LMK Display Sparkle: IEC-62977-3-9-Sparkle-Messung

LMK Display Sparkle ist ein LabSoft Add-on für die LMK-5- und LMK-6-Leuchtdichtemesskameras von TechnoTeam. Es quantifiziert die hochfrequente Leuchtdichteungleichförmigkeit, die als Sparkle bezeichnet wird und bei Displays mit einer Anti-Glare-Schicht (AGL) auftritt. Das Messverfahren ist konform zu IEC 62977-3-9 und wurde von TechnoTeam gemeinsam mit Volkswagen und Elektrobit entwickelt. Das Add-on ist Teil des Display Packages von TechnoTeam.

Eine Messung kombiniert eine BlackMURA-kompatible Ausrichtung, einen automatisierten Distanz-Fokus-Scan, der die Fokusposition mit der stärksten Sparkle-Wahrnehmung lokalisiert, und eine Frequenzfilter-Auswertung, die das hochfrequente Sparkle-Signal vom periodischen Pixelraster trennt. Das Ergebnis wird als Sparkle-Kontrast in Prozent angegeben.

Ja. Sparkle-Messungen hängen von Faktoren wie dem Aperturwinkel des Objektivs oder der Vergrößerung, mit der das Display betrachtet wird, sowie von vielen weiteren ab. All diese müssen für das Ergebnis dokumentiert werden, da die Reproduzierbarkeit andernfalls eingeschränkt wäre. LMK Display Sparkle steuert diese Faktoren während der Messung automatisch und erfasst sie als Teil des Messprotokolls.

IEC 62977-3-9 schreibt keinen einheitlichen Algorithmus vor. Die Norm lässt mehrere verschiedene Methoden zu, um das Sparkle-Signal von der darunterliegenden Pixelmatrix zu trennen, und LMK Display Sparkle verwendet hierfür einen Frequenzfilter-Ansatz. Ebenso definiert die Norm keinen numerischen Sparkle-Grenzwert. Die Akzeptanzkriterien werden vom OEM oder durch die Endkundenspezifikation festgelegt.

Das Add-on arbeitet mit allen LMK-5- und LMK-6-Leuchtdichtemesskameras von TechnoTeam ab 16 mm Brennweite. Das validierte Objektivset besteht aus 16 mm, 25 mm und 50 mm. Dies schließt Standardobjektive ein, die bereits in BlackMURA-Setups eingesetzt werden.

Eine monochrome ILMD ist erforderlich. Sparkle wird auf einem einzelnen Farbkanal eines grünen Testbilds ausgewertet, und ein Sensor mit RGB-Bayer-Muster würde das hochfrequente Signal durch spektrales Übersprechen und Demosaicing-Interpolation verfälschen. Die LMK-6-Farbkamera arbeitet mit einem Filterrad vor einem monochromen Sensor und ist daher vollständig kompatibel. Die LMK 5 kann ebenfalls verwendet werden, in Verbindung mit der aktuellen LabSoft, dem LMK-Display-Sparkle-Add-on und einer motorisierten Achse für den Distanz-Fokus-Scan.

Für beide Messungen werden dieselben Kameras und Objektive eingesetzt, und die geometrische Ausrichtung folgt ebenfalls BlackMURA mit denselben Toleranzen. Ein BlackMURA-kompatibles Setup ist daher auch ein gültiges Setup für die Sparkle-Messung.

Was sich zwischen den beiden Messungen ändern kann, ist der Messabstand und der Fokus. Besonders bei größeren Panels kann für die Sparkle-Messung ein anderer Abstand sinnvoll sein als für eine bereits optimierte BlackMURA-Aufnahme. Das Messverfahren enthält dafür einen Fourier-Downsampling-Schritt: unterschiedliche Messabstände innerhalb des validierten Abtastfensters liefern vergleichbare Sparkle-Werte, sodass der für das Panel und die Messzelle passende Abstand gewählt werden kann, ohne die Reproduzierbarkeit zu verlieren.

Das Sparkle-Muster liegt nicht zwangsläufig exakt in der Pixelebene des Displays. Es liegt irgendwo innerhalb des Tiefenschärfebereichs der Kamera-Objektiv-Kombination, an einer Position, die von der Geometrie, der AGL und der Pixelstruktur abhängt. Manueller Fokus oder Autofokus allein können diese Position nicht zuverlässig treffen, weil sich die Signalpegel innerhalb des Tiefenschärfebereichs kaum unterscheiden. Ohne einen Fokus-Scan können zwei Bediener daher Sparkle-Werte am selben Panel messen, die sich allein wegen der Fokusposition signifikant unterscheiden.

