Dispositivo digital de microespejos - Digital micromirror device

Un chip DMD, utilizado en la mayoría de los proyectores y algunos televisores.

El dispositivo de microespejos digitales , o DMD , es el sistema microoptoelectromecánico (MOEMS) que es el núcleo de la tecnología de proyección DLP de marca registrada de Texas Instruments (TI). El DMD de Texas Instrument fue creado por el físico de estado sólido y miembro emérito de TI Dr. Larry Hornbeck en 1987. Sin embargo, la tecnología se remonta a 1973 con el uso de Harvey C. Nathanson (inventor de MEMS c. 1965) de millones de espejos móviles microscópicamente pequeños para Cree una pantalla de video del tipo que ahora se encuentra en los proyectores digitales.

El proyecto DMD comenzó como el dispositivo de espejo deformable en 1977 utilizando moduladores de luz analógicos micromecánicos. El primer producto DMD analógico fue la impresora de billetes de avión TI DMD2000 que utilizaba un DMD en lugar de un escáner láser.

Un chip DMD tiene en su superficie varios cientos de miles de espejos microscópicos dispuestos en una matriz rectangular que corresponden a los píxeles de la imagen que se va a mostrar. Los espejos se pueden girar individualmente ± 10-12 °, a un estado encendido o apagado. En el estado encendido, la luz de la bombilla del proyector se refleja en la lente, lo que hace que el píxel parezca brillante en la pantalla. En el estado apagado, la luz se dirige a otra parte (generalmente a un disipador de calor ), lo que hace que el píxel parezca oscuro. Para producir escalas de grises , el espejo se enciende y apaga muy rápidamente, y la relación entre el tiempo de encendido y el tiempo de apagado determina la sombra producida ( modulación binaria de ancho de pulso ). Los chips DMD contemporáneos pueden producir hasta 1024 tonos de gris (10 bits). Consulte Procesamiento de luz digital para obtener información sobre cómo se producen las imágenes en color en sistemas basados ​​en DMD.

Diagrama de un microespejo digital que muestra el espejo montado en el yugo suspendido con el resorte de torsión corriendo de abajo de izquierda a arriba a la derecha (gris claro), con las almohadillas electrostáticas de las celdas de memoria debajo (arriba a la izquierda y abajo a la derecha)

Los espejos en sí están hechos de aluminio y miden alrededor de 16 micrómetros de ancho. Cada uno está montado en un yugo que a su vez está conectado a dos postes de soporte mediante bisagras de torsión compatibles . En este tipo de bisagra, el eje se fija en ambos extremos y gira en el medio. Debido a la pequeña escala, la fatiga de las bisagras no es un problema, y ​​las pruebas han demostrado que incluso 1  billón (10 12 ) de operaciones no causan daños notables. Las pruebas también han demostrado que las bisagras no pueden dañarse por golpes y vibraciones normales, ya que son absorbidas por la superestructura DMD.

Dos pares de electrodos controlan la posición del espejo por atracción electrostática. Cada par tiene un electrodo a cada lado de la bisagra, con uno de los pares posicionado para actuar sobre el yugo y el otro actuando directamente sobre el espejo. La mayoría de las veces, se aplican cargas de polarización iguales a ambos lados simultáneamente. En lugar de girar a una posición central como cabría esperar, esto en realidad mantiene el espejo en su posición actual. Esto se debe a que la fuerza de atracción en el lado hacia el que ya está inclinado el espejo es mayor, ya que ese lado está más cerca de los electrodos.

Para mover los espejos, primero se carga el estado requerido en una celda SRAM ubicada debajo de cada píxel, que también está conectada a los electrodos. Una vez que se han cargado todas las celdas SRAM, se elimina el voltaje de polarización, lo que permite que prevalezcan las cargas de la celda SRAM, moviendo el espejo. Cuando se restablece la polarización, el espejo se mantiene nuevamente en posición y el siguiente movimiento requerido se puede cargar en la celda de memoria.

El sistema de polarización se utiliza porque reduce los niveles de voltaje requeridos para direccionar los píxeles de modo que puedan ser impulsados ​​directamente desde la celda SRAM, y también porque el voltaje de polarización se puede eliminar al mismo tiempo para todo el chip, por lo que todos los espejos se mueven. en el mismo instante. Las ventajas de este último son una sincronización más precisa y una imagen en movimiento más cinematográfica .

Un chip DMD roto que muestra los "puntos blancos" que aparecen en la pantalla como "píxeles blancos".

El modo de falla descrito en estos es causado por contaminación interna generalmente debido a una falla del sello que corroe los soportes de los espejos. Una falla relacionada es el pegamento usado entre 2007 y 2013 que bajo el calor y la luz se degrada y desgasifica: esto normalmente causa empañamiento dentro del vidrio y eventualmente píxeles blancos / negros. Por lo general, esto no se puede reparar, pero los chips DMD defectuosos a veces se pueden usar para proyectos menos críticos que no necesitan patrones que cambian rápidamente si los píxeles defectuosos existentes pueden formar parte de la imagen proyectada o trazarse de otra manera, incluido el escaneo 3D.

Aplicaciones

Referencias

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enlaces externos