Erläuterung des optischen Messprinzips von Blendung auf Bildschirmoberflächen

Dai Nippon Printing Co., Ltd. (Hauptsitz: Tokio; Präsident: Yoshinari Kitajima; Kapital: 114,4 Milliarden Yen; im Folgenden „DNP“) hat die optischen Messprinzipien aufgeklärt, die für die Gewinnung zuverlässiger, objektiver Daten zur Blendung auf mit Antireflexionsfolie beschichteten Displayoberflächen erforderlich sind. Diese Folien verhindern Lichtreflexionen, selbst bei Verwendung unterschiedlicher Messgeräte und unter verschiedenen Bedingungen, was Vergleiche bisher erschwerte. Dies ermöglicht einen quantitativen Vergleich und eine Bewertung der Blendung und verbessert die Entwicklungseffizienz von Antireflexionsfolien. Mit steigender Displayauflösung nimmt auch die Blendung tendenziell zu, wodurch eine präzisere Bewertung des Blendungsphänomens an Bedeutung gewinnt. DNP wird dieses Wissen künftig nutzen, um Kundenbedürfnisse und -herausforderungen frühzeitig zu erkennen und neue Antireflexionsfolien für Großdisplays, mobile Geräte und Automobildisplays mit zunehmender Auflösung anzubieten. Darüber hinaus hoffen wir, dass dieses Wissen die Normungsdiskussionen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC), der internationalen Normungsorganisation für Elektrotechnik und Elektronik, unterstützen wird.

Um Blendeffekte durch Reflexionen von externem Licht und Beleuchtung zu reduzieren, werden Gegenmaßnahmen ergriffen, wie beispielsweise das Aufbringen von Entspiegelungsfolie auf die Oberfläche von Bildschirmen an Computern, Smartphones usw. Die unebene Oberfläche der Entspiegelungsfolie interagiert jedoch mit dem von der Pixelmatrix des Bildschirms emittierten Licht, was zu unregelmäßigem, körnigem Rauschen führt. Dies wiederum verursacht eine feine Helligkeitsverteilung und führt zum Phänomen der „Blendung“.

Traditionell wurde der Grad der Blendung von Fachkräften visuell anhand ihrer Erfahrung und Intuition beurteilt. Diese Beurteilung ist jedoch anfällig für individuelle Schwankungen und erschwert die Quantifizierung und Reproduzierbarkeit der Messergebnisse. Daher wurden „Blendungsmessmethoden“ entwickelt, um den Grad der Blendung bei der Entwicklung und Qualitätskontrolle von Entspiegelungsfolien numerisch zu erfassen. Der quantitative Vergleich von Messdaten gestaltet sich jedoch schwierig, und auch die Zuverlässigkeit ist problematisch. Gründe hierfür sind unter anderem, dass die Messwerte je nach Messgerät variieren, selbst bei ein und demselben Produkt, und dass die theoretischen Grundlagen optischer Messungen noch nicht ausgereift sind. Folglich war es bisher nicht möglich, Daten von Komponentenherstellern, die Entspiegelungsfolien produzieren, mit Daten von Displays zu vergleichen, die von Endproduktherstellern mit Entspiegelungsfolien hergestellt werden. Dies führte zu Problemen wie unzureichender Kommunikation zwischen Komponenten- und Endproduktherstellern.

Darüber hinaus befasst sich die im Dezember 2019 festgelegte Norm „Bestimmung der Blendungsgrade von Bildschirmen (JIS C1006)“ nicht mit der Quantifizierung von Messdaten als absolute Werte, sondern konzentriert sich stattdessen auf die Korrelation zwischen Messergebnissen, die mit einem Messgerät unter festgelegten Bedingungen erzielt werden, und visuellen sensorischen Bewertungstests.

Als Reaktion auf diese Situation begann DNP, ein Hersteller von Komponenten für Entspiegelungsfolien, 2015 mit der Erforschung der optischen Messprinzipien der Blendungsmessung. Ziel war es, eine reibungslose Kommunikation der Messdaten mit den Endproduktherstellern zu gewährleisten und die Entwicklungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Dabei ging es über die reine Quantifizierung visueller Sinneswahrnehmungen hinaus und ermöglichte den quantitativen Vergleich und die Auswertung von Messergebnissen. 2018 wurden die grundlegenden Prinzipien der Blendungserzeugung theoretisch analysiert, und 2019 wurden Richtlinien für Methoden zur Quantifizierung von Messdaten als Absolutwerte und zur Gewährleistung der Vergleichbarkeit verschiedener Messbedingungen entwickelt.

Die Spiegelung wird gemessen, indem die Oberfläche eines Displays mit angebrachter Entspiegelungsfolie fotografiert wird. Anschließend wird die Standardabweichung der Leuchtdichteverteilung – die als Helligkeit bzw. Dunkelheit der Spiegelung im aufgenommenen Bild wahrgenommen wird – durch den Mittelwert dividiert. DNP hat bestätigt, dass die Größe des Bereichs mit minimaler Auflösung auf der Displayoberfläche vom Winkel abhängt, unter dem die Messfläche von der Kameraöffnung aus betrachtet wird, und festgestellt, dass die Größe dieses Bereichs umgekehrt proportional zur Spiegelung ist.

Als Ergebnis wurde gezeigt, dass durch geeignete Einstellung der Brennweite und des Messabstands des Objektivs, sodass der Bereich mit der minimalen Auflösung beim Fotografieren gleich ist, die Spiegelung auf der Bildfläche auch unter verschiedenen Messbedingungen konsistent bleibt.

Des Weiteren ist allgemein bekannt, dass die minimale Auflösungsfläche auf dem Bildsensor eines Kameraobjektivs ausschließlich von der Blendenzahl (dem Verhältnis von Brennweite zu Blendenöffnungsdurchmesser) abhängt. Durch die zusätzliche Bedingung, die Bilder mit derselben Blendenzahl aufzunehmen, konnten wir jedoch die vom Messgerät ausgegebenen Streulichtwerte auch bei Verwendung von Objektiven mit unterschiedlichen Brennweiten angleichen.

Mithilfe der oben genannten Kenntnisse ist es möglich, die Ursachen von Abweichungen in den Messwerten zu analysieren und Daten anhand einheitlicher Standards zu vergleichen, selbst wenn unterschiedliche Messgeräte und -bedingungen verwendet werden.

Seit 1999 hat DNP unabhängig eine Bewertungsmethode zur Quantifizierung von Displayblendung auf Basis visueller sensorischer Bewertungstests entwickelt, über diese Methode auf wissenschaftlichen Konferenzen berichtet und Patente erhalten sowie eine auf dieser Technologie basierende Antireflexionsfolie entwickelt.

Die Antireflexionsfolie von DNP verhindert Blendeffekte auf Displayoberflächen und reduziert Reflexionen von externem Licht und anderen Lichtquellen. Sie eignet sich hervorragend zur Darstellung hochauflösender, kontrastreicher Bilder und wird seit Anfang der 2000er-Jahre in einer Vielzahl von Displays verschiedener Hersteller eingesetzt. Dadurch hat sich DNP den weltweit größten Marktanteil im Bereich der Oberflächenbehandlungsfolien für Displays gesichert (laut Prognose von 2018 für die Ausgabe 2019 des Berichts „Current Status and Future Outlook of Functional Polymer Films“ des Fuji Chimera Research Institute, Inc.).