經(jīng)過20年左右的開展歷程，3LCD和DLP兩大核心技術(shù)都已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)代革新。使用二者技術(shù)的投影產(chǎn)品不僅價格越來越親民，性能也有了革命性的提升。對于未來投影技術(shù)的開展，現(xiàn)在斷言LCoS將一統(tǒng)江湖只會貽笑大方。但是從短期內(nèi)的開展來看，小型化、智能化等代表著未來投影機(jī)行業(yè)的開展趨勢。逐漸細(xì)分的市場也對上游的芯片廠商提出了更高的要求，我們也期待3LCD和DLP在未來能給我們帶來更多的驚喜。

LCD是LiquidCrystalDisplay的縮寫，中文意思為液晶顯示。在投影機(jī)陣營中，目前主流的液晶顯示投影機(jī)均采用3片式HTPSLCD液晶板，簡稱3LCD，而這正是我們今天所探討的主題。

液晶面板種類繁多，HTPS只占其中的一局部在種類繁多，性能各異液晶面板家族中，HTPS僅僅是一個很小的分支而已。HTPS是High-TemperaturePolySilicon的簡稱，中文意思為高穿透式高溫多晶硅，俗稱高溫玻璃。從上圖中我們也可以看出，投影機(jī)使用的液晶面板和電視、、GPS等產(chǎn)品使用的液晶屏有著本質(zhì)上的區(qū)別，HTPS主要應(yīng)用在投影機(jī)和EVP領(lǐng)域中。

3LCD標(biāo)識從1989年愛普生推出第一款液晶投影機(jī)VJP-2000以來，3LCD技術(shù)已經(jīng)走過了20年的開展歷程。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，3LCD核心元件HTPS面板的出貨量已經(jīng)突破了6000萬片〔每款3LCD投影機(jī)均采用3片HTPS面板〕。而另外一份公布的數(shù)據(jù)顯示，3LCD投影機(jī)的銷量已經(jīng)連續(xù)11個季度領(lǐng)先于DLP，并且優(yōu)勢還在逐步擴(kuò)大。在2021年度國內(nèi)銷售的57萬臺投影機(jī)中，3LCD投影機(jī)占了30萬臺。雖然低端市場和尖端市場表現(xiàn)不處于強(qiáng)勢地位，但是3LCD投影機(jī)在主流的中端市場，特別是行業(yè)市場還占據(jù)著絕對的優(yōu)勢，而行業(yè)市場那么占據(jù)著投影機(jī)市場采購量的60%以上。

愛普生擔(dān)任了3LCD技術(shù)推廣宣傳的重任目前3LCD投影機(jī)的核心技術(shù)仍然掌握在愛普生和索尼這兩家公司的手中，但是由于索尼不出售3LCD的相關(guān)技術(shù)，所以市面上除了索尼之外其他的所有3LCD液晶投影機(jī)的芯片均由愛普生提供。目前采用3LCD技術(shù)的投影機(jī)品牌主要有愛普生、索尼、三洋、日立、三菱、松下、NEC、夏普等，從上述描述中我們不難看出采用3LCD技術(shù)的均為日系廠商。其實包括DLP投影機(jī)的忠實簇?fù)碚呙骰扰_系和歐美廠商也曾推出過3LCD液晶投影機(jī)，只不過后來因為市場等原因而專注于DLP陣營，推出的3LCD液晶投影機(jī)那么越來越少。從技術(shù)層面來講，3LCD投影機(jī)便是“色彩〞的代名詞。相比單片式DLP投影機(jī)，3LCD投影機(jī)色彩飽和度更高，色彩復(fù)原也更精準(zhǔn)。筆者先后測試過100多臺投影機(jī)，毫不夸張的是，主流的3LCD液晶投影機(jī)顯示的100吋畫面效果完全可以媲美我們使用的22吋液晶顯示器。當(dāng)然，也有一些消費(fèi)者聽到3LCD投影機(jī)在技術(shù)上還有一些缺乏之處，例如液晶面板老化，需要防塵等等，有些消費(fèi)者也因為這些聲音考慮是否還堅決的選擇3LCD投影機(jī)。那么，3LCD投影機(jī)為什么會有這些優(yōu)缺點呢？這些優(yōu)缺點是真實存在的嗎？能否通過技術(shù)手段來進(jìn)行改善現(xiàn)狀，給用戶更加滿意的體驗度呢？為了解答大家的疑惑，筆者前段時間將愛普生EMP-1710投影機(jī)進(jìn)行了深度拆解，特別是對其核心的光學(xué)部件進(jìn)行解析，希望可以找到問題的答案〔拆解文章點此〕。而筆者之所以選擇這款投影機(jī)一是因為愛普生是3LCD液晶面板的提供商，二是因為這是愛普生和市場上最主流的商務(wù)投影機(jī)，綜合來看還是很有代表性的。

