專利名稱：基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件檢測(cè)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于Howland電流泵的多路有機(jī)電致發(fā)光二極管(organic light emitting diode, 0LED)壽命測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著OLED產(chǎn)生工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，以及OLED的發(fā)光效率的不斷提升，OLED在信息顯示和照明領(lǐng)域越來越得到廣泛的應(yīng)用。而在OLED在商業(yè)化的過程，有三個(gè)關(guān)鍵的性能參數(shù)影響著產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度:發(fā)光效率、使用壽命和大批量生產(chǎn)時(shí)的成本。盡管現(xiàn)在OLED的效率已經(jīng)有很大的進(jìn)步，但是使用壽命依然限制產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一個(gè)重要因素。因此，進(jìn)行OLED壽命測(cè)試、深入研究衰減機(jī)理和改進(jìn)封裝工藝對(duì)推進(jìn)OLED的產(chǎn)業(yè)化有著重要的意義。目前，專門用于OLED的壽命測(cè)試設(shè)備幾乎都是從國(guó)外進(jìn)口，而且種類少，價(jià)格昂貴。而在國(guó)內(nèi)，有過兩篇關(guān)于OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)的報(bào)道，但是都沒有詳細(xì)地闡述系統(tǒng)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，特別是關(guān)于測(cè)試系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分——高精度電流源的設(shè)計(jì)。另一方面，OLED壽命測(cè)試設(shè)備最終目的是為了估計(jì)待測(cè)器件在不同工作狀態(tài)下的壽命信息。但是目前無論是從國(guó)外進(jìn)口的設(shè)備還是國(guó)內(nèi)有關(guān)報(bào)告中，只是單純得到器件單個(gè)點(diǎn)在特定工作狀態(tài)下的半衰期，不能估計(jì)待測(cè)器件不同工作狀態(tài)下的壽命信息。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其綜合了多種性能測(cè)試于一體，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣片同時(shí)測(cè)量、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、儲(chǔ)存的功能，且操作簡(jiǎn)單方便、精度高、設(shè)計(jì)成本低。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其包括下位機(jī)、上位機(jī)以及若干個(gè)OLED樣片固定盒，其中，所述下位機(jī)包括微控制器模塊、AD/DA模塊、電流泵模塊、信號(hào)處理及選擇模塊和串口 ；所述電流泵模塊、OLED樣片固定盒、信號(hào)處理及選擇模塊、AD/DA模塊、微控制器模塊、串口和上位機(jī)依次連接；所述AD/DA模塊再與所述電流泵模塊相連接。根據(jù)上述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其中，還包括電源模塊，所述電源模塊分別與所述微控制器模塊、AD/DA模塊、電流泵模塊和信號(hào)處理及選擇模塊相連接。根據(jù)上述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其中，所述OLED樣片固定盒中包括光電信號(hào)采集電路、OLED樣片固定插口以及與下位機(jī)的信號(hào)傳輸接口。根據(jù)上述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其中，所述上位機(jī)的操作界面包括以下區(qū)域:串口通信參數(shù)設(shè)置區(qū)、啟動(dòng)控制區(qū)、用戶信息設(shè)置區(qū)、數(shù)據(jù)設(shè)定與返回顯示區(qū)和圖形曲線顯示區(qū)。根據(jù)上述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其中，所述AD/DA模塊中，DA部分與所述電流泵模塊相連接；AD部分與所述信號(hào)處理及選擇模塊相連接。
