Sony SXRD-Technologie für Projektion in höchster Qualität

(PresseBox) (Berlin, ) Wenn es um die Auswahl eines Projektors geht, steht meist gleich am Anfang die Frage: LCD oder DLP - also die Frage nach der grundlegenden bildgebenden Technologie, mit der der Projektor arbeitet. Diese Entscheidung ist deshalb besonders wichtig, weil beide Technologien ihre Vor- und Nachteile haben, und man diese mit Blick auf die Anwendung bewerten muss, um ein optimales Ergebnis zu erhalten. So rein zweigeteilt wie es scheint, ist die Projektorwelt jedoch nicht: Mit der SXRD-Technologie setzt Sony in den neuen Kino- und Heimkinoprojektoren ein bildgebendes Verfahren ein, das das Zeug hat, die Vorteile beider eingangs genannter Technologien in sich zu vereinen.

Zu den Vor- und Nachteilen der LCD- und DLP-Technologien: Beide Systeme arbeiten nach dem so genannten Lichtventilprinzip, das heißt, der kontinuierliche Lichtstrom der Projektorlampe wird vom LCD-Panel beziehungsweise dem DLP-Chip in seiner Helligkeit moduliert. Dies geschieht separat für die Primärfarben Rot, Grün und Blau, so dass sich auf diese Weise alle Mischfarben und Helligkeitsstufen erzeugen lassen.

Bei der LCD-Technologie ist für jede Grundfarbe ein Panel vorhanden. Ein Strahlteiler teilt den Lichtstrom der Lampe in drei Spektralbereiche auf. Eine Dünnfilm-Transistorschaltung, die auf dem Panel für jedes Pixel vorhanden ist, steuert jede einzelne LCD-Zelle so an, dass sich die gewünschte Lichtdurchlässigkeit ergibt. Das Problem dabei ist, dass der komplette, für die Projektion genutzte Lichtstrom durch das Panel hindurch muss, und die Transistorschaltungen dabei eigentlich im Weg sind. Dadurch wird erstens die Lichtausbeute verringert, zweitens aber - und störender - bleibt die Transistorstruktur im Bild sichtbar, weil die Panelfläche ja vom Projektionsobjektiv auf die Leinwand abgebildet wird. Man spricht hier auch vom "Fliegengittereffekt". Da man auch Dünnfilm-Transistoren nicht beliebig klein machen kann, wird dieses Problem mit steigender Auflösung des Panels größer.

Bei DLP (Digital Light Processing) gibt es dieses Problem nicht, weil hier die Lichtventil-Funktion durch das schnelle, mechanische Verkippen winzig kleiner Spiegelchen mittels elektrostatischer Anziehungskräfte realisiert wird. Die Ansteuerungselektronik dafür ist in Form eines CMOS-Chips hinter den Spiegeln untergebracht. Auf diese Weise können die Zwischenräume zwischen den Spiegeln sehr klein sein. Der Nachteil der DLP-Technik besteht darin, dass ein Projektor mit drei DLP-Chips sehr teuer ist, und bei einem Projektor mit nur einem DLP-Chip die Grundfarben zeitlich sequenziell präsentiert werden müssen. Letzteres führt beim Betrachter nicht selten zum unerwünschten "Regenbogeneffekt". Dabei können Farbsäume in den Grundfarben sichtbar werden wenn der Betrachter die Augen bewegt und dadurch die farbigen Teilbilder nacheinander auf geringfügig versetzten Stellen der Netzhaut projiziert werden.

Eine Technologie, die sozusagen das Beste beider Welten vereint, könnte zum Beispiel die prinzipielle Technologie einer LCD-Zelle kombinieren mit einer Ansteuerungselektronik, die nicht im Lichtweg liegt. Genau hier setzt die SXRD-Technologie (Silicon X-tal* Reflective Display) von Sony an: Ein SXRD-Panel arbeitet zwar grundsätzlich mit dem von der LCD-Technologie bekannten Prinzip der Lichtmodulation, ist aber im "Weiß"-Zustand nicht transparent, sondern reflektierend. Das Licht der Projektorlampe fällt also durch die Polarisationsfolie auf der Vorderseite des Panels, dringt durch die Flüssigkristallschicht und trifft anschließend auf eine reflektierende Fläche aus Silizium, die zur Erhöhung des Reflexionsgrades mit Aluminium beschichtet ist. An dieser Fläche wird das Licht reflektiert und durchläuft die Zelle noch einmal in umgekehrter Richtung (Bild 1). Der Lichtweg ist also ganz ähnlich wie bei einer klassischen LCD-Zelle (Polarisator-Flüssigkristall-Polarisator), nur dass die Flüssigkristallschicht zweimal durchlaufen und in der Mitte eine Reflexion zwischengeschaltet wird. Da sich die Flüssigkristallschicht praktisch direkt auf dem Siliziumchip befindet, spricht man hier auch von einer LCoS-Struktur (Liquid Crystal on Silicon), auf deren Grundprinzip von Sony die in mehreren Punkten verbesserte SXRD-Technologie entwickelt wurde.

