DLP技术成功实现商业应用10年

引:谁也无法漠视DLP技术的升起，从数码影院、专业的拼接系统、投影机、再到走进家庭的光显背投电视，经历了10年商业化的历程，DLP技术已经在显示领域做到了“家喻户晓”，而且以更富侵略性的步伐开始迈向下一个10年。

美国东部时间2006年6月7日，在佛罗里达奥兰多的Orange

Country Centre，投影显示行业的盛会InfoComm隆重举行。而就在会议前夜，TI宣布其DLP子系统商业销售成功实现了第1千万套，而距离DLP技术成功实现商业应用正好10年。

1996年在美国费城举办的那届InfoComm上投影比拼的Shoot-Out上，云集的都是CRT和LCD的产品。而此时Digital

Projection展出的第一台使用DLP技术的投影机产品，吸引了人们的注意力，这也是DLP技术的第一次公开亮相，从此时开始，投影机领域进入了一个LCD技术和DLP技术竞争的崭新时代。

当年Digital Projection在展会上略显孤单，而10年后的恶今天，DLP以一个庞大阵容出现在展会上，其中包括了Barco、Digital

Projection、Christie、BenQ、Panasonic、Casio、NEC、SIM2、Optoma、Projectiondesign、Toshiba、Samsung、Mitsubishi和Premier等十几家厂商，集合有百余种DLP产品，涵盖了商业、教育、娱乐、影像等多行业应用。

值此DLP技术商业化10周年之际，我们也力图从技术的层面，从投影机出发，来盘点DLP的发展，分析一下DLP技术为投影行业带来的改变(以下分析基于单片式DLP投影机)。

DLP引领瘦身潮

与人们追求显示的大尺寸相反，对于投影机产品本身，超薄、轻便、小巧是人们追逐的目标，尤其是面向商务应用的产品，而DLP技术的出现对于投影机小型化的进展，功不可没。

单片结构的DLP投影机，其光学系统可以设计得更简单，体积更小，重量更轻。因此DLP技术在产品小型化方面占据先天条件。

1999年包括明基在内的少数几家国际性DLP原厂，首次推出低于3kg以下的便携式投影机，以2.

3kg的轻巧机型席卷了对移动有着渴望需求的商务市场，而同期LCD产品尚处于庞大笨重的身躯，因此短短的1年内DLP投影机抢夺了全球投影机17%的市场份额，从此确立了DLP与LCD阵营两强并立的局面。2000年DLP阵营再度推出1.3kg级的超便携型投影机，2001年则进一步升级，推出了低于1kg的迷你产品。

LCD产品由于液晶片尺寸限制和复杂的光路设计，缩减体积和重量的发展进程相对缓慢。?2000年LCD推出2.5kg级的商务投影机，很长一段时间内低于2kg的产品全部为DLP所垄断。直到2002年Epson推出了1.9kg

LCD便携式投影机。此后分别有Panasonic、Sony等公司陆续推出2kg以下的LCD产品，Panasonic在2006年推出了1.3kg的液晶便携产品，是一个重大的跨越。但目前主流便携产品(低于2kg)依然是DLP占据绝大多数。

2005年市场上率先出现了低于1磅(0.452kg)的采用DLP技术和LED光源的袖珍投影机，到如今已经有Mitsubishi、BenQ、Toshibia、Samsung、Boxlight和ViewSonic等品牌的产品陆续面世；今年，Epson和Sony也不甘落后，相继也推出了采用LCD技术的袖珍投影机，在小型化的发展中也和DLP站到了同一前沿。这种口袋型的小产品在投影机的瘦身运动中可谓达到了一个新的阶段，虽然其市场应用模式和发展空间尚在讨论中，却暗示着投影市场对便携的追求方兴未艾。只是追求过分小型化自然会使投影质量、扩展性和稳定性等性能大大缩水，因此针对不同的应用，保持合理的平衡才是正确的方向。

DLP技术中的DMD芯片

DLP亮度提升之路

亮度是衡量投影机的一个重要指标之一。在很长一段时间内，追求更亮都是投影机产品技术发展的一个重要方向。不同的投影技术在提高亮度方面有着不同的研发方向。LCD投影机属于透射式投影方式，主要依靠提高光源效率、减少光学组件能量损耗、提高液晶面板开口率和加装微透镜等技术手段来提高亮度。而DLP技术属于反射式投影方式，它使用一种可以旋转的数字微镜组件DMD来反射光线成像，理论上其光效率要高于透射式投影技术。

