LCD-технология

LCD-технология (от английского «Liquid Crystal Display» — жидкокристаллическая матрица, жидкокристаллический дисплей) — одно из двух наиболее популярных решений для современных проекторов. В ранних моделях применялись многослойные матрицы, выполненные по TFT-технологии, в современных же проекторах используется полисиликоновая технология (P-Si TFT). При этом каждый проектор оснащается не одной матрицей, как раньше, а сразу тремя высокотемпературными полисиликоновыми жидкокристаллическими дисплеями, каждый из которых отвечает за один из трех цветов.

Работает эта технология следующим образом: белый свет лампы при помощи двух специальных дихроичных зеркал разделяется на три цвета — красный, зеленый и голубой.

Дихроичное — поглощающее из белого света одну треть спектра и пропускающее лучи двух третей спектра, обладающие дополнительными цветами.

После этого каждый цвет пропускается через LCD-матрицу. В этот момент, собственно, и формируется изображение. Каждая матрица состоит из отдельных пикселей, между которыми расположены управляющие элементы. Именно они регулируют прозрачность пикселей, заставляя их выборочно пропускать цвет через себя. После этого цвета попадают в призму, объединяются там и проецируются на экран через систему проекционных линз.

Один из главных недостатков этих проекторов заключается в том, что непрозрачные управляющие элементы мешают прохождению света через LCD-матрицу, т.е. часть ресурса лампы расходуется впустую. Для снижения потерь света в 1998 году специалистами Epson (один из ведущих производителей LCD-матриц для проекторов) был создан дополнительный оптический элемент — массив микролинз (MLA — Micro Lens Array). Каждая линза этого массива, располагаясь напротив пикселя, собирает свет в пучок и фокусирует его на центральную зону «своего» пикселя. Это позволило увеличить количество света, пропускаемого матрицей, на 30-50 процентов.

Однако вторую проблему, связанную с расположением жидких кристаллов в одной плоскости с управляющими элементами, пока решить не удается. Невозможность уменьшения размера пикселей и расстояний между ними приводит к тому, что коэффициент заполнения для LCD-технологии составляет 40-60 процентов.

Коэффициент заполнения — отношение суммарной площади жидких кристаллов к общей площади жидкокристаллической матрицы.

 Все это совершенно не значит, что, используя LCD-проектор, невозможно получить изображение приличного качества. Совсем наоборот. Полисиликоновая технология обеспечивает очень яркую и насыщенную цветопередачу — это особенно важно при проецировании видеоизображений. Кроме того, такие матрицы (по сравнению с теми же TFT) очень устойчивы к долговременному воздействию высоких температур.

 

Агрессивное вытеснение LCD-проекторов с рынка началось с момента создания компанией Texas Instruments DMD-чипов, являющихся основой еще одной проекционной технологии — DLP (о ней — чуть ниже).

Маркировка 3LCD на проекторе означает, что перед вами — представитель нового поколения

трехматричных LCD-продуктов с улучшенными характеристиками.

Маркировка 3LCD на проекторе означает, что перед вами — представитель нового поколения трехматричных LCD-продуктов с улучшенными характеристиками.

Поскольку все производители, выпускающие DLP-проекторы, используют только чипы Texas Instruments, рекламируя свои продукты, они так или иначе объединяют усилия в продвижении новой технологии в массы, делая атаку на покупателя поистине беспощадной. Чтобы хоть как-то ограничить эту экспансию, в январе 2005 года крупнейшие производители LCD-проекторов Fujitsu, Hitachi, Panasonic, Sanyo и Sony объединились под эгидой Epson.

Консорциум, получивший название 3LCD Group, сам себя обязал разъяснять всем и каждому преимущества LCD-технологии.

Как справедливо отметила 3LCD Group, LCD-технологию выгодно отличает одновременное проецирование на экран всех трех цветов спектра, что позволяет получить яркие краски. При этом полностью отсутствует «эффект радуги» — главная болезнь DLP-проекторов бюджетного уровня. Кроме того, LCD-проекторы обеспечивают натуральную передачу серого цвета, причем в последних моделях количество оттенков серого достигает 10 квинтиллионов.

DLP-технология

DLP-технология (от английского «Digital Light Processing» — цифровая обработка света) — одна из наиболее перспективных проекционных технологий, в основе которой лежит изобретение сотрудником компании Texas Instruments доктором Ларри Хорнбеком (Larry Hornbeck) цифрового микрозеркального устройства (DMD, Digital Micromirror Device).