在了解3LCD技術(shù)之前，我們先通過官方的一段的DEMO視頻了解其大致的光路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)〔點此看視頻〕。通過視頻我們可以看到，投影燈泡散發(fā)的光經(jīng)過分色鏡被分成了紅、綠、藍(lán)三種色彩，再經(jīng)過鏡子折反射之后，光線集中到核心元器件HTPS之中，再經(jīng)過中間的棱鏡將三原色光進(jìn)行混合后投射出不同顏色的圖像。

手電筒投射出來的白光經(jīng)過分色鏡被分散成了紅綠藍(lán)三原色在愛普生EMP-1710投影機(jī)的拆解中我們可以看到，手電筒投射出來的白光經(jīng)過分色鏡被分散成了紅綠藍(lán)三原色。從技術(shù)層面上看，白光首先經(jīng)過第一透鏡陣列(單元聚光透鏡組)，然后再經(jīng)過第二透鏡陣列(偏振光轉(zhuǎn)換透鏡組)提高偏振光的利用率。然后，光線便經(jīng)由分色鏡形成了紅綠藍(lán)三原色三束光線。當(dāng)然，三束不同色彩的光線還要經(jīng)過一體化棱鏡會聚彩色光線，再經(jīng)過鏡頭調(diào)整才顯示我們最終看到的畫面。那么這個HTPS如何實現(xiàn)這種功能的呢？其核心又是什么呢？

拆解下來的3LCD投影機(jī)核心部件在前文中我們提到了HTPS是High-TemperaturePolySilicon的簡稱，中文意思為高穿透式高溫多晶硅。HTPS是由像素點所組成的，比方一款分辨率為1024×768的3LCD投影機(jī)的HTPS便由1024×768個像素點所組成，而每個像素點那么由信號線、控制線、TFT和開口區(qū)四局部組成〔關(guān)于HTPS的視頻〕。其中信號線負(fù)責(zé)視頻信號的傳輸，控制線負(fù)責(zé)圖像信號的驅(qū)動管理，TFT〔ThinFilmTransistor，中文意思為薄膜場效應(yīng)晶體管〕,開口區(qū)內(nèi)充滿了以特定方式排列的液晶分子，這些液晶分子在不同的電壓下會改變排列方式，排列方式的又會改變透過像素光線的振動方向，并與偏振板相結(jié)合實現(xiàn)了從全黑到全白狀態(tài)下不同灰階的過渡。

0.7吋液晶面板提升了開口率提到開口區(qū)，我們就不得不提到3LCD投影機(jī)中備受關(guān)注的“開口率〞這個詞。開口率是指除去每一個像素的配線部、晶體管部〔通常采用黑色矩陣隱藏〕后的光線通過局部的面積和每一個像素整體的面積之間的比例。開口率越高，光線通過的效率越高。在早期液晶投影機(jī)中，開發(fā)者都為低開口率所帶來的“窗格〞現(xiàn)象所頭疼。舉一個較為形象的比喻，一款XGA分辨率的投影機(jī)的HTPS中存在1024×768共768432個像素點，這些像素點之間之間由引線等進(jìn)行了分割。不過由于HTPS非常小，將像素點控制至0.28mm內(nèi)已經(jīng)非常困難，原來一個1024×768像素點陣的HTPS便有2592條外部引線，引線等占據(jù)了HTPS大概一半左右的面積，而正是這些引線造成了早期的3LCD投影機(jī)“窗格〞現(xiàn)象的發(fā)生。不過現(xiàn)在，HTPS采用了更為先進(jìn)的細(xì)微加工技術(shù)，通過配線、元件部的優(yōu)化設(shè)計和縮小BM部的面積來提高開口率，據(jù)愛普生最新發(fā)布的一款第七代液晶面板公布的數(shù)據(jù)顯示，其開口率已經(jīng)高達(dá)75%。光的通過率高了，3LCD不僅解決了“窗格〞現(xiàn)象，還有效的提升了投影機(jī)的亮度。其實HTPS開口率的提升還能有效降低投影機(jī)的體積。由于光的通過率提升了，HTPS芯片便可以做的更小，而HTPS的縮小也減少了光路系統(tǒng)的體積，光路系統(tǒng)體積減少后，投影機(jī)整體體積、重量的降低也就更為簡單。目前3LCD商務(wù)投影機(jī)重量已經(jīng)能控制在1.5千克左右，移動辦公演示也更為方便了。

3LCD投影機(jī)的色彩為什么如此出色？對于消費(fèi)者來說，3LCD投影機(jī)最大的魅力便是——“色彩〞。我們常用液晶顯示器、液晶電視、屏幕大家都已經(jīng)能夠領(lǐng)略色彩的魅力了，隸屬于同一家族的HTPS在色彩上的表現(xiàn)自然也毫不遜色。

