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프로젝션은 프로젝션 기기 자체의 덩치에 수 배에서 수십 배에 해당하는 화면을 보고자 하는 욕구에서 시작되었습니다. 최근 프로젝션 응용제품의 기본이라 할 수 있는 LCD 및 DLP 방식 프로젝터의 기본 구조를 보면 다음과 같습니다.


광원으로는 주로 UHP(고압수은램프)가 사용되고 있으며, 발광된 램프는 몇 개의 광학 부품들을 통하여 LCD패널 및 DLP패널과 같은 이미징 디바이스(주로 1"이하)로 전달됩니다. 이 부분을 조명계라고 합니다. 이미징 디바이스에 조명된 빛은 이미징 디바이스를 투과 혹은 반사하여 그 이미징 디바이스에 맺힌 영상을 한 곳으로 전달하는데, 이때 이를 확대시켜줄 부분이 필요합니다. 이 부분을 투사계라고 하며, 몇 개의 투사 렌즈로 구성합니다.

이 때, 회로부는 영상신호를 받아 그 영상신호에 맞게 이미징 디바이스를 구동시켜 그 이미징 디바이스에 영상이 구현되게 하는 역할 및 램프를 발광시키는 역할을 합니다.

이미징 디바이스 자체는 Mono로 구성되어 있으며, 주로 칼라를 구현하는 방법에 있어서 각종 방식이 구분이 됩니다. 칼라를 구현하기 위해서는 램프에서 나온 백색광을 각종 Filter를 이용하여 동시에 분리하였다가 3장의 이미지 디바이스를 사용하여 이미지를 생성한 후 다시 광학 렌즈 등을 이용하여 동시에 조합시키는 방법이 있고, 백색광을 칼라휠 등의 Filter를 이용하여 시간 순차적으로 Red, Green, Blue 로 분리한 후 1장의 이미징 디바이스를 사용하여 시간 순차적으로 칼라를 조합하는 방법이 있는데, 후자의 경우 시간을 분할하여 Red, Green, Blue을 표현해야 하므로 이미징 디바이스 자체의 고속 데이터 처리 능력이 요구됩니다.

최근에는 UHP램프가 아닌 LED를 적용한 제품이 등장하고 있으며, LED적용 제품의 경우 R,G,B를 순차적으로 구동하게 됨으로써, 시간 분할 방식이 가능한 이미징 디바이스의 경우 조명계측에서 칼라 분리에 대한 필요가 없어져 광학계 구성이 효율적으로 됩니다. LED사용의 경우 UHP램프에 비해 색 순도가 좋으며, 수명이 길어 기존 프로젝터에서처럼 주기적으로 램프를 갈아주지 않아도 되며, 소음 또한 적은 편입니다. 그러나, LED의 밝기 효율은 급속히 개선되고 있음에도 불구하고, 아직 밝기 자체는 UHP램프 수준을 따라가고 있지 못합니다.

초소형 및 휴대용 응용제품에 적합하기로 여겨지는 레이저의 경우에는 LED와 같이 R,G,B를 순차적으로 구동하게 되며 동일 효율 기준 LED대비 전력소비가 적어 프로젝션 응용제품의 소형화에 유리하나, LED 대비 높은 가격으로 LED의 차세대 솔루션으로 각광받고 있습니다.
3-LCD기술은 최초 일본의 세이코 엡슨사에서 개발되어 지금의 프로젝터라는 제품군을 지구상에 탄생시켰고, 아직도 프로젝션 기술의 중추 역할을 하고 있으며,


3-LCD시스템에 사용되는 마이크로 LCD (크기는 주로 1"이하)는 HTPS LCD라고도 하며, 1000도 이상의 고온에서 공정이 이루어져 고내광, 고내열을 요구하는 프로젝션 환경에 사용될 수 있으며, 작은 크기에도 불구 보통 노트북용 LCD급 (XGA: 1024X768화소)의 해상도를 가지고 있습니다.

