一种发光二极管角度发光的测量系统及测量方法

本发明涉及有机电致发光二极管，特别是涉及一种发光二极管角度发光的测量系统及测量方法。

背景技术：

1、有机发光二极管(organic light-emitting diode,oled)自第一个器件被报道以来，在30多年里得到了科学界和工业界的广泛关注。随着oled技术和制造工艺的显著进步，oled市场在过去十年中一直在快速增长，有机电致发光二极管已经广泛的应用于显示面板和固态照明领域，如增强/虚拟现实(ar/vr)眼镜、透明显示器、可折叠手机、柔性大面积光源等领域。oled是一种自发光器件，对其发光效率测量是进行器件材料、结构优化的基础。oled具有独特的发射模式，大部分光垂直于器件发射，称为法线方向。然而，一些光也以倾斜角度发射，称为朗伯方向，具有更广泛和更均匀的分布。尤其是对于具有不同导光衬底和器件结构的oled来说，其角度发光特征差异较大。其角度光谱显示了光从器件发光层以不同方向和波长发射的发光特征，角度发光光谱可以用于确定器件中发光偶极子取向。

2、oled的效率根据oled的外部量子效率(external quantum efficiency,eqe)评价，即注入器件的载流子转换为光子，然后最终以有用的发射形式离开器件的比例。eqe公式为：

3、ηeqe＝γηstηeffηout

4、其中，ηeqe表示外量子效率，γ即载流子平衡，自旋因数ηst描述在电致发光中能辐射衰减的单线态或三线态激子的比例，以及有效辐射效率ηeff和输出耦合效率ηout。估计eqe的常用方法是对施加到oled上的不同电压进行扫描，同时检测正向的电流密度和光输出。这可以通过亮度计来实现，也可以通过在远大于oled和光电二极管尺寸的距离上测量面向oled的光电二极管发出的信号来实现，然后计算oled在向前方向(即垂直于其表面)的强度和亮度。

5、由于oled的自发射性质，通常假设其角度分布发光遵循理想的兰伯曲线，即辐射强度与视角θ有余弦依赖关系：

6、i(θ)＝i0cosθ

7、如果朗伯假设是正确的，总发射辐射通量可以通过简单的cosθ对所有立体角积分来计算。然而，在许多情况下，由于oled的角度发射特性可能会严重偏离理想朗伯量，朗伯量假设会导致器件效率的高估或低估。

8、现有的oled角度光谱测量需要专门的测量装置，例如测角仪或光谱辐射计，设备操作昂贵费时。此外，与其他光源相比，oled发出的光相对较弱，环境光会干扰其角光谱的测量。因此，必须仔细设计测量装置，以尽量减少环境光的影响。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中oled发出的光相对较弱，环境光干扰其角光谱的测量的技术问题，本发明的一个目的在于提供一种发光二极管角度发光的测量系统，所述测量系统包括导轨，在所述导轨上依次布置校准模块、发光模块和探测模块；

