Сама проблема использования телевизора для относительно большой аудитории возникла вместе с телевидением. Довольно долго для этого создавали проекционные телевизоры, но получались громоздкие и даже опасные устройства, требующие сложных регулировок после транспортировки, к тому же с малой дальностью проекции и тусклым изображением. С появлением LCD видеопроекторов, дающих достаточно качественное и крупное изображение, идея домашнего кино стала реальной.

Что такое LCD видеопроектор? Внешне он больше всего похож на диапроектор, хотя как раз слайды-то он показывать не может. В нем тоже есть источник света, обычно мощностью 200-400 Вт и проекционный вариообъектив, а из механики - только вентилятор, охлаждающий оптическую систему. В простейшем варианте исходное изображение создается электрическими сигналами на оптико-электронном компоненте, сквозь который проходит световой поток проекционной лампы. Этот компонент называется «пиксель».

Каждый пиксель представляет собой микроскопический конденсатор, заполненный жидкокристаллическим диэлектриком (рис.4). Заряд конденсатора может меняться при помощи полевого транзистора, находящегося в том же пикселе. Изменение заряда конденсатора происходит, когда на транзистор поступают оба сигнала с пары X - Y электродов. Электрическое поле разворачивает молекулы жидкого кристалла, прозрачность пикселя изменяется. Если отсутствует хотя бы один сигнал, заряд остается неизменным, ориентация молекул и, следовательно, прозрачность пикселя не меняются.




Каждый пиксель жидкокристаллической матрицы состоит из двух скрещенных (развернутых на 90о градусов) поляроидов, между которыми находится тонкая стеклянная кювета с жидким кристаллом - раствором органического вещества с длинными молекулами (рис. 5). На стенки кюветы изнутри нанесены прозрачные электроды и канавки микроскопических размеров; на одну - продольные, на другую - поперечные. Вблизи стенок, в отсутствие поля, молекулы вытягиваются вдоль канавок, располагаясь внутри кюветы по винтовой линии. Жидкий кристалл поляризует проходящий свет в плоскости ориентации своих молекул.




Проходя сквозь первый поляроид, свет становится поляризованным. Внутри кюветы плоскость его поляризации поворачивается на 90о, и свет выходит наружу через второй поляроид - матрица прозрачна.

Если на матрицу наложить электрическое поле, молекулы жидкого кристалла повернутся на угол, пропорциональный его напряженности. Когда молекулы выстроятся точно вдоль поля, они перестанут влиять на поляризацию света, и матрица станет непрозрачной.

Жидкокристаллическая панель выполнена в виде матричной структуры, образованной двумя группами перпендикулярных друг к другу прозрачных электродов (рис. 6). Электронная схема, содержащаяся в самой панели, последовательно подает управляющее напряжение на электроды строк и столбцов матрицы. Управляющий сигнал воздействует только на пиксель, который находится на пересечении двух электродов, меняя его прозрачность. Вся матрица заполняется за время кадрового гасящего импульса телевизионной развертки, и на ней возникает изображение отдельного кадра.




"Сэндвич" из пикселей-конденсаторов с поляризаторами и называется пассивной LCD панелью или матрицей. Картинка на ней формируется благодаря тому, что прозрачностью каждого элемента, каждого пикселя можно управлять отдельно, причем встроенная в матрицу электроника позволяет уменьшить число внешних выводов до восьми. Каждый пиксель под действием видеосигнала может изменять свою прозрачность более чем в сто раз. Обновление информации (изменение поля зарядов пикселей) производится во время краткого перерыва между кадрами - кадрового гасящего импульса телевизионной развертки. Существует несколько разновидностей LCD панелей, лучшая из которых в паспортных данных именуется активной TFT (от Thin-Film Transistor - тонкопленочный транзистор) полисиликоновой матрицей. Здесь каждый пиксель выполнен в виде полевого транзистора.

Многие видели жидкокристаллические экраны портативных компьютеров, видеокамер и миниатюрных телевизоров. Они гораздо больше по размерам, чем ЖК матрицы в проекторах, но принцип их работы одинаков. Картинку на ЖК экране не видно без подсветки, и, если она получается только за счет падающего на экран внешнего света, изображение смотрится блеклым, как в электронных часах. Поэтому у компьютерных и иных ЖК экранов сзади расположен люминесцентный источник света - экран работает “на просвет”. В видеопроекторе в принципе происходит то же самое, но здесь нужен сильный источник света, и чем сильнее, тем лучше.

Итак, в видеопроекторе LCD на большой экран проецируется изображение, создаваемое электрическими сигналами на жидкокристаллической панели-матрице. Цветным это изображение можно сделать двумя способами. Либо поставить одну, но цветную ЖК матрицу - своего рода аналог цветного кинескопа. А можно сложить на общем экране три картинки основных цветов (R, G, B - красный, зеленый и синий), полученные на трех простых ЖК матрицах.

У первого варианта есть ряд недостатков. Например, при прочих равных условиях цветная ЖК панель дает меньшую четкость, так как каждый ее элемент приходится выполнять из трех пикселей, каждый со своим цветным фильтром.

Во втором случае удается получить четкость более 700 горизонтальных линий, что существенно превосходит то, что обеспечивают телевещание и бытовая видеотехника, включая цифровые видеомагнитофоны и проигрыватели видеодисков. Но оптическая часть проектора здесь гораздо сложнее. Нужно сначала разделить световой поток на три составляющие, пропустить каждую через свою матрицу-модулятор, потом точно совместить их и направить в объектив. Достигается это введением цветоделительной оптики с обычными и так называемыми дихроичными зеркалами, которые пропускают какой-либо один цвет и отражают два других.