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最新MEMS技術創新可攜式高畫質投影顯示器用途
 

【作者: 德州儀器】   2015年06月16日 星期二

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微機電系統(MEMS)顯示技術向來以卓越的影像品質著名,全球各地數位影城有超過八成都採用這種技術。由於近年在尺寸、效率與亮度方面都有所創新,相關技術現已能夠應用在尺寸較小、靠電池供電的裝置,開發人員、品牌與系統整合廠商可藉此打造各種應用與產品,不論平面屬於何種材質,幾乎都可以轉換為高畫質(HD)投影顯示器。


試想你在汽車遮陽板上加裝抬頭顯示器(HUD),就能將行車方向指示投影在擋風玻璃上。只要一台內建微型投影機的平板,就能與他人分享大螢幕上的內容,幾乎完全不受時間與地點的限制。想像你自己戴上近眼顯示(NED)眼鏡,眼前馬上就能顯示最新的導航或社群媒體更新資訊。MEMS投影顯示技術近年來不斷提升,而這不過是相關消費性與工業創新應用當中的幾個例子罷了。


MEMS技術原理

德州儀器(TI)MEMS投影顯示技術的核心,包含一整個陣列的高反射性鋁製微型反射鏡,稱為數位微型反射鏡元件(DMD)。一個數位微型反射鏡元件裡可能有數百萬個獨立控制的微型反射鏡,每個下面都搭配一個互補式金屬氧化物半導體(CMOS)記憶格(memory cell)。


數位微型反射鏡元件本身就是一種電子輸入/光學輸出裝置,有了它,開發人員就能打造更快、更有效率而且更可靠的空間光調變器(spatial light modulation)。當結合光學引擎組合當中的RGB LED與光學鏡片,採用數位微型反射鏡元件的投影系統就能顯示生動的高畫質影像或視訊。


DLP Pico晶片組就是數位微型反射鏡元件投影的應用實例之一,採用的是DLP TRP這種突破性MEMS技術。由於畫素間距(pixel pitch)較小只有5.4μm,且傾斜角度降至17度,這些晶片組的解析度較高且能耗更低,光學效率卻仍高出相同尺寸的前代晶片組產品,同時還支援強化影像處理演算。


這種新一代數位微型反射鏡元件的耗電也減少50%—最低可達180mW—解析度卻是相同尺寸前代產品的兩倍之高。


將這些最新畫素技術結合DLP IntelliBright影像處理演算法,所打造出來的晶片組與相同解析度的前代晶片組架構相比,亮度也提升了100%。


DLP IntelliBright技術是由一整套新的影像處理演算法所組成,具備兩大關鍵功能:能動態調整每個RGB LED,讓實際亮度、對比與系統耗電達到優化狀態;此外也能智慧調整影像較暗的部分,以增加感知亮度。


MEMS技術提升 帶動顯示應用創新

隨著市場趨勢逐漸朝向輕薄外型、低能耗與高解析度,MEMS顯示裝置也帶動了一波創新應用,幾乎所有材質平面都能轉換成高解析度顯示器。


MEMS應用於投影的技術不斷提升,應用範圍包括沉浸式運算、行動投影機、無螢幕電視、控制面板、互動式顯示、近眼顯示之類的穿戴式運算裝置、售後市場抬頭顯示器與電玩用低延遲顯示器。接下來就讓我們一一深入探討。


從筆電、智慧手機到平板,個人運算裝置現在都能採用MEMS顯示技術。除了一般的個人運算功能,這些裝置現在還能將任何一種材質的平面,轉換成家庭劇院或商業提案用顯示器。


像智慧手機、平板、筆電以及行動投影機這樣的個人裝置,現在也能提供大螢幕體驗了。這類隨插即用的產品提供了高度的可攜性、高畫質解析度、低能耗特色,適用於各式各樣的企業用或消費性用途。這些多用途裝置滿足了消費者的各種需求,包括奔波於全球各地為客戶提案的商務人士,還有那些想邀請鄰居到自家後院觀賞電影的父母們。


以MEMS技術結合動態感應功能,桌上型電腦就能支援互動式顯示器,帶給使用者沉浸式運算體驗—包括只要碰觸任一平面就能操控使用者介面,而不必利用實體滑鼠、鍵盤或觸控式螢幕的革命性功能。目前消費性市場上已有好幾種產品具有這類功能。


超越牆面以及其他平面,這種新世代MEMS裝置具有尺寸較小、解析度高、低延遲以及低能耗等特色,因此也很適合使用近眼顯示器的擴增實境與虛擬實境應用。這類裝置能提供穿戴式運算體驗—適用於超逼真電玩遊戲系統,或是一目瞭然的穿戴式電腦。


為了追求極致的可攜性,無螢幕顯示器讓使用者可以利用電池供電的獨立可攜式裝置串流視訊,再放大影像投影在牆面或任何一種平面上。不需要笨重的電視機,也沒有雜亂的電線—只需一小台可攜式裝置,不論在家或出外都可使用。


結合各種優勢

採用MEMS技術的數位微型反射鏡元件不斷創新,讓開發人員有更多機會將投影顯示技術,整合至各種工業、消費性與企業用市場的相關應用當中。


一個穩健的生態系統已然成形,可協助開發人員迅速推出產品上市,並支援消費者現有以及不斷演化的各種需求。舉例來說,德州儀器擁有DLP pico光學引擎製造商生態系統,開發商因此無須具備光學專業。這些光學模組結合了數位微型反射鏡元件、LED照明來源,還有各種必要的反射鏡與鏡頭,能為全球各地客戶提供統包式光學模組解決方案。


利用現今的MEMS顯示技術,投影技術得以趨向微型、提高亮度並增加效率,以更小的外型提供創新的新型高解析度顯示應用。


(本文作者為德州儀器DLP產品部門整體市場與全球應用經理Anshul Jain)


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