一般照明用OLED面板性能要求及其評價方法

劉 磊，周陶敏

(上海時代之光照明電器檢測有限公司，上海 201114)

引言

自1987年鄧青云博士采用有機小分子半導體材料研制成功低電壓、高亮度的有機發光二極管(OLED)[1]后，相關領域的OLED研究蓬勃興起，成為學術界和產業界的研究熱點。近年來，OLED已經在中小尺寸顯示領域得到了廣泛的應用，同時OLED大尺寸技術也在不斷進步。未來幾年內，白光OLED的光效可能增長到200 lm/W，可與LED一較高下[2]。隨著OLED產品進入人們的生活，自然而然地需要相關的標準對OLED產品的安全和性能提出相關要求。

我們將結合國際標準IEC 62868—2014[3]和IEC 62922—2016[4]，探討一般照明用OLED面板的性能要求和評價方法。

1 一般要求

OLED面板在滿足IEC 62922—2016標準中的性能要求的同時，還應滿足IEC 62868—2014標準中對于OLED面板的安全要求[3]。

標準中的合格判定是：所有測試樣品的95%通過即視為該樣品合格(即允許有5%的樣品不符合要求。假設有20只樣品進行測試，有一只樣品不合格，該批樣品仍視為合格；若有兩只或以上產品不合格，則該批樣品視為不合格)。

1.1 測試環境要求

一般而言，測試要求在無氣流的房間內進行，溫度為(25±5)℃，濕度不超過65%。測試時OLED面板應穩定工作，環境溫度應保持在(25±2)℃的范圍內(溫度的監控點應在積分球內或離OLED面板不超過1.5 m的距離內)。

除了這一標準中的一些特殊項目外，OLED面板的測試應在額定電流或額定電壓下進行。除非制造商有要求，一般測試時OLED面板應水平安裝，并使發出大部分光的發光面朝上。測試時的安裝姿態應記錄在案。如果OLED面板的各個發光面設計的光通量一致，則測試時的朝向由實驗室自行決定。在整個過程中工作姿態應保持不變。

在恒定電流工作的情況下，除非另有規定，測試電流應穩定在±0.5%以內，輸入的總諧波含量不能超過3%。

在恒定電壓工作的情況下，除非另有規定，測試電壓應穩定在±0.05%或5 mV以內(允差為兩者較大的值。如額定電壓為3 V時，3V×0.05%=1.5 mV，因此此時電壓的允差為5 mV)，輸入的總諧波含量不能超過3%。這個±0.05%的電壓允差僅針對直流工作的情況，交流工作的允差仍在考慮中。測試電壓應在OLED面板的輸入端測得。

測試時，OLED面板的安裝應使得測試設備、樣品支架以及樣品之間的熱傳遞最小。除非制造商有特別固定，在樣品穩定和測試時，樣品與測試設備之間的接觸點應僅為OLED面板的邊緣和安裝架，面板的其他部位，尤其是發光面及其背面，應暴露在空氣中。

1.2 樣品穩定性要求

樣品的穩定應在無氣流的、溫度為(25±5) ℃的房間內進行。穩定過程中樣品周圍的溫度應保持在(25±2) ℃的范圍內(溫度的監控點應在積分球內或離OLED面板不超過1.5 m的距離內)。如滿足表1所列條件則判定樣品已穩定，可進行測試。

