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Desde los años cincuenta del siglo pasado, la tecnología ha implementado la manera de proyectar imágenes grandes en los entornos comerciales y corporativos. Primero a través de proyectores de diapositivas y luego usando grandes proyectores bajo tecnología CRT en los años setenta y finalmente con la llegada de los proyectores LCD a finales de los ochenta.

Hoy día la tecnología más popular en ambientes comerciales, educativos y corporativos son los proyectores 3LCD. Son compactos, luminosos y de bajo precio. 3LCD surgió en 1989 y es una patente de Seiko-Epson. Cabe destacar que Seiko ya había desarrollado tecnología LCD para cientos de aplicaciones siendo los novedosos relojes digitales los más afamados de fines de los años setenta.

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Aunque 3LCD es una patente de Seiko-Epson, está abierta a muchos fabricantes que la han adoptado, es por ello que existe una asociación comercial donde se discuten todos los temas de nuevos desarrollos y mejoras de la tecnología, 3LCD Group es el nombre de esta asociación.

Una investigación de la agencia de investigación de mercados Pacific Media Associates señalaba que en 2009 la tecnología 3LCD era la dominante del mercado con más de un 51% de participación. En poco más de 5 años, las cosas no han cambiado y muy al contrario, este porcentaje podría haberse incrementado pues han llegado nuevas implementaciones tecnológicas en las lámparas que ahora pueden ser LED o incluso láser y siguen usando 3LCD como su sistema de proyección.

De hecho su más fuerte competidor, DLP (desarrollado por Texas Instruments) sólo domina dos categorías, la de los micro proyectores y la de grandes recintos, donde los grandes proyectores DLP de 3 chips, son un estándar en la industria. Existen otras tecnologías como SXRD (Silicon X-tal Reflective Display), LCoS (Liquid Crystal on Silicon) y DiLA (Direct Drive Image Light Amplification) que también tienen soberbios proyectores pero con muy poca presencia en el mercado de instalación fija.

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Decenas de marcas se han sumado al 3LCD Group como Infocus, Hitachi, Christie, Mitsubishi, NEC, Panasonic, Samsung, Sony, Toshiba o Vivibright entre muchas más.

Cabe acotar que 3LCD funciona con lámparas convencionales de descarga pero también hay nuevos proyectores de 3 chips LCD que operan con luz láser o LED.

Específicamente el término 3LCD describe un sistema de proyección de imagen de alta resolución de tres colores que emplea chips de cristal líquido. Es una tecnología que ha estado en el mercado por 25 años y que sigue evolucionando y adaptándose a las demandas del mercado.

La tecnología 3LCD es simple, confiable y escalable. Se usa lo mismo en proyectores ultra portátiles que en sistemas para grandes recintos donde se necesita alta luminosidad. 3LCD soporta una amplísima gama de resoluciones desde SVGA (800 x 600) hasta 4k (3840 x 2160) y se ofrecen con aspectos de imagen 4:3, 16:9 y hasta en 21:9.

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De manera simple podemos decir que la tecnología de 3-Chip LCD trabaja de la siguiente manera:

Una fuente de luz proyecta luz blanca sobre una combinación de espejos que la descomponen en los tres colores primarios, rojo, verde y azul.

Cada chip LCD trata la señal eléctrica que recibe y crea una imagen.

Las tres imágenes de color se combinan mediante un prisma formando una imagen en color constituida por millones de colores.

La vibrante imagen en color pasa a través de una lente y se proyecta en la pantalla.

Mucha gente ubica los televisores LCD de panel plano, cabe decir que los principios básicos son los mismos cuando hablamos de pequeños chips 3LCD usados dentro de los proyectores:

Pequeños cristales líquidos se mueven en respuesta a cambios de voltaje, al girar estos cristales dejan pasar o bloquean la luz polarizada a través del pixel. Este sistema de imagen “transmisiva”  es simple en diseño y opera en un amplio rango de intensidades de luz.

Todos los displays de color sean de proyección o de visión directa requieren una formación de imagen tricolor (RGB). Los chips LCD son shutters de luz monocromática (modulan la luz en blanco y negro). Para lograr el color total, tres chips son empleados –uno modula el rojo y negro, uno el verde y negro y uno más el azul y el negro.