DLP技术在市场应用的早期，光效率方面并没有实现理论上的优势，不仅如此，和当时LCD的产品相比还有相当差距，因此早期的市场应用也局限于普通的小范围商务演示。在广受重视的教育领域，由于亮度的差异，竞争明显弱于LCD产品。

主要的转折点发生在2003年，当年DLP的发展成功抛弃了SDR

DMD芯片组，转而采用DDR DMD芯片组。相对于SDR DMD芯片组，DDR

DMD芯片组主要有三点改进：

1.微镜的倾斜角度从10度增加到12度，能撷取更多来自灯泡的光源，这使得画面亮度有20%的提升。

2.在微镜下面，增加了一层黑色金属(DM3)。这种工艺极大程度上减少了微镜阵列下上层结构产生的反射。采用DDR技术的投影机的对比度已经超过了2000：1，而采用SDR技术的投影机只有800：1。

3.相对于SDR芯片组，DDR芯片组具有更高的数据接收速率，使得图像质量大大提高，尤其是在视频图像上效果更为明显。其使用的DDP处理芯片还具有高级别的功能性集成和先进的图像增强的特性。到2003年底DLP技术完成了从150mm到200mm晶片生产工艺的转换，可促使每个晶片产出近乎两倍的裸片，同时降低制造工艺的成本。相对于150mm的工艺，200mm工艺生产的破损点更低，产量得到近一步提升。从封装的角度而言，改善并且简化器件上视窗应用的工艺流程。同时，改进并减少在封装过程中的器件。

以BenQ为代表的DLP厂商同年率先推出采用了最新DDR芯片的投影产品，产品亮度成功提升到2000流明以上，目前已有产品达到了5000流明大关，开始和LCD产品展开同一层面的竞争，为DLP技术在更广泛领域的应用奠定了基础。

此后DDR芯片组也由DDP1000发展到DDP2000、DDP3000，在芯片集成度和数据传输速度上进一步提升。2005年随着DDP3020带有极致色彩技术的芯片问世并开始推广使用，不仅使得DLP产品在色彩饱和度和表现上更上一层楼，亮度也有了进一步提升，更缩小了和LCD产品的差距。

但无论哪种技术，光效率的提高，都不单单是显示技术的问题。DLP投影机主要生产厂商明基公司数位媒体事业群总经理陈其宏(Peter

Chen)先生曾经对笔者表示：“每W光效率的提升要取决于光源系统、投射系统、操作系统等整体的功能突破，还需要上游零组件厂家和技术厂家的联合努力。”目前LCD也在通过提高面板的开口率来努力提高亮度，因此未来我们还可以期待在亮度方面，DLP和LCD都能够带来进一步的发展空间。

从SDR到DDR，带来了DLP的亮度革命

DLP技术色彩的革命

人们用投影机投射的不仅仅有文字和图表，还要用来欣赏很多精美的图像。谈到图像就离不开色彩。因此对画面的表现，对色彩的再现，也是衡量投影机产品的一个重要指标。

从理论上讲，LCD投影机最大的好处是红、绿、蓝三原色是由3片分离的液晶板完成的，可以对每一种颜色的亮度和对比度进行单独控制，并且3色光几乎可以同时到达屏幕，因此可以真实重现各种颜色。而单片DLP投影机，色彩分离是由一个分色轮实现的，3色光使用同一微镜调制反射，因此3色光分时到达屏幕，由于受分色轮转速和微镜偏转速度的限制，色彩重现方面较LCD投影机具有一定的差距。尤其是在显示动态视频图像时，由于图像刷新速度比较快，同时每一种颜色的调制速度要求也比较高，LCD技术会比DLP技术更加具有优势。

色彩的表现一直是DLP技术的软肋，因此也是DLP着力发展的重点。

TI从2005年开始大力推广其极致色彩(BrilliantColor)技术，为提高DLP的色彩表现迈进一大步。该技术在图像处理方面的创新在于：除了增强DLP投影系统的光学效率，更扩展了目前的RGB色轮；极致色彩技术还可以与新的色轮设计相结合，超越传统的三原色系统，在DLP显示系统中实现更宽的色域。??

