CN105792430A

CN105792430A - 通过交流驱动来延长oled发光器件寿命的方法

Info

Publication number: CN105792430A
Application number: CN201610230736.7A
Authority: CN
Inventors: 朱文清; 翟光胜; 俞静婷; 肖腾; 钱冰洁; 柯根水; 陶媛
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2016-07-20

Abstract

本发明公开了通过交流驱动来延长OLED发光器件寿命的方法。本发明是将六个OLED器件分别连接为直流与交流驱动电路，直流驱动下，OLED器件一直处在工作状态，产生的热量不足以很好的散去；交流驱动下，无论是正弦波还是方波，以及30%正占空比的脉冲波，它们都是随着周期的交替工作的，这样产热时间减少，更利于散热，所以器件的温度相对较低，能有效的保护有机发光材料，减缓其老化，延长其寿命，降低成本。交流驱动电路与直流驱动电路相比，在频率50Hz的市电供电应用场合更加适用，不需要添加另外电路进行整流、变压、变流等能量变换环节，降低了电能损耗。

Description

通过交流驱动来延长OLED发光器件寿命的方法

技术领域

本发明涉及OLED照明与显示技术领域，特别是涉及通过交流驱动代替直流驱动来延长OLED发光器件寿命的方法。

背景技术

有机电致发光器件（OLED）以其主动发光、视角广、画质均匀、反应灵敏、较易彩色化、高亮度、色彩丰富、容易制作等优异性能而成为当今光电显示领域研究的热点。而且有机电致发光器件不仅在显示领域有很大的潜力，在固态照明方面也有很大的发展空间。但影响其稳定性的因素和老化机制等方面我们仍然缺乏深刻的认识。相关研究表明，OLED的稳定性跟很多因素有关，比如器件结构，有机材料，电极材料，工艺条件，驱动模式等等。近来，人们越来越意识到驱动模式对于影响OLED性能方面的重要性。OLED有不同的驱动方式，就目前而言，直流驱动方式驱动下，器件发光稳定，连续发光，但也存在一些不足，其中最大的不足就是寿命的问题，而寿命问题也是有机电致发光照明全面商业化的一个亟待解决的问题。

直流驱动下，载流子的持续注入，会产生电荷的积累效应，从而会在发光层形成一个与外加电场反向的内建电场，它会中和外加电场，也就导致了有效电场的变小。而交流驱动下，它有一个负半周期或者负脉冲，可以消除电荷的积累，可以提高载流子的注入效率，所以衰减相对较缓。同时直流驱动下，器件产热时间增多，会引起器件温度的升高，过多的热能可能会改变有机薄膜的稳定性，电子传输层和空穴传输层的界面应力，导致此混合面的电流减小，或者使电子传输层与金属阴极的界面遭受破坏而脱裂，让某些界面没有被阴极覆盖，电子无法由此部位进入与空穴再复合发光，于是就产生黑点，器件亮度衰减。而我们采用交流驱动时，器件都是随着周期的交替工作的，有一段时间器件是处于反向偏置状态，产热时间减少，更利于散热，能有效的保护有机发光材料，减缓其老化，延长其寿命。

发明内容

针对上述直流驱动OLED器件老化失效太快的问题，本发明提供通过交流驱动来延长OLED发光器件寿命的方法，即分别采用正弦波，方波和脉冲波驱动电路，使器件产热时间减少，增加散热时间，以此延长照明寿命。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

提出的电路中共包括六个绿光OLED器件，各自连接成直流交流驱动电路，直流驱动电路只连接一个器件3，交流驱动采用正弦波，两条支路A、B分别连接器件1和器件2，器件1和器件2并联。将交流驱动的信号源换为方波，两条支路C、D分别连接器件4和器件5，器件4和器件5并联。最后采用占空比为0.3的脉冲波信号源，只连接一个器件6。电路中的负载电阻，是在测试OLED寿命时避免所加电压过大，保护所测器件的作用。

所述的OLED器件，其发光区域的尺寸为2mm×2mm，器件结构包括玻璃基板、ITO阳极（120nm）、空穴传输层NPB（50nm）、发光层Alq₃:C545（30nm）、电子传输层Alq₃（30nm）、电子注入层LiF（1nm）和阴极Al（100nm），由于OLED的性能极易受到水和氧气的影响，器件制作完成后需封装，热蒸发SiO非晶薄膜，当蒸完无机保护膜后，移入手套箱，利用环氧树脂与玻璃基板进行封装，最后用紫外固化，完成封装。