Este procesamiento de imagen se completa en tiempo real sin la necesidad de ruedas de color o sistemas secuenciales de color. No utiliza ninguna parte mecánica que se desgaste con el tiempo. Los chips LCD y sus filtros asociados reflejantes de color (dicroicos) están montados y alienados de modo permanente en un prisma óptico.

De hecho los grandes displays o televisores LCD trabajan de una manera similar con tres pixeles separados, necesarios para conformar toda la gama de color. En este caso, pequeños filtros rojo, verde y azul son aplicados a los pixeles en un patrón triangular.

Los minúsculos chips LCD empleados en los proyectores 3LCD –similares a los que se encuentran en los view finders de las video cámaras- están formados en cuarzos de poli-silicón de alta temperatura (HTPS por sus siglas en inglés) ajustados a pequeñísimas obleas circulares. Este proceso permite una altísima densidad de pixeles en una pequeña área, lo que resulta en diseño de proyectores cada año más pequeños, ligeros y brillantes.

Los chips 3LCD pueden trabajar con cualquier fuente de luz, incluyendo un amplio rango de lámparas de mercurio de arco corto y de xenón. Los avances en el diseño de las lámparas ha conducido a la evolución de los chips HTPS LCD. El resultado de lámparas más poderosas y una estructura óptica más eficiente con rango de contraste mejorado es la de usar menor energía de la que se usaba hace diez años.

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El creciente movimiento para eliminar las sustancias peligrosas de los productos electrónicos se refleja ya en el cambio de fuentes de luz para los proyectores. LED es el lógico candidato; los chips LCD son ideales para los LED´s, pues eliminan los filtros dicroicos –LED´s rojos, verdes y azules iluminan su propio panel. Y gracias a tasas de conmutación sorprendentemente rápidas en los LED´s se logra mejor desempeño en imágenes en movimiento.

La vida de una lámpara convencional alcanza las 2000 y hasta 3000 horas. Las nuevas lámparas E-Torl de Epson pueden incluso funcionar 5000 horas. Pero esto resulta incomparable con las 20 mil horas de vida (antes de la caída del brillo a la mitad de su especificación) de los arreglos LED.

La fuente de luz láser también está llegando a los sistemas de proyección. Los proyectores Sony VPL-FHZ700L y VPL-FHZ55 son un buen ejemplo de ello.

Pro´s y contra´s de 3LCD

Algunas de las ventajas propuestas por el sistema 3LCD se anuncian como:

Estructura óptica de 3 chips. Todos los proyectores 3LCD usan una óptica de 3 paneles, lo que les permite entregar imágenes brillantes y colores cercanos a la realidad.

Alta salida luminosa en color. De esta manera las imágenes, el video y los textos siempre lucen con la misma luminosidad no importando si están en color o en escala de grises.

3LCD produce colores más brillantes que DLP 1 chip. Esto porque los proyectores 3LCD mezclan y proyectan los haces de luz de los tres colores básicos a la vez para formar un pixel individual de color. DLP crea colores al proyectarlos en secuencia uno a la vez y confiando en la percepción humana de color para interpretar los colores correctos para cada pixel.

Sin rueda de color. 3LCD no utiliza una rueda giratoria (como el caso de DLP) para producir color y no sufre del famoso efecto arcoíris que resulta constante y un elemento de distracción cuando hay escenas de gran movimiento y las escenas se mueven de zonas oscuras a claras.

Los proyectores 3LCD pueden desplegar gradaciones aún más finas de imagen al dar a cada pixel una variación muy suave en los niveles de brillo. Esto, porque los cristales líquidos de cada pixel en el panel LCD pueden entregar niveles muy finos de opacidad al variar mínimamente la carga eléctrica.

Eficiencia energética. Las lámparas usadas en proyectores 3LCD entregan hasta 25% más brillo por watt de electricidad comparado contra similares de DLP.

Los nuevos proyectores 3LCD permite Lens Shift (movimiento mecánico-óptico del lente) con lo que se corrige la distorsión trapezoidal.

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Pro´s y contra´s de 3LCD

Las desventajas más notorias son:

Hasta hace algunos años, los proyectores 3LCD eran muy criticados por entregar imágenes con efecto screen-door (el defecto visual que aparece como una cuadricula minúscula sobre la imagen; muy notable en imágenes claras). Esto se debía a que su estructura tenía pitch (distancia entre el centro del cluster de un pixel hacia su vecino siguiente) muy amplio. Esto ha mejorado mucho, pues hoy el pixel pitch es muy reducido y ha aumentado la resolución de los paneles.

