的黑色，像素點邊緣也不會出現毛邊和陰影。由于工作原理簡單，其工作可靠性也相應提高，能夠適應各種苛刻的使用環境。
　　
　　 更清晰

　　DLP技術使圖象隨著窗口的刷新而更加清晰，它通過增強黑白對比度、描繪邊界線和分離單個顏色而將圖象中的缺陷抹去。你的眼睛是不會欺騙你的，你可以盡情享受這種視覺結果。

　　DMD是由超過五十萬塊的微小鏡而組成，而一個鏡面則代表一個像素，一個鏡面之下有一個合葉裝置。這種結構可以對輸入進來的數字信號做出每秒開關超過5000次的響應，以產生像素。DMD鏡器件這一非凡的快速開關速度與被稱為雙脈沖寬度調制的一種精確的圖象顏色和灰度復制技術相結合，產生的是透明似水晶的令人嘆為觀止的圖象。

　　更細致

　　如果你坐在會議室的最后一排，你依然可以清晰的看到熒幕上的圖象。而且無論從中央還是邊上，你都看不到聲名狼籍的“紗們”效果——在模擬放映技術中存在于像素之間的惱人縫隙。無論你的座位在哪里，圖象總是非常清晰，而且最大化地填充屏幕。

　　DMD鏡片體積微小，每一側邊的長度為16微米，相鄰鏡頭之間的縫隙小于1微米。鏡頭是方形的，所以每一個鏡片顯示的內容要比實際圖象更多。我們將一臺LCD投影機與一臺DLP投影機做一個比較，圖象將在相同條件下進行放映，每一臺投影機的焦距、亮度和顏色都調到最佳。與LCD投影機圖象上的“紗們”效果相對比的是DLP投影機的無縫效果，當一個圖象的尺寸增加時，LCD投影機圖象中的縫隙將變得更大。

　　DMD鏡面的大小和形狀決定了這一切，每個鏡面90%的面積動態地反射光線以生成一個投影圖象，由于一個鏡頭與另一個鏡頭之間是如此地接近，所以圖象看起來沒有縫隙，再加上當分辨率在增加時大小及間距仍保持一致，因此無論分辨率如何變化，圖象始終能夠保持很高的清晰度。

　　更明亮

　　你愿意在觀看投影的時候同時擁有光明嗎？觀眾在做筆記的時候希望保持亮度或打開窗簾，與傳統的模擬投影機相比，DLP投影機將更多的光線打到屏幕上，這樣，圖象的演示效果在光亮中同在黑暗中一樣好。

　　DLP的技術有效地解決了這個問題。DMD的強反射表面通過消除光路上的障礙及將更多的光線反射到屏幕上，而最大化地利用了投影機的光源。DLP技術依據圖象的內容對圖象進行反射，DLP的光源有兩種工作方式，或者通過一個透鏡打到屏幕上，或者直接進入一個吸光器。相計較的是，LCD技術則是偏振光在圖象到達屏幕之前必須通過大量的附加光學元件。

　　更為有利的是，基于DLP技術的投影機的亮度是隨著分辨率的增加而增加的。在如XGA和SXGA等更高分辨率的情況下，DMD提供更多的反射面積，如此一來就可以更為有效地利用燈光的亮度。

　　更逼真

　　隨著其它顯示技術及攝影技術的出現，DLP使得那些無生命的圖象擁有了逼真的色彩。數字彩色的再現保證了圖象與真實物質的還原性，而且沒有發亮的斑點或其它投影機典型的沖失現象。

　　DLP不僅僅是簡單地投影圖象，它還對它們進行了復制。在它的處理過程中，首先將源圖象數字化為8到10位每色的灰度圖象。然后，這些而進制輸入進DMD，在那里它們與來自光源并經過仔細過濾的彩色光相結合。這些圖象離開DMD后就成像到屏幕上，保持了原圖象所有的光亮和微妙之處。DLP獨一無二的色彩過濾過程控制了投影圖象的色彩純度，此技術的數字化控制支持無限次的色彩復制，并確保了原始圖象栩栩如生地再現。

　　更可靠

　　惡劣條件下的測試強有力地保證了DLP技術的可靠性，TI的工程師在每一種可以想象的情況下對DMD進行了測試。他們曾經將它放在熱、冷、振動、爆炸、潮濕以及許許多多其它苛刻的條件下進行檢測，從而用戶可以確信DMD以及其它組成DLP技術的所有元件在相當長的時間內可以保持高可靠性。