探索3LCD技術(shù)色彩的秘密3LCD投影機(jī)之所以擁有出眾的色彩，和技術(shù)上的設(shè)計是分不開的。其三片HTPS分別負(fù)責(zé)視頻信號的紅、綠、藍(lán)三個分量，3LCD技術(shù)的成像和色彩復(fù)原的特點是先將三原色同時進(jìn)行充分的空間混合，再投射出不同色彩的圖像，又稱為同時空間混合復(fù)原。3LCD投影機(jī)的每個HTPS都含有數(shù)以萬計〔甚至上百萬〕的液態(tài)晶體，可被配置為開、關(guān)、或局部關(guān)閉的狀態(tài)來允許光線透過。在正常工作的時候，數(shù)以萬計〔甚至上百萬〕的液態(tài)晶體都像快門一樣工作。當(dāng)紅綠藍(lán)三色透過不同的HTPS面板時，液態(tài)晶體基于該時刻該像素的每種顏色需各要多少，即時地開啟和閉合。這個行為對光線進(jìn)行了調(diào)制，從而產(chǎn)生出了投射到屏幕上的圖像。從用戶實際感受來看，3LCD投影機(jī)的圖像看上去會更清澈，噪點更少，色彩復(fù)原也更為精準(zhǔn)。作為顯示設(shè)備，大家最關(guān)心投影機(jī)的性能便是其畫面表現(xiàn)力這一方面。所以說很多人正式因為色彩表現(xiàn)力出色這一最大的特點而決定選擇3LCD投影機(jī)。當(dāng)然，除了色彩出色之外，采用新技術(shù)的3LCD液晶投影機(jī)還具有鏡頭位移功能，調(diào)校更方便。雖然局部功能由于剛推出不久，采用這些技術(shù)的產(chǎn)品價格偏高，但是筆者認(rèn)為無機(jī)面板和鏡頭位移等有可能是下一代3LCD的標(biāo)配。3LCD投影機(jī)為什么需要防塵？在20年的歷史中，3LCD技術(shù)也在不斷的開展，技術(shù)也已經(jīng)較為成熟了，解決了其前期液晶面板易老化等問題。雖然在某些方面沒有徹底改變〔比方防塵〕，但是相關(guān)的技術(shù)也已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)次換代升級，產(chǎn)品的性能有了大幅提升。那么，3LCD投影機(jī)為什么需要防塵呢？下面我們就來進(jìn)行簡單的了解。

3LCD投影機(jī)的防塵網(wǎng)而在開口率低的時期，如果想增加3LCD投影機(jī)的亮度，必須要提高燈泡的功率，而我們知道，光和熱量是相存相依的，燈泡的功率和亮度在提升的同時，也在一定程度上增加了熱量對HTPS的損傷。HTPS是采用高溫多晶硅組成的，這種高分子液晶材料長期在高溫下工作有老化的過程。而作為HTPS基板的玻璃，長時間在高溫下工作也容易發(fā)生光學(xué)性能的變異。為了降低HTPS的溫度，減緩老化速度，3LCD液晶投影機(jī)的光學(xué)引擎均采用開放式的結(jié)構(gòu)布局，通過風(fēng)扇來降低芯片的溫度。但是由于空氣中又存在著一些懸浮的顆粒物，在散熱的同時灰塵也會粘附到液晶面板上，這樣不僅影響光線的通過率，還會降低芯片散熱效率，從根本上影響畫面效果和HTPS的壽命。很多早期使用3LCD投影機(jī)的消費(fèi)者都會發(fā)現(xiàn)，在使用一段時間之后，3LCD投影機(jī)畫面會偏黃，這主要是由于灰塵的影響和HTPS老化所引起的。但是由于設(shè)計原理的原因，3LCD投影機(jī)無法做到密封式光路設(shè)計，只有在防塵上做足功夫。特別是在空氣質(zhì)量堪憂的中國，廠商紛紛通過采用雙重過濾網(wǎng)、褶皺型過濾網(wǎng)、多個過濾網(wǎng)等方式來降低灰塵的通過率。從實際使用體驗來看，重新設(shè)計的過濾網(wǎng)確實降低了維護(hù)周期，也使得3LCD投影機(jī)在防塵方面更為簡單，給消費(fèi)者帶來的工作量更低。比照度高達(dá)20萬：1的3LCD投影機(jī)相對于DLP投影機(jī)2000：1的比照度而言，主流的3LCD投影機(jī)比照度僅在500：1——700：1之間。比照度偏低主要是因為HTPS采用透射式光路，開口率最高也僅為75%，光線經(jīng)過之時有一定的損耗，利用程度不高，因此產(chǎn)生黑色畫面不夠黑的現(xiàn)象，畫面的比照度自然便偏低了。不過為了解決此問題，3LCD又開發(fā)了“動態(tài)光圈〞這一技術(shù)，最新發(fā)布的愛普生TW4500動態(tài)比照度已經(jīng)高達(dá)20萬：1。除了TW4500以外，動態(tài)比照度10萬：1以上的投影機(jī)也根本上被3LCD陣營所涵蓋。