本发明与现有技术特点相比，具有如下突出的实质性特点和显著性特点：

1.本发明交流驱动电路在连接不同信号源之后，每半周都有一个OLED工作，而另一个OLED休息，只要当频率足够高时，人眼将无法识别OLED的闪烁现象。

2.本发明正弦驱动与方波驱动时其两个器件都是作为一个整体，所以取寿命较短器件的寿命为整体的寿命，然后与直流单个器件寿命的两倍加以比较。

3.本发明的这个交流驱动电路的优势在于，交流驱动下，正弦波和方波，它们都有两块片子，而且随着周期的交替，它们是交替工作的，每半周交流信号只有一个OLED工作，另外一个处于不工作状态，正半周时，处于工作状态的A支路处于正向偏置-发光并散热，同时，另外B支路处于反向偏置-不发光并继续散热，这样防止了电荷的积累，可以提高载流子的注入效率，同时器件的产热时间减少，在一个周期内，发光只有半个周期，而散热是全周期，即散热时间增加一倍。能有效的保护有机发光材料，也为器件散热提供了足够的时间。由此，器件的老化得以延缓，照明寿命得到延长。

4.本发明的交流驱动电路与直流驱动电路相比，在频率50Hz的市电供电应用场合更加适用，不需要添加另外电路进行整流、变压、变流等能量变换环节，降低了电能损耗。

附图说明

图1为本发明实施例的OLED正弦波交流驱动电路图。

图2为本发明实施例的OLED直流驱动电路图。

图3为本发明实施例的OLED方波交流驱动电路图。

图4为本发明实施例的OLED30%正占空比脉冲波交流驱动电路图。

图5为正弦波和直流驱动下OLED相对亮度与时间的关系的对比图。

图6为方波和直流驱动下OLED相对亮度与时间的关系的对比图。

图7为70%负占空比脉冲波和直流驱动下OLED相对亮度与时间的关系的对比图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：

参见图1-图4，本发明通过交流驱动来延长OLED发光器件寿命的方法，采用四个照明电路，共包括六个相同器件结构的绿光OLED器件1、2、3、4、5、6。所述的六个绿光OLED器件1、2、3、4、5、6分别连接在四个照明电路，四个电路驱动不同，分别为直流驱动，正弦波、方波和脉冲波交流驱动，直流驱动只有一条回路，正弦波交流驱动有两条回路，分别为支路A和B，方波交流驱动有两条回路，分别为支路C和D，脉冲波交流驱动只有一条回路。

直流驱动电路只连接一个器件3，直流电源正极与器件3阳极连接，直流电源负极与器件3阴极连接。交流驱动采用正弦波，两条支路A、B分别连接器件1和器件2，器件1和器件2并联，输入端I分别与器件1的阳极、器件2的阴极相连，输出端O分别与器件2的阳极、器件1的阴极相连。方波交流驱动电路两条支路C、D分别连接器件4和器件5，器件4和器件5并联，输入端I分别与器件4的阳极、器件5的阴极相连，输出端O分别与器件5的阳极、器件4的阴极相连。正占空比0.3的脉冲波交流驱动电路只连接一个器件6。

实施例二：

实验采用的是在室温条件下，封装保存的绿光OLED器件。直流电路如图2所示，采用老化测试仪上的直流输出信号，寿命老化测试仪能对多个OLED器件进行老化测量，通过计算机数据采集系统长期记录OLED器件在直流驱动情况下，驱动电压和发光亮度随时间的变化而计算或测量出OLED的半寿命。

将六个OLED器件连接成直流与交流驱动电路。交流驱动时，信号源输出的交流信号。调节器件的亮度，待片子点亮之后，让直流驱动与交流驱动在相近的亮度开始加速老化，打开老化仪测试界面，记录OLED的实时亮度，得到直流驱动和交流驱动的OLED亮度衰减曲线对比图。

首先采用正弦波交流驱动，频率为50Hz，1、2号器件和信号源如图1连接；老化仪直流电源调至4.9V，3号器件和直流电源如图1连接，开始老化测试。如图5所示，根据库伦老化衰减定律，我们知道L₀×t_1/2=L₀(加速)×t_1/2(加速)，其中L₀和t_1/2是亮度100cd/m²时器件的亮度与半寿命，L₀(加速)和t_1/2(加速)是加速老化器件的初始亮度与半寿命，因此可以计算它们寿命的长短。

1号器件初始亮度为960cd/m²，半寿命为57h，OLED正常使用时，亮度为100cd/m²，交流时由于有两个器件，计算得到1号器件寿命：T₁=1094h；2号器件初始亮度为930cd/m²，半寿命为65h，计算得到2号器件正常使用时寿命：T₂=1209h；3号器件初始亮度为1400cd/m²，半寿命为27h，计算得到3号器件正常使用时寿命：T₃=378h。由于交流需要两个OLED器件，如果是直流的话，两个器件可以延续性使用，即在一个器件坏了之后，第二个器件可以补上继续使用。所以为了使研究具有实际意义，我们要将交流驱动下两个器件的平均寿命与直流驱动下器件寿命的两倍加以比较。

