劉 磊，周陶敏

(上海時(shí)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(jī)小分子半導(dǎo)體材料研制成功低電壓、高亮度的有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)[1]后，相關(guān)領(lǐng)域的OLED研究蓬勃興起，成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的研究熱點(diǎn)。近年來，OLED已經(jīng)在中小尺寸顯示領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)OLED大尺寸技術(shù)也在不斷進(jìn)步。未來幾年內(nèi)，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(chǎn)品進(jìn)入人們的生活，自然而然地需要相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)對OLED產(chǎn)品的安全和性能提出相關(guān)要求。

我們將結(jié)合國際標(biāo)準(zhǔn)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(jià)方法。

1 一般要求

OLED面板在滿足IEC 62922—2016標(biāo)準(zhǔn)中的性能要求的同時(shí)，還應(yīng)滿足IEC 62868—2014標(biāo)準(zhǔn)中對于OLED面板的安全要求[3]。

標(biāo)準(zhǔn)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(shè)有20只樣品進(jìn)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(chǎn)品不合格，則該批樣品視為不合格)。

1.1 測試環(huán)境要求

一般而言，測試要求在無氣流的房間內(nèi)進(jìn)行，溫度為(25±5)℃，濕度不超過65%。測試時(shí)OLED面板應(yīng)穩(wěn)定工作，環(huán)境溫度應(yīng)保持在(25±2)℃的范圍內(nèi)(溫度的監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)在積分球內(nèi)或離OLED面板不超過1.5 m的距離內(nèi))。

除了這一標(biāo)準(zhǔn)中的一些特殊項(xiàng)目外，OLED面板的測試應(yīng)在額定電流或額定電壓下進(jìn)行。除非制造商有要求，一般測試時(shí)OLED面板應(yīng)水平安裝，并使發(fā)出大部分光的發(fā)光面朝上。測試時(shí)的安裝姿態(tài)應(yīng)記錄在案。如果OLED面板的各個(gè)發(fā)光面設(shè)計(jì)的光通量一致，則測試時(shí)的朝向由實(shí)驗(yàn)室自行決定。在整個(gè)過程中工作姿態(tài)應(yīng)保持不變。

在恒定電流工作的情況下，除非另有規(guī)定，測試電流應(yīng)穩(wěn)定在±0.5%以內(nèi)，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(guī)定，測試電壓應(yīng)穩(wěn)定在±0.05%或5 mV以內(nèi)(允差為兩者較大的值。如額定電壓為3 V時(shí)，3V×0.05%=1.5 mV，因此此時(shí)電壓的允差為5 mV)，輸入的總諧波含量不能超過3%。這個(gè)±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(yīng)在OLED面板的輸入端測得。

測試時(shí)，OLED面板的安裝應(yīng)使得測試設(shè)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(wěn)定和測試時(shí)，樣品與測試設(shè)備之間的接觸點(diǎn)應(yīng)僅為OLED面板的邊緣和安裝架，面板的其他部位，尤其是發(fā)光面及其背面，應(yīng)暴露在空氣中。

1.2 樣品穩(wěn)定性要求

樣品的穩(wěn)定應(yīng)在無氣流的、溫度為(25±5) ℃的房間內(nèi)進(jìn)行。穩(wěn)定過程中樣品周圍的溫度應(yīng)保持在(25±2) ℃的范圍內(nèi)(溫度的監(jiān)控點(diǎn)應(yīng)在積分球內(nèi)或離OLED面板不超過1.5 m的距離內(nèi))。如滿足表1所列條件則判定樣品已穩(wěn)定，可進(jìn)行測試。

表1 樣品穩(wěn)定性判斷條件

如果60 min后，樣品未能滿足以上的穩(wěn)定條件，測試可以開始，但是這時(shí)監(jiān)測參數(shù)的波動應(yīng)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(gè)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(shí)測的輸入功率不得超過額定功率的110%。若產(chǎn)品標(biāo)稱功率為1 W，則其實(shí)測功率不應(yīng)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(yīng)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(jì)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(yīng)選取合適的方法進(jìn)行，如對于兩面都發(fā)光或非平面型的OLED面板，應(yīng)使用4π積分球布置進(jìn)行測試。

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

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

分光光度計(jì)：當(dāng)沒有合適尺寸的積分球時(shí)，可是使用分布光度計(jì)來進(jìn)行OLED面板初始光通量的測試。在使用分布光度計(jì)進(jìn)行測試時(shí)應(yīng)特別注意不能遮擋OLED側(cè)邊可能發(fā)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(jì)算得到。OLED面板的光效應(yīng)不低于制造商或責(zé)任供應(yīng)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(jì)或點(diǎn)式亮度計(jì)進(jìn)行測試。

使用成像亮度計(jì)進(jìn)行測試時(shí)，測試應(yīng)在OLED面板出光面的法線方向進(jìn)行。平均亮度為整個(gè)出光面除去距離邊緣1～3 mm的區(qū)域內(nèi)亮度的算術(shù)平均值。

使用點(diǎn)式亮度計(jì)進(jìn)行測試時(shí)，測試應(yīng)在OLED面板出光面的法線方向進(jìn)行。最靠近邊緣的測試點(diǎn)距離OLED面板邊緣的距離不應(yīng)小于3 mm。剩余的發(fā)光面將被分隔為對應(yīng)于1.5 m的觀察距離時(shí)視角不超過0.5°的正方形區(qū)域。測試時(shí)視場不應(yīng)過大，測試點(diǎn)離正方形各個(gè)邊的距離不應(yīng)小于1 mm。假如視場角定為0.5°，則分隔出來的正方形區(qū)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(gè)OLED面板應(yīng)分隔為7×7=49個(gè)正方形。各個(gè)區(qū)域測得亮度的算術(shù)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(yīng)超過10%。

