液晶電視1920×1080 FHD分辨率早已是入門基本款,正在往更高更大大尺寸4K×2K UHD目標邁進。但十幾年以來,投影機的分辨率市場主流依然停留在XGA 1,024×768。為什么呢?
投影機是一個光機電整合的系統產品,其關鍵芯片除了DMD/LCD外,還包括光學部品及光源,當芯片分辨率增大,為了維持亮度,每個pixel得保持不變,就要加大芯片面積,所以光學鏡片得加大面積來搭配,以致機器尺寸變大成本也隨之上漲。但對用戶來說,一般學校或公司預算大約在500-1,000美元之間,而用戶不愿意在提升分辨率上付出更高的成本,也就致使產品的終端售價受限,在有限的價格面前,就不得不犧牲分辨率了。另一方面,液晶電視價格已經非常便宜,這導致投影機提升分辨率的開發方案沒有經濟效益。
盡管如此,分辨率卻不會成為投影機發展的掣肘。與液晶電視相比,投影機的主要優勢在于,其可以投出大于百寸的畫面,基本超過了目前主流的液晶電視尺寸極限。因此投影機的設計重點在于輸出亮度,而不在于分辨率。除了一些家庭劇院或工程投影機追求分辨率外,一般簡報教學用投影機XGA已足夠應用。
但為了能夠進一步突破成本性能方面的缺陷,TI(德州儀器)TRP做了以下的創新。
縮小Pixel尺寸但保持投光效率,讓FHD分辨率大眾化
為了突破價格、分辨率及亮度的限制循環。TI開發了一種新的技術叫TRP (Tilt & Roll Pixel ),之前叫BTP(Binary TiltPixel)。請看圖1 DMD Pixel架構的演進。
這個技術提升光源的收光效率,收光角從24度增加到34度,等同于可以增加一倍的收光效率。因此在同樣的亮度下,可以縮小Pixel面積成達50%。
TRP的工作原理,是在原有Pixel架構下,新增一個傾斜(Tilt)的鉸鏈(Hinge),讓DMD的活動先做傾斜 到12deg位置,然后再依照之前pixel 的左右轉動(roll)-/+12 deg,做光的ON/OFF 調節。因為這Tilt 動作讓TRP動作角度加大為12×1.414 (√2) = 17 deg從而可以從光源收更多的光能量,以彌補Pixel尺寸縮小的負面效果。

圖1 DMD Pixel架構的演進
當Pixel縮小,DMD分辨率可以保持FHD 1,920×1,080,但DMD尺寸可從0.65”縮小到0.47”。這樣一來 DMD尺寸縮小,可以讓光學組件縮小,機器尺寸縮小,達到成本下降的目的,可以說是一舉數得,這是技術突破帶來的紅利。

圖2 是Ti 在像素尺寸縮小的進程
當Pixel縮小,DMD分辨率可以保持FHD 1,920×1,080,但DMD尺寸可從0.65”縮小到0.47”。這樣一來 DMD尺寸縮小,可以讓光學組件縮小,機器尺寸縮小,達到成本下降的目的,可以說是一舉數得,這是技術突破帶來的紅利。
Smooth Pixel 增加分辨率: 以FHD DMD達到投射4K×2K 的效果
近來4K×2K顯示需求越來越高,電視已有不少比例轉到4K×2K,所以訊號源也逐漸增加中。因此投影機也不能回避這一需求,但如何讓機器分辨率提升,售價仍保持在可接受的范圍?
TI借助TRP技術,以FHD DMD為基礎,加入一光學組件可由致動器(Actuator)的牽動,依Frame time將光點做半個Pixel 的移動,以四個為一周期。
因此投影在銀幕上的視覺效果就如同4K2K UHD的分辨率。請看圖3所示。

圖3 投影光點做上下左右的移動方式
此致動器的長相如圖4,是一個光學玻片置于一個可以微量移動的平臺上,移動量為DMD半個Pixel距離。其擺放位置可以在于TIR與Lens之間 。投影機主體架構不變,以外加光學組件來完成FHD分辨率轉換成4K×2K,這是一個簡便省錢且快速導入4K×2K的聰明方法。

圖4 光學致動器
TI在投影技術的開發不斷投入,近五年來已導入LED 光源,激光光源及TRP技術。并提升DLP在FHD及UHD高分辨率機種上的競爭力。通過創新開發,TI為投影機產業又建立新一代平臺,提供投影廠家一個揮灑的空間。