投影芯片分类及原理你知道多少?
一、投影芯片分类
激光显示的基础便是投影,投影技术的核心部件是芯片,目前投影芯片只有DLP 和 3LCD 两种,但两种的核心成像器件均被美国和日本所垄断。 从技术路线使用芯片数量不同分为了DLP、2DLP、3DLP、3LCD四种产品技术方案。
二、DLP 芯片成像原理
DLP 技术必备的成像芯片为 DMD 芯片,全称为Digital Micromirror Device,中文意思为“数据微镜装置”,通过控制镜片的开启和偏转达到显示图像的目的。全球仅有 TI 可供,这种芯片原理是在不到一英寸的面积上植入百万级的反射镜,然后通过调整棱镜反射光线的角度来调节画面的明暗。而色彩则是通过光线透过色轮来表现,这也就决定了 DMD 芯片每次只能反射一种颜色的光线到屏幕上,而为了得到全彩的图像,就需要不断的切换投射到屏幕上的色彩,这就得依靠色轮飞速的旋转以及 DMD 芯片不停的变化镜片的反射角度,当达到一定的速度后,由于人眼的视觉残留,就会在脑中产生出全彩的图像,而不再是单独的红色、绿色、或是蓝色的影像。由于技术要求很高,中国目前 DLP 投影的芯片完全依靠采购。
如果从技术角度来看,DMD芯片的构造包括了电子电路、机械和光学三个方面。其中电子电路部分为控制电路,机械部分为控制镜片转动的结构部分,光学器件部分便是指镜片部分。当DMD正常工作的时候,光线经过DMD芯片,DMD表面布满了体积微小的可转动镜片便会通过转动来反射光线,每个镜片的旋转都是由电路来控制的。每个镜子一次旋转只反射一种颜色(例如,投射紫颜色像素的微镜只负责在投影面上反射红蓝光,而投射桔红色像素的微镜只负责在投影面上按比例反射红和绿光(红色的比例高、绿色比例低),镜子的旋转速度可达到上千转,如此之多的镜子以如此之快的速度进行变化,光线通过镜头投射到屏幕上以后,给人的视觉器官造成错觉,人的肉眼错将快速闪动的三原色光混在一起,于是在投影的图像上看到混合后的颜色。
三、2DLP芯片成像原理
这种系统利用了金属卤化物灯红光缺乏的特点。色轮不用红、绿、蓝滤光片,取而代之使用两个辅助颜色,品红和黄色。色轮的品红片段允许红光和蓝光通过,同时黄色片段可通过红色和绿色。结果是红光在所有时间内都通过,蓝色和绿色在品红-黄色色轮交替旋转中每种光实质上占用一半时间。一旦通过色轮,光线直接射到双色分光棱镜系统上。连续的红光被分离出来而射到专门用来处理红光和红色视频信号的DMD上,顺序的蓝色与绿色光投射到另一个DMD上,专门处理交替颜色,这一DMD由绿色和蓝色视频信号驱动。
四、3DLP芯片成像原理
将白光通过棱镜系统分成三原色,这种方法使用三个DMD,一个DMD对应于一种原色。应用三片DLP投影系统的主要原因是为了增加亮度,通过三片DMD,来自每一原色的光可直接连续地投射到它自己的DMD上,结果更多的光线到达屏幕,给出一个更亮的投影图像,这种高效的三片投影系统被用在超大屏幕和高亮度应用领域。
五、3LCD 成像原理
3LCD 投影机的成像芯片是高温多晶硅液晶面板,英文简称HTPS LCD,这种面板也只有爱普生和索尼可以生产。3LCD 顾名思义使用了 3 片 LCD 来对应影像中的 RGB 三色,采用3LCD的投影仪利用三片HTPS(高温液晶面板)分别负责红、绿、蓝三种基色,3LCD技术的成像和色彩还原的特点是先将三原色同时进行充分的空间混合,再投射出不同色彩的图像,又称为同时空间混合还原。
3LCD投影机的每个HTPS都含有数以万计(甚至上百万)的液态晶体,可被配置为开、关、或部分关闭的状态来允许光线透过。在正常工作的时候,数以万计(甚至上百万)的液态晶体都像快门一样工作。当红绿蓝三色透过不同的HTPS面板时,液态晶体基于该时刻该像素的每种颜色需要多少,即时地开启和闭合。这个行为对光线进行了调制,从而产生出了投射到屏幕上的图像。理论上可以获得最佳的色彩效果,但是其缺点是无法做到高亮显示,而且对于机器的装配工艺要求很高,偶尔会观察到影像边缘发虚的现象。