大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测系统及其检测方法

本发明涉及外量子效率快速检测技术领域。具体地说是大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测系统及其检测方法。

背景技术：

近年来，随着电子技术的不断发展，人们对于高性能平板显示的要求不断提高，开发具有更小单像素尺寸以及更低能耗的发光器件，一直是发光器件行业的追求。外量子效率是用于表征发光器件的重要参数之一，对于有机发光二极管等大面积主动发光器件来说，单个像素的外量子效率也同样重要，也是衡量发光器件品质的重要指标。因此，快速准确地获得整个发光面板上每一个单像素的外量子效率对于提升器件的整体性能，以及在新型发光器件的研发、量产时的质量监测等方面都有着重要意义。

然而，目前传统的外量子效率检测装置还无法准确检测大面积发光件上单个像素的外量子效率。常规外量子效率检测装置(一般是基于积分球体系)可以对大面积发光器件的整体进行较准确的外量子效率检测或者可以实现单个微小器件的外量子效率检测。但在面对密集阵列的微小发光件时，由于积分球无法进行空间分辨的检测，因此无法对密集阵列像素点进行快速的外量子效率逐个检测。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测系统及其检测方法，以解决传统的外量子效率检测装置无法准确检测大面积发光件上单个像素外量子效率的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测系统，包括接收光路、定标光路和第三检测装置，所述接收光路用于接收待测发光件发出的入射光线，并测定入射光线的光强空间分布is(x,y)和所述待测发光件上每个像素对应的不同波长的光强s(x,y)(λ)，其中λ为入射光线的波长，x定义为横轴方向，y为纵轴方向；所述定标光路用于向所述接收光路发射不同频率入射光线以便获取所述接收光路对不同频率入射光线的响应函数h(λ)；所述第三检测装置用于测定所述待测发光件发光时的总电流值a。

上述大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测系统，所述接收光路包括第一显微物镜、像素扫描组件、第一检测装置和第二检测装置；所述第一显微物镜具有第一端和第二端，所述第一显微物镜的第一端为常规观测微小物体时对准待观测体、载物台或盖玻片的一端，所述第一显微物镜的第二端为常规观测微小物体时背向待观测体、载物台或盖玻片的一端；

所述第一显微物镜的第一端焦平面与所述待测发光件对准；所述第一显微物镜的第二端焦平面与所述像素扫描组件的光线接收部对准；从所述像素扫描组件中反射出的光线进入所述第一检测装置，从所述像素扫描组件中透射出的光线进入所述第二检测装置；所述第一显微物镜用于采集所述待测发光件发出的入射光线，所述像素扫描组件用于对所述待测发光件进行整体扫描处理以及单个像素分别进行扫描处理，所述第一检测装置用于测定从所述像素扫描组件中反射出的光线的光强，所述第二检测装置用于测定从所述像素扫描组件中透射出的光强空间分布。

上述大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测系统，所述定标光路包括光源、聚光件和已知反射率为r(λ)的导光件；所述光源发射不同频率入射光线；所述聚光件第一端对准所述光源，所述聚光件第二端对准于所述第一显微物镜第一端焦平面，所述聚光件将所述光源发射的不同频率入射光线通过所述导光件汇聚于所述第一显微物镜第一端焦平面上；所述导光件设置于所述第一显微物镜第一端焦平面上，所述导光件将汇聚于所述第一显微物镜第一端焦平面上的光线导入所述第一显微物镜的第一端；所述光源为单色光光源或宽谱光光源；所述第一检测装置设置在所述第一显微物镜第一端焦平面上，用于测定所述光源发射的不同频率入射光线的光强。

上述大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测系统，所述像素扫描组件包括第一透镜、dmd数字阵列微镜、第二透镜和分束镜；所述第一透镜第一焦点与所述第一显微物镜的第二端焦平面对准，所述第一透镜将从第一显微物镜射出的光线汇聚成物像，所述第一透镜第二焦点与所述dmd数字阵列微镜对准；所述dmd数字阵列微镜处于开启状态的镜片将所述第一透镜接收的物像反射进入到所述第二透镜，所述第二透镜第一焦点与所述dmd数字阵列微镜对准；所述第二透镜将汇聚后的物像射入所述分束镜进行分束，所述物像经所述分束镜被反射进入所述第一检测装置，未被反射的光线经所述分束镜透射进入所述第二检测装置；所述分束镜的绝对反射率是已知的。

