Konsistente Displayfarben – über alle Technologien
Zwei Displays können denselben gemessenen Weißpunkt aufweisen und dennoch unterschiedlich aussehen. Dies ist besonders relevant beim Farbabgleich von OLED-, QD-OLED-, Mini-LED- und MicroLED-basierten Displays mit unterschiedlichen Emissionsspektren.
Durch die Bewertung von Displays mit mehreren Spektralwertfunktionen (Color Matching Functions, CMFs) können Hersteller potenzielle Farbunterschiede erkennen, die über herkömmliche Messungen nach CIE 1931 hinausgehen. Der Vergleich verschiedener farbmetrischer Beobachtermodelle liefert zudem wertvolle Informationen für die Displaykalibrierung, den Farbabgleich und die Qualitätskontrolle in der Produktion.
Die Herausforderung: Wenn übereinstimmende Farbkoordinaten nicht ausreichen
Die herkömmliche Displaykalibrierung basiert auf dem CIE-1931-Normalbeobachter. Displays mit unterschiedlichen Emissionsspektren, insbesondere schmalbandigen Spektren, können jedoch identische Farbkoordinaten aufweisen und bei der Bewertung mit anderen Beobachtermodellen unterschiedlich erscheinen.
Dieser Effekt wird als Beobachtermetamerie bezeichnet und erschwert den Farbabgleich zwischen verschiedenen Displaytechnologien. So können ein OLED- und ein LCD-Display zwar dieselbe Weißpunktspezifikation erfüllen, bei einem direkten Vergleich jedoch einen deutlich erkennbaren Farbunterschied aufweisen.
Abbildung 1: Drei Displays mit unterschiedlichen Emissionsspektren: ein OLED-Referenzdisplay (links), ein LCD-Display (Mitte) und ein zweites OLED-Display (rechts). Obwohl die Displays mit dem CIE-1931-2°-Normalbeobachter auf denselben Weißpunkt abgeglichen wurden, können sie aufgrund metamerischer Unterschiede verschiedenfarbig erscheinen.
Zu den zentralen Herausforderungen gehören:
- Potenzielle Farbabweichungen erkennen, die bei herkömmlichen CIE-1931-Messungen unberücksichtigt bleiben
- Den Einfluss unterschiedlicher Emissionsspektren auf den Display-Farbabgleich bewerten
- Geeignete Beobachtermodelle für bestimmte Displayanwendungen und Zielgruppen auswählen
- Vergleich der mit verschiedenen farbmetrischen Beobachtermodellen berechneten Farbwerte
- Die photometrische Rückführbarkeit bei der Anwendung alternativer Spektralwertfunktionen (CMFs) sicherstellen
Unsere Lösung: Spektrale Displaymessung mit flexibler CMF-Auswertung
Instrument Systems kombiniert spektralradiometrische Messungen mit einer flexiblen Farbbewertung anhand mehrerer farbmetrischer Beobachtermodelle. Hersteller können die gemessenen Spektraldaten mit den Beobachtermodellen CIE 1931 2°, CIE 1964 10°, CIE 2015 2° und 10° sowie mit unterstützten kundenspezifischen Beobachtermodellen auswerten. Damit lassen sich modellabhängige Farbunterschiede erkennen und quantifizieren, Beobachtermetamerie untersuchen und der Display-Farbabgleich für unterschiedliche Technologien und Anwendungen optimieren.
Je nach Messaufgabe bietet Instrument Systems zwei Ansätze:
2D-Farbmessung an Displays – LumiTop mit CAS und LumiSuite
Für die ortsaufgelöste Displayprüfung kombiniert die LumiTop Leuchtdichte- und Farbmesskamera hochauflösende Bildgebung mit der spektralen Referenzmessung eines CAS Spektralradiometers. Mit LumiSuite und der MyCal-Funktion lassen sich ausgewählte CMFs bei der Farbkalibrierung der Kamera und der 2D-Farbbewertung anwenden. So können Hersteller Weißpunktunterschiede, Farbverteilung und Homogenität über die Displayfläche hinweg beurteilen.
Dieser Ansatz unterstützt Displayentwicklung, Kalibrierung und Qualitätskontrolle in der Produktion – auch bei Anwendungen, die eine Auswertung anhand unterschiedlicher farbmetrischer Beobachtermodelle erfordern.
1D-Spotmessung – TOP 200 mit CAS Spektralradiometer
Für die Farbbewertung an ausgewählten Displaypositionen liefert ein CAS Spektralradiometer in Kombination mit dem optischen Messkopf TOP 200 spektrale Messdaten zum Vergleich verschiedener Beobachtermodelle. Mithilfe von SpecWin Pro oder CAS.dll lassen sich die gemessenen Spektren unter Verwendung standardisierter oder kundenspezifischer CMFs nachträglich auswerten, um Tristimuluswerte und Farbkoordinaten zu berechnen und zu vergleichen.
