基础结果对标
基准器件
采用常规平面 QLED 基准器件:厚玻璃基底非相干,其余有限膜层相干,全部材料各向同性。发光层透明,折射率 n = 1.78;其他薄膜采用相同的材料光学常数。
两者采用相同层序、厚度、材料及发射谱;单一发光源位于 QD 中心,偶极取向为各向同性。Setfos 的 Spectrum 在 Dreapex TMM 中启用 Intensity(光谱)探测器;s、p 对应 TE、TM。
层序(从上至下):Air / Glass 1.1 mm / IZO-T 110 nm / PEDOT 35 nm / TFB 25 nm / QD 20 nm / ZnMgO 70 nm / IZO-B 150 nm / Ag 100 nm / Air。玻璃 n = 1.52,上下空气 n = 1。
| 评估项 | 有效比较值 | 最大相对差 / ppm | 结果 |
|---|---|---|---|
| Spectrum | 32,670 | 0.611392 | 极小差异 < 1 ppm |
| Power Dissipation | 46,566 | 0.114682 | 极小差异 < 1 ppm |
| Mode | 312 | 0.577634 | 极小差异 < 1 ppm |
1.1 Spectrum
两者采用一致的发射谱和本征量子效率 q₀ = 1,波长范围 560–680 nm、步长 1 nm,发射角度 0–89°、步长 1°。total、s、p 三通道的最大相对差均低于 1 ppm。图中按行展示 0°、30°、60° 光谱,差异表覆盖完整波长和角度范围。
| total / ppm | s / ppm | p / ppm |
|---|---|---|
| 0.604799 | 0.604782 | 0.611392 |
典型条件数值对照。λ = 626 nm;角度为 0°、30°、60°。
| 条件 | 评估项 | Setfos | Dreapex TMM | 绝对差 |
|---|---|---|---|---|
| 0° · total | 光谱强度 / W·m⁻²·nm⁻¹·sr⁻¹ | 0.299051 | 0.299051012 | 1.20e-08 |
| 0° · s | 光谱强度 / W·m⁻²·nm⁻¹·sr⁻¹ | 0.1495255 | 0.149525506 | 6.00e-09 |
| 0° · p | 光谱强度 / W·m⁻²·nm⁻¹·sr⁻¹ | 0.1495255 | 0.149525506 | 6.00e-09 |
| 30° · total | 光谱强度 / W·m⁻²·nm⁻¹·sr⁻¹ | 0.2929099 | 0.292909885 | 1.55e-08 |
| 30° · s | 光谱强度 / W·m⁻²·nm⁻¹·sr⁻¹ | 0.1602201 | 0.160220111 | 1.14e-08 |
| 30° · p | 光谱强度 / W·m⁻²·nm⁻¹·sr⁻¹ | 0.1326898 | 0.132689773 | 2.69e-08 |
| 60° · total | 光谱强度 / W·m⁻²·nm⁻¹·sr⁻¹ | 0.1131356 | 0.113135571 | 2.92e-08 |
| 60° · s | 光谱强度 / W·m⁻²·nm⁻¹·sr⁻¹ | 0.06257224 | 0.06257225 | 1.00e-08 |
| 60° · p | 光谱强度 / W·m⁻²·nm⁻¹·sr⁻¹ | 0.05056332 | 0.0505633208 | 8.35e-10 |
图 1. 基准器件 (a) · Spectrum,发射角度 0°、30°、60°
1.2 角度分布
在相同基准器件、发射谱和 q₀ = 1 的配置下,比较 0–89°、步长 1° 的角度分布。图中前两行分别展示 610 nm 与 626 nm 的 total、s、p,第三行展示 560–680 nm 波段积分结果。
两个波长下的角度曲线均与 Setfos 一致;波段积分的三个通道最大相对差均低于 1 ppm。
| 评估项 | total / ppm | s / ppm | p / ppm |
|---|---|---|---|
| 波长积分 | 0.402368 | 0.448267 | 0.410253 |
典型条件数值对照。波长积分的角度分布;total / s / p。
| 条件 | 评估项 | Setfos | Dreapex TMM | 绝对差 |
|---|---|---|---|---|
| 0° | total / W·m⁻²·sr⁻¹ | 7.095619 | 7.09561946 | 4.62e-07 |
| 0° | s / W·m⁻²·sr⁻¹ | 3.547809 | 3.54780973 | 7.31e-07 |
| 0° | p / W·m⁻²·sr⁻¹ | 3.547809 | 3.54780973 | 7.31e-07 |
