LCoS (англ. Liquid Crystal on Silicon - жидкие кристаллы на полупроводнике) — технология получения изображения, используемая в проекторах. Является третьей по распространенности после технологий DLP и 3LCD (LCD), но занимает значительно меньшую долю рынка.

Синонимами LCoS являются фирменные аббревиатуры D-ILA (англ. Direct Drive Image Light Amplifier) компании JVC, и SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display) компании Sony.

D-ILA® — официально зарегистрированный товарный знак компании JVC, который означает, что в данном продукте применена оригинальная разработка на основе дисплея выполненного по технологии LCoS, сетчатого поляризационного фильтра и ртутной лампы^[1]. D-ILA подразумевает трёхчиповое LCoS решение. Также часто можно встретить аббревиатуру HD-ILA — технология D-ILA с разрешением Full HD (“H” в аббр. обозначает прежде всего Гибридный, и только затем [косвенно ассоциируется с] HD; необязательно full HD (неполноценный), это может быть и стандартный HD Ready 1080p).

SXRD™ — зарегистрированный торговый знак Sony для продукции, сделанной с использованием технологии LCoS

Принцип технологии

Принцип работы современного LCoS-проектора близок к 3LCD, но в отличие от последней использует не просветные ЖК-матрицы, а отражающие (этим LCoS родственна уже DLP технологии).

На полупроводниковой подложке LCoS-кристалла расположен отражающий слой, поверх которого находится жидкокристаллическая матрица и поляризатор. Под воздействием электрических сигналов жидкие кристаллы либо закрывают отражающую поверхность, либо открываются, позволяя свету от внешнего направленного источника отражаться от зеркальной подложки кристалла.

Как и в LCD-проекторах, в LCoS проекторах сегодня используются только трёхчиповые схемы на основе монохромных LCoS-матриц. Так же, как и в технологии 3LCD для формирования цветного изображения используются три кристалла LCoS, призма, дихроичные зеркала и светофильтры красного, синего и зелёного цветов.

В конце 90-х годов, на заре технологии, компания JVC предлагала одночиповые решения на основе цветных матриц LCoS. В них световой поток разбивался на RGB составляющие непосредственно в самой матрице при помощи фильтра HCF (англ. Hologram Color Filter - голографический цветовой фильтр). Эта технология получила название SD-ILA (англ. single D-ILA). Также одноматричные решения разрабатывал и Philips.

Но одночиповые LCoS проекторы не получили широкого распространения из-за ряда недостатков: трехкратные потери светового потока при прохождении фильтра, что в том числе накладывало ограничения по причине перегрева матрицы, невысокое качество цветопередачи, более сложная технология производства цветных LCoS чипов.

История

Предыстория появления технологии

Предыстория появления технологии LCoS начинается в 60-70х годах XX-го века. И, как и многие другие технологии, включая DLP, зародилась она благодаря военным заказам.

В 1972 в лаборатории Hughes Research Labs авиастроительной корпорации Говарда Хьюза Hughes Aircraft Company, которая в то время являлась центром самых передовых исследований в области оптики и электроники, был изобретен LCLV (англ. Liquid Cristal Light Valve — жидкокристаллический оптический модулятор). Впервые технология LCLV была использована для отображения информации на больших экранах в командных центрах управления ВМФ США. Тогда эти устройства могли отображать только статическую информацию.

Развитие технологии продолжалось и термин англ. Liquid Cristal Light Valve был заменен на англ. Image Light Amplifier (ILA), как более подходящий.

ILA отличается от D-ILA тем, что управление жидкими кристалами осуществляется с помощью фоторезиста (?), на который подается модулирующий луч, создаваемый электронно-лучевой трубкой.

В начале 90-х компании Hudges и JVC решили объединить усилия по работе над технологией ILA. 1 сентября 1992 стало официальной датой образования совместного предприятия Hughes-JVC Technology Corp.

Впервые коммерческий проектор на основе технологии ILA были продемонстрирован компанией JVC в 1993 г. В течение 90-х годов было продано свыше 3 000 таких проекторов.

Использование электронно-лучевой трубки в качестве модулятора изображения в устройствах ILA накладывало ограничения на разрешающую способность, габариты и стоимость устройства и требовала сложной юстировки оптических трактов. Поэтому JVC продолжает исследованию для создания принципиально новой отражающей матрицы, которая решила бы эти проблемы, сохранив достоинства технологии. И в 1998 году компания демонстрирует первый проектор, сделанный по технологии D-ILA, в которой модулирующее изображение устройство в виде связки «луч ЭЛТ — фоторезист» заменено на управляющие КМОП элементы имплементированные в полупроводниковую структуру подложки — отсюда и название технологии «direct drive ILA» — ILA с прямым управлением. Иногда D-ILA расшифровывают как «digital ILA» (цифровой ILA), это не совсем верно, но так же правильно отражает суть изменений технологии D-ILA от управляемой аналоговым устройством (ЭЛТ) ILA.