Dieser Ansatz eignet sich für den gezielten Farbabgleich und die Charakterisierung von Displays, sofern keine vollflächige Bildgebung erforderlich ist.
Rückführbare Leuchtdichtemessung mit mehreren CMFs
Alternative Beobachtermodelle liefern zusätzliche Farbinformationen, ohne die etablierten photometrischen Messstandards zu ersetzen. Die standardisierte Leuchtdichte wird weiterhin anhand der photopischen Hellempfindlichkeitsfunktion V(λ) bestimmt. Zusätzliche CMFs werden auf die gemessenen Spektraldaten angewendet, um Farben zu vergleichen. Durch die Rückführbarkeit auf etablierte photometrische Standards können Hersteller Messergebnisse verschiedener Systeme und Produktionsstandorte zuverlässig vergleichen und zugleich von einer zusätzlichen beobachterspezifischen Farbbewertung profitieren. Dies unterstützt eine konsistente Qualitätskontrolle und fundierte Entscheidungen beim Farbabgleich.
Sie möchten den Farbabgleich zwischen verschiedenen Displaytechnologien verbessern?
Kontaktieren Sie Instrument Systems, um geeignete Messlösungen für Ihre Anforderungen in der Displayentwicklung, Kalibrierung oder Produktionsprüfung zu besprechen.
1. Warum können OLED- und LCD-Displays trotz identischem Weißpunkt unterschiedlich aussehen?
OLED- und LCD-Displays können unterschiedliche Emissionsspektren aufweisen, auch wenn ihre gemessenen CIE-1931-Weißpunktkoordinaten übereinstimmen. Unter anderen Beobachtermodellen können daraus metamerische Unterschiede entstehen. Die Auswertung der Spektren mit mehreren CMFs hilft, potenzielle Farbunterschiede zu erkennen und zu quantifizieren.
2. Was bedeutet Beobachtermetamerie beim Display-Farbabgleich?
Beobachtermetamerie liegt vor, wenn zwei Emissionsspektren für ein Beobachtermodell einen Farbabgleich ergeben, für ein anderes jedoch nicht. Dies ist besonders beim Vergleich von Displays mit unterschiedlichen spektralen Eigenschaften relevant, etwa OLED, QD-OLED und MicroLED. Die Bewertung mit mehreren farbmetrischen Beobachtermodellen hilft Herstellern, mögliche Unterschiede beim Farbabgleich einzuschätzen.
3. Was sind Spektralwertfunktionen (CMFs) und warum werden mehrere CMFs verwendet?
Spektralwertfunktionen, auch Farbabgleichsfunktionen genannt (Color Matching Functions, CMFs) beschreiben, wie ein standardisierter menschlicher Beobachter Farben bei unterschiedlichen Wellenlängen abgleicht. Aus gemessenen Spektraldaten werden damit Farbwerte berechnet und physikalische Lichtmessungen mit der menschlichen Farbwahrnehmung verknüpft. Da die Farbwahrnehmung zwischen Beobachtern variiert, helfen mehrere CMFs dabei, mögliche Unterschiede in der Wahrnehmung von Displayfarben zu bewerten.
4. Worin unterscheiden sich die Spektralwertfunktionen nach CIE 1931 und CIE 2015?
CIE 1931 und CIE 2015 verwenden unterschiedliche spektrale Empfindlichkeitsfunktionen zur Berechnung von Farbwerten. Während die CIE 1931 die etablierte Referenz in der klassischen Farbmetrik bleibt, stellt CIE 2015 alternative Beobachtermodelle bereit, die zusätzliche Unterschiede beim Farbabgleich sichtbar machen können, insbesondere bei Displays mit schmalbandigen Emissionsspektren.
5. Wie kann der Display-Farbabgleich durch mehrere CMFs verbessert werden?
Durch die Auswertung derselben spektralen Messdaten mit unterschiedlichen Beobachtermodellen können Hersteller Farbunterschiede erkennen, die beim herkömmlichen Weißpunktabgleich möglicherweise unentdeckt bleiben. Die Ergebnisse unterstützen den Vergleich von Displaytechnologien, die Auswahl geeigneter Kalibrierziele und fundierte Entscheidungen über die Farbkonsistenz.
6. Wie bleiben standardisierte Leuchtdichtemessungen bei der Verwendung alternativer CMFs erhalten?
Standardisierte Leuchtdichtemessungen verwenden weiterhin die etablierte photopische Hellempfindlichkeitsfunktion V(λ) und ein rückführbar kalibriertes Messsystem. Alternative CMFs liefern zusätzliche Ergebnisse zur Farbbewertung, ohne die standardisierten photometrischen Größen zu ersetzen.