| 30° | total / W·m⁻²·sr⁻¹ | 6.891568 | 6.89156907 | 1.07e-06 |
| 30° | s / W·m⁻²·sr⁻¹ | 3.761389 | 3.76138925 | 2.52e-07 |
| 30° | p / W·m⁻²·sr⁻¹ | 3.130179 | 3.13017982 | 8.15e-07 |
| 60° | total / W·m⁻²·sr⁻¹ | 2.789871 | 2.78987109 | 9.32e-08 |
| 60° | s / W·m⁻²·sr⁻¹ | 1.561425 | 1.56142522 | 2.23e-07 |
| 60° | p / W·m⁻²·sr⁻¹ | 1.228446 | 1.22844587 | 1.29e-07 |
图 2. 基准器件 (a) · 角度分布,610 nm、626 nm 及波长积分
1.3 CIE xy / Blue Index
比较配置为 CIE 1931 2° 观察者、560–680 nm 波段、total 光谱、电流密度 100 A/m²,并采用一致的器件面积。Dreapex TMM 的颜色与光度方法设置为“线性插值(5 nm)”。
在上述配置下,CIE x、CIE y 与 Setfos 的最大绝对差分别为 4.77 × 10⁻⁸、4.94 × 10⁻⁸,Blue Index 的最大相对差为 0.554 ppm。图示覆盖 0–89°,下表列出 0°、30°、60° 的对应数值。
| 评估项 | 最大绝对差 | 最大相对差 / ppm |
|---|---|---|
| CIE x | 4.770997e-08 | 0.069605 |
| CIE y | 4.943288e-08 | 0.156865 |
| Blue Index | 1.027631e-05 | 0.553524 |
图 3. 基准器件 (a) · CIE xy 与 Blue Index
| 角度 | 评估项 | Setfos | Dreapex TMM | 绝对差 |
|---|---|---|---|---|
| 0° | CIE x | 0.69355740 | 0.69355741 | 1.33e-08 |
| 0° | CIE y | 0.30633330 | 0.30633331 | 7.55e-09 |
| 0° | Blue Index / cd/A | 49.152250 | 49.152259 | 8.64e-06 |
| 30° | CIE x | 0.69151890 | 0.69151892 | 1.50e-08 |
| 30° | CIE y | 0.30836180 | 0.30836184 | 4.42e-08 |
| 30° | Blue Index / cd/A | 49.079900 | 49.079907 | 6.99e-06 |
| 60° | CIE x | 0.68544230 | 0.68544235 | 4.77e-08 |
| 60° | CIE y | 0.31440900 | 0.31440903 | 3.32e-08 |
| 60° | Blue Index / cd/A | 20.891960 | 20.891966 | 6.26e-06 |
1.4 FWHM / Peak wavelength
沿用相同基准器件、发射谱及 1 nm 波长步长,比较 0–89° 下的 total 光谱半高全宽(FWHM)与 total、s、p 峰值波长。
FWHM 按“定义不同”单列:Dreapex TMM 使用整体半高包络,参考值使用主峰所在连续半高区域;本单峰基准的最大绝对差约为 4.94 × 10⁻⁶ nm。三个偏振通道的全部 270 个峰值波长与 Setfos 一致。
| 评估项 | 最大绝对差 / nm | 最大相对差 / ppm | 结果 |
|---|---|---|---|
| FWHM · total | 4.943278e-06 | 0.236146 | 定义不同 |
| Peak wavelength · total | 0 | 0.000000 | 极小差异 < 1 ppm |
| Peak wavelength · s | 0 | 0.000000 | 极小差异 < 1 ppm |
| Peak wavelength · p | 0 | 0.000000 | 极小差异 < 1 ppm |
典型条件数值对照。同一 total 光谱的峰值波长与 FWHM;FWHM 沿用各自定义。
| 条件 | 评估项 | Setfos | Dreapex TMM | 绝对差 |
|---|---|---|---|---|
| 0° | 峰值波长 / nm | 629 | 629 | 0 |
| 0° | FWHM / nm | 20.46301 | 20.4630104 | 4.04e-07 |
| 30° | 峰值波长 / nm | 628 | 628 | 0 |
| 30° | FWHM / nm | 20.78734 | 20.787338 | 2.04e-06 |