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

(1)

其中Lmin和Lmax為亮度測試時(shí)得到的發(fā)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(yīng)比額定值低5%。

5)光強(qiáng)分布。除非制造商另有說明，OLED面板的光強(qiáng)分布應(yīng)使用遠(yuǎn)場條件的分布光度計(jì)進(jìn)行測試(即測試距離應(yīng)使得平方反比定律成立)。OLED面板應(yīng)有光強(qiáng)分布數(shù)據(jù)，制造商應(yīng)提供光強(qiáng)分布數(shù)據(jù)的電子版，電子版應(yīng)按照相應(yīng)的國際或地區(qū)格式提供(如ies文件等)。

2.3 色度特性

1)初始色坐標(biāo)。OLED面板的色坐標(biāo)應(yīng)通過測試其空間加權(quán)光譜得到，測試方法與光通量的測試一致。色坐標(biāo)u′v′的計(jì)算應(yīng)按照ISO 11664-5/ CIE S 014-5/E進(jìn)行。

若制造商只提供了一個(gè)額定的色坐標(biāo)值，測得的色坐標(biāo)與額定色坐標(biāo)的差異Δu′v′應(yīng)不大于0.005。

若制造商提供的是一個(gè)色坐標(biāo)范圍，則測得的色坐標(biāo)不應(yīng)落在制造商規(guī)定的范圍之外。

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

3)初始顯色指數(shù)。OLED面板的顯色指數(shù)應(yīng)通過測試其空間加權(quán)光譜得到，測試方法與光通量的測試一致。顯色指數(shù)的計(jì)算應(yīng)按照CIE 013.3:1995進(jìn)行。

測得的初始顯色指數(shù)不應(yīng)比額定顯色指數(shù)低5點(diǎn)。

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

測試時(shí)，設(shè)備應(yīng)與發(fā)光面垂直。測試的區(qū)域以及取點(diǎn)與亮度均勻度的測試一樣。通過測得不同區(qū)域的色坐標(biāo)(u′，v′)來計(jì)算其色差異Δ(u′,v′)。計(jì)算公式為：

(2)

其中u′i、v′i為第i個(gè)點(diǎn)的色坐標(biāo)。

所有測試點(diǎn)兩兩相比，計(jì)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(shí)測表面色度均勻性與額定表面色度均勻性的偏差不應(yīng)超過0.003。

5)初始空間色度均勻性。空間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(yīng)測試0°～80°范圍內(nèi)(以發(fā)光面的法線方向?yàn)?°)不同角度的色坐標(biāo)(u′，v′)，測試的角度間隔為5°。然后所有測試角度兩兩相比，計(jì)算其色差異Δ(u′,v′)，色差異的計(jì)算公式與表面色度均勻性色差異的計(jì)算公式一致。一般而言可以認(rèn)為OLED的發(fā)光是軸對稱的，因此除非制造商指定，可隨意選擇一個(gè)方位角平面進(jìn)行測試。

所有測試角度色差異的算術(shù)平均值定義為OLED面板的空間色度均勻性。

OLED面板的實(shí)測空間色度均勻性與額定空間色度均勻性的偏差不應(yīng)超過0.003。

2.4 可靠性

1)高溫高濕運(yùn)行。OLED面板應(yīng)能在高溫高濕環(huán)境下正常工作，為驗(yàn)證這一性能，需將OLED面板放置在相對濕度為(90±5)%的潮態(tài)箱內(nèi)48 h，箱內(nèi)溫度應(yīng)保持在(60±2) ℃。OLED面板在潮態(tài)箱中應(yīng)以額定電壓或額定電流驅(qū)動下正常工作。整個(gè)過程中應(yīng)避免OLED面板上凝結(jié)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(yàn)后OLED面板的光通量不應(yīng)低于初始光通量的90%；與初始色坐標(biāo)相比，試驗(yàn)后色坐標(biāo)的漂移Δ(u′,v′)不能超過0.005。對于恒流工作的OLED，其試驗(yàn)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(yàn)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(yīng)能在高溫高濕環(huán)境下長時(shí)間存儲，為驗(yàn)證這一性能，需將OLED面板放置在相對濕度為(90±5)%的潮態(tài)箱內(nèi)500 h，箱內(nèi)溫度應(yīng)保持在(60±2) ℃。OLED面板應(yīng)不通電。整個(gè)過程中應(yīng)避免OLED面板上凝結(jié)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(yàn)后OLED面板點(diǎn)亮后，其發(fā)光面不應(yīng)出現(xiàn)尺寸超過0.5 mm的可見缺陷(如暗點(diǎn)等)。其光通量不應(yīng)低于初始光通量的90%；與初始色坐標(biāo)相比，試驗(yàn)后色坐標(biāo)的漂移Δ(u′,v′)不能超過0.005。對于恒流工作的OLED，其試驗(yàn)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(yàn)后的輸入電流不能低于初始輸入電流的90%。

3 結(jié)語

隨著發(fā)光效率和質(zhì)量的提高、價(jià)格的降低，OLED相對于LED以及傳統(tǒng)光源的優(yōu)勢越來越明顯，可以預(yù)見OLED照明產(chǎn)品將越來越多地出現(xiàn)在人們的生活中。我們介紹了國際標(biāo)準(zhǔn)對于OLED面板的性能要求以及評價(jià)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].