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奈米通訊 NANO COMMUNICATION 23卷 No.3 35 微機電明星產品-投影機 當投影機的成像原理，是藉由高亮度鹵素燈泡產 生光源，通過濾鏡、色輪或分光鏡，將光線轉換成紅、 綠、藍三色光，再照射到顯影面板，經由光源穿透或反 射的方式，把影像送到鏡頭，再投射在螢幕或大型牆面 上。投影機依據成像技術不同，基本上可分為三大類： CRT 投影機、LCD 投影機和 DLP 投影機，由於 CRT 技術 的投影機已經過時且鮮少使用，現在市場上最常見的便 是 LCD 投影機和 DLP 投影機。 LCD 廠牌代表為 Sony 與 Epson，而 DLP 面板皆由德州儀器 (Texas Instruments, TI ) 掌握，再將面板售予 DLP 投影機製造商。 什麼是 DLP ? DLP 與投影機有何關聯 ? DLP(Digital Light Processing) 即所謂的數位光線處理，使用在投影機 和大螢幕背投電視中的優質顯示技術。DLP 技術最早是 由德州儀器 (Texas Instruments, TI) 開發的，從成功開發 元件原型到產品量產共歷經 15 年之久，即使良率僅有 60%，其市場佔有率卻大於 90% 且獨佔多年，即便有不 少知名的競爭對手投入此行業，它至今仍然是此項技術 的主要供應商。在 DLP 投影機中，影像是由 DMD(Digital Micro Mirror Device，數位微型反射鏡元件 ) 反射光線產 生的，在完整 CMOS 記憶體電路上佈置一個由 DMD 精 密且微型的反射鏡所組成的矩陣，每一個數位微型反射 鏡控制投影畫面中的一個像素。微型反射鏡的數量與投 影畫面的解析度相符，例如 : 800×600、1024×768、 1280×720 和 1920x1080 (HDTV) 是一些常見的 DMD 陣列 矩陣的尺寸，也因其微型且精密，所以投影的畫面非常 清晰。以下簡述 DLP 與 DMD 的基本工作原理。 DMD(Digital Micro-mirror Device )，其中文的意思 是數位微型反射鏡元件，從字面上直接說明，數位即表 示「0 」與「1 」，這裡的「1 」即表示當記憶晶胞處於 「ON」狀態時，反射鏡會旋轉至 +10 度；「0」即表示記 憶晶胞處於「OFF」狀態，反射鏡會旋轉至 -10 度。只要 結合 DMD 以及適當光源和投影光學系統，反射鏡元件 就會依據「ON」與「OFF」的狀態把入射光源反射進入 投影鏡頭的透光孔或是離開其透光孔，使得「ON」狀態 的反射鏡看起來非常明亮，「OFF」狀態的反射鏡看起來 便是黑暗的狀態 ( 圖 1) 。由於微型反射鏡進行影像放映 時，會經過數十萬次甚至是上百萬次的 +10 度與 -10 度 擺動，DMD 結構中的鉸鏈 (Hinge) 主要功能負責 +10 度 與 -10 度擺動，而彈簧墊 (Spring Tip) 主要功能負責使微 型鏡面經過 +10 度或 -10 度擺動後反彈回原來的位置， 因此經過上百萬次的轉動與反彈接觸，結構本身皆不能 微機電明星產品- 投影機 呂如梅 國家奈米元件實驗室／製程服務組 圖 1 微型反射鏡元件操作示意圖。
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奈米通訊NANO COMMUNICATION 23卷 No.3
35
微機電明星產品-投影機
當投影機的成像原理，是藉由高亮度鹵素燈泡產
生光源，通過濾鏡、色輪或分光鏡，將光線轉換成紅、
綠、藍三色光，再照射到顯影面板，經由光源穿透或反
射的方式，把影像送到鏡頭，再投射在螢幕或大型牆面
上。投影機依據成像技術不同，基本上可分為三大類：
CRT投影機、LCD投影機和 DLP投影機，由於 CRT技術
的投影機已經過時且鮮少使用，現在市場上最常見的便
是 LCD投影機和 DLP投影機。 LCD廠牌代表為 Sony與
Epson，而 DLP面板皆由德州儀器 (Texas Instruments, TI )
掌握，再將面板售予 DLP投影機製造商。
什麼是 DLP ? DLP與投影機有何關聯 ? DLP(Digital
Light Processing)即所謂的數位光線處理，使用在投影機
和大螢幕背投電視中的優質顯示技術。DLP技術最早是