| 60° | 峰值波长 / nm | 626 | 626 | 0 |
| 60° | FWHM / nm | 21.82931 | 21.8293083 | 1.74e-06 |
图 4. 基准器件 (a) · 峰值波长与光谱 FWHM
1.5 光度、效率与归一化光谱
沿用基准器件。Dreapex TMM 的“颜色与光度计算方法”选择“线性插值(5 nm)”,观察者选择 CIE 1931 2°,“面积归一化”选择“实际面积”,电流密度为 100 A/m²。对应的光度值、电流效率、辐射光效与 Setfos 一致;角度保持率与下降率以法向值为参考。
归一化光谱采用各偏振分量自身的峰值作为参考。保持率与下降率的最大绝对差均为 0.0000461 个百分点。
| 指标 | 最大绝对差 | 相对差 / ppm |
|---|---|---|
| 单位实际面积光强 / cd/m² | 0.0006547654 | 0.529340 |
| 电流效率 / cd/A | 6.547654e-06 | 0.529340 |
| 辐射光效 / lm/W | 4.917602e-05 | 0.228021 |
| 角度保持率 / 百分点 | 4.608706e-05 | — |
| 角度下降率 / 百分点 | 4.608706e-05 | — |
| 指标 | total / ppm | s / ppm | p / ppm |
|---|---|---|---|
| 归一化光谱 | 0.485589 | 0.491504 | 0.486050 |
| 峰值强度 | 0.433338 | 0.451080 | 0.514724 |
典型条件数值对照。基准器件,角度为 0°、30°、60°。
| 条件 | 评估项 | Setfos | Dreapex TMM | 绝对差 |
|---|---|---|---|---|
| 0° | 亮度 / cd·m⁻² | 1505.697 | 1505.6974 | 3.96e-04 |
| 0° | 电流效率 / cd·A⁻¹ | 15.05697 | 15.056974 | 3.96e-06 |
| 0° | 光视效能 / lm·W⁻¹ | 212.201 | 212.200979 | 2.10e-05 |
| 30° | 亮度 / cd·m⁻² | 1513.437 | 1513.43706 | 6.31e-05 |
| 30° | 电流效率 / cd·A⁻¹ | 15.13437 | 15.1343706 | 6.31e-07 |
| 30° | 光视效能 / lm·W⁻¹ | 219.607 | 219.607037 | 3.70e-05 |
| 60° | 亮度 / cd·m⁻² | 656.8622 | 656.862291 | 9.12e-05 |
| 60° | 电流效率 / cd·A⁻¹ | 6.568622 | 6.56862291 | 9.12e-07 |
| 60° | 光视效能 / lm·W⁻¹ | 235.4454 | 235.445391 | 8.70e-06 |
图 5. 基准器件:光度、效率及角度保持
图 6. 基准器件:归一化光谱与峰值强度
1.6 Power Dissipation
比较总耗散、上端辐射和下端辐射的 total、s、p。波长 560–680 nm、步长 10 nm;n_eff = 0–4、步长 0.01。发光设置与 Spectrum 一致,图示采用 610 nm。九个通道在登记临界点之外均低于 1 ppm。
| 评估项 | total / ppm | s / ppm | p / ppm |
|---|---|---|---|
| 总耗散 | 0.114682 | 0.114682 | 0.114682 |
| 上端辐射 | 0.114682 | 0.114682 | 0.114682 |
| 下端辐射 | 0.114682 | 0.114682 | 0.114682 |
典型条件数值对照。λ = 610 nm,n_eff = 0.50。
| 条件 | 评估项 | Setfos | Dreapex TMM | 绝对差 |
|---|---|---|---|---|
| total | 总耗散 / W·m⁻²·nm⁻¹ | 0.452818496 | 0.452818548 | 5.19e-08 |
| s | 总耗散 / W·m⁻²·nm⁻¹ | 0.249228975 | 0.249229003 | 2.86e-08 |
| p | 总耗散 / W·m⁻²·nm⁻¹ | 0.203589521 | 0.203589545 | 2.33e-08 |
| total | 上端辐射 / W·m⁻²·nm⁻¹ | 0.426534996 | 0.426535045 | 4.89e-08 |
| s | 上端辐射 / W·m⁻²·nm⁻¹ | 0.235065743 | 0.23506577 | 2.70e-08 |
