Die 2001 aktualisierte ISO-Norm 13406-2, auf die sich alle Hersteller von Displays beziehen, stellt zahlreiche Anforderungen an die Bildqualität bei Flüssigkristallanzeigen auf. Hier stellen wir Ihnen Zusatzinformationen zu den Garantiebedingungen von Samsung Monitoren zur Verfügung.

Die 2001 aktualisierte ISO-Norm 13406-2 (ISO = International Standardizing Organisation), auf die sich alle Hersteller von Displays beziehen, stellt zahlreiche Anforderungen an die Bildqualität bei Flüssigkristallanzeigen auf.

Bei diesen Kriterien geht es um die Helligkeit der Anzeige, den Kontrast, die Reflexion, die Homogenität der Helligkeit und der Farben, das Flimmern, die Auflösung der Buchstaben und - defekte Pixel.

Was sie wirklich besagt Die Norm definiert vier Fehlerklassen. Klasse 1, die beste, toleriert überhaupt keinen Fehler. Klasse 4, die schlechteste, toleriert bis zu 262! Die meisten Hersteller berufen sich auf die Klasse 2.

Die Pixelfehlerklasse 2 unterscheidet zwischen vier
Typen von Pixeldefekten

  1. Typ 1: Zahl der ständig hellen Pixel.
  2. Typ 2: Zahl der ständig dunklen Pixel.
  3. Typ 3: Zahl der defekten roten, grünen und blauen Pixeln, den Subpixeln, aus denen sich die Pixel zusammensetzen. RFault Cluster: Zahl der defekten Pixel innerhalb eines Quadrats von 5 x 5 Pixeln auf dem Panel.

Man muss also die Fehler der Typen 1, 2 und 3 zusammenzählen, um die Gesamtzahl der tolerierten defekten Pixel zu erhalten. Und schließlich gibt die Norm die Zahl der tolerierten Fehler pro Million Pixel auf dem Panel an. Bei einem 17-Zoll-Display dürfen es mehr tote Pixel sein als bei einem 15-Zöller.

Definition der Fehler-Klassen:

Maximal erlaubte Fehler per Typ und per Million Pixel

Definition der Fehler-Klassen Information
Klasse I II III IV
erlaubte Pixelfehler Typ 1 0 2 5 50
Typ 2 15 150
Typ 3 5 50 500
Clusterregelung mit mehr als einem Typ 1 oder Typ 2 Fehler 0 0 5
mit Typ 3 Fehler 2 5 50

Für die einzelnen TFT-Größenklassen bedeutet dies:

TFT Information
TFT 15" 17" 19" 21"
Auflösung 1024x768 1280x1024 1280x1024 1600x1200
Pixel 786.432 1.310.720 1.310.720 1.920.000
erlaubte Pixelfehler hell 1 2 2 3
dunkel
Subpixel 3 6 6 9
Clusterregelung hell und/oder dunkel max.1 max.1 max.1 max.1
Subpixel max.2 max.2 max.2

Über den Aufbau der TFTs

TFT steht für Thin-Film-Transistors. Diese Transistoren steuern die einzelnen Bildpunkte auf dem Bildschirm. Ein 15-Zoll-Monitor mit einer gängigen Auflösung von 1024 x 786 Bildpunkten (Pixel) besteht also aus circa 800.000 Bildpunkten, die sich wiederum aus drei Subpixel in den Farben Rot, Grün und Blau zusammensetzen. Jedes dieser Subpixel wird über einen Transistor gesteuert. In der Summe macht das also ungefähr 2,4 Millionen Transistoren, die für die Bildwiedergabe sorgen. Wen wundert es, dass bei der hohen Anzahl von Bauelementen und dem komplexen Herstellungsprozess gelegentlich Pixelfehler auftreten können.