在經(jīng)過20年開展歷程的3LCD技術(shù)已經(jīng)非常成熟了，也已經(jīng)能夠滿足大局部消費(fèi)者的需求。HTPS目前已經(jīng)開展到了0.74英寸C2FINE無機(jī)配向型液晶面板，這種面板在開口率、光的通過率等均大幅提升，耐熱水平也有了明顯提升，液晶面板的使用壽命已經(jīng)可以到達(dá)上萬小時，用戶每天使用5小時的話也可以使用五六年之久，而五六年后投影機(jī)行業(yè)必將面臨新的變革。

雖然僅僅存在了20年，但是3LCD技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了七代開展，3LCD技術(shù)已經(jīng)開展的非常成熟了。但是從另外一個角度來看，3LCD也在一定程度上面臨著技術(shù)的飽和。那么3LCD未來又將會朝哪些方向繼續(xù)開展呢？下面筆者就和大家來做簡單的展望分享。從未來的開展來看，3LCD還將在高亮度、小型化、提升面板壽命和圖像刷新頻率上繼續(xù)努力，這也是3LCD這20年一直努力的方向。雖然市場份額領(lǐng)先，但是在LED微型機(jī)和上萬流明工程投影機(jī)還需要大幅加強(qiáng)，因為僅有主流的中端市場是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。如果想高中低全面開展，3LCD也必須解決、自身的缺乏，和DLP甚至LCoS在不同的市場中均兵刃相見，貼身肉搏。從目前來看，其推出D7無機(jī)面板便是不錯的嘗試性動作。另外，3LCD陣營今年還推出了只有0.55吋的L3P05X-91G00的新型面板，雖然這種芯片無法將投影機(jī)做到大小，但是更小的3LCD投影機(jī)也指日可待。

3LCD的新一代HTPS現(xiàn)階段的3LCD投影機(jī)很難解決高亮度、小型化、性價比等問題，所以其也調(diào)整了短期內(nèi)的開展方向——“寬屏〞。眾所周知，目前投影機(jī)的主流分辨率還是1024×768，而我們?nèi)粘Ｋ褂玫墓P記本電腦屏幕、顯示器、電視機(jī)已經(jīng)全部升級到了寬屏。很多我們在寬屏模式下制作的文檔、視頻等文件在XGA投影機(jī)上展示甚至?xí)霈F(xiàn)變形的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了正常的演示。正是基于這些方面的因素，3LCD正在大張旗鼓的推廣寬屏化，包括愛普生等廠商已經(jīng)推出了數(shù)款物理分辨率為1200×800的投影機(jī)。從長期的開展來看，3LCD投影機(jī)還將會繼續(xù)在開口率、材料選用方面努力。只有提高了開口率，才能將光機(jī)做的更小，迎來更廣闊的市場空間。也只有改善HTPS是材料，才能解決液晶面板老化，需要防塵罩的為難。但是相信3LCD解決了這兩大問題之后，DLP和LCoS都將面臨更強(qiáng)大的對手。當(dāng)然，從短期內(nèi)開展來看，筆者認(rèn)為目前的3LCD還將占據(jù)一定的優(yōu)勢，畢竟成熟的技術(shù)和良好的色彩、卓越的品牌影響力這些因素在短時間內(nèi)是難以改變的。關(guān)于3LCD技術(shù)的下一步動作，我們也將持續(xù)關(guān)注。

DLP的全稱是DigitalLightProcessing，中文意思為“數(shù)字光學(xué)處理技術(shù)〞。DLP投影機(jī)的核心元器件DMD，全稱為DigitalMicromirrorDevice，中文意思為“數(shù)據(jù)微鏡裝置〞，通過控制從而鏡片的開啟和偏轉(zhuǎn)到達(dá)顯示圖像的目的。DLP在投影機(jī)中應(yīng)用主要是前投〔也稱正投〕系統(tǒng)，和大屏幕和平板顯示的背投領(lǐng)域?qū)儆诓煌膽?yīng)用方式。根據(jù)DMD數(shù)量的不同，可以將DLP投影機(jī)分為單片式DLP投影機(jī)，雙片式DLP投影機(jī)和三片式DLP投影機(jī)三種類型。目前市場中幾乎沒有雙片DLP投影機(jī)的存在，三片式DLP主要應(yīng)用在高端工程、影院級投影機(jī)中，我們本文主要探討的那么是單片式DLP技術(shù)。