Была и промежуточная, тоже уже цифровая, технология между ILA и D-ILA, не получившая распространения — FO-ILA, — где управляющая электронно-лучевая трубка была заменена пучком световодов на основе оптоволокна (Fiber Optic), которые передавали модулирующий сигнал с поверхности монохромного монитора.

Первая волна

Вторая волна и разочарования

Philips

В конце 2003 года компания Philips запустила завод по производству LCoS панелей. Под этот проект создано отдельное подразделение Philips LMS — LCOS Microdisplay Systems, а спонсором проекта выступает Министерство Образования и Исследований Германии. Общая стоимость проекта составляет 20 млн евро^[2].

Несмотря на многомиллионные планы, Philips сворачивает производство LCoS к концу 2004 года.

Intel

В январе 2004 года на выставке CES компания Intel анонсировала первые одномегапиксельные (1280x720) LCoS-чипы собственного производства (неофициальное кодовое (обычное для Intel на этапе проектирования) название технологии — «Cayley»). Освоив производство LCoS-чипов Intel планировала выйти на рынок проекционных телевизоров высокого разрешения (Full HD), захватив его значимую долю, сделав технологию LCoS массовой. Однако уже к концу 2004 года Intel объявила о сворачивании этого проекта.

Основной причиной этого скорее всего были не технологические проблемы (хотя LCoS-чипы в производстве значительно сложнее CMOS микросхем — процессоров), а отсутствие рыночных перспектив — к этому времени уже стало понятно, что рынок FullHD телевизоров будет захвачен более технологичными и дешевыми LCD-телевизорами. А рынок самих по себе проекционных телевизоров и проекторов слишком незначителен, чтобы оправдать инвестиции.

На технологию LCoS Intel потратила 5 лет и $50 млн инвестиций^[3]

Sony

Первый SXRD проектор (на основе чипа собственной разработки) компания Sony продемонстрировала в июне 2003 года. В следующем году Sony анонсировала проекционной телевизор на основе технологии SXRD. К 2008 году компания отказалась от выпуска всех проекционных телевизоров, включая модели на основе технологии SXRD.

Но от выпуска проекторов компания не отказалась. Сегодня Sony выпускает инсталляционные проекторы разрешением 4096x2160 (на основе чипа 4K-SXRD) и светосилой до 11000 ANSI люмен

Преимущества и недостатки технологии

Преимущества, определяемые технологическими возможностями LCoS по сравнению с конкурирующими 3LCD и DLP технологиями:

• Больший коэффициент полезного заполнения рабочего пространства матрицы. Поскольку в LCoS управляющие элементы размещены за светоотражающим слоем, они не препятствуют прохождению свету, в отличие от просветных LCD-матриц, что уменьшает «сетчетость» изображения и минимизирует «эффект гребёнки». Расстояние между элементами матрицы составляет всего несколько десятков микрометров и коэффициент заполнения (отношение суммарной рабочей площади пикселов к общей площади матрицы) у LCoS превышает этот показатель как у LCD-проекторов, так и у DLP.

• LCoS-чипы более устойчивы к мощному излучению чем DLP и LCD матрицы. Что позволяет делать самые мощные инсталяционные проекторы именно на LCoS технологии.

• LCoS опережает LCD и DLP по максимально доступному разрешению.

• Более глубокий чёрный цвет и более высокая контрастность, чем у 3LCD-проекторов.

• Время отклика жидких кристаллов матрицы LCoS меньше, чем кристаллов, используемых в просветных матрицах в 3LCD технологии.

• LCoS наследует преимущества 3LCD технологии перед одночиповыми DLP проекторами — отсутствие мерцания и «эффекта радуги».

Проекторы на основе LCoS

Несмотря на разочарования игроков массового рынка, технология LCoS продолжает вызывать интерес у производителей и потребителей.

Проекторы на её основе позиционируются в сегменте высшего уровня качества и в профессиональной сфере применения — проекторы сверхбольшого разрешения для кинотеатров .

На сегодняшний день проекторы по технологии LCoS (D-ILA, SXRD) выпускают компании JVC, Canon, Sony, LG, Barco, CrystalView, DreamVision.

См. также

• Проектор
• DLP
• Жидкокристаллический проектор (3LCD)
• CRT (ЭЛТ) проектор

Примечания