Óptica - Como funcionam os projetores 3LCD

Óptica - Como funcionam os projetores 3LCD

18/04/2018

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  Com a evolução da tecnologia, os projetores com chip DMD passaram a ser uma alternativa mais barata e com menos qualidade pois, chegou ao mercado a tecnologia 3LCD. Caso você não tenha lido sobre projetores DMD, aconselho você a ler, basta acessar o artigo CLICANDO AQUI!

  Criada pela Epson nos anos 1980, a tecnologia 3LCD começou a ser comercializada em 1989. Após alguns anos, um consórcio foi criado e várias fabricantes de projetores puderam utilizar a tecnologia sem a necessidade de pagar royalties a Epson. Esse consórcio é chamado de 3LCD.

  Mas por que este nome "3LCD"? LCD vem de Liquid Crystal Display e o número 3 é utilizado para lembrar a quantidade de telas LCD utilizadas para a formação da imagem. Isso mesmo: três telas dentro de um projetor! Mas como?

  Telas LCD utilizam o sistema de geração de cores RGB (Red / Green / Blue - Vermelho / Verde / Azul). Ao invés de utilizar três subpixels (um verde, um vermelho e um azul) para cada pixel, foi optado por deixar cada pixel com apenas um sibpixel e assim criar 3 telas LCD diferentes, uma para tratar a cor verde (com filtros verdes), a outra para tratar a cor azul (com filtros azuis) e a outra para tratar a cor vermelha (com filtros vermelhos). Isso fez com que a complexidade do circuito TFT (Thin Film Transistor) da tela diminuísse bastante e assim pudessem ser feitas telas LCD de altíssima resolução e com menos de uma polegada. Abaixo, você vê a imagem de duas telas utilizadas nesses projetores:

   Perceba que há uma fita dourada saindo do chip de geração de imagem. Esta fita possui centenas de trilhas de cobre que são ligadas ao controlador de vídeo do projetor.

  Um simples chip deste pode ter resolução de 1920x1080 pixels, totalizando 2.073.600 pontos de luz. Já há no mercado projetores com resolução 4K (3840x2160 pixels) que significa 4 vezes a resolução Full HD, só que, são aparelhos ainda mais caros devido a complexidade do circuito controlador e dos displays LCD.

  O circuito TFT possui arquitetura similar ao das telas LCD comuns, só que, utilizando a tecnologia HTPS. Se você não leu o artigo sobre o funcionamento de telas LCD, recomendo a leitura, basta CLICAR AQUI! Para nos recordarmos:

 

" > HTPS: Significa High Temperature Poly-Silicon, ou em Português, Silício Policristalino de Alta Temperatura. Possui uma temperatura de fabricação mais alta que o LTPS, o que altera mais ainda as características elétricas. Esta tecnologia tem especificações melhores que o LTPS e é destinado apenas para projetores 3LCD, pois não são telas LCD, e sim chips LCD com apenas um filtro de cor por pixel, e tudo isso é devido ao tamanho."

 

  Devido ao tamanho do chip LCD e ao grandioso circuito interno, a temperatura utilizada no processo de fabricação torna as características elétricas do TFT perfeitas para estas aplicações.

  O bloco óptico do projetor é formado por vários componentes, e os principais utilizados são listados no vídeo abaixo:

   A base para a geração das cores é como sempre, uma luz branca gerada a partir de uma lâmpada de mercúrio. A lente integradora tem a utilidade de distribuir a luz de forma mais uniforme nas telas e assim melhorar o brilho da imagem.

  O espelhos dicroicos servem para dividir a luz branca nas três cores primárias (verde, vermelho e azul). O espelho associado ao chip com filtros azuis é feito de um material que só deixa passar o comprimento de onda eletromagnético da luz azul, e reflete o restante das ondas para outro espelho dicroico. Este segundo espelho faz o contrário: o comprimento de onda da luz verde é refletido para o chip LCD com filtros verdes, e a luz que não for refletida vai ser direcionado para o chip LCD com filtros vermelhos. Este é só um exemplo de distribuição a luz pois, cada fabricante pode organizar os chips LCD e os espelhos dicroicos de maneira diferente.

