CN201622322U

CN201622322U - Oled光电性能综合测试装置

Info

Publication number: CN201622322U
Application number: CN 201020106786
Authority: CN
Inventors: 张玉杰; 宋孟华; 贾继涛; 邹华侨; 魏召侠; 孟濛濛; 葛金娟
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2020-02-02

Abstract

本实用新型涉及一种OLED光电性能综合测试装置，其特征在于：包括探测器(2)及与探测器(2)相电连接的OLED待测器件(1)，该OLED待测器件(1)与探测器(2)分别与测试仪(3)的输入端相连，测试仪(3)的输出端与计算机(4)电连接。该装置通过将探测器、测试仪及计算机有机地结合在一起，使用精密恒压(恒流)电源对OLED的光电性能：正向电压、击穿电压、反向漏电流、光效率、使用寿命以及电压电流特性、电压(电流)亮度特性、结温亮度特性、光衰减特性进行测量，其测量过程简单，省时省力；测量的重复性好、误差小。并实现测试条件设置、数据存储、分析、图形化显示、打印输出等功能。

Description

OLED光电性能综合测试装置

技术领域

本实用新型涉及有机发光二极管光电性能测试仪器，特别是一种OLED器件的光学性能、电学性能、光效率、结温以及器件光衰减性能和寿命测量的OLED光电性能综合测试装置。

背景技术

有机发光二极管(Organic light-emitting diode，OLED)器件以其厚度薄、功耗低、可视角度宽、显示亮度高和色彩鲜艳，并具有对任何物体进行全彩色显示的能力等优点，在手机、MP3等产品上得到应用，将成为未来最具有竞争力的显示器件。同时，OLED以其发光效率高，发光亮度高的特点，在照明行业也得到突飞猛进的发展。

与OLED的快速发展相比较，OLED的光电性能测试设备却十分落后，大部分仍然停留在分立仪器对其光电性能分别测试，最后得到OLED的性能参数。这种测试方法存在着很多缺陷，具体表现在：

1、测量过程繁琐

OLED的光电性能主要的有正向电压、击穿电压、反向漏电流、光效率、使用寿命以及电压电流特性、电压(电流)亮度特性、结温亮度特性等。需要恒压(恒流)电源、数字表、亮度计、温度测量仪等设备分别测量这些参数和特性曲线。这些参数的测量由于要多个仪器测量，无法同时进行，测量过程繁琐、费时费力。

2、测量的重复性差、误差大

由于器件的正向伏安特性、亮度特性、温度特性等是表征器件性能的重要指标，对于研究待测器件的载流子传输特性、发光特性及发光效率十分重要，因而精确测量OLED器件的特性参数是极为重要的。不同的参数测量需要由不同的仪器完成，测量条件和环境必然存在差异，再加上人为主观因素的存在，测量数据的一致性和重复性差。而且目前的测量仪器大部分采用手动操作，不仅测量误差大、效率低，且数据采集量及采集密度大大受到限制，无法得到令人满意的测量曲线。

3、使用寿命和光衰减特性很难直接测量

OLED的PN结的温度对于器件使用寿命、输出光强、主波长(颜色)等因素都有很大影响，特别是在大功率OLED器件或其阵列组件中，PN结温度的升高，将严重影响OLED的性能、使用寿命和可靠性。因此如何准确快速地测量LED的结温以及结温亮度衰减特性已经成为OLED可靠性测试必须的参数。目前测量温度、亮度测量使用的是两台独立的仪器，很难进行两个参数的同时测量，这给结温亮度衰减特性测试带来了困难。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种OLED光电性能综合测试装置，该装置通过将探测器、测试仪及计算机有机地结合在一起，使用精密恒压(恒流)电源对OLED的光电性能：正向电压、击穿电压、反向漏电流、光效率、使用寿命以及电压电流特性、电压(电流)亮度特性、结温亮度特性、光衰减特性进行测量，其测量过程简单，省时省力；测量的重复性好、误差小。并实现测试条件设置、数据存储、分析、图形化显示、打印输出等功能。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的，一种OLED光电性能综合测试装置，其特征在于：包括探测器及与探测器相电连接的OLED待测器件，该OLED待测器件与探测器分别与测试仪的输入端相连，测试仪的输出端与计算机电连接。

