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数据投影显示技术长期性能研究报告

导读: Jeremy M. Tidd(Intertek测试服务部门项目工程师) 介绍    Intertek是一个独立的测试组织。受德州仪器(TI)委托,对两种不同的显示技术:DLP芯片和LCD的长期性能进行研究。该项目旨在追踪这两种显示技术图像质量随时间推移的变化。为了进行测试,由TI选择了两

Jeremy M. Tidd(Intertek测试服务部门项目工程师)

介绍
  
Intertek是一个独立的测试组织。受德州仪器(TI)委托,对两种不同的显示技术:DLP芯片和LCD的长期性能进行研究。该项目旨在追踪这两种显示技术图像质量随时间推移的变化。为了进行测试,由TI选择了两种不同技术的数据投影仪,在公开市场上购买并由Intertek维护。每一台机器都在各种色彩和亮度指标下进行了三次负载循环,指标包括亮度、均匀度、全开/全关对比度、方格图对比度、色差、色彩均匀度。该研究的所有数据都由Intertek独立收集。静止图像也在各种测试环境下显示,并全程用照相机进行了拍摄。本文将简要介绍该研究,其使用的方法和设备,并对到2005年12月2日为止的结果进行一个小结。明年一月上旬发布的白皮书将会详细披露本次研究的结果。

Intertek研究
  
为进行本次研究,Intertek在公开市场上购买了60台样机,并在测试全过程中持有这些样机。共使用了54台样机,包括3个型号的DLP? 机器和3个型号的LCD机器。54台样机被分作三个负载循环,每个循环包括各个型号的三台样机。负载循环采取连续工作模式;5.5个小时开机,2.5个小时关机模式;以及1.5个小时开机,2.5个小时关机模式。其余6台机器用作普通的温度测试。除了为基线测试进行亮度和对比度调节之外,样机的状态保持不变。
  
该测试分为三个阶段。首先收集温度数据,以确定各个型号的机器温度下降到环境温度5%区间内所需要的时间。接着按照 IEC 61947-1:2002,电子投影测试和关键性能指标文档编制第一部分:固定分辨率投影仪(IEC)进行基准调整。最后对所有样机进行评估。

第一阶段

从公开市场上购买的样机中取出一台不做测试的机器,收集温度数据。该操作意图是确定在持续开机24小时之后,显示器件温度下降到环境温度5%区间以内所需的时间。用记录下来的最长时间作为本测试所有型号投影仪的关机时间。除此之外,该操作获取的数据还用来验证本测试样品的摆放。通过监控非测试用样品的周边温度并进行比较,我们可以确保样机没有受到临近样机散热的影响。在正常温度测试结束之后,非试验样机被封存。

第二阶段

每一台样机在本阶段都要进行基准调较。具体做法是在与接受测试的样机距离相同的屏幕上用图像生成器投射ANSI灰度表。在样机开机至少15分钟之后,按照IEC规格第5部分指标调整图像的亮度和对比度。记录下测得的值,贴在样机上供以后参考。对于每一台样机重复这一过程。

第三阶段

最后使用IEC图A.2的13位置图案在全屏上确定线性驱动器的位置。首先在屏幕上投射该图案,然后将线性驱动器移动到位。记录下相应的X轴和Y轴的坐标并输入位置程序。在测量黑白格对比度的时候使用16位置图案重复这一过程。对每一台样机单独重复这一过程。该操作结束之后分别按照负载循环对样机进行测试。在测试开始之前,由外部的调校公司根据国家标准和技术协会(NIST)有关标准对所有仪器进行校准。

        柯尼卡美能达CL-200 – 测光表
  Chroma 2329 – 图像发生器
  Fluke 2686A – 数据记录器
  Staco 能源产品公司 MVR-20WCIY045 – 自动电压调节器
  Fluke – 电压表

为了解决可重复性问题,每个样机都通过样机底部的吊装孔固定在?英寸厚的夹板上。事先在夹板的吊装孔部位钻孔。此外夹板上还有三个钻孔,用来将其固定在测试窗内。这样保证了夹板和样机的位置在测试窗中可以重复。然后将热电偶置于每两台样机之间的散热口处。这样就可以监控样机周边的环境温度,并可以确定所有的样机在夜间和周末正常循环。循环通过压缩空气实现,并由一台运行商业控制软件的个人电脑所控制的可编程逻辑控制器控制。气压缸安装在样机的开关上,一次动作为开,两次动作为关。

