透析DLP投影機核心 DMD芯片圖文介紹

　　在文中我們以圖文方式介紹DLP投影機的核心——DMD芯片。

　　DMD芯片工作原理

　　微反射鏡結構

　　在DMD芯片，微反射鏡是其最小的工作單位，也是影響其性能的關鍵。微反射鏡的體積非常小，但是依然擁有不同于液晶的復雜機械結構——每塊微反射鏡都有獨立的支撐架，并圍繞鉸接斜軸進行+/-12°進行的偏轉。對于微反射鏡這種微型機械，傳統的機械或是液壓控制已無法使用（即使能夠使用，也會由于機械磨損而迅速損壞），因此在微反射鏡的兩角布置了兩個電極，通過電壓控制控制偏轉，獲得了高精度的控制能力和無限的偏振壽命。

　　微反射鏡工作示意圖

　　微反射鏡是依靠反射光線工作的，其偏轉能力是其關鍵，如上圖所示這是一個偏轉角度達+/-12°微反射鏡的工作示意圖，在微反射鏡開啟狀態時（On State，+12°），入射光線（光源）的入射角達到12°，反射角亦達12°（兩者相加即是24°），此時光能最大，即為（255，255，255）；若微反射鏡偏向關閉（Off State，-12°）狀態，此時鏡頭接收到的光線越來越小，到達關閉狀態時，亮度最低，即為（0，0，0）。

　　微反射鏡工作側視圖

　　一塊微反射鏡僅能提供+/-12°的偏轉，但是實際情況卻提供72°的工作范圍，再考慮到微反射鏡是透過電極控制的、可視為能實現無級翻轉，進而在單個像素內提供極高的亮度控制范圍，最終輕松實現高對比度。

　　DMD芯片驅動

　　與所有半導體一樣，DMD芯片亦需要進行封裝，以保護脆弱的內核（反射鏡）和提供散熱條件。BGA（Ball Grid Array，球形柵格陣列封裝）、PGA（Pin Grid Array，針狀柵格陣列封裝、LGA（Land Grid Array，柵格陣列封裝）都是一些常見的封裝形式，TI在DMD芯片上選擇了CPU常用的PGA封裝，因此外觀上與奔騰3、Althon XP這些CPU非常相似，不過實際上仍存在很大不同。

　　DMD芯片正面

　　與CPU不同，位于DMD芯片內核的不是刻蝕電路而是海量的微反射鏡，這些微反射鏡脆弱的同時又得面向光線，因此在微反射鏡表面是覆蓋了一整塊高透光率、高硬度的光學玻璃作為保護。

　　DMD芯片背面

　　DMD芯片散熱設計注定是一件麻煩的事情，其工作時自身會把電能轉化為熱量，同時一部分入射光線亦會轉換為熱量，要保護微反射鏡不怕熱量和減少光路扭曲破壞必須進行制冷，可是受到微反射鏡工作原理決定，不可能在微反射鏡表面貼上散熱片，只能把熱量傳遞到背面再進行制冷。從DMD芯片背面圖可以看到，大量針腳布局在基板的外圍，用于供電與傳輸信號；芯片中間空曠是微反射鏡陣列的背面，輔以加速熱量傳遞的金屬片，DMD芯片正是基于這個區域的將熱量傳遞出去的。

　　DMD芯片安裝圖

　　DMD芯片封裝完畢，最終要安裝到DLP投影機中，為此TI設計了一個非常牢固但亦非常復雜的固定裝置，而散熱片（Heat Sink）則是位于DMD芯片的后方，熱量從DMD芯片背面透過導熱貼（Thermal Pad）傳遞到散熱片上。

　　Dual CMOS Memory

　　在文章即將結束之前，簡單看一下微反射鏡的驅動形式，由于微反射鏡是依靠電極控制的，電極則是底層CMOS控制電路和鏡片復位信號的二進制狀態進行單獨控制的，在16個單獨的復位塊中驅動，可進行全局尋址或一次尋址一個。以下是DLP測試機和DLP1700（DMD芯片）結構圖：

　　DMD芯片測試用結構圖