由德州儀器 (Texas Instruments, TI)開發的，從成功開發
元件原型到產品量產共歷經 15 年之久，即使良率僅有
60%，其市場佔有率卻大於 90%且獨佔多年，即便有不
少知名的競爭對手投入此行業，它至今仍然是此項技術
的主要供應商。在 DLP投影機中，影像是由 DMD(Digital
Micro Mirror Device，數位微型反射鏡元件 )反射光線產
生的，在完整 CMOS記憶體電路上佈置一個由 DMD精
密且微型的反射鏡所組成的矩陣，每一個數位微型反射
鏡控制投影畫面中的一個像素。微型反射鏡的數量與投
影畫面的解析度相符，例如 : 800×600、1024×768、
1280×720和 1920x1080 (HDTV)是一些常見的 DMD陣列
矩陣的尺寸，也因其微型且精密，所以投影的畫面非常
清晰。以下簡述 DLP與 DMD的基本工作原理。
DMD(Digital Micro-mirror Device )，其中文的意思
是數位微型反射鏡元件，從字面上直接說明，數位即表
示「0」與「1」，這裡的「1」即表示當記憶晶胞處於
「ON」狀態時，反射鏡會旋轉至 +10度；「0」即表示記
憶晶胞處於「OFF」狀態，反射鏡會旋轉至 -10度。只要
結合 DMD以及適當光源和投影光學系統，反射鏡元件
就會依據「ON」與「OFF」的狀態把入射光源反射進入
投影鏡頭的透光孔或是離開其透光孔，使得「ON」狀態
的反射鏡看起來非常明亮，「OFF」狀態的反射鏡看起來
便是黑暗的狀態 (圖 1)。由於微型反射鏡進行影像放映
時，會經過數十萬次甚至是上百萬次的 +10度與 -10度
擺動，DMD結構中的鉸鏈 (Hinge)主要功能負責 +10度
與 -10度擺動，而彈簧墊 (Spring Tip)主要功能負責使微
型鏡面經過 +10度或 -10度擺動後反彈回原來的位置，
因此經過上百萬次的轉動與反彈接觸，結構本身皆不能
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國家奈米元件實驗室／製程服務組
圖 1 微型反射鏡元件操作示意圖。
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產生任何耗損或破壞，所以其扮演非常重要的關鍵角色
(圖 2)，因此德州儀器 (Texas Instruments, TI)有十分完整
的專利保護，尤其是此結構設計與金屬材料物質與含量
比例⋯.等等。
DLP (Digital Light Processing)，數位光源處理技術。
DLP是由數十萬個數位微型反射鏡 DMD (Digital Micro-
mirror Device)所組成，經由積體電路的記憶體驅動電
壓，使得數位微型反射鏡會成 -10度與 +10度轉動，光
源主要由三色，紅、藍、綠所組成，明亮的影像會有較
多的反射鏡呈現「ON」的狀態；反之灰階的影像會有較
多呈現「OFF」的狀態，由於採用微型鏡面反射的原理，
DLP的影像顯示可以呈現更優質的黑白對比度 (圖 3)。
LCD影像呈現的方式是由三色光源會聚成一個像素點，
而單晶片的 DLP 其影像呈現方式，其三色光源都是由
同一個微型鏡面反射到同一像素點，因此不會存在些許
模糊問題，所以黑色區域是優質的黑色，像素點的邊界
也不會出現一些模糊或陰影地帶，因此圖像若是細小線
條或是更精密的文字，DLP投影機一定比 LCD投影機更
加清晰敏銳，單色黑色是完全的黑色，而單色白色更純
正，其它顏色的灰階層次更加清楚豐富。
單晶片 DLP(Digital Light Processing )系統主要用於
商用資料投影機、或大多數的家庭娛樂投影機以及大螢
幕背投電視，它先利用一組聚光鏡將燈泡發出的光源聚
焦在分光鏡 (Color Filter)形成三色光源 (紅、藍、綠 )，
再利用第二組鏡片將通過的光線均勻聚焦在 DMD元件
表面 (圖 3)，然後反射進入投影鏡頭的透光孔或是離開
其透光孔。大多數的 DLP投影機的主要元件是分光鏡與
DMD單晶片，其光學結構簡單 (圖 3)，所以另一項符合
市場的的優點就是更小的體積和更輕的重量。
參考資料
[1] 元件科技2003年9月號，DLP™技術概要
[2] 電子工程專輯，高效能MEMS微型投影機設計
圖 2 微型反射鏡元件結構示意圖。
圖 3 單晶片 DLP投影機光學結構。