根據(jù)上述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其中，所述信號(hào)處理及選擇模塊包括電流、電壓、光電信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、降壓跟隨模塊和多路選擇器。根據(jù)上述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其中，所述電流泵模塊中，電路泵包括五個(gè)電阻以及三個(gè)運(yùn)算放大器。因此，本發(fā)明的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)具有以下有益的技術(shù)效果:(I)采用模塊化的電路設(shè)計(jì)，集成了微控制器模塊、電流泵模塊、AD/DA模塊等，使得各模塊之間工作相對(duì)獨(dú)立，穩(wěn)定性較好；(2)本發(fā)明中電流泵模塊采用基于改進(jìn)型的Howland電流泵設(shè)計(jì)，使得實(shí)際輸出的電流更加準(zhǔn)確與穩(wěn)定；(3)本發(fā)明可以對(duì)一個(gè)OLED樣片上4個(gè)不同的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，這樣不但可以得到4個(gè)點(diǎn)不同電流下的半衰期，而且可以繪制出不同初始亮度下的半衰期，簡(jiǎn)化了測(cè)試過程，而且可以通過單片機(jī)連接的上位機(jī)來設(shè)置不同的工作狀態(tài)，并可以通過上位機(jī)實(shí)時(shí)觀察待測(cè)樣片的狀態(tài)，使得操作更加簡(jiǎn)單、方便；(4)降低了 OLED壽命測(cè)試的設(shè)備成本，只需要這樣一套設(shè)備即可以滿足OLED壽命測(cè)試的需要，有助于測(cè)試的小型化、智能化，使得整體成本明顯降低。


圖1為本發(fā)明的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)的三大部分的連接示意圖；圖2為本發(fā)明的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)的電路模塊框圖；圖3為本發(fā)明的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)的Howland電流栗電路圖；圖4為本發(fā)明的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)的微控制器模塊中單片機(jī)的工作流程圖；圖5為本發(fā)明的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)的上位機(jī)操作面板的外觀不意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果?？紤]到設(shè)計(jì)的初衷:小型化、智能化，如圖1、圖2所示，本發(fā)明的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)主要由三大部分組成:下位機(jī)1、上位機(jī)2以及若干個(gè)OLED樣片固定盒3。上位機(jī)2和OLED樣片固定盒3分別與下位機(jī)I相連接。其中，OLED樣片固定盒3中包括光電信號(hào)采集電路、OLED樣片固定插口以及與下位機(jī)的信號(hào)傳輸接口。用于樣片檢測(cè)時(shí)，在一個(gè)密閉的環(huán)境下，OLED樣片固定盒3不受周圍環(huán)境光的影響，并通過串口信號(hào)傳輸線與下位機(jī)相連，電流泵的電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)OLED樣片，相應(yīng)的光強(qiáng)信號(hào)返回到下位機(jī)。另外，OLED樣片固定盒3可以根據(jù)實(shí)際的需要同時(shí)連接多個(gè)OLED樣片固定盒，即可同時(shí)測(cè)試多個(gè)OLED樣片。在本實(shí)例設(shè)計(jì)同時(shí)測(cè)試4個(gè)OLED樣片的電路，每個(gè)樣片上可以同時(shí)測(cè)試4個(gè)不同點(diǎn)。上位機(jī)操作平臺(tái)2用于與下位機(jī)I的微控制器模塊4的通信和數(shù)據(jù)處理與顯示，傳輸控制命令于下位機(jī)1，并從下位機(jī)I中獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，圖像化顯示和儲(chǔ)存。上位機(jī)操作平臺(tái)2是基于Labview的設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件，其操作界面如圖5所示。