마이크로 LCD는 각각의 화소에 전압이 인가되면, 액정이 반응을 하여 광원에서 전달되는 빛을 투과시킬 수도 차단시킬 수도 있게 되며, 이로 인해 Gray이미지를 표현하게 됩니다. 이러한 과정을 '구동한다'라고 표현하는데,


3-LCD 시스템은 램프로부터 나온 빛을 R(빨강), G(초록), B(파랑)의 3색(빛의 삼원색)의 빛으로 분해하여, 각각에 LCD를 한 개씩 할당해 투과시켜, 형상과 움직임을 표현합니다. 빛이 모든 패널에 계속 투과되므로 색표현력이 우수한 것이 특징입니다.
프로젝션 기능이 핸드폰과 같은 모바일 기기로 내장되기 위해서는 프로젝션 모듈의 광학계가 초소형이 되어야 하는데이를 위해서는 반사형보다는 투과형이 유리하며, 여러 장의 패널을 사용하는 시스템 보다는 한 장의 패널로 칼라를 구현할 수 있는 시스템이 필수적입니다. 지금까지는 투과형의 LCD가 한 장으로서 칼라는 구현하는 방법은 칼라필터를 사용하는 방법인데, 그 경우 해상도가 3분의 1로 줄어들고 밝기가 나오지 않고 칼라필터 공정자체에 생산성이 없어 프로젝션 용도로는 적합하지 못하였습니다.

따라서 한 장의 패널로 칼라를 구현하는 방법이 필요한데, 이는 각각의 R, G, B 칼라를 시간적으로 분할하여 구동하는 방식이 적합하며, 이렇게 하면 광원이 처음부터 R,G,B로 분리되어 있을 경우 색을 분리하는 과정을 없앨 수 있어 초소형 광학계에 아주 적합한 방식입니다.

그러나 기존의 3-LCD패널중 하나를 사용하여 시분할 구동은 불가능한데, 그 이유는 액정의 응답속도 및 비디오 데이터를 각 화소에 적는 속도가 시분할 구동을 위한 속도를 따라올 수 없기 때문입니다.

일진디스플레이(주)의 1-LCD 기술은 이러한 비디오 데이터 인가 속도를 3-LCD의 대비 1000배 빠르게, 액정의 응답속도는 10배정도 빠르게 하여 시분할 칼라구현을 가능할 수 있게 합니다.

1-LCD기술의 장점은 한 장의 투과형패널을 사용하므로 프로젝션 모듈의 초소형/경량화가 가능하며, 액정의 아날로그 성격상 DLP대비 충격에 강하고 Gray표현이 부드럽다는 것입니다.

1-LCD 패널을 적용하면, 패널 Cost 가 줄고 광학계가 단순화 및 소형화 되어 전체적인 시스템 원가가 줄어들어 초저가 보급형 프로젝터, LED를 적용한 포켓프로젝터나, 초소형이 요구되는 핸드폰 내/외장형 프로젝션 모듈등과 같은 응용제품이 가능하게 됩니다.

밝기가 높은 영역에서는 LCD가 우세한 추세입니다. 3-LCD기술은 일본의 세이코 엡슨사에서 시작되어 현재는 엡슨, 소니 및 일진디스플레이(주)가 그 기술력을 가지고 제품을 생산하고 있습니다. 산업 Infra가 주로 일본에 집중되어 있습니다. 초소형 응용제품에 사용되기에는 가격 및 크기측면에서 제약을 받습니다.

매초 50만회 이상 스위칭을 하는 수십만개의 거울은 모여진 빛을 각각 디지털방식으로 제어하므로 아날로그 방식의 LCD형과 같이 Gamma 신호등을 변환하거나 영상처리된 디지털신호를 D/A변환기를 거치는 과정들이 불필요합니다. 초소형 응용제품에 사용되기에는 가격, 크기 (두께), 내충격성 등에서 제약을 받습니다.

구동되는 원리는 3-LCD와 비슷하지만 회로부가 하판에 위치되므로 빛이 반사되는 부분 (개구부)이 넓어져 높은 해상도 및 투과율을 얻을 수 있다고 알려져 있습니다. 초소형 응용제품에 사용되기에는 크기, 양산성 등에 대해 제약을 받습니다.
< 경쟁사 기술 비교표 (LED적용 포켓 프로젝터 기준) >
항목 1-LCD 3-LCD DLP LCOS
가격 ○ △ X ○
적용제품크기 ○ △ X △
밝기 △ (○: MLA적용시) ○ ○ ○
소비전력 ○ △ △ ○
양산성 ○ ○ ○ X
 
< 경쟁사 기술 비교표 (핸드폰 내/외장형 기준) >
항목 1-LCD 3-LCD LCOS
가격 ○ X ○
적용제품크기 ○ X △
밝기 △ (○: MLA적용시) ○ ○
소비전력 ○ X ○
내충격성 ○ X △
양산성 ○ ○ △