所述探测器为圆柱体状，该圆柱体至下而上依次由底座、遮光筒、测试台相互连接构成。

所述测试台为圆柱形倒装筒结构，在该筒体的上端面设置有两通孔，其中，中心孔的侧孔的下端面设置有热电堆传感器。

所述遮光筒为椎体结构，其套装于测试台圆柱形倒装筒内，在该椎体的内腔设置有滤色校正装置，在该椎体的下端设置有下螺纹口。

所述滤色校正装置为一中空的圆台，该圆台的上端面及下端面分别设置有乳白片与滤波片。

所述底座上端设置有与遮光筒的下螺纹口相连接的上螺纹口；在底座的下方设置有放置硅光二极管的凹腔，硅光二极管嵌于此凹腔中并与该底座一侧的传感器信号输出端相连。

所述测试仪包括微控制器及与微控制器相连接的LCD显示器、键盘和系统电源；其中，微控制器的输入端口通过探测器与OLED待测器件相连；OLED待测器件一路通过热电堆传感器直接与微控制器连接，OLED待测器件另一路通过硅光二极管经信号调理电路与微控制器连接；该微控制器的另一输入端口通过程控测试电源与OLED待测器件相连；其输出端通过USB通信接口与计算机连接。

所述微控制器与程控测试电源连接端口为双向口。

本实用新型以微处理器为核心，将精密恒压(恒流)电源、电压电流测量、结温测量、亮度测量、光效测量有机地结合在一起进行系统测量，可以实现对OLED器件的光电性能的高精度快速自动测量，并实现测试条件设置、数据存储、分析、图形化显示、打印输出等功能。

该系统可以在“一个平台上同时对发光器件的温度、亮度特性、电学特性进行测量，基于USB通信实现了光电特性实验的计算机化，具有综合性强、测量方便等特点，可以快速地对OLED器件的各项特性参数进行测量实验。有效地提高了测试精度和数据采集的准确性。是一种有推广价值的OLED光电性能综合测试系统。

附图说明

图1是本实用新型测量结构示意图；

图2是本实用新型原理示意图；

图3(a)是测量探测器结构示意图；

图3(b)是遮光筒结构示意图；

图3(c)是滤色校正装置结构示意图；

图3(d)是底座结构示意图；

图3(e)是底座俯视图。

图中：1、OLED待测器件；2、探测器；3、测试仪；4、计算机；21、测试台；22、热电堆传感器；23、遮光筒；24、底座；25、滤色校正装置；26、乳白片；27、滤波片；28、传感器信号输出端；29、硅光二极管；31、微控制器；32、信号调理电路；33、LCD显示器；34、USB通信接口；35、键盘；36、系统电源；37、程控测试电源。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，OLED光电性能综合测试装置，包括探测器及与探测器2相电连接的OLED待测器件1，该OLED待测器件1与探测器2分别与测试仪3的输入端相连，测试仪3的输出端与计算机4电连接。

如图2所示，为本实用新型结构原理示意图，测试仪3包括微控制器31、及与微控制器31相连接的LCD显示器33、键盘35及系统电源36；其中，微控制器31的输入端口通过探测器2与OLED待测器件1相连；OLED待测器件1一路通过热电堆传感器22直接与微控制器31连接，OLED待测器件1另一路通过硅光二极管29经信号调理电路32与微控制器31连接；该微控制器31的另一输入端口通过程控测试电源37与OLED待测器件1相连；其输出端通过USB通信接口34与计算机4连接。

本实用新型的原理是：图2所示分为4部分：1为OLED待测器件；2为探测器部分，其中包括集成了专用信号处理电路以及环境温度补偿电路的红外热电堆传感器22与微控制器31连接测量结温，硅光二极管29经信号调理电路与微控制器连接测量亮度；3为测量仪部分，其中包括微控制器31以及外围LCD显示器33、键盘35、USB通信接口34以及给微控制器31供电的系统电源36；其中，微控制器31与程控测试电源37连接端口为双向口，微控制器31通过程控测试电源37给OLED待测器件1提供恒流(恒压)，微控制器31也可以根据程控测试电源37的输出对其进行调整；4为计算机，计算机4通过USB通信接口34和微控制器31进行数据交换。

