CN102768317A

CN102768317A - 一种有机电致发光器件寿命的测试系统

Info

Publication number: CN102768317A
Application number: CN2012102717594A
Authority: CN
Inventors: 欧阳世宏; 石强; 蔡述澄; 谢应涛; 何谷峰; 方汉铿
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明公开了一种有机电致发光器件寿命的测试系统，包括测试单元、嵌入式控制系统、计算机；所述测试单元对有机电致发光器件供电；所述嵌入式控制系统起到连接所述计算机和所述测试单元的功能，接收所述计算机的指令，并控制所述测试单元完成指定的测试动作，并最终将测试数据传递回所述计算机；所述计算机，能通过通信接口与所述嵌入式控制系统相连。本发明使用简单的系统结构完成了有机电致发光器件寿命的测试，提高了研究有机电致发光器件寿命特性的效率。

Description

一种有机电致发光器件寿命的测试系统

技术领域

本发明涉及有机电致发光器件测试技术，尤其涉及一种有机电致发光器件寿命的测试系统。

背景技术

有机电致发光技术利用有机材料来制作发光器件，其主要结构是在两层金属电极之间夹有多层有机材料，在通过电极施加电场后，空穴和电子注入有机材料，并最终转化成光子，发出可见光。相对于传统的光源，有机电致发光器件的材料来源广泛，可实现大面积面光源，并可以实现柔性化，因此在显示照明领域都得到了极大的应用。

在研究有机电致发光器件中，测试器件寿命是一项重要的研究项目，尤其对于工业产品的开发，产品使用寿命的研究尤为重要。有机电致发光器件的寿命的表征通常使用在特定起始亮度L₀下持续点亮，当亮度下降到一半时所用的时间，又称为平均寿命，用t_1/2表示。根据研究表明，相同结构器件的寿命满足以下表达式(1)：

L_{0}^{n} \times t_{1 / 2} = C - - - (1)

其中，L₀为器件起始亮度，n为修止系数，t_1/2为亮度下降到一半时所用的时间，C为常数。当修止系数n和常数C已知时，就能够得到该结构器件在任意亮度下的平均寿命。在器件寿命测量过程中，需要至少两个相同结构的器件，并在不同起始亮度L₀下进行测量，得到不同的平均寿命t_1/2，通过拟合计算，便可以得到对应该器件结构的修止系数n和常数C。然而，在实际测试过程中，有的器件平均寿命达到上万小时，难以测量得到其平均寿命t_1/2。根据相关研究表明，器件亮度的衰减符合以下表达式(2)：

其中，L(t)为不同器件点亮一定时间后的亮度，L₀为器件起始亮度，t为器件点亮的时间，τ为时间特征参数，β为衰减系数。在测定一段时间器件的亮度衰减后，不必等待器件亮度衰减到起始亮度的一半，直接根据得到的一段时间的亮度数据，拟合公式(2)即可得到时间特征参数τ和衰减系数β，即可得到平均寿命如表达式(3)所示：

t_1/2＝τ×(ln 2)^1/β (3)

通常测试器件寿命使用的是商业售卖的专用测试设备进行测量，其自动化程度和精度较高，但是其成本相对较高，且功能固定，比较难以根据用户需求进行改动。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用来测量有机电致发光器件寿命的系统，其结构简单，成本低廉，也便于用户根据测试需求对系统进行调整。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单测试效率高的一种有机电致发光器件寿命的测试系统。

为实现上述目的，本发明提供了的有机电致发光器件寿命的测试系统，包括测试单元、嵌入式控制系统、计算机；所述测试单元对有机电致发光器件供电；所述嵌入式控制系统起到连接所述计算机和所述测试单元的功能，接收所述计算机的指令，并控制所述测试单元完成指定的测试动作，并最终将测试数据传递回所述计算机；所述计算机通过通信接口与所述嵌入式控制系统相连。

上述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其中，所述测试单元包括有机电致发光器件夹具、亮度测量模块、测试底板；所述有机电致发光器件固定于所述夹具中，所述有机电致发光器件的电极通过所述夹具和所述测试底板的线路相连接，所述夹具和所述亮度测试模块均垂直固定于所述测试底板上，且二者互相平行，所述测试底板在所述嵌入式控制系统的控制下给所述有机电致发光器件提供特定大小的驱动电信号，并测量所述有机电致发光器件响应和所述亮度测试模块的输出信号，以便得到所述有机电致发光器件电信号响应和亮度随时间变化特性。

上述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其中，所述亮度测量模块将所述有机电致发光器件发出光的亮度转化为电信号输出。

上述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其中，所述测试单元也用于给所述有机电致发光器件提供恒定电压，测量通过所述有机电致发光器件的电流大小。

上述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其中，所述测试单元在所述嵌入式控制系统的控制下，分时测量所述有机电致发器件上不同的发光源，当测量有机电致发器件上某一个发光源时，暂时关闭其他发光源，只对该独立发光源供电，以避免不同独立发光源间的相互影响，当测量完有机电致发器件上所有发光源时，重新点亮有机电致发器件上所有的发光源。

