Display LCD a colori: come viene specificato un sistema di colori

Il requisito cromatico è l'aspetto più costoso da definire in una specifica per display, perché è quello che non può essere corretto tramite firmware dopo che i componenti sono stati acquistati. Un display LCD a colori non riproduce un singolo colore; riproduce uno spettro di retroilluminazione, una matrice di filtri, una modalità a cristalli liquidi e uno strato frontale, e il colore che raggiunge l'osservatore è il prodotto di tutti e quattro. Specificare questa combinazione è un'operazione breve, ma deve essere eseguita nell'ordine corretto.

Quali sono le specifiche esatte di un display LCD a colori?

Un punto di bianco, una gamma cromatica e una tolleranza.

Un requisito cromatico è costituito da un punto di bianco target, uno spazio colore con la sua copertura e una tolleranza che indica di quanto un'unità può discostarsi dal target prima di essere scartata.

Queste tre voci sostituiscono la vaga istruzione di rendere lo schermo accurato. Il punto di bianco indica il neutro rispetto al quale il prodotto è calibrato. Lo spazio colore e la copertura indicano quale triangolo il pannello può raggiungere, che è una proprietà della matrice di filtri e dello spettro della retroilluminazione piuttosto che del driver. La tolleranza indica il limite di accettazione ed è la voce che trasforma una discussione sul colore in una condizione verificabile. Senza di essa, due unità che differiscono visibilmente possono essere entrambe descritte come conformi alle specifiche, che è esattamente il punto di partenza di una discussione sul colore fin dalla fase di campionamento.

Che ruolo riveste il colore nelle specifiche di un display?

Dopo il blocco ottico, non prima.

Il colore viene dopo la luminanza, il contrasto e l'angolo di visione, perché ognuno di questi fattori modifica il colore misurato e l'ordine in cui vengono considerati evita che i requisiti si contraddicano a vicenda.

Il motivo è geometrico. La luminanza definisce il punto di funzionamento della retroilluminazione e lo spettro della retroilluminazione è il fattore che influenza maggiormente il punto di bianco. Il contrasto e la configurazione frontale determinano la quantità di luce diffusa che raggiunge la misurazione, e la luce diffusa sposta le coordinate verso la neutralità dell'ambiente. L'angolo di visione determina dove deve essere effettuata la misurazione, perché un pannello planare mantiene il suo colore su un ampio cono mentre altre modalità si spostano, e una specifica scritta a 0 gradi potrebbe non descrivere la posizione dell'operatore. Scrivere il colore per ultimo significa che viene indicato rispetto a uno stato ottico definito anziché rispetto a uno ideale.

In che modo differiscono gli spazi colore standard?

Triangoli diversi, aspettative di copertura diverse.

sRGB copre lo standard desktop e industriale, DCI-P3 estende i limiti del rosso e del verde per i contenuti cinematografici e a gamma cromatica estesa, e le percentuali NTSC descrivono la copertura di un triangolo televisivo più vecchio; ecco perché una cifra del 72% NTSC e una del 100% sRGB non sono intercambiabili.

Il confronto è importante perché un singolo pannello può essere descritto come in grado di coprire la maggior parte dello spazio colore sRGB e solo una frazione dello spazio colore P3, ed entrambe le affermazioni possono essere vere. Le definizioni alla base di questi triangoli provengono da enti di standardizzazione e organismi di settore, e il vocabolario di misurazione segue le pubblicazioni della Commissione Internazionale per l'Illuminazione con le convenzioni di tracciabilità del NIST . Quando un fornitore indica solo una percentuale senza specificare lo spazio colore, il valore non può essere utilizzato per un confronto.

Errori comuni nell'interpretazione delle figure a colori

Quattro letture distorcono un confronto.

Il primo errore consiste nel confrontare una percentuale di copertura senza considerare lo spazio a cui si riferisce. Il secondo è quello di considerare un'ampia gamma cromatica come sinonimo di precisione, quando un pannello può coprire un ampio triangolo e riprodurre comunque un colore in modo errato. Il terzo è quello di ignorare la geometria di misurazione, poiché una lettura effettuata sull'asse non fornisce alcuna informazione sulla posizione occupata dall'operatore. Il quarto è quello di indicare il colore prima che il front stack sia fissato, ottenendo così un valore che il prodotto assemblato non riprodurrà.

Una quinta interpretazione è più sottile e merita di essere menzionata: la gamma cromatica non è la stessa cosa della vivacità dei colori percepita dall'utente. Un pannello ottimizzato per il triangolo più ampio possibile può riprodurre i mezzitoni in modo che appaiano sovrasaturi su contenuti creati per uno spazio più piccolo, quindi una gamma cromatica più ampia non è automaticamente migliore per un'interfaccia industriale. La domanda utile è in quale spazio è stato creato il contenuto e come il pannello si adatta ad esso, il che è una questione di pipeline di rendering piuttosto che di specifiche del pannello.