上述大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测系统，所述第一检测装置是以进行过绝对辐照度定标积分球或余弦矫正器为接收端的光谱检测系统；所述第二检测装置为电荷耦合器件、cmos互补金属氧化物半导体、pmt光电倍增管或单光子探测器；所述第三检测装置为源表。

上述大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测系统，所述dmd数字阵列微镜的每一片镜片均有开和关两个状态且可独立控制，所述dmd数字阵列微镜的镜片处于打开状态时，从所述第一透镜射入到所述dmd数字阵列微镜的光线可被镜片反射进入所述第二透镜，所述dmd数字阵列微镜的镜片处于关闭状态时，从所述第一透镜射入到所述dmd数字阵列微镜的光线不会被镜片反射入所述第二透镜。

大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测方法，包括以下步骤：

步骤a、接收光路的校准：利用定标光路向所述接收光路发射不同频率入射光线以便获得所述接收光路对不同频率入射光线的响应函数h(λ)；

步骤b、待测发光件上单个像素的检测：利用所述接收光路接收待测发光件发出的入射光线，并测定入射光线的光强空间分布is(x,y)和所述待测发光件上每个像素对应的不同波长的光强s(x,y)(λ)，其中λ为入射光线的波长，x定义为横轴方向，y为纵轴方向；

步骤c、待测发光件发光时的电流检测：利用第三检测装置测定所述待测发光件发光时的总电流值a；

步骤d、外量子效率ηeqe的计算：根据步骤a、步骤b和步骤c的测定结果计算待测发光件的单个像素外量子效率ηeqe。

上述大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测方法，所述步骤a包括以下步骤：

步骤a-1：所述定标光路包括光源、聚光件和已知反射率为r(λ)的导光件，光源发射不同频率入射光线，聚光件分别将所述不同频率入射光线汇聚于所述接收光路的所述第一显微物镜第一端焦平面上；

步骤a-2：在所述第一显微物镜第一端焦平面上放置第一检测装置，用于测定汇聚于所述第一显微物镜第一端焦平面上所述不同频率入射光线的光强i0(λ)；

步骤a-3：dmd数字阵列微镜镜片为打开状态；从所述第一显微物镜第一端焦平面上移走所述第一检测装置，然后利用设置于所述第一显微物镜第一端焦平面上的导光件将所述不同频率入射光线导入所述第一显微物镜的第一端，所述不同频率入射光线经由所述第一显微物镜的第二端射入所述接收光路的第一透镜中，所述不同频率入射光线经所述第一透镜汇聚后，经由dmd数字阵列微镜反射进入第二透镜；经所述第二透镜透射的所述不同频率入射光线射入分束镜，经所述分束镜反射后进入所述第一检测装置，测定得到所述不同频率入射光线的光强i1(λ)；

步骤a-4：根据步骤a-2和步骤a-3测得的光强i0(λ)和光强i1(λ)，计算获得所述接收光路对所述不同频率入射光线的响应函数h(λ)。

上述大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测方法，所述步骤b包括以下步骤：

步骤b-1：将所述待测发光件放置于所述接收光路中的所述第一显微物镜第一焦平面上，并对所述待测发光件通电，使得所述待测发光件发光产生入射光线；

步骤b-2：所述第一显微物镜收集所述入射光线并将所述入射光线经由所述第一显微物镜的第二端射入所述接收光路的第一透镜中，所述入射光线经所述第一透镜汇聚成物像呈现在dmd数字阵列微镜上，此时将所述dmd数字阵列微镜所有镜片调整为打开状态，所述入射光线的物像经所述dmd数字阵列微镜反射进入第二透镜，并经由所述第二透镜射入分束镜，所述入射光线的物像经所述分束镜透射后进入第二检测装置，所述第二检测装置将检测得到的所述入射光线的光强空间分布is(x,y)导入计算机程序，并通过计算机程序将相应信息处理成每个像素点对应的所述dmd数字阵列微镜镜片的位置pm(x,y)和单个像素对应镜片的数量m；