上述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其中，所述测试单元的数量为至少1个。

上述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其中，所述嵌入式控制系统分别以指定的电信号点亮单一有机电致发光器件的发光源并测量其亮度。

上述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其中，所述嵌入式系统控制多个所述测试单元时，将按照测试需要选定指定的所述测试单元，并将控制信号送往指定的所述测试单元。

上述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其中，所述计算机能通过软件编程控制所述嵌入系统完成测量所需要的相应指令，并最终采集测量数据，分析得到各个期间的寿命信息。

本发明具有结构简单，成本低廉，使用方便的特点。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的有机电致发光器件寿命测试系统框架图；

图2是本发明的测试单元结构示意图；

图3是本发明的测试单元电路示意图；

图4是本发明的电流源电路示意图；

图5是本发明的亮度测试模块电路示意图；

图6是本发明的寿命测试系统软件流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

本发明的有机电致发光器件寿命测试系统包括以下几个部分：测试单元、嵌入式控制系统、计算机。测试单元对有机电致发光器件供电，并测量其电学特性和光学特性；嵌入式控制系统根据计算机指令控制测试单元执行有机电致发光器件的测试；所述的计算机用来控制嵌入式控制系统并采集其数据。

有机电致发光器件，根据寿命测量的原理，一个器件中必须其中包含两个或以上的相同结构的独立发光源，以便使这些独立发光源在不同的起始亮度下点亮，并测试得到亮度随时间变化特性，以便后续计算推导得到器件的寿命参数。

测试单元包括器件夹具、亮度测量模块、测试底板。有机电致发光器件固定于夹具中，器件的电极通过该夹具和测试底板的线路相连接。亮度测量模块将器件发出光的亮度转化为电信号输出。夹具和亮度测试模块均垂直固定于测试底板上，且二者互相平行。测试底板在嵌入式系统的控制下给器件提供特定大小的驱动电信号，并测量器件响应和亮度测试模块的输出信号，以便得到器件电信号响应和亮度随时间变化特性。

测试单元可以给有机电致发光器件提供恒定电流，然后测试器件两端电压；也可以给有机电致发光器件提供恒定电压，然后测量通过器件的电流大小。

测试单元，根据寿命测试要求，需要测试有机电致发光器件上相同结构的多个独立发光源的亮度随时间变化特性，且这多个独立发光源的起始亮度不同，即驱动电信号不同。因此，测试单元模块可以在嵌入式系统的控制下，分时测量器件上不同的发光源。测量器件上某一个发光源时，暂时关闭其他发光源，只对该独立发光源供电，这样可以避免不同独立发光源间的相互影响。当测试完器件上所有发光源时，重新点亮所有的发光源。由于测试时器件关闭的时间相对于器件寿命较短，因此可以忽略其影响。

一个测试单元可以完成一种结构的有机电致发光器件寿命的测量。由于往往需要同时测量多个不同结构器件的寿命，本发明所述的寿命测试系统中往往包含多个测试单元。

嵌入式系统起到连接计算机和测试单元的功能，其接收计算机的指令，并据其控制测试单元完成指定的测试动作，并最终将测试数据传递回计算机。

嵌入式系统需要在测量时控制测试单元，分别以指定定的电信号点亮单一发光源并测量其亮度。有机电致发光器件上所有发光源都测定完毕后，重新点亮所有的发光源。

嵌入式系统在系统包含多个测试单元时，应按照需要选定指定的测试单元，并将控制信号送往指定的测试单元。

计算机，能通过通信接口与嵌入式系统相连，并能通过软件编程控制嵌入系统完成测量所需要的相应指令，并最终采集测量数据，分析得到各个期间的寿命信息。

如图1所示，为有机电致发光器件寿命测试系统框架图。其由测试单元1、嵌入式控制系统2和计算机3组成。测试单元1给待测器件提供指定大小的电信号，并测量器件响应；嵌入式控制系统2接收计算机3的指令，控制测试单元1完成相应的操作，并将采集数据传回计算机3；计算机3控制整个系统的运行，并最终对采集的数据进行分析计算，得到器件的寿命参数。

测试单元1，往往有多个相同的单元并行存在，以便同时测量多个器件。

嵌入式控制系统2，其内部含有测试控制总线21、单元选择线22、计算机通信总线23。嵌入式控制系统2通过总线23接收计算机3的指令，通过选择线22选中特定测试单元，再通过总线21控制测试单元进行相应操作。该嵌入式系统可以由单片机、FPGA、ARM等嵌入式控制器构成。选择线22可以通过译码器如138实现。

如图2所示为测试单元结构示意图。其包括待测试的有机电致发光器件11、器件夹具12、亮度测量模块13、测试单元底板14。测试单元通过底板上通信接口141和嵌入式控制系统2连接，测试单元底板14根据接收到的指令以特定的电信号点亮器件11上的发光源，并测试器件响应和亮度测试模块13得到的亮度信号。