如图3(a)所示，为测量探测器2结构示意图，探测器2为圆柱体状，该圆柱体至下而上依次由底座24、遮光筒23、测试台21三部分相互连接构成。其中，测试台21为圆柱形倒装筒结构，测试台21上端面上设置有大小两个通孔，即一中心孔和一侧孔，其中待测OLED器件1置于测试台21中心孔之上，中心孔的侧孔下端面设置有热电堆传感器22。

如图3(b)所示，为遮光筒3结构示意图，遮光筒23为椎体结构，其套装于测试台21圆柱形倒装筒内，在该椎体的内腔设置有滤色校正装置25，在该椎体的下端设置有下螺纹口。

如图3(c)所示，为滤色校正装置25结构示意图，所述滤色校正装置25为一中空的圆台，该圆台的上端面及下端面分别设置有乳白片26与滤波片27。

乳白片26能够进行余弦校正，滤色片27对光敏二极管曲线加以修正。

如图3(d)所示，为底座24结构示意图，底座24上端设置有与下遮光筒23的下螺纹口相连接的上螺纹口；在底座24的下方设置有放置硅光二极管29的凹腔，硅光二极管29嵌于此凹腔中并与该底座24一侧的传感器信号输出端28相连。

测量系统的工作原理：OLED器件1置于测试台21中心之上，程控测试电源37给待测OLED器件1像素两端施加一定的正向偏压，像素点就会点亮，OLED器件1的结温透过测试台21上的小孔，被热电堆传感器22采集，将热辐射转换成模拟电压，微控制器31从A/D通道读入该电压，从而完成非接触式直接感应热辐射，测量结温；OLED器件1的光透过遮光筒的孔，入射到硅光二极管29，采用滤色校正装置25修正探测器2的V(λ)，被测光信号由V(λ)探测器2接收并转换成光电流，光电流再被转换成电压信号后进行放大，再经模数转化为数字量，被微控制器31读入。微控制器31再将读入的数据乘以定标系数即得到最后的亮度测量结果。计算机4通过USB通信接口34和测试仪3进行数据交换。

本实用新型各部件的性能及参数：

1.电源和输出控制

测试电源采用斩波式稳压电路，通过微控制器实现程序控制，具有高分辨率、低漂移、高稳定输出的特点；设有稳流保护、过压保护功能。调节控制范围为电压0～32V，步进值10mV；输出电流0～3A，步进值1mA。

2.测量探测器

2.1探测器结构

探测器结构如图3(a)，图3(b)，图3(c)，图3(d)，图3(e)所示。

2.2亮度探测器

本实用新型探测器部分可以同时采集OLED器件结温数据和亮度数据，亮度测量选用高稳定性、低噪声硅光二极管。由于硅光二极管的光谱灵敏度响应曲线与CIE1931标准人眼视觉函数V(λ)有较大的差别，在设计探测器时采用特殊设计的滤色器对光敏二极管曲线加以修正，并经过一个用均匀漫射材料乳白玻璃片进行余弦校正。本探测器的V(λ)修正水平高，达到国家一级照度计要求。输出信号，经过低漂移精密运算放大器AD549放大后送入A/D转换器，在微控制器控制下，完成数据的采集。为了适应不同的测量范围要求，电路中增加了一组模拟开关，通过微控制器控制模拟开关来调节放大器的放大倍数，其量程为0.1×10^-3～200×10³cd/m²。

OLED器件结温的测量采用集成了专用信号处理电路以及环境温度补偿电路的红外热电堆传感器。传感器置于测试台下，这种集成红外传感器模块将目标的热辐射转换成模拟电压，非接触直接感应热辐射测量温度。由于OLED器件的结温基本上与器件发光表面温度一致，为了准确快速测量结温，本实用新型选用Perkin Elmer公司的A2TPMI334L5.5OAA300热电堆传感器，A2TPMI334L5.5OAA300热电堆传感器带集成A2TPMI专用集成电路以及5.5mm硅透镜光学系统，5度视角，目标温度范围-20…+300℃，测量精度达到±1℃。