步骤b-3：关闭所述dmd数字阵列微镜所有镜片；再通过程序依次控制每个像素所对应的镜片打开，开启下一个像素对应镜片的同时关闭上一个像素的对应镜片；此时所述入射光线的物像经所述分束镜反射汇聚到所述第一检测装置，以此获得所述待测发光件上每个像素对应的不同波长的光强s(x,y)(λ)；

步骤b-4：根据上述步骤的测定结果，和响应函数h(λ)计算所述待测发光件上每个像素对应的不同波长的光强s(x,y)0(λ)。

上述大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测方法，所述步骤d包括以下步骤：

步骤d-1：根据待测发光件上每个像素对应的不同波长的光强s(x,y)0(λ)，利用朗伯分布模型推算出待测发光件每个像素对应的不同波长的真实光强s(x,y)1(λ)；

步骤d-2：根据推算出的待测发光件每个像素对应的不同波长的真实光强s(x,y)1(λ)和测定的电流值a，计算获得待测发光件单个像素的外量子效率ηeqe。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

(1)本发明通过在外量子效率测量检测系统中设置像素扫描组件可以实现对大面积发光件上密集阵列中的每个像素点对应的不同波长的光强进行扫描分析，所述像素扫描组件通过计算机程序控制，可以快速分析大面积发光件上单个像素点对应的不同波长的光强，同时通过定标光路对接收光路中不同频率入射光线的响应函数进行标定，有效提高了大面积发光件上单个外量子效率检测的准确性。

(2)在本发明的外量子效率测量检测系统中，通过接收光路中的第一检测装置和第二检测装置分别测定待测发光件单个像素对应的不同波长的光强和光强空间分布，通过第三检测装置测定待测发光件发光时的电流值，同时，在测定大面积发光件单个像素对应的不同波长的光强和光强空间分布时，通过设置第一透镜、第二透镜、dmd数字阵列微镜和分束镜，可以将大面积发光件上密集阵列中的微小发光像素点对应的不同波长的光强和光强空间分布依次进行扫描检测，从而解决了传统外量子效率检测装置无法对密集阵列像素点进行空间分辨的技术难题。

附图说明

图1本发明大面积发光件上单个像素外量子效率检测系统的示意图；

图2本发明大面积发光件上单个像素外量子效率检测方法的流程图。

图中附图标记表示为：1-接收光路；11-第一显微物镜；12-第一透镜；13-dmd数字阵列微镜；14-第二透镜；15-分束镜；16-第一检测装置；17-第二检测装置；2-定标光路；21-光源；22-聚光件；23-导光件；3-第三检测装置；4-待测发光件。

具体实施方式

实施例1

图1为本实施例大面积发光件上单个像素外量子效率检测系统的示意图，从图1中可以看出，大面积发光件上单个像素外量子效率检测系统包括接收光路1、定标光路2和第三检测装置3，接收光路1用于接收待测发光件4发出的入射光线，并测定入射光线的光强空间分布is(x,y)和待测发光件4上每个像素对应的不同波长的光强s(x,y)(λ)，其中λ为入射光线的波长，x定义为横轴方向，y为纵轴方向；定标光路2用于向接收光路1发射不同频率入射光线以便获取接收光路1对不同频率入射光线的响应函数h(λ)；第三检测装置3用于测定待测发光件4发光时的总电流值a。

接收光路1包括第一显微物镜11、像素扫描组件、第一检测装置16和第二检测装置17；像素扫描组件包括第一透镜12、dmd数字阵列微镜13、第二透镜14和分束镜15；第一显微物镜11具有第一端和第二端，第一显微物镜11的第一端为常规观测微小物体时对准待观测体、载物台或盖玻片的一端，第一显微物镜11的第二端为常规观测微小物体时背向待观测体、载物台或盖玻片的一端；dmd数字阵列微镜13的每一片镜片均有开和关两个状态且可独立控制，dmd数字阵列微镜13的镜片处于打开状态时，从第一透镜12射入到dmd数字阵列微镜13的光线可被镜片反射进入第二透镜14，dmd数字阵列微镜13的镜片处于关闭状态时，从第一透镜12射入到dmd数字阵列微镜13的光线不会被镜片反射入第二透镜14。

