在DLP投影機中DMD芯片就如同人的大腦一樣重要。DMD可以看做是一個半導體光開關制。它的上面充滿了微笑的鏡面。這些鏡面可以旋轉。如果有光線照射在旋轉的鏡面上,它可以選擇把光線反射到投影屏幕上,或者另一個完全不相干的角度上。由此可以看出,DMD芯片是一個結合了電子電路、機械和光學技術的產品:這一技術又被稱為微電子機械學“MEMS”
在實際的制造中,DMD芯片的下層電路采用CMOS電路,最新的產品的底層電路與電腦內存的DDR結構方式非常相似。這一層電路用于控制其上的機械部件的運動或者靜止。其性能水平直接決定著DMD芯片完成一個基本鏡片翻轉的工作速度。DMD底層電路技術的改進可以參考大部分半導體存儲(內存)產品的改進策略,具有很高的技術通用性。
數字微鏡技術DMD
在DMD芯片的最上面是一層四方的鋁層鏡面陣列。這些鏡面經由下面被稱為“軛”的裝置鏈接,并被“扭力鉸鏈”控制,可以左右翻轉。在最初的餓產品上其翻轉角度只有10度,但是隨著其下部鏈接部分技術的簡化,最大翻轉角度提升到了12度。DMD芯片上的鏡面間的空隙非常狹小,最新產品的有效光學面能達到整個芯片面積90%以上,擁有極高的光學利用率。
DMD芯片控制鏡面旋轉的部件采用被稱為“面微加工(surface micromachining)多晶矽”方法制作,具有機構穩固性、靈活性強,成本低廉的特點。同時又很好的解決了半導體制程、為機械制程和光學制程間肯能的相互破壞的問題。這種方法與其他MEMS制造方法全然不同, TI是目前仍采用這種方法的唯一一家公司。具體實現步驟是為機械單元選用鋁合金材料,并以傳統光阻作為犧牲空間。所有工作都在200℃以下完成,因此在晶片上增加MEMS時不會影響金屬化制程或電晶體,也不會影響已經完成的CMOS電路。這種方法是MEMS微型反射鏡的標準基礎。
DMD芯片主要的工作方式是依據后端電路傳遞給CMOS芯片的不同信號,調控片上每個微鏡的旋轉位置,進而使得照射在微鏡上的光線有選擇的反射道不同方向。作為微型數字光學處理器件,DMD不僅是DLP投影機的核心組建,而且也被廣泛應用到了印刷、可研等諸多需要數字光開關的領域,成為了微電子機械學MEMS最成功的產品之一。