Eingebettet zwischen vertikalen und horizontalen Polarisationsfiltern befinden sich die Flüssigkristall-Moleküle. Sie sind von einer Alignmentschicht umgeben, über die die Lichtintensität geregelt wird. Hinter dem Panel liefert eine fluoreszierende Lampe ein Hintergrundlicht. Liegt keine Spannung an den Transistoren an, kann das Licht nicht durchdringen. Da die beiden Polarisationsfilter das Licht nicht um 90 Grad drehen, bleibt der Bildpunkt dunkel. Liefert dagegen der Thin-Film-Transistor eine Spannung, dann richten sich die stabförmigen Kristalle entsprechend der Polarisationsrichtung aus. Das Licht der Hinterlichtquelle kann abhängig vom Grad der Kristalldrehung durch die beiden Filter fallen. Volle Intensität wird bei einer Drehung der Kristalle um 90 Grad erreicht. Normalerweise liefert die Lichtquelle weißes Licht. Will man ein Farbbild wiedergeben, muss dieses Licht durch Farbfilter gefärbt werden. Zur Darstellung der Primärfarben Rot, Grün und Blau besteht der Pixel aus drei Subpixeln.

Qualitätsbestimmung für LCD Video Monitore

ISO 13406-2 - Der ISO Standard 13406-2 formuliert ergonomische Maßstäbe für die Bildqualität.

Homogenität der Weißfläche (Delta L) - Nur eine hochwertige Ausführung der Hintergrundbeleuchtung garantiert eine gleichmäßige Ausleuchtung der gesamten Bildschirmfläche. Es wird die Verteilung einer gleichmäßigen Leuchtdichte gemessen.

Farbreinheit (Delta E) - Dieser Wert kombiniert die Messungen von Luminanz- und Farbänderungen der drei Grundfarben. Die einzelnen Farben müssen über den gesamten Bildschirm gleiche Werte aufweisen.

Kontrastverhältnis - Das Kontrastverhältnis sagt aus, wievielmal heller die Farbe Weiß gegenüber Schwarz dargestellt wird. Typisch für TFT Displays sind Verhältnisse von 300:1 bis 150:1. Um die Kontrastangaben unterschiedlicher Hersteller miteinander vergleichen zu können, wurden die Messbedingungen genormt. Drei Messungen des Kontrastverhältnisses sind relevant: in völliger Dunkelheit, bei Bürolicht (500 Lux) und bei Sonnenlicht (5.000 Lux).

Leistungsaufnahme (Betrieb) - Hierbei wird die Leistungsaufnahme des Gerätss bei einer vollflächigen Weißbild-Darstellung gemessen.

Konvergenz - Konvergenzmessungen werden nicht durchgeführt, da solche Fehler bei TFT-Displays prinzip bedingt nicht auftreten können.

Schärfe (MTF) - Die Modulate-Transfer-Funktion dient zur Messung der Schärfe eines optischen Systems. Sie ist abhängig von der möglichen Videobandbreite, der Pixelanzahl und dem Pixelabstand des Displays.

Graustufentest (Gamma-Wert) - Hier muß die Elektronik die Perzeption des menschlichen Auges berücksichtigen. Viele TFT-Bildschirme haben Schwierigkeiten, feine Farb- und Helligkeitsstufen klar zu unterscheiden.

Luminanz und Farbdreieck (Color-Gamut) - Zur Messung der maximalen Bildhelligkeit und der Anzahl von darstellbaren Farben werden die Displays über Helligkeits- und Kontrastregler so eingestellt, daß kein Cut-Off oder Sättigungseffekt bei der Ermittlung des Gamma-Werts auftritt.