Der Distanz-Fokus-Scan löst dieses Problem. Die Kamera wird über einen kleinen Distanzbereich bewegt, an jedem Schritt wird ein Sparkle-Wert berechnet, und der Maximalwert wird als Ergebnis übernommen. Dieses Maximum entspricht der Fokusposition, bei der das menschliche Auge Sparkle am stärksten wahrnimmt, und ist über Bediener und Setups hinweg reproduzierbar. Der Scan muss nur dann erneut durchgeführt werden, wenn sich das Setup oder der Display-Typ ändert. Bei wiederholten Messungen am selben Panel wird er nicht erneut ausgeführt.

Der Distanz-Fokus-Scan lässt sich manuell, mit einer optionalen motorisierten Linearachse oder vollautomatisch über ein LMK Position-System mit 6-Achs-Robotik durchführen. Eine manuelle Linearachse ist die einfachste und wirtschaftlichste Option und eignet sich gut für Entwicklungslabore. Eine motorisierte Achse ersetzt die manuelle Handkurbel und ist die typische Wahl für wiederholte Messungen. Das LMK-Position-System führt die BlackMURA-kompatible Ausrichtung und den Distanz-Fokus-Scan automatisch aus und war auch die Plattform, mit der die ursprünglichen Setup-Sensitivitätsstudien zur Entwicklung des Verfahrens durchgeführt wurden.

Sparkle kann in jeder Phase des Lebenszyklus gemessen werden, weil unser Verfahren keine physische Trennung der AGL vom Display erfordert. Dieselbe Messung lässt sich auf beschichtetem Cover-Glas vor einem Referenzdisplay, auf einer Baugruppe oder auf einem fertigen Displaymodul anwenden, sodass AGL-Entwicklung, Lieferantenqualifizierung und Wareneingangsprüfung mit demselben Verfahren abgedeckt sind. Das Validierungsset, auf dem das Verfahren entwickelt wurde, umfasste sowohl glasbasierte als auch folienbasierte AGLs und Displays unterschiedlicher PPI — die typischen Konfigurationen aus der Praxis sind also enthalten.

Ja, innerhalb praktischer Grenzen. Sparkle wird nicht über die gesamte Displayfläche ausgewertet. Die Messung verwendet eine repräsentative Region — typischerweise nahe dem Zentrum — in der die Kamera die Pixelstruktur auflöst. Für Displays mit geringer bis mittlerer Krümmung ist das unproblematisch. Bei Displays mit stärkerer Krümmung wird ein Setup mit größerem Tiefenschärfebereich empfohlen, damit die lokale Krümmung den Auswertebereich nicht aus dem Fokus drückt. Das Verfahren selbst — Ausrichtung, Distanz-Fokus-Scan, Frequenzfilter-Auswertung — bleibt unverändert.

Reproduzierbarkeit beginnt mit der Hardware und dem Aufbau, nicht allein mit der Software. LMK Display Sparkle gibt einen definierten Bereich von Kameras (LMK 5 / LMK 6) und Objektiven (16 mm, 25 mm, 50 mm) sowie ein validiertes Messfenster — Abtastauflösung, Aperturwinkel, Ausrichtungstoleranzen — vor, das über diesen Bereich hinweg vergleichbare Sparkle-Werte erzeugt. Wer innerhalb dieses Fensters bleibt, arbeitet mit einem Setup, das TechnoTeam für die Methode qualifiziert hat.

Innerhalb dieses Fensters gleicht die Mess-Software die verbleibenden Unterschiede zwischen den Setups aus. Der Distanz-Fokus-Scan entfernt die Bediener-Abhängigkeit der Fokusposition, das Fourier-Downsampling limitiert das Ergebnis auf eine gemeinsame Referenzfrequenz, sodass unterschiedliche Vergrößerungen vergleichbare Werte liefern, und die Mittelung mehrerer Aufnahmen hält den Beitrag des Sensorrauschens unter Kontrolle. Diese algorithmischen Schritte erweitern die praktische Flexibilität des Verfahrens, die Grundlage bleibt jedoch die richtige Hardware in einem qualifizierten Aufbau.

Dieses Zusammenspiel wurde in einem Ringversuch mit drei unabhängigen Laboren, drei verschiedenen ILMDs und Bedienern, die nicht an der Entwicklung des Verfahrens beteiligt waren, validiert. Dieselben Panels ergaben in allen drei Laboren vergleichbare Sparkle-Werte, sowohl für glasbasierte als auch für folienbasierte AGLs.