德州儀器DLP技術(shù)解析在探討DLP技術(shù)之前，我們先對DLP和DMD的歷史進(jìn)行簡單的了解。DLP技術(shù)是由美國德州儀器的LarryHornbeck博士所研發(fā)成功的。LarryHornbeck博士從1977年開始從事運(yùn)用反射用以控制光線投射的原理研究，并于1987年將DMD研究成功。DMD芯片最早應(yīng)用在機(jī)票印票機(jī)中，到了1993年這種以DMD為核心的光學(xué)系統(tǒng)才被命名為DLP。最早的DMD芯片使用的是模擬技術(shù)驅(qū)動，反射面是采用一種柔性材料，在當(dāng)時被稱為“變形鏡器件DeformableMirrorDe-vice〞。10年之后，Hornbeck博士正式以數(shù)字控制技術(shù)取代模擬技術(shù)，開發(fā)出了新一代DMD器件，并將名稱改為“數(shù)碼微鏡器件(DigitalMicromirrorDevice)〞。1993年DLP投影機(jī)開始研發(fā)，1996年DLP產(chǎn)品才上市，而國內(nèi)的DLP投影機(jī)正式進(jìn)入市場銷售那么是1999年之后的事情了。從DLP的歷史中我們不難看出，相對于LCD液晶顯示技術(shù)而言，DLP技術(shù)非常年輕。但是DLP技術(shù)的出現(xiàn)成功的打破了LCD液晶投影機(jī)的壟斷局面，并在接下來的長時間內(nèi)和3LCD技術(shù)平分秋色，各自占據(jù)半壁江山。

局部采用DLP技術(shù)的投影機(jī)品牌在和3LCD投影機(jī)多年的抗衡之中，DLP投影機(jī)最大的優(yōu)勢便是性價比。其次，DLP投影機(jī)可以將體積做到更小，比照度也提升不少。當(dāng)然，在投影機(jī)最為重要的色彩顯示上，DLP投影機(jī)色彩飽和度差、易出現(xiàn)彩虹現(xiàn)象、色彩亮度低等缺點也非常明顯。雖然目前TI和各大廠商推出了“極致色彩〞技術(shù)，用DDR芯片組取代SDR芯片組等變化，但是從筆者的實測情況來看，同價位的DLP投影機(jī)畫面純潔度等依然和3LCD投影機(jī)存在差距，這種差距在行業(yè)機(jī)中尤為明顯。作為DLP技術(shù)的擁有者，德州儀器并不生產(chǎn)投影機(jī)等終端產(chǎn)品，而僅僅為廠商提供DMD芯片和視頻處理芯片，這在一定程度上保證了DLP投影機(jī)市場的競爭的公平性。目前世界上非日系投影機(jī)品牌大多采用DLP技術(shù)，在日系品牌中包括三菱電機(jī)、日立、夏普等品牌中DLP投影機(jī)也占據(jù)了較為重要的位置，據(jù)不完全統(tǒng)計目前采用DLP技術(shù)的投影機(jī)品牌已經(jīng)多達(dá)80個左右。

為了方便用戶了解DLP技術(shù)，德州儀器也制作了一段DEMO視頻展示DLP投影機(jī)的成像原理〔視頻點此〕。通過視頻我們可以看到，當(dāng)燈泡發(fā)出的光線經(jīng)過聚透鏡和色輪后，被分解為R、G、B三原色投射到DMD芯片上，光線再經(jīng)過DMD鏡片的反射后由投影鏡頭投影成像。當(dāng)然，讀者也可以通過我們的拆解對DLP投影機(jī)做大致了解〔點此進(jìn)入明基MP724拆解〕。

DLP投影機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如果想探索DLP投影機(jī)的原理，必須要搞清色輪和DMD芯片兩局部，下面我們便對這兩局部進(jìn)行詳細(xì)的介紹。色輪〔COLORWHEEL〕在DLP投影機(jī)中的作用是色彩的別離和處理，只有單片式DLP和雙片式DLP投影機(jī)需要安裝色輪，三片式DLP投影機(jī)那么不需要色輪。那么色輪又是如何實現(xiàn)色彩的別離和處理的呢?這需要從光的原理談起，太陽光、白熾燈光、熒光燈光都是復(fù)合光，投影機(jī)燈泡發(fā)出的光線當(dāng)然也在復(fù)合光的范疇之內(nèi)。復(fù)合光總包含了不同演示、不同頻率的光線〔單頻率光線為激光〕。色輪通過高速旋轉(zhuǎn)將復(fù)合光過濾成紅、綠、藍(lán)三原色光。色輪的外表是非常薄的金屬層，這層金屬層采用的是真空鍍膜技術(shù)，鍍膜的厚度根據(jù)紅綠藍(lán)三色的光譜波長相對應(yīng)。白色光通過金屬鍍膜層時，所對應(yīng)的光譜波長的色彩將透過色輪，其它色彩那么被阻擋和吸收，從而完成對白色光的別離和過濾。目前單片DLP投影機(jī)，色彩與亮度是成倒數(shù)關(guān)系的，亮度提高，那么色彩一定會損失，而色彩提高，亮度一定會降低，這是因為DLP投影機(jī)的顏色是通過色輪的RGB三色組合而成的，其光效率只能到達(dá)60%。當(dāng)然，要提高光效率，可以用在色輪上增加一片無色的濾光片來實現(xiàn)。增加無色濾光片后，光效率可以提高20%左右，但由于無色濾光片透過的是白光，疊加在三原色光上，使畫面比其原始的表現(xiàn)要明亮些，以至降低了色彩飽和度，使DLP的畫面表現(xiàn)的色彩薄弱，并且產(chǎn)生抖動或者說是閃爍感。