表1 樣品穩定性判斷條件

如果60 min后，樣品未能滿足以上的穩定條件，測試可以開始，但是這時監測參數的波動應該記錄下來。

2 性能要求

OLED面板的性能要求主要包含其初始電特性、光度特性、色度特性、可靠性四個方面[4]。OLED面板性能的維持要求目前仍在考慮中。

2.1 電特性

實測的輸入功率不得超過額定功率的110%。若產品標稱功率為1 W，則其實測功率不應超過1.1 W。

2.2 光度特性

1)初始光通量：OLED面板的初始光通量與額定初始光通量的偏差不應超過10%。

初始光通量的可以使用積分球或任意類型的分光光度計測得。

積分球法：一般用于OLED面板測試的積分球有4π積分球，2π積分球，2π積分半球三種典型方法。

圖1 典型積分球布置Fig.1 Typical arrangement of integrating sphere

對于不同類型的OLED應選取合適的方法進行，如對于兩面都發光或非平面型的OLED面板，應使用4π積分球布置進行測試。

使用4π積分球布置和2π積分半球布置時，OLED面板應放在球體的球心處。使用2π積分球布置時，OLED面板應放在球體的球壁處。

在4π積分球布置中，OLED面板的表面積應該小于球壁面積的2%。在2π積分半球布置中，OLED面板的表面積應該小于球壁面積的4%。使用2π積分球布置時，用于安裝OLED面板的開口直徑應該小于球體直徑的1/3。待測OLED面板最大的物理尺寸應該小于積分球或積分半球直徑的2/3。

分光光度計：當沒有合適尺寸的積分球時，可是使用分布光度計來進行OLED面板初始光通量的測試。在使用分布光度計進行測試時應特別注意不能遮擋OLED側邊可能發出的光。

2)初始光效。OLED面板的光效由測得的初始光通量除以測得的初始輸入功率計算得到。OLED面板的光效應不低于制造商或責任供應商宣稱光效的90%。

3)初始平均亮度。OLED面板的平均亮度可使用成像亮度計或點式亮度計進行測試。

使用成像亮度計進行測試時，測試應在OLED面板出光面的法線方向進行。平均亮度為整個出光面除去距離邊緣1～3 mm的區域內亮度的算術平均值。

使用點式亮度計進行測試時，測試應在OLED面板出光面的法線方向進行。最靠近邊緣的測試點距離OLED面板邊緣的距離不應小于3 mm。剩余的發光面將被分隔為對應于1.5 m的觀察距離時視角不超過0.5°的正方形區域。測試時視場不應過大，測試點離正方形各個邊的距離不應小于1 mm。假如視場角定為0.5°，則分隔出來的正方形區域邊長為l=tan(0.5°)×1.5 m=1.3 cm。若OLED面板邊長為10 cm，10/1.3≈7.7，則這個OLED面板應分隔為7×7=49個正方形。各個區域測得亮度的算術平均值即為OLED面板的平均亮度。

OLED面板測得平均亮度與額定平均亮度的偏差不應超過10%。

4)初始亮度均勻度。亮度均勻度表征的是OLED面板發光面的亮度變化程度，其計算公式為：

(1)

其中Lmin和Lmax為亮度測試時得到的發光面的最小亮度和最大亮度。OLED面板的初始亮度均勻度不應比額定值低5%。

5)光強分布。除非制造商另有說明，OLED面板的光強分布應使用遠場條件的分布光度計進行測試(即測試距離應使得平方反比定律成立)。OLED面板應有光強分布數據，制造商應提供光強分布數據的電子版，電子版應按照相應的國際或地區格式提供(如ies文件等)。

2.3 色度特性

1)初始色坐標。OLED面板的色坐標應通過測試其空間加權光譜得到，測試方法與光通量的測試一致。色坐標u′v′的計算應按照ISO 11664-5/ CIE S 014-5/E進行。

若制造商只提供了一個額定的色坐標值，測得的色坐標與額定色坐標的差異Δu′v′應不大于0.005。

若制造商提供的是一個色坐標范圍，則測得的色坐標不應落在制造商規定的范圍之外。

2)初始相關色溫。OLED面板的相關色溫應通過測試其空間加權光譜得到，測試方法與光通量的測試一致。在對色坐標提出了具體要求后，對于相關色溫就不用做相應規定了。

3)初始顯色指數。OLED面板的顯色指數應通過測試其空間加權光譜得到，測試方法與光通量的測試一致。顯色指數的計算應按照CIE 013.3:1995進行。

測得的初始顯色指數不應比額定顯色指數低5點。

4)初始表面色度均勻性。OLED面板的表面色度均勻性應使用面成像亮度計或能測試方向性顏色的設備(如光譜輻射度計)進行測試。

測試時，設備應與發光面垂直。測試的區域以及取點與亮度均勻度的測試一樣。通過測得不同區域的色坐標(u′，v′)來計算其色差異Δ(u′,v′)。計算公式為：

(2)

