數(shù)據(jù)投影顯示技術(shù)長期性能研究報告

介紹

    Intertek是一個獨立的測試組織。受德州儀器(TI)委托，對兩種不同的顯示技術(shù)：DLP芯片和LCD的長期性能進行研究。該項目旨在追蹤這兩種顯示技術(shù)圖像質(zhì)量隨時間推移的變化。為了進行測試，由TI選擇了兩種不同技術(shù)的數(shù)據(jù)投影儀，在公開市場上購買并由Intertek維護。每一臺機器都在各種色彩和亮度指標下進行了三次負載循環(huán)，指標包括亮度、均勻度、全開/全關(guān)對比度、方格圖對比度、色差、色彩均勻度。該研究的所有數(shù)據(jù)都由Intertek獨立收集。靜止圖像也在各種測試環(huán)境下顯示，并全程用照相機進行了拍攝。本文將簡要介紹該研究，其使用的方法和設(shè)備，并對到2005年12月2日為止的結(jié)果進行一個小結(jié)。明年一月上旬發(fā)布的白皮書將會詳細披露本次研究的結(jié)果。

    Intertek研究

    為進行本次研究，Intertek在公開市場上購買了60臺樣機，并在測試全過程中持有這些樣機。共使用了54臺樣機，包括3個型號的DLP? 機器和3個型號的LCD機器。54臺樣機被分作三個負載循環(huán)，每個循環(huán)包括各個型號的三臺樣機。負載循環(huán)采取連續(xù)工作模式；5.5個小時開機，2.5個小時關(guān)機模式；以及1.5個小時開機，2.5個小時關(guān)機模式。其余6臺機器用作普通的溫度測試。除了為基線測試進行亮度和對比度調(diào)節(jié)之外，樣機的狀態(tài)保持不變。 

    該測試分為三個階段。首先收集溫度數(shù)據(jù)，以確定各個型號的機器溫度下降到環(huán)境溫度5%區(qū)間內(nèi)所需要的時間。接著按照 IEC 61947-1:2002，電子投影測試和關(guān)鍵性能指標文檔編制第一部分：固定分辨率投影儀(IEC)進行基準調(diào)整。最后對所有樣機進行評估。

    第一階段

    從公開市場上購買的樣機中取出一臺不做測試的機器，收集溫度數(shù)據(jù)。該操作意圖是確定在持續(xù)開機24小時之后，顯示器件溫度下降到環(huán)境溫度5%區(qū)間以內(nèi)所需的時間。用記錄下來的最長時間作為本測試所有型號投影儀的關(guān)機時間。除此之外，該操作獲取的數(shù)據(jù)還用來驗證本測試樣品的擺放。通過監(jiān)控非測試用樣品的周邊溫度并進行比較，我們可以確保樣機沒有受到臨近樣機散熱的影響。在正常溫度測試結(jié)束之后，非試驗樣機被封存。

    第二階段

    每一臺樣機在本階段都要進行基準調(diào)較。具體做法是在與接受測試的樣機距離相同的屏幕上用圖像生成器投射ANSI灰度表。在樣機開機至少15分鐘之后，按照IEC規(guī)格第5部分指標調(diào)整圖像的亮度和對比度。記錄下測得的值，貼在樣機上供以后參考。對于每一臺樣機重復這一過程。

    第三階段

    最后使用IEC圖A.2的13位置圖案在全屏上確定線性驅(qū)動器的位置。首先在屏幕上投射該圖案，然后將線性驅(qū)動器移動到位。記錄下相應的X軸和Y軸的坐標并輸入位置程序。在測量黑白格對比度的時候使用16位置圖案重復這一過程。對每一臺樣機單獨重復這一過程。該操作結(jié)束之后分別按照負載循環(huán)對樣機進行測試。在測試開始之前，由外部的調(diào)校公司根據(jù)國家標準和技術(shù)協(xié)會(NIST)有關(guān)標準對所有儀器進行校準。

    柯尼卡美能達CL-200 – 測光表
    Chroma 2329 – 圖像發(fā)生器
    Fluke 2686A – 數(shù)據(jù)記錄器
    Staco 能源產(chǎn)品公司 MVR-20WCIY045 – 自動電壓調(diào)節(jié)器 
    Fluke – 電壓表

    為了解決可重復性問題，每個樣機都通過樣機底部的吊裝孔固定在?英寸厚的夾板上。事先在夾板的吊裝孔部位鉆孔。此外夾板上還有三個鉆孔，用來將其固定在測試窗內(nèi)。這樣保證了夾板和樣機的位置在測試窗中可以重復。然后將熱電偶置于每兩臺樣機之間的散熱口處。這樣就可以監(jiān)控樣機周邊的環(huán)境溫度，并可以確定所有的樣機在夜間和周末正常循環(huán)。循環(huán)通過壓縮空氣實現(xiàn)，并由一臺運行商業(yè)控制軟件的個人電腦所控制的可編程邏輯控制器控制。氣壓缸安裝在樣機的開關(guān)上，一次動作為開，兩次動作為關(guān)。

測量程序

    CL-200測光表被遠程安裝在一個線性驅(qū)動器上。線性驅(qū)動器裝有步進馬達和編碼器，可以對測光表進行可重復的精確定位。每隔大約1000操作小時更換一次燈泡。在更換燈泡前后分別對樣機進行一次測量。在燈泡更換結(jié)束之后再用數(shù)碼或者35毫米膠片攝影。如果燈泡提前報廢，立即更換并進行測量。兩類樣機在不進行測試時顯示同樣的圖像。這通過幾個圖像分配放大器投影微軟PowerPoint文檔實現(xiàn)。這樣可以防止圖像殘影，并確保兩種顯示技術(shù)在開機時接收到同樣的圖像。在實際測試時，樣機從分配器斷開，并通過15針RGB電纜和圖像發(fā)生器相連。測試圖像按下列順序播放：