明基MP724投影機(jī)的色輪當(dāng)然，色輪實現(xiàn)色彩的別離和過濾需要通過色輪的高速工作運(yùn)轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。據(jù)了解，最早的色輪每秒60轉(zhuǎn)，也叫做叫1倍速轉(zhuǎn)速。1倍速色輪RGB每個顏色每秒鐘旋轉(zhuǎn)60次，意味著顏色出現(xiàn)的頻率是60Hz。有關(guān)試驗說明，色輪轉(zhuǎn)速為150-250Hz時，很少有人能看到“彩虹效應(yīng)〞，而超過300Hz時，根本上就沒有人能夠看到了。由于轉(zhuǎn)速有限，同時DMD中的微鏡的工作原理〔DMD工作原理我們會在下一頁中進(jìn)行詳細(xì)秒速〕，早期的DLP投影機(jī)極易出現(xiàn)彩虹現(xiàn)象。彩虹現(xiàn)象是指觀眾會看到DLP投影機(jī)的畫面中物體的邊緣有紅綠藍(lán)色的拖影。當(dāng)然，能否看到彩虹現(xiàn)象不僅取決于投影機(jī)的性能，還和不同的人眼有關(guān)，據(jù)調(diào)查大局部觀眾看不到到DLP投影機(jī)的彩虹現(xiàn)象，不過對于能看到彩虹現(xiàn)象的觀眾來說，如此之差的畫面表現(xiàn)效果顯然是難以接受的。為了解決彩虹現(xiàn)象，各大投影機(jī)廠商便在色輪上做足了功夫，最簡潔有效的方法便是提升色輪的轉(zhuǎn)速。從早期的1倍速提升至目前的6倍速，目前的色輪最高轉(zhuǎn)速已經(jīng)能到達(dá)360轉(zhuǎn)每秒，即360Hz。6倍速的色輪根本上消滅了彩虹現(xiàn)象，但是由于本錢和技術(shù)的限制，目前大多數(shù)投影機(jī)采用的還是4倍速色輪。除了提升色輪的轉(zhuǎn)速，DLP投影機(jī)制造商們還在增加色輪的段數(shù)。早期的色輪由紅綠藍(lán)三段式組成，不僅容易產(chǎn)生彩虹現(xiàn)象，光的利用率也只有60%左右，這也是為什么早期的DLP投影機(jī)亮度始終在幾百流明以下徘徊的原因。后來德州儀器和DLP投影機(jī)制造商又先后推出了四段式、五段式、六段式、七段式、八段式色輪……那么，增加的段數(shù)都是哪些顏色呢？增加色輪的段數(shù)又有什么好處呢？其中四段式色輪是在傳統(tǒng)的三段式色輪增加了一段無色的濾光片，光效率可以提升了20%左右。但是由于無色濾光片透過的是白光，疊加在三原色光上，使畫面比其原始的表現(xiàn)要明亮些。這種通過增加無色濾片〔通常說法為白色段〕的方法雖然增加了投影機(jī)的亮度，但是投影機(jī)的色彩飽和度卻有了明顯下降。因為透明濾片經(jīng)過時，會沖淡前面的色彩，并且會造成有白點閃過的錯覺，因此會讓人感覺到畫面抖動。這也是DLP投影機(jī)所被詬病的另外一個問題了——“色彩亮度〞偏低。關(guān)于色彩亮度的問題也可以點此查閱。五段式色輪是在四段式色輪上增加了黃色濾片，有效的利用了燈泡在580nm波長中的能量，明基將這種色輪稱為“黃金色輪〞，東芝將這種色輪稱為“旋彩輪〞……不同的廠商有不同的稱呼。五段式色輪提升了DLP投影機(jī)的色彩表現(xiàn)，但是畫質(zhì)提升有限，畫面抖動的現(xiàn)象也依然存在。六段式色輪分為好幾種，不同的DLP投影機(jī)制造商生產(chǎn)的六段式色輪可能都不相同。在各種六段式色輪中，其中應(yīng)用最多的便是雙重三段式色輪，這種色輪采用的是紅綠藍(lán)紅綠藍(lán)〔RGBRGB〕雙重色段的排列方式，在RGB三段色輪的根底上，又增加了RGB濾片各一段。這樣設(shè)計最大的好處便是提升了RGB顏色出現(xiàn)的頻率，比方在1倍速色輪中RGB顏色出現(xiàn)的頻率由三段式的60Hz提升到了120Hz。當(dāng)然，由于取消了白色濾光片，采用6段式色輪的投影機(jī)亮度也大大下降。而七段式色輪和八段式色輪由于應(yīng)用較少，我們便不作討論。下面我們來了解另外兩種色輪，SCR增益色輪和極致色彩所采用的色輪。SCR〔SequentialColorRecapture〕也稱連續(xù)色彩補(bǔ)償技術(shù)，其根本原理與以上色輪技術(shù)相似，不同之處在于色輪外表采用阿基米德原理螺旋狀光學(xué)鍍膜，集光柱〔光通道〕采用特殊的增益技術(shù)，可以補(bǔ)償局部反射光，使系統(tǒng)亮度有較大提高〔約40%〕。但該色輪的處理技術(shù)相對較復(fù)雜，目前只有少數(shù)投影機(jī)廠家在產(chǎn)品中采用。極致色彩技術(shù)(BrilliantColor)是德州儀器在2005年宣布問世的新型色彩處理增強(qiáng)技術(shù)。簡單來說，極致色彩技術(shù)便是采用三原色和三補(bǔ)色結(jié)合的色輪，以及適當(dāng)?shù)纳收{(diào)配算法電路，以到達(dá)提升單片式DLP投影機(jī)色彩顯示能力的目的。不過需要注意的是，德州儀器僅僅提出了這一技術(shù)理念，各家DLP投影機(jī)制造商根據(jù)實際情況的不同設(shè)計的極致色彩技術(shù)色輪也各不相同，所以成像質(zhì)量也有很大的差異。但是極致色彩技術(shù)引領(lǐng)DLP投影機(jī)從傳統(tǒng)的三色處理全面進(jìn)入到多色處理的新時代，注定將會在DLP投影機(jī)的開展史中留下濃厚的一筆。

