一种封装材料的气体透过率多方法测量校正系统技术方案

本发明专利技术公开一种封装材料的气体透过率多方法测量校正系统，多块薄膜状的测试样品设置于基板上，多个反应量检测装置分别检测与各块测试样品发生化学反应的指定气体的量，系统根据各块测试样品发生化学反应的指定气体的量，再结合封装胶体的表面积和测试时间计算得到封装材料的指定气体的透过率，本发明专利技术根据各块测试样品的比例验证各个测试样品测得的透过率的准确性，并且对各个测试样品得到的透过率进行加权平均，得到校正过的透过率。本发明专利技术利用多方法不同的测量灵敏度增大了测量范围。本发明专利技术构建了一个多方法、多测试样品测量结果相互校正的系统，能够验证每次测量时每种方法的测量可靠性，能进一步消除测量误差、提高测量的准确性和解析度。

【技术实现步骤摘要】
一种封装材料的气体透过率多方法测量校正系统
本专利技术涉及水蒸气透过率测量领域，更具体地，涉及一种封装材料的气体透过率多方法测量校正系统。
技术介绍
有机发光二极管(OLED)是通过正负载流子注入有机半导体薄膜后复合产生发光的发光器件。有机发光二极管(OLED)具有主动发光、高亮度、高对比度、超薄、低成本、低功耗、快速响应、宽视角、可柔性等优点，具有取代传统的LCD的潜力。柔性显示具有可弯曲、轻薄且不易碎的特性，逐渐成为全球显示行业的研究热点。OLED的可柔性特点促进了OLED的技术发展和产品市场化。然而，OLED器件存在器件寿命短的缺点。这是因为水蒸气、氧气都在一定程度上会和OLED的电极和有机发光材料发生化学反应，进而引起OLED器件的性能特性变化。例如：黑斑效应、局部过热、有机材料老化等。OLED的水不稳定性严重地影响了OLED器件的工作寿命与显示稳定性，阻碍了OLED显示技术的市场化。基于早期的研究，要使OLED器件寿命达到实用的10^4h，器件的衬底和封装层对水汽的渗透速率应低于5×10^-6g/m2d，其含义为单位面积每天透过的水蒸气的质量。因此，为了测量OLED器件封装、衬底材料的高阻水性，精度达到10^-6g/m2d的水蒸气透过率(WVTR)测量方法研究显得格外重要。目前，较为主流的高精度WVTR测量方法，包括传感器法、放射性示踪法、质谱法、基于TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy(TDLAS)技术的水汽检测法、Ca法。美国MOCON公司的MoconModel2WVTR测试仪采用了库伦电量五氧化二磷AquatraceTM传感器测量的方法，其解析度达到了5×10^-5g/m2d。其原理是构建薄膜样品当连接阀门的两个腔体：湿度、温度可控的潮湿腔和干燥腔。根据菲克第一定律和亨利定律，薄膜两端的水汽浓度梯度导致水汽从潮湿腔体向干燥腔扩散。水汽扩散到干燥腔，进入传感器的水蒸气百分百地转化为可测量的电量，进而计算水蒸气透过速率。两腔式结构被测材料的粘合局限性会出现边缘泄露问题。当检测水分低于10^-5g/m2d时，库伦传感技术不可行。D.Ralf等人采用反射性示踪法，其原理是利用重水(氚)作为水蒸气的示踪剂测量透过被测材料的水蒸气透过速率。两腔式结构，充满HTO气体的气体室和通入甲烷的测量室的连接处用橡胶密封被测材料。通过测定透过被测材料的HTO的其他量，计算被测材料的WVTR。反射性示踪法设备复杂、价格昂贵，而且会引起放射性废物污染。质谱法测量是利用四极质谱仪测量真空室中水蒸气的本底分压强和渗透后的饱和分压强，并利用气体分压器测量技术的分析方法来计算被测材料的水汽透过速率，先后由电子科技大学李军建等和德国PhilipHulsmann等提出。其探测精度可达到10^-6g/m2d。四极质谱仪利用了不同荷质比的离子在电磁场作用下运动轨迹不同的原理，检测气体的分压强。测量系统包括装有四极质谱仪的真空室、温湿度可控的气体室、抽真空系统等，结构复杂，费用高。基于TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy(TDLAS)技术的水汽检测法。可调谐二极管激光吸收光谱分析是根据气体对电磁波的吸收，每种分子由于组成和结构决定会有特定的能级状态，入射光满足波尔条件时被物质吸收。每种分子会有特定的红外吸收光谱。TDLAS技术是利用激光器波长调谐通过水蒸气的特征吸收区，对光谱传感器探测到的穿过气体的激光信号进行解调，分析气体的组分和浓度，进而计算水蒸气的浓度。TDLAS在信号检测方法上包括：直接吸收、波长调制、频率调制和平衡探测技术。TDLAS水蒸气探测精度可以达到100ppb,可探测WVTR已达到10^-7g/m2d。德国SEMPA公司的HiBarSens仪器就是利用了TDLAS技术，分辨率达到10^-6g/m2d。目前广泛用于OLED封装材料水汽透过率测量的方法为Ca反应法。Ca反应法是基于Ca的化学活泼性和水蒸气发生能化学反应，通过检测Ca腐蚀程度来表征透过封装材料与Ca反应的水蒸气量。检测Ca腐蚀程度的方法一般有两种：电导率测量和光学方法。电学的方法，通过检测Ca膜的电导率随时间的变化计算水汽透过速率。光学的方法，通过光学显微镜采集不同时间点的Ca膜图像，并图像处理分析透明区和腐蚀区的比例来估算透过水的量。PaetzoldR、NisatoG等人提出的估算程序水汽透过率极限可达到3×10^-7g/m2d。然而，Ca反应法不能排除氧气与Ca的反应，无法区分氧气和水蒸气各自的透过率。目前，还提供了一种通过测定发光材料发光信号，从而表征密封发光材料的封装材料水汽透过率的光学方法。在真空环境下形成密封测量样品后，利用光学测量系统第一次测量发光材料的发光信号强度I0，将测量样品储存于温湿度可控的环境中。每间隔相同个小时t测量一次发光材料的光致发光光信号，得到指定时间下的I1、I2、I3........In。归一化线性处理，单位时间t光信号变化率为：相应地，厚度为L0的发光材料与水蒸气反应发生变质导致不发光的厚度量ΔL为单位时间,面积为B的发光材料变质量为：式中，WVTR[OLEM]为发光材料的水汽透过率，指单位时间，单位面积透过的水汽总量。设定封装材料的水汽透过率为WVTR[H2O]，单位时间面积为A的封装材料的水汽透过量为：m[H2O]＝WVTR*A根据发光材料与水汽的化学反应式，与透过封装材料的水汽反应的发光材料的量为：M[H2O]为H2O的摩尔质量，M[OLEM]为所用的发光材料的摩尔质量，n为化学方程式的配比数。求得封装材料的水汽透过率：这种方法精度达到OLED封装材料WVTR要求、测量方法简便、成本低，但是测量时引入了外来光源必然对发光材料产生的微弱信号产生干扰，引起测量结果偏差。现有的水蒸气透过率测量技术存在着测量精度低、测量方法复杂或成本高等缺陷，无法满足OLED封装材料水蒸气透过率测量要求，并且这些测量的方法都存在着一些不可变的误差因素，这对于进一步提升测量的准确性和精度产生负作用。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术测量气体透过率存在误差的缺陷,验证每次测量时每种方法的测量可靠性，提供一种能够消除测量误差、提高测量的准确性和解析度的一种封装材料的气体透过率多方法测量校正系统，所述系统利用每个方法灵敏度不同增大了测量范围。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种封装材料的气体透过率多方法测量校正系统，所述系统用于测量并校正封装材料的指定气体的透过率，所述系统包括基板、封装材料、测试样品和反应量检测装置，多块薄膜状的测试样品设置于基板上，封装材料封装整个基板，使测试样品位于封装材料与基板之间的密闭空间中，所述测试样品能够与所述指定气体发生化学反应，多个反应量检测装置分别检测与各块测试样品发生化学反应的指定气体的量。在一种优选的方案中，所述测试样品采用光致发光材料、电致发光材料或活泼金属中的一种或多种，所述测试样品为光致发光材料或电致发光材料时，反应量检测装置检测测试样品激发光信号的衰弱量，并根据激发光信号的衰弱量和测试样品与指定气体的反应比例计算与该测试样品发生化学反应的指定气体的量；所述测试样品为活泼金属时，反应量检测装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种封装材料的气体透过率多方法测量校正系统，所述系统用于测量并校正封装材料的指定气体的透过率，其特征在于，所述系统包括基板、封装材料、测试样品和反应量检测装置，多块薄膜状的测试样品设置于基板上，封装材料封装整个基板，使测试样品位于封装材料与基板之间的密闭空间中，所述测试样品能够与所述指定气体发生化学反应，多个反应量检测装置分别检测与各块测试样品发生化学反应的指定气体的量。