其中u′i、v′i為第i個點的色坐標。

所有測試點兩兩相比，計算其色差異，最大的色差異定義為此OLED面板的表面色度均勻性。

OLED面板的實測表面色度均勻性與額定表面色度均勻性的偏差不應超過0.003。

5)初始空間色度均勻性?？臻g色度均勻性表征的是隨著觀察者觀察角度的改變OLED面板顏色的變化。為了的到OLED面板的空間色度均勻性，首先應測試0°～80°范圍內(以發光面的法線方向為0°)不同角度的色坐標(u′，v′)，測試的角度間隔為5°。然后所有測試角度兩兩相比，計算其色差異Δ(u′,v′)，色差異的計算公式與表面色度均勻性色差異的計算公式一致。一般而言可以認為OLED的發光是軸對稱的，因此除非制造商指定，可隨意選擇一個方位角平面進行測試。

所有測試角度色差異的算術平均值定義為OLED面板的空間色度均勻性。

OLED面板的實測空間色度均勻性與額定空間色度均勻性的偏差不應超過0.003。

2.4 可靠性

1)高溫高濕運行。OLED面板應能在高溫高濕環境下正常工作，為驗證這一性能，需將OLED面板放置在相對濕度為(90±5)%的潮態箱內48 h，箱內溫度應保持在(60±2) ℃。OLED面板在潮態箱中應以額定電壓或額定電流驅動下正常工作。整個過程中應避免OLED面板上凝結水珠或水滴跌落至OLED面板上。48 h后將OLED面板取出并測試其光通量及色度性能。

試驗后OLED面板的光通量不應低于初始光通量的90%；與初始色坐標相比，試驗后色坐標的漂移Δ(u′,v′)不能超過0.005。對于恒流工作的OLED，其試驗后的輸入電壓不能超過初始輸入電壓的105%；對于恒壓工作的OLED，其試驗后的輸入電流不能低于初始輸入電流的90%。

2)高溫高濕存儲。OLED面板應能在高溫高濕環境下長時間存儲，為驗證這一性能，需將OLED面板放置在相對濕度為(90±5)%的潮態箱內500 h，箱內溫度應保持在(60±2) ℃。OLED面板應不通電。整個過程中應避免OLED面板上凝結水珠或水滴跌落至OLED面板上。500 h后將OLED面板取出并測試其光通量及色度性能。

試驗后OLED面板點亮后，其發光面不應出現尺寸超過0.5 mm的可見缺陷(如暗點等)。其光通量不應低于初始光通量的90%；與初始色坐標相比，試驗后色坐標的漂移Δ(u′,v′)不能超過0.005。對于恒流工作的OLED，其試驗后的輸入電壓不能超過初始輸入電壓的105%；對于恒壓工作的OLED，其試驗后的輸入電流不能低于初始輸入電流的90%。

3 結語

隨著發光效率和質量的提高、價格的降低，OLED相對于LED以及傳統光源的優勢越來越明顯，可以預見OLED照明產品將越來越多地出現在人們的生活中。我們介紹了國際標準對于OLED面板的性能要求以及評價方法，希望可以幫助OLED制造商提高OLED的性能，并為大家提供了可靠的測試方法。

[1] TANG C W, VANSLYKE S A. Organic Electroluminescent Diodes [J]. Applied Physics Letters, 1987, 51(12): 913-915.

[2] FARINOLA G M, RAGNI R. Organic emitters for solid state lighting [J]. Journal of Solid State Lighting，2015，2：9.

[3] Organic light emitting diode(OLED) panels for general lighting-Safety requirements:IEC 62868—2014[S].

[4] Organic light emitting diode(OLED) panels for general lighting-Performance requirements:IEC 62922—2016[S].