花費(fèi)了大量精力了解色輪之后，下面我們來了解DLP投影機(jī)的另外一大核心——DMD芯片。如果說在色輪的研發(fā)上，投影機(jī)制造商們還能根據(jù)自己的實際需要生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，那么DMD芯片就完全掌握在了德州儀器的手中了。經(jīng)過十多年的開展，DMD芯片不僅尺寸上從0.55吋到0.95吋，技術(shù)上也從SDRDMD芯片組開展到了DDR芯片組，同時分辨率最高已經(jīng)可以到達(dá)了4K〔第一塊DMD的分辨率僅為16×16〕，德州儀器甚至將DMD芯片稱為世界上最精密的光學(xué)元器件。

德州儀器推出0.98-DLP影院DMD芯片DMD的作用就是將色輪透過來的三原色光混合在一起，并且通過數(shù)據(jù)控制轉(zhuǎn)換為彩色圖像。雖然看似簡單，但是技術(shù)含量極高，那么DMD又是如何實現(xiàn)這一功能的呢？DMD是一種整合的微機(jī)電上層結(jié)構(gòu)電路單元，利用COMSSRAM記憶晶胞所制成。DMD上層結(jié)構(gòu)的制造是從完整CMOS內(nèi)存電路開始，再透過光罩層的使用，制造出鋁金屬層和硬化光阻層交替的上層結(jié)構(gòu)，鋁金屬層包括地址電極、絞鏈(hinge)、軛(yoke)和反射鏡，硬化光阻層做為犧牲層(sacrificiallayer)，用來形成兩個空氣間隙。鋁金屬經(jīng)過濺鍍沉積及等離子蝕刻處理，犧牲層那么經(jīng)過等離子去灰(plasma—ashed)處理，制造出層間的空氣間隙。如果從技術(shù)角度來看，DMD芯片的構(gòu)造包括了電子電路、機(jī)械和光學(xué)三個方面。其中電子電路局部為控制電路，機(jī)械局部為控制鏡片轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)局部，光學(xué)器件局部便是指鏡片局部。當(dāng)DMD正常工作的時候，光線經(jīng)過DMD芯片，DMD外表布滿了體積微小的可轉(zhuǎn)動鏡片便會通過轉(zhuǎn)動來反射光線，每個鏡片的旋轉(zhuǎn)都是由電路來控制的。每個鏡子一次旋轉(zhuǎn)只反射一種顏色〔例如，投射紫顏色像素的微鏡只負(fù)責(zé)在投影面上反射紅藍(lán)光，而投射桔紅色像素的微鏡只負(fù)責(zé)在投影面上按比例反射紅和綠光〔紅色的比例高、綠色比例低〕，鏡子的旋轉(zhuǎn)速度可到達(dá)上千轉(zhuǎn)，如此之多的鏡子以如此之快的速度進(jìn)行變化，光線通過鏡頭投射到屏幕上以后，給人的視覺器官造成錯覺，人的肉眼錯將快速閃動的三原色光混在一起，于是在投影的圖像上看到混合后的顏色。如果你只想簡單的了解DMD的工作原理，上一段文字已經(jīng)夠用了。如果你想窮根究底，下面我們就來一起來全面而詳細(xì)的了解DMD芯片的構(gòu)造和工作方式。

