DMD芯片是德州儀器的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，DMD的芯片尺寸也在不斷變化，從0.55到0.95寸，技術(shù)上也從原來(lái)的SDR DMD芯片組發(fā)展到DDR芯片組，并且分辨率最大支持4K，而第一塊DMD芯片的分辨率僅為16*16，也就是說(shuō)德州儀器在DMD技術(shù)芯片上的研發(fā)在不斷精密和完善。
德州儀器推出0.98-DLP影院DMD芯片
DMD的工作原理就是將色輪透過(guò)來(lái)的三原色光混合在一起，并且通過(guò)數(shù)據(jù)控制轉(zhuǎn)換為彩色圖像。雖然看似簡(jiǎn)單，但是技術(shù)含量極高，那么DMD又是如何實(shí)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COMS SRAM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(kāi)始，再透過(guò)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(lái)形成兩個(gè)空氣間隙。鋁金屬經(jīng)過(guò)濺鍍沉積及等離子蝕刻處理，犧牲層則經(jīng)過(guò)等離子去灰(plasma—ashed)處理，制造出層間的空氣間隙。
從技術(shù)角度看，DMD芯片包括了電子電路、機(jī)械、光學(xué)三個(gè)方面。其中電子電路部分為控制電路，機(jī)械部分為控制鏡片轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)部分，光學(xué)器件部分便是指鏡片部分。當(dāng)DMD正常工作的時(shí)候，光線經(jīng)過(guò)DMD芯片，DMD表面布滿了體積微小的可轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片便會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)反射光線，每個(gè)鏡片的旋轉(zhuǎn)都是由電路來(lái)控制的。每個(gè)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)速度可達(dá)到上千轉(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(guò)鏡頭投射到屏幕上以后，給人的視覺(jué)器官造成錯(cuò)覺(jué)，人的肉眼錯(cuò)將快速閃動(dòng)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。
上面的DMD工作原理已經(jīng)能說(shuō)清楚了，如果你想更深入了解DMD芯片，請(qǐng)看下面文字：
DMD芯片的構(gòu)造
在DMD芯片的最上面由數(shù)十萬(wàn)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(gè)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(lái)德州儀器對(duì)鏡片下方的鏈接部分進(jìn)行了改善和簡(jiǎn)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(guò)程中的雜散光線的影響被大大降低，對(duì)比度指標(biāo)進(jìn)一步提高。當(dāng)記憶晶胞處于“ON”狀態(tài)時(shí)，反射鏡會(huì)旋轉(zhuǎn)至+12度，若記憶晶胞處于“OFF”狀態(tài)，反射鏡會(huì)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(huì)把入射光反射進(jìn)入或是離開(kāi)投影鏡頭的透光孔，使得“0N”狀態(tài)的反射鏡看起來(lái)非常明亮，“0FF”狀態(tài)的反射鏡看起來(lái)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(guò)濾后的光，至少可生成1670萬(wàn)種顏色。DMD的輸入是由電流代表的電子字符，輸出則是光學(xué)字符，這種光調(diào)變或開(kāi)關(guān)技術(shù)又稱為二位脈沖寬度調(diào)變，它會(huì)把8位字符送至DMD的每個(gè)數(shù)字光開(kāi)關(guān)輸入端，產(chǎn)生28或256個(gè)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(gè)芯片表面積的90%以上，有效提升了光學(xué)利用率。另外還有一點(diǎn)需要進(jìn)行了解：通過(guò)對(duì)每一個(gè)鏡片下的存儲(chǔ)單元以二進(jìn)制平面信號(hào)進(jìn)行電子化尋址，DMD陣列上的每個(gè)鏡片被以靜電方式傾斜為開(kāi)或關(guān)態(tài)。決定每個(gè)鏡片傾斜在哪個(gè)方向上為多長(zhǎng)時(shí)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(surface micromachining)多晶矽”方法制作，具有機(jī)構(gòu)穩(wěn)固性、靈活性強(qiáng)，成本低廉的特點(diǎn)。具體實(shí)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(shí)不會(huì)影響金屬化制程或電晶體，也不會(huì)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)基礎(chǔ)。同時(shí)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(wèn)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(hào)，調(diào)控片上每個(gè)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(kāi)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(duì)這個(gè)詞也比較熟悉，我們經(jīng)?？梢钥吹侥承└叨说?080p DLP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(huì)稱呼不同呢？
采用第一代DMD的DLP投影機(jī)僅僅是針對(duì)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，對(duì)比度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(kāi)始進(jìn)入家庭影院市場(chǎng)（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(kāi)始，DLP投影機(jī)開(kāi)始分為數(shù)據(jù)投影（商用）和視頻投影（家用）兩種按照應(yīng)用方向發(fā)展的路線。德州儀器也對(duì)DMD芯片進(jìn)行了最大的技術(shù)變革——將微鏡非光學(xué)面的金屬統(tǒng)統(tǒng)處理成黑色，此舉大大降低來(lái)自金屬反射出的雜散光，空前提升了DLP投影機(jī)的對(duì)比度，這一技術(shù)被稱為“Darkchip 1”。當(dāng)然，Darkchip也在不斷的發(fā)展中，2007年9月德州儀器發(fā)布了最新一代“超黑”技術(shù)DarkChip 4，可將原始對(duì)比度提升高達(dá)30%。