OLED光电性能综合测试系统的方案

1　引言

　　有机发光二极管（organic　light　emitting diode，OLED）是一种新型的平板显示器件和二维光源。通过测试OLED器件的电流－电压特性、发光亮度－电压特性、温度－电流特性、发光效率－电压特性、色坐标以及电致发光光谱等，可判断器件发光性能和电学性能的好坏，并计算出其外部量子效率和能量转换效率。目前较普遍的是采用直流电压表、电流表来测定OLED器件的电流、电压特性。利用微弱光光度计测定样品的发光亮度，利用温度采集仪测量样品的温度。

　　然后将数据输入到计算机进行后续分析处理，获得样品的光电性能。这种测量方法，电压、电流、亮度、温度等物理量无法实现同时测量，且误差大，效率低；数据采集量及采集密度也大大受到限制，无法准确地反映样品的光电性能。

　　针对以上问题，本文设计了一套基于微控制器的OLED光电性能综合测试系统，系统以微控制器为核心，是一个将精密恒压（恒流）电源、电压电流测量、温度测量、亮度测量有机地结合在一起的测量系统，可实现测试条件设置、数据存储、分析、图形化显示、打印输出等功能，实现了对OLED器件光电性能的高精度快速自动测量，使OLED器件的光电性能测试工作变得方便、快捷、科学。

　　2　系统总体结构

　　系统总体框图如图1所示。系统由上位机和下位机两部组成。下位机以MSP430F149微控制器为核心，包括可编程直流电源IPD-3303SL、光电转换电路、温度测量电路、量程切换电路、显示电路以及RS232接口电路；上位机为通用的PC机，配以专用数据处理软件完成系统数据处理和光电性能分析等功能。

　　系统工作过程如下：可编程直流电源IPD-3303SL按照上位机设置的电压初始值、电压终止值、步进值以及采样周期驱动OLED 器件发光。样品所发出的光入射到光敏二极管后转换为电流信号，经过I/V转换电路，将电流信号转换为电压信号，单片机控制量程切换电路来切换I/V转换电路的反馈电阻，以在输出端得到不同强度的电压信号。输出电压二次放大后，进入单片机的A/D通道。器件的温度被红外热电堆传感器采集，输入到单片机的A/D转换通道，单片机将亮度和温度的电压信号转换成数字量进行处理后通过LCD显示出来，并通过RS-232接口将数据传输给上位机进行数据分析和处理，绘制出电压－亮度、电流－温度、电压－电流曲线。

　　3　硬件设计

　　3.1　MCU单元

　　美国TI公司生产的MSP430单片机为高整合、高精度的单芯片系统，其利用精简指令集，是16位高速处理单片机。另外它有丰富的外围模块，在应用时减少了外设空间。这里选择MSP430F149单片机作为MCU，单片机的工作电压为1.8~3.6V，有两个16位定时器、两个串行通信接口、片内看门狗和12位A/D，综合功能和成本都比较适合本系统。

　　系统利用单片机自带的ADC12模块直接实现A/D转换。MSP430F149自身带8路转换接口，通过ADC12模块控制寄存器实现亮度和温度两路模拟信号的A/D转换。利用单片机内部2.5V的基准源，ADC12的模拟多路器可以分时地将亮度和温度信号转换，并且具有采样和保持功能，ADC12硬件通过设置可自动将转换结果存放到相应的寄存器中。

　　3.2　电压电流测量

　　系统选择可编程直流电源供应器IPD-3303SL 作为测量OLED 电压－电流特性的仪器。IPD-3303SL为可编程控制电源，工作在恒流或恒压模式，能实现步进式电压（电流）输出，可以通过串口输入命令控制，同时通过串口获得输出电流（电压）值，另外还具有过流和过压的保护功能，适合本系统中电流电压的输出和测量。

　　IPD-3303SL电压输出范围为0～25V，测量电压精度为1ｍV，电流精度为1μＡ。