Vortrag

Bewertung von Prüflingsdisplays
für Fernsehen, Mobilfunk und Multimedia
Gert Heuer
Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, Geschäftsbereich Messtechnik
Tel: ++49/ 89 / 4129 -11658, Fax: -11864, Email: gert.heuer@rsd.rohde-schwarz.com
1 Einleitung
R&S/Heuer/Heuer.doc/16.9.03
Elektrische Displays spielen eine zentrale Rolle in der Kommunikation zwischen Mensch
und Maschine. Sie dienen nicht nur der Information sondern steuern oft auch die Interaktion mit dem System, sei es eine elektrische Steuerung, ein Mobiltelefon oder der
Touchscreen eines Informationssystems.
Der Wunsch nach immer besserer Kommunikation einhergehend mit der allgemeinen
Technologieentwicklung bei der Herstellung elektronischer Komponenten führte in den
letzten Jahren zu einer stürmischen Weiterentwicklung der Displays vom einfachen monochromen Display bis hin zu den heutigen videotauglichen transflektiven Farbdisplays.
Wesentliche Leistungsmerkmale von Displays sind u.a.
• Auflösung, Farbe
• Kontrast, Helligkeit
• Schnelle Umschaltzeiten für Videoapplikationen
• Großer Blickwinkel
• Flache Bauweise, große Bilddiagonale
Bisherige Nachteile gegenüber herkömmlichen Monitoren auf Röhrenbasis wie geringerer Kontrast, Helligkeit, geringerer Betrachtungswinkel werden schrittweise überwunden.
Durch die Erhöhung der Ausbeute bei der Herstellung der TFT-Displays sind die Preise
im letzten Jahr so stark gefallen, dass weit größere Stückzahlen durch den Einsatz im
Consumer-Markt möglich werden. Die ersten Werke zur Herstellung von Röhrenmonitore wurden bereits geschlossen.
1
Weitere Impulse erhofft man sich von neuen Technologien, wie z.B. die der OLED’s,
auch „organische“ Displays genannt. Als selbstleuchtende, relativ einfach herzustellende
Displays wird ihnen mittelfristig eine bedeutende Rolle zugesagt. Einziger Nachteil ist die
z.Z. noch eine auf wenige 10.000 h eingeschränkte Lebensdauer, die auch noch farbabhängig ist.
2 Qualitätskontrolle von Displays
Neue Technologien erfordern auch einen entsprechenden Test, um die Qualität in der Fertigung und beim Einsatz von Displays zu garantieren.
Dabei gibt es zwei große Einsatzgebiete: einerseits bei den Herstellern von Displays, die
meistens in Asien produzieren, und andererseits bei den Integratoren von Displays.
Letztere sind Hersteller von Endgeräten, wie
Mobiltelefone, Steuerungen, Monitoren bzw.
Fernseher und anderen Geräten.
2.1 Produktionstest
Die Integratoren von Displays testen diese im Wesentlichen auf die Funktionalität nach
dem Einbau (Zeilen-, Spalten- und evtl. Pixeltest) sowie die Einstellung der anwenderspezifischen Parameter, wie z.B. Kontrast und Helligkeit.
R&S/Heuer/Heuer.doc/16.9.03
Als Beispiel dient hier der Test eines Geschäftstelefons auf
• Einbaufehler, Lagekontrolle
• Kontrast
• Displayfehler (Pixeltest) inkl. Schriftsatz
• Fehler in der Beleuchtung
Wesentlich aufwendiger ist der Test von Geräten mit Funkschnittstelle wie z.B. Bluetoothgeräte und Mobiltelefone. Um Störungen umliegender Systeme und Geräte zu vermeiden sowie äußere Einflüsse auf den Testablauf selbst zu verhindern ist eine Abschirmung der Messung erforderlich. Hierzu gibt es spezielle Prüfadapter mit einer eingebauten HF-Kammer.
