Subpixel-Metrologie für μLED und AR/VR-Displays

Auf der Display Week 2019 in San Jose, CA/USA, 14. bis 16. Mai 2019, präsentiert Instrument Systems neue Messanwendungen für den größten Trend der Display-Industrie: mehr Pixel. μLEDs bieten immer höhere Auflösungen durch immer kleiner werdende Pixel im Bereich von wenigen µm: Eine Herausforderung für die Lichtmesstechnik. 

Mit seiner neuen ultra-hochauflösenden Variante der LumiTop hat Instrument Systems ein Messgerät entwickelt, das ein außergewöhnliches technisches Design und ein ebenso einmaliges Mess-Portfolio besitzt. Die Kamera bietet eine sehr hohe Genauigkeit bei gleichzeitig extrem schnellen 2D-Messungen. Auf der Innovation-Zone der Display Week 2019 kann ein Prototyp dieser Kamera in einer Produktionsanwendung, für die meist extrem kurze Taktzeiten erforderlich sind, erlebt werden. Am Stand #1528 von Instrument Systems GmbH kommt die LumiTop in einer AR/VR-Applikation zum Einsatz und charakterisiert eine Mixed-Reality-Brille. Darüber hinaus zeigen die Experten vor Ort weitere Highend-Lösungen für die Qualitätskontrolle, automobile Anwendungen und Produktionstests. 

Die neue ultra-hochauflösende LumiTop kombiniert eine 150-Megapixel-Kamera und eine Flicker-Diode mit einem Highend Spektralradiometer der CAS 140-Serie. Die äußerst exakten Daten der Spektrometer-Messung werden als Live-Referenz für die Kameramessung herangezogen und garantieren für jeden Kamerapixel eine spektralradiometrische Genauigkeit. Die sehr hohe Auflösung von 150 Megapixels erlaubt darüber hinaus eine vollständige Display-Charakterisierung auf Pixel-Ebene in einer einzigen Aufnahme. Das neue LumiTop-Modell ist somit perfekt geeignet für eine sehr schnelle und sehr genaue Qualitätskontrolle sowie Pixelkalibrierungen von OLEDs und μLED Displays in der Produktionslinie. Verschiedenste Testanwendungen können in einer Messstation durchgeführt werden, wie zum Beispiel die Bestimmung von Homogenität und Mura-Effekten, die Beurteilung von Weißabgleich, Farbraum oder Kontrastverhältnis. Kombiniert mit einem schnellen Photometer ist auch die Messung von Flicker und Leuchtdichte-Modulation möglich.

Für Mixed-Reality-Technologien (AR/VR) sind die LumiTop-Modelle als Laborgeräte in der R&D bestens geeignet. Diese Display-Applikationen setzen auf immer kleinere und dichter gepackte Pixel. Leuchtdichte und Farbabweichungen zwischen Pixeln und Subpixeln sind wahrscheinlich und beeinflussen die visuelle Qualität des Displays stark. Da Augmented-Reality-Brillen oder Virtual-Reality-Headsets sehr nah am Auge des Benutzers sitzen, sind Bild-Artefakte und Ungleichheiten besonders störend. Exakt für diese sehr hohen Ansprüche hat Instrument Systems die LumiTop-Serie entwickelt. Ein integrierter Pixel-Shift-Mechanismus unterdrückt Demosaicing-Artefakte durch Echtfarbmessungen und erhöht die Auflösung auf 600 Megapixel. Die LumiTop-Serie ist in die umfangreiche neue Software „LumiSuite” eingebunden, die mit einer nutzerfreundlichen GUI für Laboranwendungen und ein Software Development Kit zur einfachen Integration in Produktionslinien ausgestattet ist.

Außerdem sind am Stand #1528 weitere moderne Lichtmesstechniken an photometrischen und spektralradiometrischen Messstationen zu sehen:

• High-power LED and μLED Testing: Instrument Systems präsentiert ein vollständiges Mess-System aus Array-Spektralradiometer CAS 140D und Positioniersystem DTS 140. Array-Spektrometer nehmen das gesamte Spektrum einer Lichtquelle in einer einzigen Messung auf und können daher sehr kurze Messzeiten von wenigen Millisekunden realisieren. Die hohe Messgenauigkeit und die Durchsatzoptimierung ermöglichen ebenso die Charakterisierung von Low-Lumen bzw. μLEDs. Typische Anwendungsbereiche sind die Display-Produktion und Automotive-Interior-Lighting.
• VCSEL Testing: Das Design des vor kurzem eingeführten CAS 120B-HR ist speziell auf die Messung von schmalbandigen Emissionsquellen wie zum Beispiel Laserdioden (auch VCSEL) ausgerichtet. Mit seiner sehr hohen spektralen Auflösung von bis zu 0,12 nm Halbwertsbreite und besonders kurzen Integrationszeiten bis minimal 4 ms sind schnelle Prüfungen in Labor und Produktion möglich. Auch zeitliche Messungen von Laserdioden mit einem gepulsten Betriebsmodus im Nanosekunden-Bereich sind in einem erweiterten Aufbau mit Photodiode umsetzbar und werden am Stand demonstriert.  
• Goniometrische Display-Messungen: Am etablierten Display-Messsystem DMS 803 zeigt Instrument Systems die vielfältigen Möglichkeiten zur blickrichtungsabhängigen Bewertung von Displays: Motorisierte Positioniereinheit, Temperaturkammer von -40 bis +105°C,  Messung des spektralen Reflexionsgrades unter halbräumlich direkter/diffuser Beleuchtung, Bestimmung des Kontrasts von OLED- und LC-Displays bei unterschiedlichen Arten von Umgebungslicht u.v.m. Neue Features ermöglichen die Qualifizierung von gekrümmten Displays.

Interessenten können ihre speziellen Messanforderungen mit den Experten vor Ort diskutieren und die Vorträge besuchen:

“Display Metrology: Basics, Framework, and Applications”
Montag, 13. Mai / Session 06 / 10.20 – 11.50 Uhr / Raum LL21ABC
Sprecher: Dr. Michael Becker, Instrument Systems GmbH

“Flicker from Electronic Displays: Reconsidering the Confusion”
Donnerstag, 16. Mai / Session 50.1 / 09.00 – 10.20 Uhr / Raum LL20A
Sprecher: Dr. Michael Becker, Instrument Systems GmbH
Co-Chair: Jürgen Neumeier, Instrument Systems GmbH

“OLED vs. LC Displays – The Race toward Rec. 2020 and HDRI”
Freitag, 17. Mai / Session 83.1 / 10.40 – 11.00 Uhr / Raum LL20A
Sprecher: Dr. Michael Becker, Instrument Systems GmbH

Weitere Informationen unter www.instrumentsystems.com

Bild: Hochaufgelöste Nahaufnahme eines OLED-Displays gemessen mit einer LumiTop, die in der I-Zone und am Stand zu sehen ist.