Die reflektive Funktion bietet den großen Vorteil, dass man die Transistorschaltung hinter der Reflexionsschicht unterbringen kann, so dass sie den Lichtweg nicht mehr stört und nicht mit im Bild erscheint. Die Abstände zwischen den einzelnen Zellen können so sehr klein sein, und man kann die Pixeldichte enorm erhöhen. Sogar Panels für 4K-Digitalkino-Projektoren mit einer Auflösung von nicht weniger als 4096x2160 Bildpunkten sind problemlos herstellbar. Aber auch der Heimkinomarkt kann von der Technologie der großen Kinoprojektoren profitieren, denn den SXRD-Chip gibt es mit praktisch identischen Kenndaten auch in der "normalen" Full-HD-Auflösung von 1920x1080 Bildpunkten. Der Pixelabstand beträgt nur 8,5 µm beim 4K-Panel (bzw. 9 µm beim HD-Chip), der Pixelzwischenraum in beiden Fällen nur 0,35 µm. Dadurch wird der Nutzanteil der Pixelfläche sehr groß - 92% und mehr - so dass sich auch die Lichtausbeute erhöht. Gleichzeitig ist der SXRD-Chip dank der Siliziumstruktur besser kühlbar als ein transmissives LCD-Panel, so dass auch die hohen Lichtleistungen der Digitalkinoprojektoren kein Problem darstellen.

Lichtausbeute ist jedoch nicht alles. Speziell im Digitalkinobereich und bei den HighEnd-Business-Projektoren sind Bildqualität und Bewegtbild-Wiedergabe besonders wichtig. Hier setzt die SXRD-Technologie mit speziellen, anorganischen Dünnfilm-Alignment-Schichten an, die erstens resistenter gegen die Alterung durch hochenergetischen Lichteinfall sind und zweitens den Aufbau einer Vertical-Alignment-Struktur erlauben. Dabei sind die Flüssigkristallmoleküle im spannungslosen Zustand senkrecht zur Panelfläche orientiert, sperren so den Lichtdurchgang maximal und schwenken erst bei Ansteuerung in Richtung Panelebene. Im Gegensatz zu anderen "normally black"-LCD-Panels benötigt die SXRD-Technologie keine Abstandhalter innerhalb des Panels, die die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle stören und Streulicht verursachen könnten. Der Schwarzwert eines SXRD-Panels ist daher sehr niedrig und beschert ihm einen nativen Kontrast (des Panels allein) von nicht weniger als 4000:1 - ein Wert, der es erlaubt, auf der Leinwand einen ungewöhnlich hohen Kontrastwert von 1800:1 zu erreichen.

Die Herstellung von SXRD-Panels ohne Abstandshalter erfordert die Entwicklung ganz neuer Fertigungstechnologien, die aber wiederum den Vorteil haben, sehr dünne Flüssigkristallschichten realisieren zu können. Das hat einen großen Vorteil im Hinblick auf die Bewegtbild-Wiedergabe, weil die Reaktionszeit der Flüssigkristallschicht mit ihrer Dicke zunimmt. Beim SXRD-Panel arbeitet man mit einer Schicht von nur 2 µm Dicke und erreicht so Reaktionszeiten von unter 5 ms, was besonders für die fehlerfreie Wiedergabe schneller Videoszenen bei der Kinoprojektion unverzichtbar ist.

Unterm Strich erreicht Sony mit den oben genannten Konstruktionsdetails der SXRD- Technologie, bildgebende Bauelemente für hoch und höchst auflösende Projektoren auf den Markt zu bringen, die auch höchste Ansprüche an Bildqualität, Farbwiedergabe und Bewegtbild-Wiedergabe erfüllen können, wie sie bei der digitalen Kino-Projektion gefordert sind. Dieselbe Technologie kann auch der Heimkino-Anwender mit den SXRD-Heimkino-Projektoren von Sony nutzen.

* X-tal: Gängige Abkürzung für Crystal

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