【牛人入门级】OLED一般光学特性及测试方法揭秘

今天我们要聊的是OLED的一些光学特性

以及其测试方法

开始之前

先来重温一下OLED放入发光原理及构造

OLED发光原理及构造

OLED主要利用电流使电子及电洞分别由正、负极出发，并注入两个电极间(阳极为ITO导电玻璃模、阴极则有Mg、Al、Li等金属)的有机薄膜区因相遇而产生发光现象(发光的颜色取决于有机发光层的材料)。

该有机薄膜区包括电子传递层、有机发光层、空穴（电洞）传递层、空穴（电洞）注入层。

「空穴（电洞）传递层」是部分厂商为增加有效率的发光现象而增设；

负极与发光层间增加的「电子传递层」是为了增加有机材料发光亮度与量子效率，以及降低起动电压。

反射特性

测试OLED显示模块在室内或日光照明条件下的反射特性

如果OLED有明显的荧光 , 荧光也包含于反射系数中，这种情况下,当测量中所用的照明光源与亮室对比度和颜色计算时采用的照明光源光谱分布相同,则本测式方法仍有效。

亮室对比度

确定室内或日光照明条件下OLED显示模块的亮室对比度 。

如果OLED有有较严重的荧光，则室外对比度计算仅对所用的相同照明体光谱和几何条件有效以测量反射系数。

亮室颜色

测量日光照明条件下OLED显示模组的颜色。

如果OLED有较严重的荧光,显示颜色计算仅对用于测量反射系数的相同照明光谱和几何条件有效。

OLED光学特性测试及测试设备

反射特性测量

测试半球漫反射系数

在暗室条件下，显示屏调整为黑场0%灰度等级，测试显示屏中心的光谱辐射强度SK(λ)和亮度LK。测试位于显示屏偏离显示屏法线方向8-10°的相应位置（如图）。对于光谱测量，黑场亮度LK根据下式计算：

（其中V(λ)为CIE 15中定义的光谱光视效率）

在暗室条件下，调整输入信号使显示输出100%白场。对于自然静态图像和视频，在100%白场下的4%窗口用于评价对比度。4%窗口应为显示区域的宽和高的1/5，并位于显示屏中心。当使用突出测量时，测试报告中应注明。测试白场中心的光谱辐射强度SW(λ)或亮度。对于光谱测试，白场亮度可由上述公式计算得到。

如图1，将显示屏置于积分球或采样球内，设置显示屏至100%白场状态，打开积分球或采样球内的半球漫射照明至指定的色温，等待其稳定。

测试校正白板的光谱辐射强度Sstd,W(λ) 或亮度 Lstd,W 。对于采样球，Sstd,W(λ)或Lstd,W 为校正后的值，分别从采样口测得。对于光谱测量，白板和显示屏的光谱辐照度Ehemi,W(λ) 由下式得到：

其中ρstd(λ) 是已知的同一几何条件下白板光谱反射比，一个利用光度等效值的近似公式可用于计算照度Ehemi,W，对于光谱测量，显示屏上的照度Ehemi,W 可由下式计算得到：

使测试仪器与显示屏法线成8-10°角度，打开显示屏和球内照明，测量显示屏中心的光谱辐射强度Shemi,W(λ)或Lhemi,W。对于光谱测量，照明条件下的白场亮度Lhemi,W可由下式求得。

对于光谱测量，利用下式计算亮场条件下半球漫反射比ρW(λ)

其中E(λ)是指定照明条件的相对光谱分布，对于给定色温的日光照明光谱分布，遵照CIE 15的关系。

将显示屏置于黑场，测试亮室黑屏中心的光谱辐射强度Shemi,K(λ) 或亮度Lhemi,K。对于光谱测量，亮室黑屏亮度Lhemi,K 可用下式计算得到。

黑屏照度Ehemi,K用以下两种公式通过标准白板或采样球壁的光谱辐射测试测得。

对于度测量，照度Ehemi,K可用上面第一个等效光度通过标准白板的亮度Lstd,K计算得到。

注：对于光度测量下面公式的近似关系用于测得暗场的半球漫反射比。

直射光下的反射系数测量

将光测量仪器垂直对齐显示屏。对于暗室条件下暗场屏幕，测量0%灰色等级显示屏中央的光谱辐亮度Lk(λ)或亮度Lk。对于光谱测量，暗场屏幕亮度Lk可使用下面等式计算。