DLP-матрица состоит из большого числа микроскопических зеркал размером до 16 микрон каждое. Вес такого зеркала приблизительно в пять раз меньше, чем вес обычного человеческого волоса. Каждое зеркало соответствует одному пикселю, при этом зазор между зеркалами составляет около 1 микрона. Зеркала изготавливаются из специального алюминиевого сплава, который обладает крайне высоким коэффициентом отражения. Каждое зеркало «насаживается» на ось и прикрепляется к жесткой скобе, которая, в свою очередь, соединяется с основанием матрицы системой подвижных пластин. Под зеркалом в двух противоположных углах расположены электроды, соединенные с памятью SRAM. Влияние электрического поля заставляет зеркала принимать одно из двух возможных положений, отклоняясь от оси строго на +10 или -10 градусов. Таким образом, отражаясь от зеркальной матрицы, свет фокусируется через оптическую систему зеркал и передается на экран.

Не за горами то время, когда проекторы уменьшатся в размерах настолько, что их можно будет носить в кармане или даже вешать на мобильный телефон в качестве брелока — вместо слоников и медвежат, привычных для нас сейчас. Инженерами института Фраунхофера (Fraunhofer Institute, www.fraunhofer.de) был создан крохотный проектор, в котором было использовано только одно зеркальце, способное вращаться вокруг двух осей. Следующие исследования институт планирует направить на уменьшение размеров источника света. Если синий и красный диодные лазеры уже достаточно маленькие, то зеленый лазер исследователям пока не поддается. Разработчики уверены, что как только зеленые диоды, излучающие лазерный луч, приблизятся по размерам к красным и синим, RGB-проекторы величиной с кубик сахара станут реальностью.

Для получения цветного изображения используется несколько способов. В одноматричном проекторе между источником света и микрозеркальной матрицей помещается цветовой светофильтр, разбитый на три сектора — красный, зеленый и синий. Изображение складывается из каждого цвета поочередно, однако большая скорость вращения диска и особенности человеческого зрительного восприятия позволяют увидеть сразу полноцветную картинку. В двухматричных проекторах устанавливается две DMD-матрицы: одна отражает красный цвет, другая — синий и зеленый. Самыми качественными считаются трехматричные проекторы, где за отражение каждого цветового потока отвечает своя матрица. Такие модели отличаются лучшей цветопередачей, при этом частота кадров не ограничена скоростью вращения «цветного колеса».

Еще недавно обустроить домашний кинотеатр могли только люди с кошельком приличной толщины. Всем остальным оставалось только мечтательно вздыхать в магазинах электроники — цены на проекторы парили на недосягаемых простому смертному высотах. К счастью, ситуация изменилась к лучшему.

По сравнению с LCD-проекторами DLP-устройства отличаются большей яркостью изображения — световой пучок проходит не сквозь матрицу, а отражается от нее, не рассеиваясь попусту. Кроме того, очень скромные размеры DMD-матриц позволяют создавать миниатюрные проекторы весом около 800 граммов при небольших размерах. Да и нагревается эта матрица куда как меньше, чем LCD — следовательно, при работе проектор производит гораздо меньше шума, поскольку не требуется усиленного теплоотвода.

Как уже отмечалось выше, при работе с бюджетными моделями DLP-проекторов часто приходится сталкиваться с так называемым «эффектом радуги». Изображение на экране не является однородным, а представляет собой ряд последовательных цветных вспышек. Невооруженным глазом этого не увидеть, однако если помахать рукой перед глазами, то на небольшое время можно будет увидеть изображение, состоящее только из двух цветов, т.е. ладонь на время закроет один из цветных секторов. При просмотре эти вспышки как будто бы незаметны, однако без нашего ведома раздражают зрительный нерв, что может вызвать головную боль и резь в глазах. Для устранения этого негативного эффекта требовалось увеличить скорость вращения колеса, однако это неминуемо вызвало бы значительное удорожание устройств. Поэтому было найдено более простое решение — цветовой светофильтр поделили на шесть цветных сегментов, позднее — на семь и даже восемь. Это позволило увеличить скорость мелькания цветов, однако и цена проекторов тоже увеличилась.

Перспективы развития DLP-технологии — самые радужные, и пресловутый «эффект радуги» тут ни при чем. Постоянно ведутся работы по увеличению количества зеркал, уменьшению межзеркального пространства, размера матрицы, а также оси, крепящей зеркальце к скобе. Все это позволит получить еще более качественное изображение без визуальных дефектов или неприятных для человеческого организма последствий.

Наглядная демонстрация качества проецируемого изображения, которое обеспечивает технология DLP. И белый медведь, и попугай были сфотографированы одной камерой. Затем из снимков выбрали наиболее детализированный и контрастный участок (в нашем случае — глаза), и этот участок транслировали на одну и ту же поверхность, которую фотографировали все той же камерой.

Результат виден невооруженным глазом. Слева на сравнительных снимках — изображение, которое выдает проектор LCD, а справа — DLP.