3微控制器及其外围电路

系统以混合信号32KB ISP FLASH微控制器C8051F000为核心，外围扩展了键盘、大屏幕液晶显示器、USB接口等电路。微控制器内部集成了12位AD转换器和可编成增益放大器，与外部放大电路实现亮度和温度宽范围的精确测量。

电源部分设计是基于微控制器控制的数字PWM斩波电路，其效率相比于传统的线性电源要高。其具体实现方式为：交流输入侧由变压器隔离，整流滤波到斩波电路输入端，同时从变压器取交流电经过整流滤波等相关处理后为相关控制芯片供电，经过数模转换、取样等一系列电路为斩波电路的驱动电路发出控制输入信号，进而控制斩波电路输出电压电流。此外，一旦过压或过流后，其驱动电路被封锁，斩波电路停止工作，过压过流的保护电路保护了系统。

4.数据的传输和分析处理

测量仪通过USB接口与计算机实现实时数据通信，计算机控制系统发送命令给程控电源，由于计算机提供了友善的人机界面，可以进行参数设置。可以设置电压输出方式、电流输出方式、电压步进值、电流步进值。将采集到的数据送到计算机，计算机将数据存入数据库。数据分析包括计算正向电压、击穿电压、反向漏电流、光效率、使用寿命等；绘制电压-电流特性、电压(电流)-亮度特性、结温-亮度特性曲线。并且还可通过界面随时观察待测屏的状态，体现了测试系统的简便性。

Claims

1.OLED光电性能综合测试装置，其特征在于：包括探测器(2)及与探测器(2)相电连接的OLED待测器件(1)，该OLED待测器件(1)与探测器(2)分别与测试仪(3)的输入端相连，测试仪(3)的输出端与计算机(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的OLED光电性能综合测试装置，其特征在于：所述探测器(2)为圆柱体状，该圆柱体至下而上依次由底座(24)、遮光筒(23)、测试台(21)相互连接构成。

3.根据权利要求2所述的OLED光电性能综合测试装置，其特征在于：所述测试台(21)为圆柱形倒装筒结构，在该筒体的上端面设置有两通孔，其中，中心孔的侧孔的下端面设置有热电堆传感器(22)。

4.根据权利要求2或3所述的OLED光电性能综合测试装置，其特征在于：所述遮光筒(23)为椎体结构，其套装于测试台(21)圆柱形倒装筒内，在该椎体的内腔设置有滤色校正装置(25)，在该椎体的下端设置有下螺纹口。

5.根据权利要求4所述的OLED光电性能综合测试装置，其特征在于：所述滤色校正装置(25)为一中空的圆台，该圆台的上端面及下端面分别设置有乳白片(26)与滤波片(27)。

6.根据权利要求2所述的OLED光电性能综合测试装置，其特征在于：所述底座(24)上端设置有与遮光筒(23)的下螺纹口相连接的上螺纹口；在底座(24)的下方设置有放置硅光二极管(29)的凹腔，硅光二极管(29)嵌于此凹腔中并与该底座(24)一侧的传感器信号输出端(28)相连。

7.根据权利要求1所述的OLED光电性能综合测试装置，其特征在于：所述测试仪(3)包括微控制器(31)及与微控制器(31)相连接的LCD显示器(33)、键盘(35)和系统电源(36)；其中，微控制器(31)的输入端口通过探测器(2)与OLED待测器件(1)相连；OLED待测器件(1)一路通过热电堆传感器(22)直接与微控制器(31)连接，OLED待测器件(1)另一路通过硅光二极管(29)经信号调理电路(32)与微控制器(31)连接；该微控制器(31)的另一输入端口通过程控测试电源(37)与OLED待测器件(1)相连；其输出端通过USB通信接口(34)与计算机(4)连接。

8.根据权利要求7所述的OLED光电性能综合测试装置，其特征在于：所述微控制器(31)与程控测试电源(37)连接端口为双向口。