第一显微物镜11的第一端焦平面与待测发光件4对准；第一透镜12第一焦点与第一显微物镜11的第二端焦平面对准，第一透镜12将从第一显微物镜11射出的光线汇聚成物像，第一透镜12第二焦点与dmd数字阵列微镜13对准；第一透镜12用于将第一显微物镜11收集的待测发光件的光纤汇聚于dmd数字阵列微镜13上，dmd数字阵列微镜13处于开启状态的镜片将第一透镜12接收的物像反射进入到第二透镜14，第二透镜14第一焦点与dmd数字阵列微镜13对准，第二透镜14将汇聚后的物像射入分束镜15进行分束，分束镜15的绝对反射率为r1(λ)，物像经分束镜15后1/r1(λ)的光线被反射进入第一检测装置16，未被反射的1-1/r1(λ)光线经分束镜15透射进入第二检测装置17。

定标光路2包括光源21、聚光件22和导光件23；光源21为发射不同频率入射光线的单色光源；聚光件22第一端对准光源21，聚光件22第二端对准于第一显微物镜11第一端焦平面，聚光件22具有聚焦作用，可将光源21发射的不同频率入射光线通过导光件23汇聚于第一显微物镜11第一端焦平面上；导光件23设置于第一显微物镜11第一端焦平面上，导光件23的反射率为r2(λ)，导光件23将汇聚于第一显微物镜11第一端焦平面上的光线导入第一显微物镜11的第一端；第一检测装置16设置在第一显微物镜11第一端焦平面上，用于测定光源21发射的不同频率入射光线的光强。

第一检测装置16是以进行过绝对辐照度定标积分球为接收端的光谱检测系统；第二检测装置17为ccd电荷耦合器件；第三检测装置为源表，用于测定待测发光件4发光时的电流值；导光件23为银镜。

在其它的一些实施例中：第一检测装置16是以余弦矫正器为接收端的光谱检测系统；第二检测装置17是cmos(complementarymetaloxidesemiconductor互补金属氧化物半导体)、pmt(光电倍增管，用于探测微弱发射源的弱光信号)、单光子探测器中的中的任意一种；光源21为宽谱光光源；导光件23为反射镜。

实施例2

本实施例采用实施例1的外量子效率快速检测系统对待测发光件4的单个像素外量子效率进行检测，其中，待测发光件4为商用led发光面板。图2为大面积发光件上单个像素外量子效率检测方法的流程图，本实施例根据图2所示的检测方法对待测发光件4商用led发光面板上单个像素外量子效率进行检测，具体检测方法包括如下步骤：

步骤a、接收光路1的校准：

步骤a-1：定标光路2包括光源21、聚光件22和已知反射率为r(λ)的导光件23，光源21发射不同频率入射光线，聚光件22分别将不同频率入射光线汇聚于接收光路1的第一显微物镜11第一端焦平面上；

步骤a-2：在第一显微物镜11第一端焦平面上放置第一检测装置16，用于测定汇聚于第一显微物镜11第一端焦平面上不同频率入射光线的光强i0(λ)，其中λ为波长；第一检测装置16为经过标定的光谱仪；

步骤a-3：dmd数字阵列微镜13镜片为打开状态；从所述第一显微物镜11第一端焦平面上移走所述第一检测装置16，然后利用设置于第一显微物镜11第一端焦平面上的导光件23将不同频率入射光线导入第一显微物镜11的第一端，不同频率入射光线经由第一显微物镜11的第二端射入接收光路1的第一透镜12中，不同频率入射光线经第一透镜12汇聚后，经由dmd数字阵列微镜13反射进入第二透镜14；经第二透镜14透射的不同频率入射光线射入分束镜15，经分束镜15反射后进入第一检测装置16，测定得到不同频率入射光线的光强i1(λ)；导光件23为银镜，第一透镜12为双凸透镜，第二透镜14为双凸透镜；