设置到显示屏的测试输入信号以产生白场屏幕（100%灰色等级）。

对于自然静态影像和视频应用，也可使用100%灰色等级处的4%区域窗口以表征显著对比度。

4%窗口应为有效显示区域的1/5宽度和高度大小，并位于显示屏的中央。

当使用其测量时，应在报告中注明。测量暗室条件下白色图案中央处的光谱辐亮度Lw(λ)或Lw。对于光谱测量，依然使用上述等式计算白色显示亮度Lw。

将直射光源定位在室内或日光照明条件界定的几何位置。

通常，应使用直射光源的几何条件，除非显示屏显示强烈的矩阵散射。

打开直射光源至期望的相关色温，待光源稳定。

调整光源强度使得显示屏反射的光在光测量仪器处产生强烈信号。移除显示屏且将标准漫反射白板放置在光测量仪器相同测量面板处。

测量所校准的标准漫反射白板的光谱辐亮度Sw-dir(λ)或亮度Sw-dir。

对于光谱测量，标准漫反射白板和显示屏上的光谱辐照度Ew-dir(λ)可由等式E(λ)= Ew-dir(λ)，S(λ)= Sw-dir(λ)所决定，其中R(λ)= Rstd-dir(λ)是在相同几何条件的标准漫反射白板的已知光谱反射系数。

使用等式E(λ)= Ew-dir(λ)计算显示屏辐照度Ew-dir。

对于光度测量，等式E(λ)= Ew-dir(λ)的模拟关系适用于计算辐照度Ew-dir。

取代光测量仪器测量面板上的显示屏，且重新建立100%灰色等级的白色图案。

测量直射光源照明ON的显示屏中央发射的光谱亮度Lw-dir(λ)或Lw-dir。

对于光谱测量，直射照明光源的显示屏亮度Ew-dir可以使用下面等式计算。

直射光源打开时显示屏周围光谱辐亮度应大于暗室下显示屏光谱辐亮度（即Lw-dir(λ)>> Lw(λ)）。

对于测量几何条件，计算直射光源在100%灰色等级的白场显示屏图案的光谱反射系数Rw-dir(λ)或亮度反射系数Rw-dir。

对于光谱测量，具有直射照明光源的黑场屏幕的光谱反射因数Rk-dir(λ)使用以下等式确定：

注：应在报告中记录显示屏测试照明体的相关色温、测试配置，Rw-dir，Rk-dir和待测照度等级Ek-dir。

报告中应记录测试中所用的色温、照度等级、探测器参数（入射角、测量视角、至样品的距离）和照明参数（入射角、孔径角、离样品的距离、光束损耗）。

亮室对比度

亮室对比度是白色屏幕亮度与组合黑色屏幕亮度的比率。

对于在暗室条件下全黑屏幕，在0%灰色等级显示屏中央和垂直显示屏处的黑色亮度Lk。设置显示屏的测试输入信号以在显示屏中央的全屏幕或4%窗口处产生100%灰色等级（取决于期望应用）。

在暗室条件下，测量白色显示屏式样中心和垂直处的白色亮度Lw。使用以下等式，计算全白色屏幕的室内或日光对比度，或具有4%窗口的突出亮室对比度：

其中对于TV观看室，默认参数Ehemi=60lx，θS=35°和EdircosθS=40lx；对于办公室，Ehemi=300lx，θS=35°和EdircosθS=200lx，对于室外日光对比度Ehemi=15000lx，θS=45°和EdircosθS=65000lx。

如果使用额外几何条件或照度等级，则应在报告中注明。

用于计算亮室对比度的所有值应在报告中记录。

亮室颜色

在半球漫射和直射照明条件下，显示屏的色品坐标是显示屏发射的光和反射光的组合。

在照明条件下，显示屏在给定颜色状态下（例如白色、黑色、绿色或蓝色屏幕）的色品坐标是由等效三色值确定。

这些值可自期望颜色状态下暗室测量，和在该颜色下半球漫射和方向源照明条件下显示屏的反射测量获得。

测量暗室条件下期望颜色状态Q（例如白色屏幕）显示屏中央和垂直处的光谱辐亮度LQ(λ)。

垂直具有半球漫射和方向源的显示屏的探测器所测得的总光谱辐亮度LQ-amb(λ)，将为：

其中Ehemi和Edir分别是标准半球漫射和直射照明光源的辐照度光谱。

对于日光照明，CIE照明体D75和D50的相对辐照光谱由一下等式确定。

对于室外日光，θS=45°下默认照明等级是Ehemi=15000lx和EdircosθS=65000lx，在这些照明条件下，显示屏的有效三刺激值。在照度条件下显示屏的有效三刺激值是：

在界定照明条件下，发射显示屏在期望颜色状态Q处的CIE1931色品坐标x和y是：