DMD芯片的構(gòu)造在DMD芯片的最上面由數(shù)十萬片面積為14×14微米、比頭發(fā)斷面還小的微鏡片組成，增加DMD內(nèi)微鏡片的數(shù)量，即可提高產(chǎn)品的分辨率，而不須改變微鏡片的大小(例如分辨率為1024×768的投影機(jī)DMD芯片上有786432個小鏡片)，這些鏡面經(jīng)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(zhuǎn)。前期的鏡片的翻轉(zhuǎn)角度僅為10°，后來德州儀器對鏡片下方的鏈接局部進(jìn)行了改善和簡化，鏡片的翻轉(zhuǎn)角度提升到了12°。雖然僅僅提升了2度，但是成像過程中的雜散光線的影響被大大降低，比照度指標(biāo)進(jìn)一步提高。當(dāng)記憶晶胞處于“ON〞狀態(tài)時，反射鏡會旋轉(zhuǎn)至+12度，假設(shè)記憶晶胞處于“OFF〞狀態(tài)，反射鏡會旋轉(zhuǎn)至-12度。只要結(jié)合DMD以及適當(dāng)光源和投影光學(xué)系統(tǒng)，反射鏡就會把入射光反射進(jìn)入或是離開投影鏡頭的透光孔，使得“0N〞狀態(tài)的反射鏡看起來非常明亮，“0FF〞狀態(tài)的反射鏡看起來很黑暗。利用二位脈沖寬度調(diào)變可以得到灰階效果，如果使用固定式或旋轉(zhuǎn)式彩色濾鏡，再搭配一顆或三顆DMD芯片，即可得到彩色顯示效果。配有一顆DMD芯片的DLP投影系統(tǒng)稱為“單片DLP投影系統(tǒng)〞，經(jīng)色輪過濾后的光，至少可生成1670萬種顏色。DMD的輸入是由電流代表的電子字符，輸出那么是光學(xué)字符，這種光調(diào)變或開關(guān)技術(shù)又稱為二位脈沖寬度調(diào)變，它會把8位字符送至DMD的每個數(shù)字光開關(guān)輸入端，產(chǎn)生28或256個灰階。目前DMD本身的光學(xué)有效面積也大大增強(qiáng)，已經(jīng)能占到整個芯片外表積的90%以上，有效提升了光學(xué)利用率。另外還有一點需要進(jìn)行了解：通過對每一個鏡片下的存儲單元以二進(jìn)制平面信號進(jìn)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(guān)態(tài)。決定每個鏡片傾斜在哪個方向上為多長時間的技術(shù)被稱為脈沖寬度調(diào)制〔PWM〕。鏡片下方的“軛〞和“扭力鉸鏈〞采用被稱為“面微加工(surfacemicromachining)多晶矽〞方法制作，具有機(jī)構(gòu)穩(wěn)固性、靈活性強(qiáng)，本錢低廉的特點。具體實現(xiàn)步驟是為機(jī)械單元選用鋁合金材料，并以傳統(tǒng)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(jīng)完成的CMOS電路。這種方法是MEMS微型反射鏡的標(biāo)準(zhǔn)根底。同時又很好的解決了半導(dǎo)體制程、為機(jī)械制程和光學(xué)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。DMD芯片主要的工作方式是依據(jù)后端電路傳遞給CMOS芯片的不同信號，調(diào)控片上每個微鏡的旋轉(zhuǎn)位置，進(jìn)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(shù)字光學(xué)處理器件，DMD不僅是DLP投影機(jī)的核心組建，而且也被廣泛應(yīng)用到了印刷、可研等諸多需要數(shù)字光開關(guān)的領(lǐng)域，成為了微電子機(jī)械學(xué)MEMS最成功的產(chǎn)品之一。DarkChip——很多投影業(yè)內(nèi)人士對這個詞也比擬熟悉，我們經(jīng)?？梢钥吹侥承└叨说?080pDLP投影機(jī)采用的是DarkChip4芯片組，那么其又是怎么回事呢？還有某些投影機(jī)特意標(biāo)稱產(chǎn)品是“數(shù)據(jù)投影機(jī)〞或者“視頻投影機(jī)〞，他們之間采用的都是DLP技術(shù)，為什么會稱呼不同呢？采用第一代DMD的DLP投影機(jī)僅僅是針對商務(wù)應(yīng)用，分辨率是848X600，可以兼顧800X600的SVGA電腦標(biāo)準(zhǔn)和848x480的480p(16：9)視頻標(biāo)準(zhǔn)。這一代的DMD微鏡偏轉(zhuǎn)角度為10度，比照度400：1至800：1不等。之后DLP投影機(jī)推出的第二代DMD芯片便開始進(jìn)入家庭影院市場〔之前的家庭影院投影機(jī)大多采用CRT技術(shù)〕，第二代芯片鏡片的偏轉(zhuǎn)角度提升到了12度，分辨率也提升到了720p。也就是從第二代DMD芯片開始，DLP投