LCoS

LCoS (Liquid Crystal on Silicon) ist ein reflektives Flüssigkristall-Bauteil: Die Flüssigkristallschicht liegt auf einer spiegelnden Pixelelektrode, die wiederum auf einem Siliziumsubstrat sitzt. Licht durchläuft die Flüssigkristallschicht, wird an der Elektrode zurückgeworfen und durchläuft dieselbe Schicht ein zweites Mal — anders als beim durchleuchteten Panel, bei dem das Licht nur einmal hindurchläuft.

Ausführliche Erklärung

Den entscheidenden Unterschied zu anderen Flüssigkristall-Bauformen macht die Anordnung der Ansteuerung; der Kristall selbst arbeitet hier wie dort. Bei LCoS ist die Pixelelektrode zugleich der Spiegel, und die zugehörige Ansteuerschaltung liegt darunter, in das Siliziumsubstrat eingebettet — statt seitlich neben der lichtwirksamen Fläche, wie es transmissive Panels brauchen. Auf der sichtbaren Seite des Bauteils bleibt dadurch kaum totes Material übrig, das keinen Beitrag zum Bild leistet.

Diese Anordnung ergibt einen sehr hohen Füllfaktor — das Verhältnis aus lichtwirksamer Fläche zu gesamter Pixelfläche. In der Fachliteratur wird er für LCoS-Bauteile mit über 90 Prozent angegeben, deutlich über dem, was ein transmissives Panel mit seitlich liegender Elektronik erreicht. Zwei Folgen hängen unmittelbar daran:

Erstens das Pixelraster. Je kleiner der tote Zwischenraum zwischen den Bildpunkten, desto weniger tritt das Raster selbst als sichtbare Struktur in Erscheinung — als Fliegengittereffekt bei LCoS-Panels praktisch nicht. Bei großen Bildbreiten und kurzen Sitzabständen ist das die Größe, die darüber entscheidet, ob ein Bild als geschlossene Fläche wirkt oder als feines Gitter.

Zweitens der native Kontrast, also das Kontrastverhältnis von Weiß zu Schwarz ohne nachregelnde Blende. Eine reflektive Anordnung mit hohem Füllfaktor lässt an den Pixelrändern weniger Licht ungeordnet streuen als eine transmissive Bauform, bei der Ansteuerleitungen mitten im Lichtweg liegen. Das begünstigt tendenziell einen besseren Schwarzwert.

Ein reflektiver Aufbau hat auch eine Kehrseite, und sie zeigt sich im Innenaufbau des Geräts statt am Panel: Hin- und Rückweg des Lichts müssen sauber getrennt bleiben, sonst schlägt Streulicht im Gerät unmittelbar auf das Bild durch. Der konstruktive Aufwand verlagert sich damit teilweise von der Bildwandler-Fläche in die Optik und das Gehäuse drumherum.

Häufiges Missverständnis

„Reflektiv heißt DLP." Beide Bildwandlerfamilien werfen Licht zurück statt es durchzulassen, und beide werden in Projektoren mit vergleichsweise hohem Kontrast eingesetzt — daraus entsteht leicht der Eindruck, es handle sich um dieselbe Technik. Tatsächlich haben sie außer der Blickrichtung des Lichts nichts gemeinsam: LCoS moduliert über eine Flüssigkristallschicht, DLP über Tausende mikromechanisch kippende Spiegel ohne jeden Flüssigkristall. Welche Bauform in einem Gerät steckt, sagt die technische Abkürzung im Datenblatt — nicht die Beobachtung, dass beide reflektiv arbeiten.

Nicht zu verwechseln mit

• DLP: ein mikroelektromechanisches Spiegelarray. Statt einer Flüssigkristallschicht kippen dort physische Mikrospiegel den Lichtstrahl aus dem Projektionsweg heraus oder hinein — kein Flüssigkristall, keine Polarisation im eigentlichen Sinn.
• Transmissives LCD: Licht läuft durch das Panel hindurch statt an ihm reflektiert zu werden, die Ansteuerung sitzt seitlich statt darunter.

Wer es verwendet

LCoS ist ein herstellerneutrales Bauprinzip, keine eigene Marke. Mehrere Projektorhersteller haben darauf aufbauend eigene, benannte Bildwandler-Ausführungen mit eigenem Aufbau und eigener Fertigung entwickelt — zum Beispiel SXRD von Sony oder D-ILA von JVC. Was diese Ausführungen im Detail unterscheidet, ist Gegenstand eigener Technologieseiten, nicht dieses Glossareintrags.

In der Planung

Ein abgedunkelter Heimkinoraum, Bildbreite gut drei Meter, die erste Sitzreihe steht näher an der Bildfläche, als es in einem Wohnzimmer je der Fall wäre. Die Geräteauswahl liegt schon auf dem Tisch, sortiert nach Kontrastangabe.

Wie nah sitzt der Zuschauer gemessen an der Bildbreite, und wie dunkel wird der Raum wirklich? Aus dem Sitzabstand folgt, wie groß ein einzelner Bildpunkt auf der Fläche erscheint — und damit, ob das Raster zwischen den Bildpunkten überhaupt eine Rolle spielt. Erst daraus folgt die Verfahrensfrage: Bei kurzen Abständen zu einer großen Bildfläche spricht der hohe Füllfaktor für ein reflektives Panel, weil das Raster dort praktisch verschwindet; bei üblichen Wohnzimmerabständen entscheidet diese Größe nichts mehr, und die Raumverdunkelung wiegt schwerer als das Bauprinzip. Erst danach folgt das Gerät — und dann zählt, was der Hersteller für dieses Modell an nativem Kontrast angibt, nicht die Bauform an sich: LCoS beschreibt, wie das Panel aufgebaut ist, und legt kein Kontrastniveau fest.

Verknüpfte Inhalte

Was der native Kontrast genau misst und wo seine Grenzen liegen, steht beim Kontrastverhältnis; wie sich ein tiefes Schwarz im Bild auswirkt, beim Schwarzwert. Das Gegenstück zu diesem Eintrag — das durchleuchtete, transmissive Panel — steht bei transmissives LCD.

Quellen

Bauteilaufbau, Füllfaktorwert und die Abgrenzung zum transmissiven Panel stammen aus einer begutachteten Fachveröffentlichung zu LCoS-Bauteilen; der Aufbau von DLP als Vergleichsgröße aus der Herstellerdokumentation von Texas Instruments.

1. Zhang, You, Chu: Fundamentals of phase-only liquid crystal on silicon (LCOS) devices — Bauteilaufbau, Füllfaktor über 90 Prozent, Kontrast zum transmissiven TFT-LCD-Panel.
2. Texas Instruments, DLP-Produktübersicht — mikroelektromechanisches Spiegelarray als Gegenprinzip zu LCoS.