CL-200测光表被远程安装在一个线性驱动器上。线性驱动器装有步进马达和编码器,可以对测光表进行可重复的精确定位。每隔大约1000操作小时更换一次灯泡。在更换灯泡前后分别对样机进行一次测量。在灯泡更换结束之后再用数码或者35毫米胶片摄影。如果灯泡提前报废,立即更换并进行测量。两类样机在不进行测试时显示同样的图像。这通过几个图像分配放大器投影微软PowerPoint文档实现。这样可以防止图像残影,并确保两种显示技术在开机时接收到同样的图像。在实际测试时,样机从分配器断开,并通过15针RGB电缆和图像发生器相连。测试图像按下列顺序播放:

        全屏:黑,红,蓝,绿,白 
  方格图:黑白,红黑,蓝黑,绿黑 

每天进行检查并记录在案。检查包括通过置于散热孔的温度仪核实样机运行循环。对样机的显示进行检查,并记录任何可以察觉的变化或所有异常情况。
  
与DLP芯片或LCD无关的损坏都送回厂商进行维修。修好之后将样机设回初始基线测量状态的对比度和亮度值,并按原间隔继续测试。从厂商处获取维修信息,确保样机除该缺陷之外没有进行其他任何改变。

测量程序
  
        将样机的15针电缆从分配放大器断开 
  从测试窗确认风扇正常工作 
  将样机放入测试窗 
  通过15针电缆将图像发生器与样机连接 
  将投影屏幕的距离调整到和测光表一样 
  检查对焦和菜单设置,确认对比度和亮度参数 
  移除投影屏幕 
  确认熄灭所有灯光,并拉上测试窗窗帘 
  在控制软件中载入相应的投影仪方格坐标 
  按开始键启动程序 
  完成之后将投影屏幕放置在与测量头同样距离处,并对测试状态拍摄两张照片 
  将投影仪的15针电缆从图像发生器断开 
  将样机放回夹板 
  用15针电缆重新连接分配放大器和样机 
  对所有样机重复这一过程  

样机识别显示技术
  
        LCD 识别号1,2,4
  DLP识别号3,5,6 
  负载循环:
  A, B, C – 1.5小时开机,2.5小时关机
  D, E, F – 5.5小时开机,2.5小时关机
  G, H, I – 24小时开机,不关机

每台样机都有一个唯一的识别号,包括一个数字和一个字母。数字代表型号类型,字母代表负载循环。含义如上所示。比如说,5D表示DLP?技术,循环周期为5.5小时开机,2.5小时关机。

测试中期小结
  
本文件以下部分为到2005年12月2日止的测试结果。测试发现在一段时间后LCD屏和偏振镜性能下降,具体下降幅度各型号不一。DLP? 芯片技术在整个测试期间的性能基本保持一致。在测试现阶段,所有运行24/7负载循环的LCD投影仪图像质量都显著下降。大多数运行5.5/2.5的LCD样机的图像质量也有所下降。一台开机时间足够长的5.5/2.5样机图像质量下降程度达到了运行24/7负载循环的样机的水平。此外,运行1.5/2.5的LCD样机没有出现显示质量下降的问题。不过基于目前的结果,随着运行时间的积累至24/7和5.5/2.5的水平,这些样品的显示质量应该也会下降。LCD屏和偏振镜质量下降程度在不同型号间差异很大。比如说,有些LCD在显示屏的部分区域显示蓝色阴影,而有些LCD则显示黄色阴影。 

24/7负载循环

DLP技术到目前为止没有可视或可测量的显示质量下降。LCD技术在开机2000到4000小时之间出现显著可视的显示质量下降。在开机时间1700到3000小时之间时LCD屏和偏振镜开始出现可视的显示质量下降。到目前为止,该负载循环已经积累了4000总开机小时数中的3789小时。

5.5/2.5负载循环
  
同样,DLP技术到目前为止没有显著可视的质量下降。多数LCD样机在开机时间1700到3000小时之间时开始出现可视的质量下降。到目前为止,该负载循环已经积累了4000总开机小时数中的2677小时。

1.5/2.5负载循环
  
到目前为止,该负载循环中的样机无一显示出显著的显示质量下降。该负载循环已经积累了4000总开机小时数中的1366小时。

下列图片为该测试的一些参考图片,也代表了不同显示技术的表现。不过图像质量的下降水平取决于不同的型号。为了方便起见,下列图片仅选自两个型号,一台DLP,一台LCD。从图片可以看到,LCD屏显示质量下降一开始的表现是泛黄。随着时间推移,黄色开始变蓝。最终投影的图像变成暗黄色,并保持这种状态。图片还显示DLP芯片的显示质量在整个测试期间没有变化。
 
   
   
   
    

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