Bei der Entwicklung solcher Testsysteme ist die HF-Abschirmung das A und O. Weitere
Anforderungen, wie leichte Austauschbarkeit des Prüflings, geringes Gewicht und ein
akzeptabler Preis sind verschärfte Randbedingungen, die u.a. die Übernahme von Standardlösungen, wie Lichtwellenleiter, zur Übertragung von Kamerasignalen für den Test
der Displays verhindern.
Die Lösung sind z.B. spezielle Tiefpassfilter, die steil genug sind Videosignale durchzulassen und GSM-Signale entsprechend zu dämpfen.
2
2.2 Automatische Bildbewertung
Für die Typprüfung ist die EMV-Prüfung entsprechend der Normen unerlässlich. Für
bildgebende Geräte ist hierfür die Produktnorm EN55020 (CISPR 20) zur Störfestigkeitsmessung bindend.
Basierend auf den Anforderungen zur Bildbewertung wurde hier ein neues Verfahren
entwickelt, welches die objektive Bildbewertung von Monitoren, seien es CRT-, TFToder Plasmabildschirme, und Videosignalen von VCR, DVD-Playern, Set-Top-Boxen,
etc., mittels Computer ermöglicht.
Erkannt werden analog oder digital bedingte Störungen wie:
- Moiré-Effekte, Luminanz- Kontrast, Farb- und Synchronisationsfehler bei analogen
Bilder
- Blockbildung, eingefrorenes Bild, Datenstromfehler, kein Bild etc. bei digitalen Bildern
R&S/Heuer/Heuer.doc/16.9.03
Durch den algorithmenbasierenden Vergleich von ungestörten und gestörten Zuständen
ist eine Erkennung der Störungen analog zur subjektiven, „menschlichen“ Erkennung
gegeben.
Der Vorteil in der automatischen Bildbewertung liegt vor allem in
• Reduzierung der monotonen routinemäßigen Beobachtung des Videosignals durch
automatischen Ablauf der Prüfsequenz
• Reproduzierbarkeit der Messergebnisse
• Objektivierung der Messergebnisse
• Archivierung der gemessenen Bilder, bzw. nur der gestörten Bilder
In Abhängigkeit der Prüfobjekte werden 2 Ausbaustufen unterschieden.
- Geräte mit Monitor (Auswertung des Kamerabildes)
- Geräte ohne Monitor (Auswertung des FBAS-Signals)
3
Nachfolgende Abbildung zeigt die Anwendung für Geräte mit Monitor, wie z.B. Fernseher. Letztlich lassen sich ähnliche Anwendungen auch für Störfestigkeitsmessungen von
Telefonen, Monitoren in Flugzeugen oder KFZ vorstellen
.
3 Ausblick
R&S/Heuer/Heuer.doc/16.9.03
3.1 Coverage Test
Die Einführung von UMTS verlangt neben der Prüfung statischer Bilder auch die Qualitätsbewertung der zu übertragenden Videoclips. Hierfür ergeben sich völlig neue
Anforderungen an die Auswertung von
Displays in der Versorgungsmesstechnik.
Neben der fehlerfreien Übertragung einzelner Bilder muss die Übertragungsrate,
die Anzahl der Bilder und die Synchronisation des Tones geprüft werden. Sofern
dabei Kameras zur Bildaufnahme erforderlich werden, ergeben sich höchste Anforderungen an die Auflösung, die Datenrate und die Synchronisation zwischen
dem Display des Prüfobjektes und der
Kamera des Testsystems.
3.2 Normen für Störfestigkeitsmessungen von Multimediageräten
Zur Zeit wird der Multimediastandard für die Störfestigkeitsmessung erarbeitet. Dieser ist
eine Zusammenfassung der bisherigen Produktstandards
• CISPR 20 (Unterhaltungselektronik) und
• CISPR 24 (Informationstechnische Einrichtungen [Computer etc.])
zu einer neuen, gemeinsamen Norm.
Die Verabschiedung des Standards (FDIS) ist für 2007 geplant.
4