极致色彩技术的基本原理是：为了提高光效率，使用额外的滤色片，即通过黄色滤色片、青色滤色片分别提升在灯泡能量580nm、500nm区域的利用率，对于UHP灯泡而言，这样一个五色照明(红、蓝、绿、黄、青)投影系统最终可以将亮度提高达50%(相较于传统三色解决方案)；?在传统的红、绿、蓝(RGB)色轮上使用极致色彩技术同样可以改进色彩处理，即所有色轮在不同的滤色片之间都有一个过渡区域，当该过渡区域照亮DMD时，色彩处理器会妥善利用“混合光”，红色加上绿色生成黄色，红色加上蓝色生成洋红，蓝色加上绿色生成青色，这实际就形成了六色系统，拓展了色域；

在这种情况下，色彩处理器可以使用黄色、青色和洋红来提升显示器的亮度，这样可以使用更加饱和的原色；与传统的位数固定的色彩计算不同，极致色彩计算使用了浮点算法，确保了计算的精度，噪点降低，显示的色彩更加逼真，提升的计算精度加上拓宽的色域可为具备极致色彩技术的DLP投影系统生成超过200万亿种的色彩。

极致色彩技术由于给DLP产品色彩带来的改观而受到来自DLP合作伙伴的热烈相应。也是在本届美国InfoComm展上，TI宣布其采用极致色彩技术的投影产品出货量已达10万台。有6家DLP的客户在会上展示了采用极致色彩?技术的产品，其中包括WXGA、XGA及720p等不同规格的投影机，亮度也囊括1000~5000流明，每一产品皆能创造出极为生动的色彩效果，并满足商务，教育和消费者市场的不同需求。

除了突出极致色彩技术，德州仪器还现场演示采用了动态纯黑(DynamicBlack)技术的投影产品，充分显示其在对比度上的领导地位。动态纯黑技术可在固有对比度的基础上再提高3到4倍。例如，原来固有对比度为3000U1的产品可通过动态纯黑技术，将对比度提升到12000U1，为图像质量提供了一个新基准。

对此TI DLP前投产品业务经理Lars Yoder表示：“极致色彩技术拥有卓越的色彩优势，它能为客户提供更多的弹性和选择，我们也相信随着动态纯黑技术的不断创新改进，随之带来的优异对比度表现将更能确保客户在市场中立于不败之地。”

目前Mitsubishi、BenQ、Optoma、Dell等厂商已经在中国市场推出并推广采用极致色彩技术的投影机，相信在今年我们会看到越来越多的品牌推出此类产品。

不断创新的DLP投影机产品

图像可靠性的争论

投影机图像可靠性，就是指基于图像质量的显示性能可以接受的时间长短。时间越长，图像色彩衰减越轻，就被认为其图像可靠性越高。投影机显示图像色彩衰退的问题，是指投影机输出色彩随着使用时间而逐渐失真的现象，导致屏幕上出现泛黄色调或泛绿色调等。?TI率先将图像可靠性问题提出，并以第三方的科学研究方式，进行了数字微镜装置(DMD)以及其它竞争技术的图像可靠性问题测试。通过定期进行参数测量和图像质量的评估，从而为每一个受测试的投影机估算可使用的寿命时间或者(基于图像质量)性能无法接受的时间。?TI为此已经先后进行了三次测试。首次测试始于2002年5月，由罗彻斯特技术学院的蒙赛尔色彩科学实验室执行，负责数据的采集，以及投影机的使用与维护。德州仪器负责对数据进行评估与解释。第一次的研究选用了5台LCD

数字投影机以及2台DLP投影机，7天×24小时连续测试4000小时。实验证明，一台基于DLP技术的数据投影机在整个使用寿命期间持续提供完美的图像质量，而LCD投影机的图像在不同的时间段出现了不同程度的衰减问题。?这个研究当时在业界引起了不小的震动，赞同和争议的声音并存。由于试验模拟的是7天24小时连续工作模式，因此对于测试结果是否能完全反映现实应用的置疑最多。而且首次测试选取的样本也有限，于是TI公司陆续又进行了两次深入研究。在2003年开始，依旧由罗彻斯特技术学院执行，进行的第二次可靠性研究，分别对8台DLP和7台LCD投影机进行了同样7天×24小时条件下的连续测试；2005年12月开始，由位于美国纽约州科特兰市的独立测试研究机构Intertek

ETL SEMKO执行了第三次的研究，这次的测试样本扩充到6个型号共计54台的规模，并且改变了连续测试的模式。参测的投影机共分三组接受不同的开关机循环周期测试：7天×24小时持续开机、5.5小时开机、2.5小时关机、1.5小时开机、2.5小时关机模式。这些循环周期代表不同的使用模式，所有的测试环境完全相同。这样的目的是为了将测试结果与实际应用更有利地相结合。实验结果得到同样的DLP产品具有稳定图像可靠性的结论。