器件11，在本实例中，包含4个相同结构的独立发光源113，每个独立发光源包含阳极111和阴极112。在测试寿命时，以不同的起始亮度分别点亮器件上四个发光源，并测量相关数据。

夹具12，用来固定器件11，并将器件11的电极和测试底板14连接，以便测试底板14对器件11进行供电和测量响应信号。

亮度测试模块13，用于将器件11发出的光信号转换成电信号输出，供底板14测量。其光电传感器131可以是光电二极管、光电三极管、光敏电阻等。

器件11的发光面和光电传感器131平行相对，以便测试。

如图3所示，为测试单元电路示意图。本实例中，使用了集成芯片MAX1040，其包含4路10位数模转换器DAC和8路10位模数转换器ADC。使用MAX1040的4路数模转换器DAC控制4个电流源，以向器件上的4个独立发光源提供特定电流进行点亮。同时使用MAX1040的模数转换器ADC采集器件两端的电压信号和亮度测试模块测量得到的与亮度对应的电信号。

如图4所示，为常用的电流源电路示意图。输入电压通过运算放大器加载到电阻R2上，由于流过三极管集电极和发射极的电流基本一样，且R1＝R2，故R1上的压降等于输入电压；通过运算放大器后，R1上的电压加载到Rs上，因此，Rs两端电压等于输入电压，又因为流过三极管集电极和发射极的电流基本一样，故而流经负载RL的电流为输入电压V/Rs。因此，通过控制输入电压V和Rs，就可以控制流经负载的电流大小。在本实例中，负载RL即为有机电致发光器件。

如图5所示，为一种常用的亮度测试电路图。光电二极管接收不同光强的可见光将产生不同大小的光生电流，该电流通过由运算放大器AP1和R1组成的转化电路转变成电压信号。电压信号通过AP2组成的放大电路进行放大输出。

如图6所示，为本寿命测试系统的软件流程图。在系统初始化后，根据计算机软件设定，选择特定测试单元；关闭该单元所有发光源；以特定电流强度点亮器件上第一发光源，测试其两端电压以及发光亮度，测量完毕后关闭该发光源；依次完成器件上四个发光源的测量；其后重新点亮器件上所有发光源，使器件老化；测试单元将测试数据传回计算机保存，以便后续分析；其后，系统根据设定亮度衰减限制或时间限制判定是否测量结束，如需继续测量，则在等待采样间隔时间后重新测量；如果测量结束，则开始分析测试得到的数据，根据公式(2)(3)计算分析器件上不同点的平均寿命t_1/2，然后再根据公式(1)计算该器件起始亮度和平均寿命的关系。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种有机电致发光器件寿命的测试系统，其特征在于，包括测试单元、嵌入式控制系统、计算机；所述测试单元对有机电致发光器件供电；所述嵌入式控制系统起到连接所述计算机和所述测试单元的功能，接收所述计算机的指令，并控制所述测试单元完成指定的测试动作，并最终将测试数据传递回所述计算机；所述计算机通过通信接口与所述嵌入式控制系统相连。

2.如权利要求1所述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其特征在于，所述测试单元包括有机电致发光器件夹具、亮度测量模块、测试底板；所述有机电致发光器件固定于所述夹具中，所述有机电致发光器件的电极通过所述夹具和所述测试底板的线路相连接，所述夹具和所述亮度测试模块均垂直固定于所述测试底板上，且二者互相平行，所述测试底板在所述嵌入式控制系统的控制下给所述有机电致发光器件提供特定大小的驱动电信号，并测量所述有机电致发光器件响应和所述亮度测试模块的输出信号，以便得到所述有机电致发光器件电信号响应和亮度随时间变化特性。

3.如权利要求2所述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其特征在于，所述亮度测量模块将所述有机电致发光器件发出光的亮度转化为电信号输出。

4.如权利要求1所述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其特征在于，所述测试单元也用于给所述有机电致发光器件提供恒定电压，测量通过所述有机电致发光器件的电流大小。

5.如权利要求1所述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其特征在于，所述测试单元在所述嵌入式控制系统的控制下，分时测量所述有机电致发器件上不同的发光源，当测量有机电致发器件上某一个发光源时，暂时关闭其他发光源，只对该独立发光源供电，以避免不同独立发光源间的相互影响，当测量完有机电致发器件上所有发光源时，重新点亮有机电致发器件上所有的发光源。

6.如权利要求1所述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其特征在于，所述测试单元的数量为至少1个。

7.如权利要求1所述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其特征在于，所述嵌入式控制系统分别以指定的电信号点亮单一有机电致发光器件的发光源并测量其亮度。

8.如权利要求1所述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其特征在于，所述嵌入式系统控制多个所述测试单元时，将按照测试需要选定指定的所述测试单元，并将控制信号送往指定的所述测试单元。

9.如权利要求1所述的有机电致发光器件寿命的测试系统，其特征在于，所述计算机能通过软件编程控制所述嵌入系统完成测量所需要的相应指令，并最终采集测量数据，分析得到各个期间的寿命信息。