    全屏：黑，紅，藍，綠，白　
    方格圖：黑白，紅黑，藍黑，綠黑　

    每天進行檢查并記錄在案。檢查包括通過置于散熱孔的溫度儀核實樣機運行循環(huán)。對樣機的顯示進行檢查，并記錄任何可以察覺的變化或所有異常情況。

    與DLP芯片或LCD無關(guān)的損壞都送回廠商進行維修。修好之后將樣機設(shè)回初始基線測量狀態(tài)的對比度和亮度值，并按原間隔繼續(xù)測試。從廠商處獲取維修信息，確保樣機除該缺陷之外沒有進行其他任何改變。

    測量程序

    將樣機的15針電纜從分配放大器斷開　
    從測試窗確認風扇正常工作　
    將樣機放入測試窗　
    通過15針電纜將圖像發(fā)生器與樣機連接　
    將投影屏幕的距離調(diào)整到和測光表一樣　
    檢查對焦和菜單設(shè)置，確認對比度和亮度參數(shù)　
    移除投影屏幕　
    確認熄滅所有燈光，并拉上測試窗窗簾　
    在控制軟件中載入相應的投影儀方格坐標　
    按開始鍵啟動程序　
    完成之后將投影屏幕放置在與測量頭同樣距離處，并對測試狀態(tài)拍攝兩張照片　
    將投影儀的15針電纜從圖像發(fā)生器斷開　
    將樣機放回夾板　
    用15針電纜重新連接分配放大器和樣機　
    對所有樣機重復這一過程　

    樣機識別　
    顯示技術(shù)
    LCD 識別號1，2，4
    DLP識別號3，5，6　
    負載循環(huán)：
    A, B, C – 1.5小時開機，2.5小時關(guān)機 
    D, E, F – 5.5小時開機，2.5小時關(guān)機  
    G, H, I – 24小時開機，不關(guān)機

    每臺樣機都有一個唯一的識別號，包括一個數(shù)字和一個字母。數(shù)字代表型號類型，字母代表負載循環(huán)。含義如上所示。比如說，5D表示DLP?技術(shù)，循環(huán)周期為5.5小時開機，2.5小時關(guān)機。

    測試中期小結(jié)

    本文件以下部分為到2005年12月2日止的測試結(jié)果。測試發(fā)現(xiàn)在一段時間后LCD屏和偏振鏡性能下降，具體下降幅度各型號不一。DLP? 芯片技術(shù)在整個測試期間的性能基本保持一致。在測試現(xiàn)階段，所有運行24/7負載循環(huán)的LCD投影儀圖像質(zhì)量都顯著下降。大多數(shù)運行5.5/2.5的LCD樣機的圖像質(zhì)量也有所下降。一臺開機時間足夠長的5.5/2.5樣機圖像質(zhì)量下降程度達到了運行24/7負載循環(huán)的樣機的水平。此外，運行1.5/2.5的LCD樣機沒有出現(xiàn)顯示質(zhì)量下降的問題。不過基于目前的結(jié)果，隨著運行時間的積累至24/7和5.5/2.5的水平，這些樣品的顯示質(zhì)量應該也會下降。LCD屏和偏振鏡質(zhì)量下降程度在不同型號間差異很大。比如說，有些LCD在顯示屏的部分區(qū)域顯示藍色陰影，而有些LCD則顯示黃色陰影�！�

    24/7負載循環(huán)

DLP vs. LCD 圖片比較

DLP技術(shù)到目前為止沒有可視或可測量的顯示質(zhì)量下降。LCD技術(shù)在開機2000到4000小時之間出現(xiàn)顯著可視的顯示質(zhì)量下降。在開機時間1700到3000小時之間時LCD屏和偏振鏡開始出現(xiàn)可視的顯示質(zhì)量下降。到目前為止，該負載循環(huán)已經(jīng)積累了4000總開機小時數(shù)中的3789小時。

    5.5/2.5負載循環(huán)
    同樣，DLP技術(shù)到目前為止沒有顯著可視的質(zhì)量下降。多數(shù)LCD樣機在開機時間1700到3000小時之間時開始出現(xiàn)可視的質(zhì)量下降。到目前為止，該負載循環(huán)已經(jīng)積累了4000總開機小時數(shù)中的2677小時。

    1.5/2.5負載循環(huán)
    到目前為止，該負載循環(huán)中的樣機無一顯示出顯著的顯示質(zhì)量下降。該負載循環(huán)已經(jīng)積累了4000總開機小時數(shù)中的1366小時。

    下列圖片為該測試的一些參考圖片，也代表了不同顯示技術(shù)的表現(xiàn)。不過圖像質(zhì)量的下降水平取決于不同的型號。為了方便起見，下列圖片僅選自兩個型號，一臺DLP，一臺LCD。從圖片可以看到，LCD屏顯示質(zhì)量下降一開始的表現(xiàn)是泛黃。隨著時間推移，黃色開始變藍。最終投影的圖像變成暗黃色，并保持這種狀態(tài)。圖片還顯示DLP芯片的顯示質(zhì)量在整個測試期間沒有變化。

DLP vs. LCD 圖片比較
DLP 24/7 圖片	LCD 24/7 圖片
平均 300小時開機時間
平均 2000小時開機時間
平均 2725小時開機時間
平均 3376小時開機時間

DLP vs. LCD 圖片比較
DLP 5.5/2.5 圖片	LCD 5.5/2.5 圖片
平均 315 小時開機時間
平均 1500小時開機時間
平均 1930小時開機時間
平均 2391小時開機時間