  Você pode ver a direção da luz dentro do bloco óptico no vídeo anexado acima e, assim entenderá que a luz branca é formada por todas as outras cores do espectro visível e o que o espelho dicroico faz é separa-las nas cores do sistema RGB (verde, vermelho e azul) e direciona-las para os respectivos chips LCD que "controlam" a passagem da luz. Lembrando que, no vídeo acima, colocamos apenas flechas brancas mostrando as direções em que a luz vai até incidir nos displays LCD.

  Após a luz passar pelas telas LCD, uma imagem unicolor é moldada em cada tela. As três imagens geradas são mescladas no prisma dicroico e direcionadas para o conjunto de lentes que a projeta.

  Abaixo, você vê a imagem de uma lâmpada de mercúrio utilizada em projetores 3LCD:

  O bloco com as três telas LCD e o prisma dicróico é mostrado abaixo:

  A placa controladora, assim como outros dispositivos, possui uma memória RAM para armazenar informações temporariamente, um firmware gravado em um chip de memória ROM e um processador de sinais digitais (DSP - Digital Signal Processor) que recebe os dados provenientes das interfaces de vídeo (VGA, HDMI, DVI, DisplayPort, S-Vídeo e etc) e os processa. Os sinais processados pelo DSP são enviados para um outro circuito através de uma interface LVDS (Low Voltage Differential Signal - Sinal Diferencial de Baixa Tensão). Este outro circuito distribui os sinais para as telas LCD e é aí que ocorre, de acordo com os sinais elétricos, a ativação e desativação de cada pixel de cada um dos três displays, resultando em imagens.

   Uma outra tecnologia utilizada em projetores é a LCOS (Liquid Crystal On Silicon). Basicamente esta tecnologia é a mistura entre um chip DMD e um chip LCD TFT (também feito com a tecnologia HTPS). Como assim? Um chip LCD é colado sobre um espelho inteiriço e fixo. A luz que é jogada sobre o espelho é refletida e quem controla a quantidade de luz refletida é o display LCD que está sobre o espelho. Não são os micro espelhos do chip DMD, mas sim a tela LCD que controla a reflexão de luz através de sinais elétricos aplicados nos pixels, fazendo com que eles deixem passar ou não a luz.

  Esta tecnologia também funciona com 3 espelhos e três telas LCD TFT. Uma tela para cada espelho e, cada tela possui um filtro de cor em cada um de seus pixels. Uma luz branca também deve ser criada para ser separada nas três cores do sistema RGB, ou seja, a única mudança é nos chips LCD TFT que possuem espelho e a organização dos espelhos dicróicos que separam as cores e as refletem para o seu respectivo chip de tratamento de luz.

  Projetores com a tecnologia LCOS são extremamente caros devido a sua capacidade de gerar imagens com qualidade maior, pois integram o que há de melhor na tecnologia DLP de projetores com chip DMD e da tecnologia 3LCD.

   As telas LCD possuem a vantagem de reproduzir imagens mais nítidas com cores mais vivas e um contraste muito bom se comparado com a tecnologia DLP, que já é mais primitiva e atualmente é utilizada apenas em projetores baratos.

  Cada modelo de projetor tem seus componentes específicos, ou seja, caso um lâmpada queime, por exemplo, somente a substituição por uma original vai fazer o projetor reproduzir imagem com o máximo de qualidade. Uma lâmpada não original pode precisar de mais energia para funcionar ou não ter um brilho equivalente, enfim, não existe padronização de componentes em projetores. As empresas só utilizam a mesma tecnologia para criar os aparelhos.

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FONTES e CRÉDITOS

 

Texto, imagens e vídeo: Leonardo Ritter

Fontes: 3LCD.com; Wikipédia (somente artigos com fontes verificadas!); TecMundo.

 

Última atualização: 03 de Junho de 2018.

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