整個(gè)操作界面可以分成5個(gè)區(qū)域:串口通信參數(shù)設(shè)置區(qū)、啟動(dòng)控制區(qū)、用戶信息設(shè)置區(qū)、數(shù)據(jù)設(shè)定與返回顯示區(qū)和圖形曲線顯示區(qū)。其中串口通信參數(shù)設(shè)置區(qū)主要是對(duì)波特率、停止位、校驗(yàn)位等基本串口通信的參數(shù)進(jìn)行配置，使得上位機(jī)2能與微控制器模塊4正常的通信；啟動(dòng)控制區(qū)主要是控制整個(gè)上位機(jī)操作平臺(tái)2的啟動(dòng)和關(guān)閉以及某個(gè)OLED樣片測(cè)試的啟動(dòng)與關(guān)閉；用戶信息設(shè)置區(qū)主要設(shè)置測(cè)試者的基本信息，以便于保存的文件易于識(shí)別；數(shù)據(jù)設(shè)定與返回顯示區(qū)主要是對(duì)OLED樣片的各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的電流設(shè)置以及顯示返回過來的電壓、電流與相對(duì)光強(qiáng)數(shù)據(jù)；圖形曲線顯示區(qū)主要是圖形化的表示從開始測(cè)試到當(dāng)前狀態(tài)下所有電壓、電流以及相對(duì)光強(qiáng)變化的趨勢(shì)，該區(qū)域的左上角有3個(gè)標(biāo)簽:電壓曲線、電流曲線、相對(duì)亮度曲線，可以通過選擇不同的標(biāo)簽查看不同數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)。在本實(shí)施例中，操作界面的最上方還有4個(gè)標(biāo)簽:樣片1、樣片2、樣片3、樣片4，即可以同時(shí)對(duì)4個(gè)樣片進(jìn)行測(cè)試。下位機(jī)I包括微控制器模塊4、AD/DA模塊5、電流泵模塊7、信號(hào)處理及選擇模塊
6、電源模塊8和串口 9。其中，電流泵模塊7、OLED樣片固定盒3、信號(hào)處理及選擇模塊6、AD/DA模塊5、微控制器模塊4、串口 9和上位機(jī)2依次連接；AD/DA模塊5再與電流泵模塊7相連接。微控制器模塊4用于與控制信號(hào)處理及選擇模塊6、AD/DA模塊5,獲取相應(yīng)的待測(cè)OLED樣片的電壓、電流、光強(qiáng)等電信號(hào)，并對(duì)于這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼、處理，最后通過串口9發(fā)送至上位機(jī)2。本實(shí)例中微控制器模塊4采用PIC18系列的PIC18F4520單片機(jī)，其接收上位機(jī)2的命令信號(hào)，控制多路選擇器、AD/DA模塊5和獲取AD采集的電信號(hào)。AD/DA模塊5包括多片高精度的AD、DA芯片以及相應(yīng)的參考電壓電路。在本實(shí)例中采用TI公司兩款8通道的16位AD/DA芯片，其中AD用于采集負(fù)載即OLED樣片的工作電壓、通過采樣電阻得到的實(shí)際電流和OLED發(fā)光時(shí)的光亮信號(hào)；DA用于精確輸出電壓信號(hào)控制基于Howland電流泵的恒流源輸出恒定的電流驅(qū)動(dòng)OLED樣片。其中，AD/DA模塊5和微控制器模塊4、電流泵模塊7、信號(hào)處理及選擇模塊6連接，其中DA部分與電流泵模塊7連接，用于精確控制電流泵的電流輸出，AD部分與信號(hào)處理及選擇模塊6連接，用于采集處理后OLED不同電信號(hào)。電流泵模塊7采用基于改進(jìn)型Howland電流泵電路設(shè)計(jì)，提供恒定的電流輸出，驅(qū)動(dòng)OLED樣片。本發(fā)明中電流泵模塊可以根據(jù)需要，增加新的子模塊，這樣就可以滿足更多樣片的同時(shí)測(cè)試。其中，電流泵模塊7和信號(hào)處理及選擇模塊6與待測(cè)OLED樣片連接，其中電流泵模塊7為OLED樣片提供恒定、精度的驅(qū)動(dòng)電流；信號(hào)處理及選擇模塊6對(duì)工作狀態(tài)下OLED樣片的電壓、電流、光強(qiáng)等信號(hào)進(jìn)行處理和選擇。更進(jìn)一步說明，圖3為改進(jìn)型Howland電流泵的電路結(jié)構(gòu)圖，其包括Rl、R2、R3、R4、R5、以及3個(gè)精密運(yùn)算放大器(U1A、U1B、U1C)。可以通過控制UlB正向的輸入電壓，實(shí)現(xiàn)控制輸出電流大小的目的。同時(shí)，利用差分放大器直接取R3兩端的電壓，就可以知道實(shí)際流過OLED測(cè)試樣片點(diǎn)的電流為多少，這樣就可以知道每一支路的負(fù)載電壓、實(shí)際電流等信號(hào)。一般常見的壓控恒流源為并聯(lián)型的電流負(fù)反饋電路，但是這種電路的輸出電壓柔性
