细说DMD芯片-DLP2

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1，DMD转动角度
光学输出的微机电系统（optical micro-electrical-mechanical system (MEMS) ），它由许多小型铝制反射镜面组成，每个镜面被称为一个像素。每个镜面能够绕每一个正方向小镜子（或者叫一个像素）的对角线偏转±12°，即DMD的微镜有三种状态+12°，0°，-12°

2. DMD的特性
   2.1，微反射镜单元的尺寸大约是16μm或14μm（micormiror pitch）
   2.2, DMD芯片已升级，原芯片上的微镜尺寸16μm，翻转角度为10°，现在的DMD微镜尺寸为14μm，翻转12°它的开闭控制是通过反射镜停止时起阻尼作用的弹簧触点靠近反射镜
   2.3，微镜间隙为1微米
   2.4，通常由多达50至200万的微镜构成阵列来使用(像素)
   2.5，可反复使用1兆次。寿命试验表明，按照通常的使用方式可以使用10万小时
   2.6, 对比度（开，关亮度比），亮度（反射率），灰阶及色保真度（On占空比，PWM调整），响应度（轻，10us）,

3. DMD的内部结构和工作原理
   3.1，内部结构
   
   
   其主要结构分为四层：

第一层是微反射镜单元，处于悬浮状态，形状为正方形，由铝合金制成，在偏转时较为轻便。
第二层是连接微镜单元的扭臂梁—铰链(旋转轴），以及微镜的寻址电极（用于旋转）。
第三层为金属层，包括扭臂梁的寻址电极（传递电机信号）、偏置/复位电极、以及微镜单元的着陆平台（限制镜面偏转±12°或±10°）。
第四层为静态存储器（RAM），其采用大规模集成电路标准CMOS工艺。
微镜单元与扭臂梁相连接，而扭臂梁通过铰链悬置于两个铰链支撑柱上，DMD可以围绕铰链轴进行旋转。铰链支撑轴连接到偏置/复位电极，其为每一个微镜单元提供偏置电压。对于每一个微镜单元，都有两个导电通道，并且扭臂梁的寻址电极和数字微反射镜的寻址电极连接到底层的静态存储器上。

3.2，工作原理
每一个微反射镜单元有三个稳态：+12°或+10°（开）、0°（无信号）、-12°或-10°（关）。当给微反射镜一个信号“1”，其偏转+12度或+10度，被反射的光刚好沿光轴方向通过投影物镜成像在屏上，形成一个亮的像素。当反射镜偏离平衡位置-12度或-10度时（信号“0”），反射的光束将不能通过投影透镜，因此呈现一个暗的像素。控制信号二进制的“1”，“0”状态，分别对应微镜的“开”“关”两个状态。当给定的图形数据控制信号序列被写入CMOS电路时，通过DMD对入射光进行调制，图形就可以显示于像面上。

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3.3，DMD寻址序列包括以下过程：
首先复位DMD阵列中所有微镜，使其能够进行偏转，处于准平衡态。
撤消偏置电压，释放微镜，使其翻转回到初始平面状态。
施加偏置电压，使微镜翻转到所寻址的状态。
维护偏置电压不变，使微镜状态锁定（此时不断响应微镜下面SRAM的状态更新），不随寻址电极电压的改变而改变。
寻址下一个SRAM阵列，逐步更新SRAM存储内容。
重复进行第一步操作。

2，制作工艺与工作原理
DMD精微反射镜面是一种整合的微机电上层结构电路单元 (MEMS superstructure cell)，它是利用cmos SRAM记忆晶胞所制成。DMD上层结构的制造是从完整CMOS内存电路开始，再透过光罩层的使用，制造出铝金属层和硬化光阻层(hardened photoresist) 交替的上层结构，铝金属层包括地址电极 (address electrode)、绞链(hinge)、轭 (yoke) 和反射镜，硬化光阻层则 作为牺牲层 (sacrificial layer)，用来形成两个空气间 (air gaps)。铝金属会经过溅镀沉积 (sputter-deposited) 以及电浆蚀刻 (plasma-etched)处理，牺牲层则会经过电浆去灰 (plasma-ashed) 处理，以便制造出层间的空气间隙 每个微反射镜都能将光线从两个方向反射出去，实际反射方向则视底层记忆晶胞的状态而定；当记忆晶胞处于「ON」状态时，反射镜会旋转至+12度，记忆晶胞处于「OFF」状态，反射镜会旋转至-12度。只要结合DMD以及适当光源和投影光学系统，反射镜就会把入射光反射进入或是离开投影镜头的透光孔，使得「ON」状态的反射镜看起来非常明亮，「OFF」状态的反射镜看起来就很黑暗。利用二位脉冲宽度调变可以得到灰阶效果，如果使用固定式或旋转式彩色滤镜，再搭配一颗或三颗DMD芯片， 即可得到彩色显示效果。DMD的输入是由电流代表的电子字符，输出则是光学字符，这种光调变或开关技术又称为二位脉冲宽度调变 (binary pulsewidth modulation)，它会把8位字符送至DMD的每个数字光开关输入端，产生28或256个灰阶。最简单的地 址序列 (address sequence) 是将可供使用的字符时间 (field time) 分成八个部份，再从最高有效位 (MSB) 到最低有效位(LSB)，依序在每个位时间使用一个地址序列。当整个光开关数组都被最高位寻址后，再将各个像素致能 (重设)，使他们同时对最高有效位的状态 (1或0) 做出反应。在每个位时间，下个位会被加载内存数组，等到这个位时间结束时，这些像素会被重设，使它们同时对下个地址位做出反应。此过程会不断重复，直到所有的地址位都加载内存。入射光进入光开关后，会被光开关切 换或调变成为一群光包(light bundles)，然后再反射出来，光包时间则是由电子字符的个别位所决定。对于观察者来说，由于光包时间远小于眼睛的整合响应（integration）时间，因此他们将会看到固定亮度的光线。