2、所述校准模块，用于校准发光模块和探测模块的光轴，使发光模块和探测模块的光轴，与测量光路处于同一直线；

3、所述发光模块，用于激发发光二极管样品产生激发光，并驱动所述发光二极管样品旋转；

4、所述探测模块，用于采集发光二极管样品旋转过程中不同角度的激发光，并测量发光二极管样品不同角度的激发光的光强和光谱。

5、优选地，所述校准模块包括一红光激光器，通过所述红光激光器发射一束平行于所述导轨中轴线的光，对所述发光模块和所述探测模块的光轴校准。

6、优选地，所述发光模块包括光致发光模块，所述光致发光模块包括蓝光激光器、半圆柱透镜、转接板和第一转台；

7、所述转接板上开设半圆凹槽，所述半圆柱透镜卡入所述转接板的半圆凹槽内，所述转接板固定在所述第一转台上；

8、所述半圆柱透镜的切面布置所述发光二极管样品，所述发光二极管样品的发光中心、所述半圆柱透镜的圆心和所述第一转台的旋转中心处于同一直线；

9、所述半圆柱透镜响应所述第一转台沿第一方向旋转，所述发光二极管样品响应所述半圆柱透镜沿第一方向旋转；

10、所述蓝光激光器布置于所述导轨的一侧，用于激发所述半圆柱透镜的切面布置的所述发光二极管样品产生激发光。

11、优选地，所述发光模块包括电致发光模块，所述电致发光模块包括第二转台、样品夹具和源表；

12、所述样品夹具固定在所述第二转台上，所述发光二极管样品通过所述样品夹具固定在所述第二转台的旋转中心，并且所述发光二极管样品的发光中心与所述第二转台的旋转中心重合；所述发光二极管样品响应所述第二转台沿第二方向旋转；

13、所述源表通过鳄鱼夹和弹簧顶针与所述发光二极管样品连接，用于激发发光二极管样品产生激发光。

14、优选地，所述第一转台为带实验室虚拟仪器集成环境的驱动转台。

15、优选地，所述第二转台为带实验室虚拟仪器集成环境的驱动转台。

16、优选地，所述探测模块包括依次布置的p偏振片、凸透镜和光纤光谱仪；

17、所述p偏振片、所述凸透镜和所述光纤光谱仪的光轴，与测量光路处于同一直线。

18、优选地，所述光纤光谱仪为带实验室虚拟仪器集成环境的光纤光谱仪。

19、本发明的另一个目的在于提供一种发光二极管角度发光的测量方法，所述测量方法包括如下方法步骤：

20、s101、校准模块的红光激光器，发射一束平行于导轨中轴线的光，对发光模块和探测模块的光轴校准，使发光二极管样品的发光中心、p偏振片、凸透镜和光纤光谱仪的光轴，与测量光路处于同一直线，其中，所述发光模块为光致发光模块；

21、s102、关闭校准模块的红光激光器，打开光致发光模块的蓝光激光器，激发所述半圆柱透镜的切面布置的所述发光二极管样品的发光中心发出激发光；

22、s103、激发光通过半圆柱透镜均匀传输至半圆柱透镜的弧形透镜表面，与测量光路重合的激发光传输至探测模块；

23、s104、与测量光路重合的激发光沿测量光路经p偏振片得到p偏振光，通过凸透镜汇聚至光纤光谱仪，光纤光谱仪测量激发光的光强和光谱；

24、s105、第一转台驱动半圆柱透镜沿第一方向旋转一定角度，发光二极管样品响应所述半圆柱透镜沿第一方向旋转一定角度，重复步骤s102至s104测量发光二极管样品不同角度激发光的光强和光谱。

25、本发明的又一个目的在于提供一种发光二极管角度发光的测量方法，所述测量方法包括如下方法步骤：

26、s201、校准模块的红光激光器，发射一束平行于导轨中轴线的光，对发光模块和探测模块的光轴校准，使发光二极管样品的发光中心、p偏振片、凸透镜和光纤光谱仪的光轴，与测量光路处于同一直线，其中，所述发光模块为电致发光模块；

27、s202、关闭校准模块的红光激光器，打开电致发光模块的源表，由源表施加电压和电流，激发发光二极管样品的发光中心发出激发光；

28、s203、激发光沿测量光路经p偏振片得到p偏振光，通过凸透镜汇聚至光纤光谱仪，光纤光谱仪测量激发光的光强和光谱；

29、s204、第二转台驱动发光二极管样品沿第二方向旋转一定角度，重复步骤s202至s203测量发光二极管样品不同角度激发光的光强和光谱。

30、本发明提供的一种发光二极管角度发光的测量系统及测量方法，可以准确测量具有扩展发射面积的oled或其他led在不同角度下的发光光谱，解决了oled角度发光光谱测量过程复杂、稳定性差的技术问题。

31、本发明提供的一种发光二极管角度发光的测量系统及测量方法，实现发光二极管样品不同角度光强探测，通过转台物理旋转发光源，测量每个角度的强度和光谱，不容易受到oled中器件材料吸收或反射率变化的影响，对发光二极管样品特征的检测更稳健，保证了测量的精确性。