較差，且電壓輸出效率較低，這是因?yàn)椴蓸与娮钑?huì)占用很大一部分電壓，并且常規(guī)的壓控電
流源電路不能做到一端接地，這也是并聯(lián)電流負(fù)反饋電路本身的缺陷。如圖3所示，本發(fā)明
采用改進(jìn)型的Howland電流泵設(shè)計(jì)，運(yùn)放UlB輸出端的電壓Vout分別通過兩個(gè)電壓跟隨器
UlA和UlC以及兩組電阻反饋網(wǎng)絡(luò)Rl、R2和R5、R4連接到運(yùn)放UlB的負(fù)向和正向輸入端。
簡(jiǎn)單分析其原理:運(yùn)放UlB的輸出端電壓Vout通過電壓跟隨器UlA以及反饋電阻網(wǎng)絡(luò)Rl和
R2反饋到運(yùn)放UlB的負(fù)向輸入端，電壓記為Vn，且因?yàn)檫\(yùn)放兩輸入端的電壓保持一致，所以
有Vn=Vp=Vout*Rl/ (R1+R2)，其中Vp為運(yùn)放UlB的正向輸入端電壓。而1ut= (Vout - V10) /
R3，其中VlO為運(yùn)放UlC的正向輸入端的電壓，R3為采樣電阻，1ut為輸出電流。又因?yàn)檫\(yùn)
放UlC在電路也是一個(gè)電壓跟隨器，因此V10=V8=(Vp-Vi)*(R4+R5)/R4+Vi，其中V8為運(yùn)放
UlC的輸出器電壓，Vi為輸入電壓。因此，綜上可得:
權(quán)利要求
1.一種基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括下位機(jī)、上位機(jī)以及若干個(gè)OLED樣片固定盒，其中，所述下位機(jī)包括微控制器模塊、AD/DA模塊、電流泵模塊、信號(hào)處理及選擇模塊和串口 ；所述電流泵模塊、OLED樣片固定盒、信號(hào)處理及選擇模塊、AD/DA模塊、微控制器模塊、串口和上位機(jī)依次連接；所述AD/DA模塊再與所述電流泵模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，還包括電源模塊，所述電源模塊分別與所述微控制器模塊、AD/DA模塊、電流泵模塊和信號(hào)處理及選擇模塊相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述OLED樣片固定盒中包括光電信號(hào)采集電路、OLED樣片固定插口以及與下位機(jī)的信號(hào)傳輸接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)的操作界面包括以下區(qū)域:串口通信參數(shù)設(shè)置區(qū)、啟動(dòng)控制區(qū)、用戶信息設(shè)置區(qū)、數(shù)據(jù)設(shè)定與返回顯示區(qū)和圖形曲線顯示區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述AD/DA模塊中，DA部分與所述電流泵模塊相連接；AD部分與所述信號(hào)處理及選擇模塊相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理及選擇模塊包括電流、電壓、光電信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、降壓跟隨模塊和多路選擇器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述電流泵模塊中，電路泵包括五個(gè)電阻以及三個(gè)運(yùn)算放大器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于Howland電流泵的多路OLED壽命測(cè)試系統(tǒng)，其包括下位機(jī)、上位機(jī)以及若干個(gè)OLED樣片固定盒，其中，所述下位機(jī)包括微控制器模塊、AD/DA模塊、電流泵模塊、信號(hào)處理及選擇模塊和串口；所述電流泵模塊、OLED樣片固定盒、信號(hào)處理及選擇模塊、AD/DA模塊、微控制器模塊、串口和上位機(jī)依次連接；所述AD/DA模塊再與所述電流泵模塊相連接。本發(fā)明采用改進(jìn)型的Howland電源泵設(shè)計(jì)，提供更加精確、穩(wěn)定的恒流輸出，結(jié)合基于Labview的上位機(jī)設(shè)計(jì)，使得整個(gè)系統(tǒng)操作更加簡(jiǎn)單、便捷，同時(shí)支持多個(gè)樣片同時(shí)測(cè)試，返回的數(shù)據(jù)不僅可以得知樣片各個(gè)點(diǎn)的在某一恒定電流下的半衰期，而且還可以推算出在任一電流下的半衰期，使得測(cè)試效率大幅提高。
文檔編號(hào)G01R31/26GK103197224SQ201310140548
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者石鑫棟, 何谷峰 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)