　　DMD不僅通過了所有的標準半導體資格測試，而且還證明了在模擬操作環境下，它的生命期超過10萬個小時，測試證明，DMD可以進行超過1.7千萬億次循環無故障運行，這相當于投影機的實際使用時間超過1995年。其它測試結果顯示，DMD在超過11萬個電力周期和1萬1千個溫度周期下無故障，以確保在需求較大的應用領域中提供30年以上的可靠運行期。TI為其它DLP組件提供了類似的保證。

　　更便攜

　　重量不足10磅并能在屏幕上投影1000流明亮度的基于DLP的超便攜投影機為“減重量，但不是肌肉”這一說法賦予了全新的含義。與包含大型、笨重光學器件的傳統模擬投影系統不同，DLP的數字化設計使一個小型的、結構更為緊湊的光學系統就可以產生重大的視覺沖擊效果。

　　TI的開發人員和合作伙伴幫助超重的投影機進行了“減肥”，他們將DLP的電子元件壓縮了一半，而同時，其表現比第一代系統亮度更高、對比度更強。使用一個單片DMD就可以實現大小、重量和亮度的統一，這將使用戶可以得到一個更小、更亮、更易于攜帶而且足以提供出色圖象質量的系統。

DLP快速成功搶占LCD市場份額

三、

　　市場發展觀望

　　2003年中，在視頻通信、遠程教育等新型業務發展的帶動下，中國投影機市場不僅以超過50％的高增長速度成為持續走低的IT市場中最亮麗的風景，更以愛普生、索尼、惠普、戴爾、聯想等國內外IT巨頭在狹小市場空間中同臺競技而在業界獨樹一幟。

　　LCD和DLP是當前投影機市場中兩種相互競爭的主流技術。其中，LCD投影機是市場中的老牌產品，因為有愛普生、索尼等老牌勁旅的支持和其他諸多廠商的追捧，自上個世紀90年代中期以來一直是全球投影機市場的主導產品，市場份額一度超過75％，搶占先機、出盡風頭。但自去年以來，兩種技術模式的投影機之間的競爭格局正發生著根本的變化。其中，推動競爭格局變化的主導1生力量是惠普、戴爾、IBM等國際IT巨頭的強勢進入和聯想、華旗資訊等廠商的相繼跟進，他們對DLP技術的青睞有加將使基于兩種技術的投影機之間的競爭關系從LCD一枝獨秀發展為LCD和DLP平分秋色。

　　其中，作為DLP陣營主力軍的惠普、戴爾、聯想等IT巨頭都各有長技。惠普作為國際打印和成像領域的絕對領導者，秉承了與投影機技術相融通的成像與色彩管理領域內數十年的技術積淀和研發平臺，加之搭載美國德州儀器公司DLP先進數字投影技術，它的挺進將會對中國投影市場競爭格局帶來深遠影響。惠普以全線DLP數字投影機進入投影機市場不僅會改變目前兩種不同技術取向的投影機之間的力量對比關系，還將會使整個投影機市場的角逐進入以技術驅動為主導的綜合實力競爭時代。其第一款采用獨有的“雙色輪”專利技術的高端機型xp8010，填補了業界DLP技術的一項空白，攻克了以往投影機明亮度和色彩對比度之間難以平衡的難題。戴爾雖缺乏核心技術積淀，但其獨特的低成本高效率的大規模定制和直銷模式則是無人企及的，它的大規模低價格優勢必將極大地推動DLP投影機在各個應用領域的普及。聯想更是具有在中國老百姓當中家喻戶曉的品牌優勢和深諳國情的渠道和銷售運作技巧，而且聯想同樣注重技術開發以及與底層技術廠商的合作，其對投影領域的決心和實力，使我們有充分理由相信，它將在DLP與LCD對壘中扮演比較重要的角色。