En lo general, 3LCD no ofrece un negro absoluto pues al tener una lámpara todo el tiempo encendida siempre existe un paso de luz, por mínimo que sea. Esto sin embargo está cambiando con las nuevas fuentes de luz como LED y láser. De hecho el nuevo proyector Epson ProCinema LS10000 específica cero lumens para escenas de oscuridad completa.

El rango de contraste suele ser menor en los proyectores 3LCD que en DLP. Así mismo, los proyectores 3LCD son un poco más grandes que sus competidores y por lo general siguen haciendo uso de ventiladores para enfriamiento, mientras que muchos DLP no necesitan este tipo de enfriamiento. Por ende, los proyectores 3LCD tienen un ruido de fondo mayor que sus equivalentes de otras tecnologías.

La corrección digital por keystone (imágenes trapezoidales por mala colocación o alineación del proyector respecto a la pantalla) siempre ha sido un problema (el cual ahora puede resolverse con Lens Offset o Lens Shift).

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Color Light Output

La emisión de luz en color (luminosidad en color) es un nuevo estándar que permite a los compradores disponer de los datos necesarios para comparar proyectores. Hasta ahora, el brillo ha sido la especificación utilizada en la comparación de proyectores, pero ésta tan solo medía la emisión de luz blanca en lugar de medir la emisión de luz en blanco y luz en color. La gran mayoría de los proyectores de hoy día proyectan color, por lo que medir la cantidad de luz blanca o en color por sí sola resulta insuficiente. La emisión de luz en color o luminosidad en color permite que los compradores de proyectores dispongan de toda la información necesaria. 

El estándar de la emisión de luz en color (luminosidad en color) fue publicado en junio de 2012. Esta nueva especificación se aplica a todas las pantallas, incluyendo proyectores tanto para uso profesional como educativo o doméstico. Ofrece una diferencia clara entre proyectores. El estándar emisión de luz en color (luminosidad en color) permite que el usuario final, por primera vez, disponga de datos científicos para comparar el color. Los principales fabricantes ya han adoptado este estándar en las especificaciones de sus productos con el fin de ayudar a sus compradores. Ahora se incluyen dos medidas, luminosidad en blanco (emisión de luz en blanco) y luminosidad en color (emisión de luz en color). 

Un comité de expertos en imagen, después de una exhaustiva evaluación científica, establecieron un estándar global –the International Display Metrology Standard (IDMS). Éste fue publicado en junio 2012, IDMS versión 1.03 y cube tres de las organizaciones más importantes de estándares: Society for Information Display (SID), Visual Electronics Standards Association (VESA) y International Consortium Display Metrology (IDCM)

Los compradores de proyectores deberían buscar y solicitar ambas especificaciones, luminosidad en blanco (emisión de luz en blanco) y luminosidad en color (emisión de luz en color).

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Transmisivo y reflectivo

Uno de los puntos débiles de 3LCD había sido su factor de contraste, el cual pese a tener buenos números, no podía competir contra lo ofrecido por otras tecnologías competidoras. Sin embargo con la llegada de los paneles HTPS reflectivos, esto parece dar un giro total.

Desde 2010 Seiko Epson Corporation empezó la producción de los paneles reflectivos de cristal líquido de transistores de película fina (TFT) fabricados con poli-silicón de alta temperatura. Estos paneles miden 0.74” (1.87 cm) diagonales y soportan contenido Full HD (1920 x 1080). Cuentan con pixel pitch de 8.5 um (micras)

Su nuevo beneficio es generar mayor rango de contraste, especialmente en imágenes en movimiento, donde la reproducción de color realista y la profundidad de negros es crítica. Ofrecen contraste de 100,000:1.

Los paneles reflectivos de cristal líquido son la evolución de más de 60 millones de paneles transmisivos que hasta 2010 se había fabricado. Los paneles reflectivos están indicados en proyectores high end y de misión crítica (aplicación militar, gubernamental, ciencia y medicina).

La diferencia entre paneles transmisivos y reflectivos radica en el uso de un electrodo reflectivo en vez de un electrodo transparente en el substrato TFT (Thin Film Transistor).