由数据可知：正弦波交流驱动下的平均寿命寿命是1151h，直流驱动下寿命为756h，所以正弦波交流驱动下寿命约为直流驱动下的的1.52倍，由此可以看出，正弦波驱动能够显著提高OLED器件的寿命。这样的连接与驱动方式能够因延长OLED器件寿命而降低成本。

实施例三：

采用方波交流驱动，频率为50Hz，器件连接方式如图3所示。由于实施例一已经有了直流驱动下的寿命数据，为避免浪费，此处不在重复测试。方波交流驱动时，待片子点亮之后，让直流驱动与交流驱动在相近的亮度开始加速老化，打开测试界面，记录OLED的实时亮度，得到直流驱动和交流驱动的OLED亮度衰减曲线对比图，如图6示。

图6中三条曲线对应3，4，5号器件，3号器件直流驱动，4，5号器件方波驱动。数据分析同上，器件4的寿命为987h，器件5的寿命为1081h，这样方波驱动下器件的平均寿命1034h是直流驱动下寿命756h的1.37倍，由此可以看出方波驱动可以很好的延长器件的寿命。

实施例四：

采用脉冲波交流驱动，频率为50Hz，正波形占一个周期的30%，器件连接方式如图4所示。待片子点亮之后，让直流驱动与交流驱动在相近的亮度开始加速老化，打开测试界面，记录OLED的实时亮度，得到直流驱动和交流驱动的OLED亮度衰减曲线对比图，如图7示。图7中两条曲线分别为3，6号器件亮度与时间的关系，由图可知，在30%占空比方波的驱动下，器件衰减明显减缓。

30%占空比方波驱动下的寿命1172h是直流驱动下寿命756h的1.68倍，由此可以看出30%占空比方波驱动可以很好的延长器件的寿命。

上述实施例与对比例结合附图进行说明，本发明证明了正弦波、方波交流驱动电路比起直流驱动电路都能减缓OLED器件的老化速率，延长OLED器件的照明寿命，降低成本。

Claims

1.通过交流驱动来延长OLED发光器件寿命的方法，其特征在于：采用四个照明电路，共包括六个相同器件结构的绿光OLED器件1、2、3、4、5、6；所述的六个绿光OLED器件1、2、3、4、5、6分别连接在四个照明电路，四个电路驱动不同，分别为直流驱动，正弦波、方波和脉冲波交流驱动，直流驱动只有一条回路，正弦波交流驱动有两条回路，分别为支路A和B，方波交流驱动有两条回路，分别为支路C和D，脉冲波交流驱动只有一条回路。

2.根据权利要求1所述的通过交流驱动来延长OLED发光器件寿命的方法，其特征在于：所述直流驱动电路只连接一个器件3，直流电源正极与器件3阳极连接，直流电源负极与器件3阴极连接；交流驱动采用正弦波，两条支路A、B分别连接器件1和器件2，器件1和器件2并联，输入端I分别与器件1的阳极、器件2的阴极相连，输出端O分别与器件2的阳极、器件1的阴极相连；方波交流驱动电路两条支路C、D分别连接器件4和器件5，器件4和器件5并联，输入端I分别与器件4的阳极、器件5的阴极相连，输出端O分别与器件5的阳极、器件4的阴极相连；正占空比0.3的脉冲波交流驱动电路只连接一个器件6；电路中连接的负载电阻，是在测试OLED寿命时避免所加电压过大，保护所测器件的作用。

3.根据权利要求2所述的通过交流驱动来延长OLED发光器件寿命的方法，其特征在于：所述交流驱动电路，当输入端I接入的交流信号波处于正半周时，器件1和器件4处于正向偏置，发光产热并同时散热，器件2和器件5，处于反向偏置，不发光并继续散热；当信号波处于负半周时，器件的工作状态反之；器件6在正周期时，正向偏置，发光产热并同时散热，负周期时反向偏置，不发光并继续散热；这样器件的产热减少，也为散热提供了足够的时间；由于交流驱动电路下器件是周期的交替工作的，器件寿命增加，成本降低。

4.根据权利要求2和3所述的通过交流驱动延长OLED发光器件寿命的方法，其特征在于：分别通过正弦波、方波、脉冲波三种交流驱动电路，与OLED直流驱动电路相比，寿命增加，当接入频率为50Hz的市电时，人眼无法识别OLED闪烁现象，不影响OLED正常照明使用。