Blickwinkel - Die Bildqualität der Flachbildschirme verändert sich mit dem Blickwinkel, unter dem man auf den Bildschirm schaut. Blickt ein Anwender senkrecht auf die Mitte eines Bildschirms, kann es dessen Ecken nur unter einem bestimmten Blickwinkel einsehen. Es dürfen dennoch keine Qualitätsminderungen feststellbar sein. Das gilt natürlich auch, wenn in einem bestimmten Bereich seitlich auf den Bildschirm geblickt wird.
Diese anisotropen Eigenschaften wirken sich auch auf die Gleichmäßigkeit von Leuchtdichte, Farben und Bildkontrast aus. Der ISO Standard 13406-2 hält dazu Mess- und Qualitätsanforderungen fest, die die optimale Blickrichtung auf dem Monitor betreffen und damit eine gleichmäßig hohe Leuchtdichte, also eine ausgewogene Helligkeitsverteilung sowie optimale Kontraste garantieren. Dabei nimmt die ISO Norm Rücksicht auf die unterschiedlichen Einsatzgebiete der LCDs, indem verschiedene Blickwinkelklassifizierungen spezifiziert wurden. Diese orientieren sich an den jeweiligen Anforderungen des Arbeitsplatzes. Handelt es sich z.B. um einen Single-User-Display (Klasse IV), wird der Blickwinkel frontal auf das LCD angenommen. Beim Multi-User-Display (Klasse I) hingegen, muss das LC-Display wesentlich größere Blickwinkel anbieten.

Leuchtdichte - Die Messungen von Leuchtdichte und Kontrastverteilung werden deshalb auf Basis eines Kugelkoordinatensystems vorgenommen, das gleichzeitig die Blickwinkelabhängigkeit erfasst.

Reflexionsklassen - Das Einsatzgebiet eines Flachbildschirmes wird auch durch die Reflexionseigenschaften bestimmt. Es wurden in dem ISO Standard drei Güteklassen definiert. Reflexionsklasse 1; geeignet für allgemeine Büroumgebung . Reflexionsklasse 2; geeignet für die meisten Büroumgebungen. Reflexionsklasse 3; geeignet für Büroumgebungen mit kontrollierter Leuchtdichte.

Pixelfehler - Aus produktionstechnischen Gegebenheiten sind Pixelfehler an TFT Panels nicht grundsätzlich zu vermeiden. Mit dem ISO Standard 13406-2 wurden auch allgemein gültige Vorgaben in Bezug auf Pixelfehler definiert. Der ISO Standard für Transparenz, indem er Pixelfehler in 4 Klassen klassifiziert, sowie in 3 Pixelfehler-Typen und 2 Häufigkeitskriterien unterteilt. Fehlerhafte Pixel können als leuchtende Pixel, schwarze Pixel, Subpixelfehler oder blinkende Pixel auftreten. Die Häufigkeitskriterien unterscheiden erstens die in einem bestimmten Bereich (Cluster) auftretende Anzahl weißen oder schwarzen Fehlstellen, zweitens die in einem Cluster auftretenden Subpixelfehler bzw. blinkenden Pixel. Die 4 Klassen legen für jeden Pixelfehlertyp und jedes Häufigkeitskriterium die maximale zulässige Anzahl der Fehler fest. (siehe untenstehende Tabelle).

Pixelfehler Klassen - LCD Panel, die der Klasse 1 zu zurechnen sind, sind eher selten und werden dann meist für höchst anspruchsvolle Spezialanwendungen genutzt. Für TAMUZ Monitore werden in der Regel Panel eingesetzt, die mindestens der Fehlerklasse 2 entsprechen. Produkte der Klasse 3 findet Verbreitung in Billigmodellen der IT-Branche. Die Klasse 4 ist generell das Ausschusskriterium.

Pixelfehler Typen - Fehlertyp I beschreibt vollständig leuchtende Pixel (Farbe weiß), Fehlertyp II beschreibt vollständig nicht leuchtende Pixel (Farbe schwarz) und Fehlertyp III beschreibt defekte Subpixel der Farben Rot, Grün oder Blau (ständig leuchtend oder nicht leuchtend). Ein Pixel eines LCD´s besteht aus drei Subpixeln mit den Farben rot, grün und blau.

Qualitätssicherung - Die Pixelfehlerklasse muß bei den technischen Angaben zu den Geräten vermerkt werden. Die Hersteller verpflichten sich damit, dass in der Serienfertigung diese Fehlerklasse eingehalten wird. Nur wenn ein LCD Panel dauerhaft keine defekten Pixel aufweist, entspricht es der Pixel-Fehlerklasse I. Somit gelten folgende Grenzwerte, die nicht überschritten werden dürfen.

Quellen:
http://www.tamuz.de/technic/tft-mess.htm