事例研究:ディスプレイ製造における色校正へのハンドヘルド型分光放射計の活用

ディスプレイ製造における色校正のためのハンドヘルド型分光放射計の応用
主要なディスプレイおよびコンピューティングブランドが、生産ラインでのカラーキャリブレーションにMK550Tを標準採用した経緯
ディスプレイ技術が、より高い解像度、より広い色域、そして新しいフォームファクターへと急速に進化する中、メーカー各社は、生産速度を維持したまま色精度を検証するというプレッシャーにますます直面しています。 コンピューティングおよびディスプレイ技術分野の世界的リーダー2社が、生産ラインで使用していた旧式の測色計を置き換えるため、UPRtek MK550T ハンドヘルド分光放射計を採用しました。これにより、現代のディスプレイ製造のペースに対応するために必要な精度、速度、およびソフトウェア統合を実現しました。
課題:量産レベルでの精度とスピード
ゲーミングモニターからノートPCのバックライトユニットに至るまで、現代のディスプレイは、解像度や輝度と同様に、色再現性も重要な評価基準となっています。 生産ラインでは、この精度を、生産速度を落とすことなく、1日に何千回も検証しなければならない。
大量生産を行うODM/EMSのディスプレイおよびコンピューターメーカーにおいて、従来の測色計は、輝度、色、ガンマの検証を行うための標準的なインライン測定機器として、長年にわたり活用されてきました。 しかし、製品ラインナップが広色域モニター、ゲーミングディスプレイ、ミニLEDバックライトなどに拡大するにつれ、一部のメーカーは、既存の測定ツールが、より厳格な公差、高速化した生産ライン、そして進化し続けるソフトウェアワークフローに対応できるかどうかを再検討し始めた。
MK550Tへの切り替え:2つの生産ラインでの導入事例
世界有数のPCおよびディスプレイブランドが、ODM/EMS生産ラインにおけるインライン光学測定および色校正ツールとしてUPRtek MK550Tを採用し、これまで同様の用途で使用されていた従来の測色計に取って代わりました。 MK550Tは、従来のフィルター方式による検知ではなく、スペクトルベースのアーキテクチャを採用したことで、メーカーの品質管理チームは、幅広いモニターモデルにわたって色や輝度をより正確に測定できるようになりました。
また、世界有数のGPUおよびディスプレイ技術大手企業は、同社の大型ゲーミングディスプレイ生産ラインにおけるインラインカラーチューニング用にMK550Tを採用し、同社独自のカラー同期GPU技術と組み合わせて運用しています。 そこでも、MK550Tは従来の測色システムに取って代わり、大画面のゲーミングパネルに求められるより厳格な色校正の要件に対応しました。
メーカーが切り替えを行った理由
両方の導入事例において、MK550Tを標準化するという決定を後押しした要因は、以下の3つでした:
- 実験室用基準機器と比べても遜色のない精度。 MK550Tは、UPRtek社の幅広い分光放射計プラットフォームと同様に、グレーティング方式のフルスペクトル検知エンジン(380~780nm)を採用しています。独立したベンチマークテスト(6インチの AMOLEDモジュール)を用いて33種類のテストパターンを検証し、高精度な基準分光放射計と比較した結果、輝度偏差は0.25%以内、色度(dx/dy)は0.0005未満という結果を示し、いずれも基準機器が公表している許容範囲を十分に下回りました。 このフルスペクトル方式により、フィルター式測色機に固有の応答誤差を回避できます。フィルターの応答誤差はわずかであっても、公差の厳しいパネルでは、合格・不合格の判定を覆すほど大きな色度誤差を引き起こす可能性があります。
- 既存のラインのタクトに合致する速度。 100マイクロ秒から始まる高速測定モードを備えたMK550Tは、置き換えられた従来の測色計と同じサイクルで動作したため、両メーカーとも、ステーションのタクトタイムを再設計したり、サンプリング検査に戻ったりすることなく、測定機器の入れ替えを行うことができた。
- 既存のワークフローに適合するソフトウェアの統合。 主要な開発環境全般でのネイティブSDKサポート(その他のプラットフォームへの対応も進行中)により、各メーカーの自動化チームは、最小限の手間と競争力のある総コストで、MK550Tを既存の生産・校正ソフトウェアに直接組み込むことができます。
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エビデンス・ベンチマーク
大規模な実験の結果が、その効果を雄弁に物語っています:
① 対 高精度基準分光放射計(6インチAMOLEDモジュール ・ 33のテストパターン ・ UPRtek社独自のMD100N基準ユニットを用いて事前校正済み)
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<0.25% |
<0.0005 |
33 |
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dLv (基準器の公表許容誤差:±2%) |
dx/dy (基準器の公表公差:±0.0010) |
テストパターン — すべて合格、MPの代替として承認済み |
② 138台のMK550T/MD100N機器群と、基準グレードのマスター機器との比較(LCDゴールデンユニット、ティア1クライアントのODM生産ライン)
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0.000178 |
0.000194 |
0.40% |
100% |
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d(x)の平均 |
d(y)の平均 |
d(Lv)の平均値 |
138ユニットすべてが合格 |
生産ラインから生産基準へ
これら2つの展開は、ディスプレイおよびコンピューターメーカーの間で起きている、より広範な変化を反映している。
製品が、より広い色域、より高いリフレッシュレート、そして新しいバックライト技術へと多様化するにつれ、インライン測定ツールには、実験室用計測器の精度と生産ライン用センサーの速度の両方が求められます。 MK550Tのスペクトルアーキテクチャは、UPRtek社の「uSpectrum」および「Calibration Program」ソフトウェアと組み合わせることで、モニター、ノートPC、ゲーミングディスプレイの各生産ラインにおいて、従来の測色計のそのまま置き換え可能な代替機としての地位を確立しています。
生産スピードを損なわない高精度
UPRtekでは、色精度と生産速度はトレードオフの関係にあるべきではないと考えています。
MK550Tのグレーティング方式による分光検知技術により、フィルター方式の測色計が測定のたびに抱える波長ドリフトによる測定誤差が解消されます。これにより、生産タクトタイムにおいて、推測に頼るのではなく、実験室レベルの基準値にも遜色のないデータが得られます。 もし生産ラインで、フィルター式測色計を使って色ずれを検出しているだけなら、測定値とパネル上で実際に起きていることとの間の乖離は、現在の歩留まり数値が示唆しているよりも大きい可能性があります。
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UPRtekについて

ユナイテッドパワーリサーチアンドテクノロジー
UPRtek (2010年設立)は、ハンドヘルド分光計、PARメーター、分光放射計、光校正ソリューションなど、ポータブルで高精度な光計測機器のメーカーである。
UPRtek 本社、研究開発、製造はすべて台湾にあり、認定されたグローバル販売代理店を通じて世界中に展開しています。
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