 

Другие технологии проецирования

Несмотря на то, что LCD- и DLP-технологии в настоящее время наиболее популярны, на прилавках обычных и интернет-магазинов встречаются иногда и более удивительные «звери». Так, некоторые компании изготавливают мультимедийные проекторы на базе электронно-лучевой трубки, знакомой всем нам еще с детства по ЭЛТ (они же CRT) телевизорам.
CRT-проекторы, пожалуй, самые древние, но даже сейчас они способны обеспечивать очень качественное изображение. Именно поэтому их чаще всего используют для демонстрации видео- и DVD-фильмов в домашних кинотеатрах. Впрочем, и этот «кусок» уже норовят урвать DLP-проекторы.

В конце 90-х появилась еще одна интересная технология — LCOS (от английского «Liqued Crystal on Silicon» — жидкие кристаллы на силиконе).
Разработана она была специалистами компании JVC, которые предложили свое название этих матриц — D-ILA (от английского «Direct Drive Image Light Amplifier» — прямое усиление света от изображения).
Эта технология, по большому счету, как бы соединяет все предыдущие: как и в LCD, здесь матрица основывается на слое жидких кристаллов, однако световой пучок работает не на просвет, а на отражение, как в DLP-проекторах. Кроме того, в отличие от LCD-матриц, здесь управляющие элементы находятся не на одном уровне с жидкими кристаллами, а под ними, что позволяет приблизить коэффициент заполнения к 95 процентам!

Самая новая проекционная технология — это LDT (от английского «Laser Display Technonlogy» — технология лазерного дисплея), промышленный выпуск которой был начат только в 2000 году компанией Schneider Laser Technologies AG. Как видно из названия, для получения изображения используется лазер. На основе этой технологии в сотрудничестве с Carl Zeiss для International Planetarium Society был создан проектор ZULIP, предназначенный в первую очередь для профессионального использования. Разрешение, обеспечиваемое этим проектором, втрое превосходит необходимое для работы с телевидением высокой четкости! При этом изображение остается идеальным даже при проецировании на экран площадью 100 квадратных метров.

Увы, пока об использовании такого проектора в домашних условиях нельзя даже мечтать — стоимость единственной модели составляет около 200 000 долларов. Однако ориентировочно к 2010 году производители обещают наладить серийное производство LDT-проекторов, существенно при этом снизив цену.

Разрешение проектора не является определяющим фактором при выборе той или иной модели. Главное — заранее определиться, что вы собираетесь с помощью него демонстрировать: видео для близкого круга друзей или же графики роста продаж для любимых клиентов. В зависимости от типа проецируемой информации компания Toshiba (www.mytoshiba.ru) рекомендует следующее разрешение:

• SVGA 800х600 пикселей — презентации в PowerPoint, простая графика, крупные тексты, видео- и DVD-фильмы (при проецировании на экран с диагональю до 3 м);

• XGA 1024х780 пикселей — таблицы Excel, мелкие тексты, архитектурная графика, видео- и DVD-фильмы (при проецировании на экран с диагональю более 3 м);

• SXGA 1280х1024 пикселя — CAD/CAM-приложения, машино- и приборостроительные чертежи, географические карты и т.д.

Что выбрать, DLP или LCD?

При выборе проектора, работающего на основе той или иной технологии, важно изначально понимать, для чего вы планируете его использовать. Так, DLP-технология дает более высокую контрастность изображения, а LCD позволяет более точно настроить цветопередачу. Тем, кому проектор в первую очередь необходим для проведения презентаций, порекомендуем LCD-проектор, особенно если презентацию планируется снимать на видео. Изображение от DLP-проектора в записи получится неровным, будут видны «бегущие строки». При проекции компьютерных изображений (диаграмм, графиков, текстов и т.п.) LCD-проектор также обеспечивает более четкое изображение. Он лучше подходит для работы в хорошо освещенных помещениях большой площади, поскольку именно на основе этой технологии выпускаются мощные модели со световым потоком в 3000-5000 ANSI люмен. А вот DLP-проекторы отличает повышенная мобильность, поскольку технология производства матриц позволяет умещать всю «умную» начинку в коробочке весом в 1-2 килограмма. Поэтому, если вам приходится проводить презентации не только непосредственно в офисе, но и выезжать «в поля», лучше выберите миниатюрную DLP-модель. Кроме того, DLP-проекторы (равно как и LCOS) лучше подходят для проецирования видео или DVD в условиях домашнего кинотеатра, поскольку они обладают высоким коэффициентом заполнения и выдают более ровное, а не разбитое на точки изображение.

Автор: Жигало Екатерина
http://www.tos.by/article/lcd-dlp_article.html