步骤a-4：根据步骤a-2和步骤a-3测得的光强i0(λ)和光强i1(λ)，按照公式i1(λ)＝i0(λ)×r(λ)×h(λ)，计算获得接收光路1对不同频率入射光线的响应函数h(λ)。

步骤b、待测发光件4上单个像素的检测：

步骤b-1：将待测发光件4放置于接收光路1中第一显微物镜11第一焦平面上，并对待测发光件4通电，使得待测发光件4发光产生入射光线；

步骤b-2：第一显微物镜11收集入射光线并将入射光线经由第一显微物镜11的第二端射入接收光路1的第一透镜12中，入射光线经第一透镜12汇聚成物像呈现在dmd数字阵列微镜13上，此时将dmd数字阵列微镜13所有镜片调整为打开状态，入射光线的物像经dmd数字阵列微镜13反射进入第二透镜14，并经由第二透镜14射入分束镜15，入射光线的物像经分束镜15透射后进入第二检测装置17，第二检测装置17将检测得到的入射光线的光强空间分布is(x,y)导入计算机程序，其中x定义为横轴方向，y为纵轴方向，通过程序识别出待测发光件4上每个红、绿、蓝像素的位置pp(x,y)和尺寸s，并通过计算机程序将相应信息处理成dmd数字阵列微镜13镜片的位置pm(x,y)和单个像素对应镜片的数量m；第二检测装置17为光电探测器，用于识别某一位置是否有光线，不进行波长展开，只获得这个位置光线射入情况，但不识别入射光线的波长；

步骤b-3：关闭dmd数字阵列微镜所有镜片；再通过程序依次控制每个像素所对应的镜片打开，开启下一个像素对应镜片的同时关闭上一个像素的对应镜片；此时入射光线的物像经分束镜15反射汇聚到第一检测装置16，以此获得待测发光件4上每个像素对应的不同波长的光强s(x,y)(λ)；

步骤b-4：根据上述步骤的测定结果和响应函数h(λ)，通过公式s(x,y)(λ)＝i(x,y)(λ)/h(λ)，计算待测发光件4上每个像素对应的不同波长的光强s(x,y)0(λ)。

步骤c、待测发光件4发光时的电流检测：利用第三检测装置3测定待测发光件4发光时的总电流值a，并以每个像素的平均电流作为像素的实际电流a0＝a/n，n为待测发光件4的像素总数；第三检测装置3为源表。

步骤d、外量子效率ηeqe的计算：根据步骤a、步骤b和步骤c的测定结果，计算待测发光件4单个像素的外量子效率ηeqe，具体计算步骤如下：

步骤d-1：根据待测发光件4上每个像素对应的不同波长的光强s(x,y)0(λ)，利用朗伯分布模型推算出待测发光件4每个像素对应的不同波长的真实光强s(x,y)1(λ)；

步骤d-2：根据推算出的待测发光件4每个像素对应的不同波长的真实光强s(x,y)1(λ)和测定的电流值a0，计算获得待测发光件4单个像素外量子效率ηeqe；

外量子效率计算公式：其中，h为普朗克常数，即6.62607×10^-34j·s；c为光速，即3×10⁸m/s；e为单个电子电量，即1.602189×10^-19c；公式中的sx0(λ)为步骤d-1中所获得的每个像素对应的不同波长的真实光强s(x,y)1(λ)；公式中的a为步骤c中所测定的每个像素的实际电流a0。

上述计算过程通过计算机来完成。此外，根据测得待测发光件的光强度s(x,y)0(λ)，用本实施例的检测方法还可以得到该待测发光件的发光效率、光通量、发光强度、辉度(亮度)、色坐标、色温、主波长、峰值波长、半峰宽等光学参数，同时得到ivl曲线。

本实施例实现了对商业led发光面板上单个像素外量子效率的快速检测，不仅耗时短，且检测准确度高。大面积发光件上单个像素外量子效率快速检测系统及其检测方法可以实现商业化生产中快速、批量检测大面积发光件的质量品质。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。