　　三片式DLP投影機自問世以來除被用于大屏幕工業投影領域外，現已開始運用于先進的“數字影院”。數字影院(也稱e影院)是剛興起不久的全新影片制作放映方式，大多數人對其還比較陌生。何謂數字電影?簡單來說，是指從拍攝、剪輯到傳送，直到最終放映的全過程均由數字信號參與完成的電影。數字電影的拍攝與編輯，借助的是數字攝錄一體機來代替傳統35mm膠片攝影機，曾在國內公演的《星戰前傳II—克隆人的進攻》一片，就是全程采用SONY的Cinealta24P數字攝像系統制作的，完全拋棄了傳統的電影膠片。數字電影的放映是通大容量通訊網直接分傳到各大影劇院或者采用光盤以及電腦硬盤等數據載體。影片放映大多使用新穎的正投式DLP投影機或者是由JVC公司開發采用D-ILA (Direct-Drive image Light Amplifier)方式的投影機。由于寬帶網及服務的日益見旺，全球數字影院的市場規模將達到1000億日元(約8．3億美元)左右。美國IT(Texas lnstruments)公司開發的數字影院用DLP系統被公認為功能特性超過其它同類投影系統，全球范圍已有超過200萬套DLP系統投入了運營之中。

　　DLP投影機成長可期
　　
　　德州儀器(IT)指出：近年DLP投影機市場占有率不斷 快速成長寸根據IT資料顯示，2002年DLP投影機市占率約21％，到去年底DLP投影機的市場占有率成長至30％。除了DLP投影機市占率向上攀升，IT在DLP系統的出貨也有加速趨勢，如IT資料顯示，第100萬個DLP系統銷售約花了5年才達到，但約1年半后即達到200萬套DLP系統銷售。IT亞洲區DLP市場發展經理Eric Branddom表示，相較于LCD投影機成熟飽和的市場，DLP投影機市場由于具有技術優勢，仍有相當大的成長空間。IT展示在經過3000多小時的使用后，LCD投影機與DLP投影機的實際投影表現，以強調DLP投影機的優勢。IT亞洲區DLP產品資深工程師賀世杰指出，LCD面板在經過長時間強光照射后，由于光學系統先天上的技術瓶頸，會產生明顯的圖像衰減，如投影圖像偏藍等，或出現大面積暗點、對比度降低等。一般LCD投影機在經過

　　3千多小時的使用后，就會出現上述狀況，而且更換燈泡也無法改善，而DLP投影機平均使用壽命達10萬小時，在投影機壽命期間，不會出現光學性能退化的狀況。雖然目前市面上一般DLP投影機價格仍略高于LCD投影機，不過DLP投影機也將開發低價機種。以DLP和LCD零組件系統而言，目前兩者已經幾乎沒有價差，現在也有廠商準備推出1000美元內的低價DLP投影機了。

　　隨著投影機價格的調降，市場的規模快速增加，萬元價位的機型，被視為投影機廠商沖開市場份額的秘密武器，因此DLP&LCD兩大陣營無不致力投入，從上游供應端來分析，作為LCD投影面板僅有的二家供貨商之一的SONY，將在2004年4月份開始，停止對其他廠商LCD面板的供應，全部面板只供應SONY投影機及快速成長的SONY背投電視市場，Epson將成為LCD面板唯一的供貨商，由于產能不足再加上LCD萬元機所使用的0．55時LCD面板利潤偏低，EPSON將減少0．55時面板產量，轉向0．7時面板的供應，由此推論LCD陣營在成本競爭的力道將有所減弱，而DLP在成本的攻勢將持續不斷，因此DLP陣營在萬元機市場的爭奪戰上將有機會嶄露頭角。

　　近來，也可以看到眾商家動作頻頻。買投影機送數碼照相機、DVD等等，各種促銷手法五花八門，在價格上也有開打的勢頭，明基BenQ就把去年底推出的第一款DLP數碼萬元機PB6105(1600流明／2000：1對比度／2．7公斤)價格調整到9999元，雖然比原來只是便宜了700元，但伴隨其它LCD品牌在去年底陸續推出的萬元機種，意味著喧騰多時的萬元機時代已經到來，同時由于BenQ PB6105的加入，也使得DLP與LCD兩大陣營在萬元機市場的對決越來越熱鬧。當然了，坐山觀虎斗，最開心的還是廣大持幣觀望的消費者。

　　DLP本身通過反射光投影的簡明光學原理和高效率的數字光學利用技術，也使投影機機身突破體積和重量的限制能夠做得更小巧輕便，更便攜時尚，這恰好吻合當下移動辦公的大趨勢。除了增加商用市場的應用外，投影機進軍家庭市場的步伐，也將因心理價位的突破正式展開。大牌整機廠商的紛紛加盟和移動便攜風潮的促進，必將大大增加主流投影機市場自LCD技術向DLP技術傾斜的速度和力度，同時也將帶來中國投影機市場的全面洗牌。