Come cambia il colore della pila frontale?

Sposta il punto di bianco e aggiunge luce diffusa.

Il vetro di copertura, lo strato adesivo e qualsiasi trattamento antiriflesso modificano sia il colore che raggiunge l'osservatore sia la luce diffusa raccolta dallo strumento, pertanto le specifiche cromatiche devono essere verificate sulla parte frontale assemblata.

Il processo di incollaggio elimina due riflessioni interne e aumenta il contrasto, rendendo il nero più scuro e le coordinate misurate più stabili. Un trattamento antiriflesso distribuisce la riflessione della luce ambientale su un ampio angolo, riducendo il picco di riflessione ma aumentando la foschia, che a sua volta mescola una piccola quantità di bianco al contenuto scuro. I metodi di misurazione della foschia e della differenza di colore sono standardizzati: la norma ASTM D1003 riguarda la foschia, mentre la norma ASTM D2244 riguarda le differenze di colore misurate strumentalmente. I produttori di strumenti, tra cui X-Rite e Konica Minolta , pubblicano linee guida applicative per entrambi gli standard .

Come cambia l'approvvigionamento in base a un requisito di colore?

Un numero inferiore di pannelli accettabili e una filtrazione più rigorosa.

Un requisito cromatico particolarmente stringente restringe l'elenco dei pannelli approvati, poiché dipende dallo spettro della retroilluminazione e dalla matrice di filtri, entrambi elementi fissi a livello di pannello anziché regolabili a livello di modulo.

Ciò comporta tre conseguenze che un acquirente dovrebbe considerare nel prezzo. La retroilluminazione diventa un elemento controllato, poiché una modifica del bin LED può spostare il punto di bianco a tal punto da non rientrare in una tolleranza ristretta. La variazione cromatica del pannello tra i lotti di produzione diventa una questione di campionamento piuttosto che una formalità. Inoltre, un secondo fornitore per il pannello implica una nuova qualificazione sia del colore che della geometria, un'operazione più complessa rispetto a una semplice sostituzione meccanica. Quando la tolleranza è ampia, tutti e tre i costi diminuiscono, motivo per cui la tolleranza è l'elemento su cui vale maggiormente la pena negoziare, piuttosto che il dato relativo alla copertura. I fornitori di servizi di misurazione del colore, come Radiant Vision Systems, pubblicano i metodi di imaging utilizzati per i controlli di uniformità su pannelli di grandi dimensioni e le applicazioni che derivano da tale scelta sono raccolte nella sezione notizie del sito.

Cosa bisogna verificare prima di finalizzare il progetto?

Misura il pannello frontale assemblato, non il pannello nudo.

Prima del congelamento, misurare il punto di bianco, la copertura della gamma cromatica e la differenza di colore sul modulo assemblato nella posizione di visualizzazione che verrà utilizzata dall'operatore, con la corrente di retroilluminazione di produzione e dopo un periodo di riscaldamento predefinito.

Tre verifiche di supporto prevengono la maggior parte delle argomentazioni relative al campionamento. Registrare lo strumento, l'apertura, la geometria e il tempo di riscaldamento per ogni misurazione, poiché una differenza di colore di poche unità può essere prodotta modificando uno qualsiasi di questi parametri. Eseguire la misurazione agli estremi del cono di visualizzazione specificato dal prodotto, non solo sull'asse, perché una modalità che mantiene bene il colore sull'asse può comunque variare ai bordi del cono. Conservare un campione di riferimento del frontale assemblato in modo che un'unità di produzione successiva possa essere confrontata con un riferimento fisico anziché con il ricordo di come appariva la prima. Le aspettative di tenuta per il modulo seguono le convenzioni di lavorazione pubblicate da IPC.

Disponibilità a lungo termine per una costruzione con colori abbinati

Il colore fa apparire ogni sostituzione più grande.

Quando la definizione del colore è rigorosa, il rischio per l'intero ciclo di vita si estende dal pannello alla retroilluminazione, al contenitore dei LED e ai materiali di incollaggio, poiché una modifica in uno qualsiasi di questi componenti può spostare il punto di bianco al di fuori della tolleranza accettata.

Un piano efficace elenca separatamente questi elementi e specifica cosa accade quando ognuno di essi raggiunge la fine del suo ciclo di vita: il periodo di preavviso per iscritto, una quantità di acquisto di ultima istanza considerata in base alle previsioni e un'alternativa documentata che sia stata valutata in termini di colore e non solo di compatibilità. Qualora un pannello alternativo utilizzi una retroilluminazione diversa, lo spettro di emissione deve essere confrontato prima che la sostituzione venga accettata, e il campione di riferimento (golden sample) rende questo confronto rapido. Una qualificazione di seconda fonte, effettuata mentre la produzione originale è ancora disponibile, è il controllo che garantisce la realizzabilità di un prodotto critico per il colore, e la registrazione delle misurazioni della qualificazione originale è ciò che rende la seconda più economica.