| p | 上端辐射 / W·m⁻²·nm⁻¹ | 0.191469253 | 0.191469275 | 2.20e-08 |
| total | 下端辐射 / W·m⁻²·nm⁻¹ | 9.37759566e-05 | 9.37759674e-05 | 1.08e-11 |
| s | 下端辐射 / W·m⁻²·nm⁻¹ | 4.46296641e-05 | 4.46296692e-05 | 5.12e-12 |
| p | 下端辐射 / W·m⁻²·nm⁻¹ | 4.91462925e-05 | 4.91462982e-05 | 5.64e-12 |
图 7. 基准器件 (a) · Power Dissipation,波长 610 nm
1.7 Mode
同一基准器件采用 560–680 nm、步长 10 nm 的独立波长扫描,本征寿命 10 ns;分别比较 q₀ = 1 和 0.37。Purcell 因子、有效量子效率、寿命、七类模式占比和衰减率量均低于 1 ppm。下表“模式”列取七类模式中最大差异;图示 q₀ = 0.37。Mode 为总偏振结果。
| q₀ | F / ppm | 衰减增强 / ppm | q / ppm | τ / ppm | 模式 / ppm |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.37 | 0.027518 | 0.011082 | 0.016436 | 0.011082 | 0.577634 |
| 1 | 0.027518 | 0.027518 | 0.000000 | 0.027518 | 0.561199 |
典型条件数值对照。λ = 610 nm,Isotropic;百分数的绝对差单位为百分点。
| 条件 | 评估项 | Setfos | Dreapex TMM | 绝对差 |
|---|---|---|---|---|
| q₀ = 0.37 | Purcell 因子 | 1.14145686 | 1.14145686 | 4.75e-09 |
| q₀ = 0.37 | 量子效率 / % | 40.1333623 | 40.1333622 | 9.99e-08 |
| q₀ = 0.37 | 寿命 / ns | 9.50264091 | 9.50264093 | 1.59e-08 |
| q₀ = 1 | Purcell 因子 | 1.14145686 | 1.14145686 | 4.75e-09 |
| q₀ = 1 | 量子效率 / % | 100 | 100 | 0 |
| q₀ = 1 | 寿命 / ns | 8.76073406 | 8.7607341 | 3.64e-08 |
| q₀ = 0.37 | 上端出光 / % | 15.8466763 | 15.8466763 | 4.45e-09 |
| q₀ = 0.37 | 器件波导 / % | 6.12053721 | 6.12053722 | 1.08e-08 |
| q₀ = 0.37 | 吸收损耗 / % | 1.93419764 | 1.93419751 | 1.33e-07 |
图 8. 基准器件 (a) · Mode,Isotropic,q₀ = 0.37
1.8 角度派生与内部角分布
沿用本章基准器件,角度范围 0°–89°。Dreapex TMM 中选择“归一化角度分布”“半值角”“角度 FWHM”和“朗伯因子”;光谱模式保持相同波长及 total、s、p 通道。下图以 Setfos 光谱形成独立参考,与实际产品输出比较。
图 9. 基准器件的角度派生指标
1.8.1 全部角度案例的验证
26 组配置共比较 1,248,085 个有效值。角度量最大绝对差为 0.000159°,角度色移 Δu′v′ 最大绝对差为 1.85×10⁻⁷。³ 无有效半高交点、法向无信号或颜色无效时,相应指标不计入比较。
| 指标 | 有效值 | 最大绝对差 | 最大相对差 / ppm |
|---|---|---|---|
| 归一化角度分布 | 1,189,620 | 9.7982e-07 | 0.981801 |
| 半值角 / ° | 19,852 | 8.01299e-05 | 2.67028 |
| 角度 FWHM / ° | 24,741 | 0.000158888 | 1.4187 |
| 朗伯因子 | 11,712 | 0.000101416 | 0.50615 |
| 角度色移 Δu′v′ | 2,160 | 1.84265e-07 | 557061 |
1.8.2 内部角分布
选择 Dreapex TMM 的“内部角分布”,发光层保持各向同性;观察的是发光层内的传播角。基准、TFB 双折射、ZnMgO 双折射和色散各向同性发光层四种配置,共 111,624 个有效值与原生功率耗散结果形成的独立参考比较,total、s、p 最大差异均小于 0.115 ppm。TOC、SUB、WVG、ABS 分别表示出光、衬底、波导及吸收相关分量。⁴ 本项比较不含 0° 及登记临界坐标。
图 10. 基准器件内部角分布,610 nm