【技术特征摘要】
1.一种封装材料的气体透过率多方法测量校正系统，所述系统用于测量并校正封装材料的指定气体的透过率，其特征在于，所述系统包括基板、封装材料、测试样品和反应量检测装置，多块薄膜状的测试样品设置于基板上，封装材料封装整个基板，使测试样品位于封装材料与基板之间的密闭空间中，所述测试样品能够与所述指定气体发生化学反应，多个反应量检测装置分别检测与各块测试样品发生化学反应的指定气体的量。2.根据权利要求1所述的封装材料的气体透过率多方法测量校正系统，其特征在于，所述测试样品采用光致发光材料、电致发光材料或活泼金属中的一种或多种，所述测试样品为光致发光材料或电致发光材料时，反应量检测装置检测测试样品激发光信号的衰弱量，并根据激发光信号的衰弱量和测试样品与指定气体的反应比例计算与该测试样品发生化学反应的指定气体的量；所述测试样品为活泼金属时，反应量检测装置检测活泼金属的电阻并计算与该测试样品发生化学反应的指定气体的量。3.根据权利要求2所述的封装材料的气体透过率多方法测量校正系统，其特征在于，所述测试样品为光致发光材料或电致发光材料时，其对应的反应量检测装置包括：激发装置：用于采用光激发或电激发的方式使测试样本产生激发光，所述光激发为激光反射激发或激光透射激发；聚焦光路：用于将测试样本产生的激发光汇聚到光学斩波器；光学斩波器：用于以预设的基准频率对激发光进行调制；光探测器：将经光学斩波器调制后光信号转换为电信号；锁相放大器：用于提取并输出激发光信号，所述锁相放大器以基准频率信号为参考信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨柏儒，钟镇基，王自鑫，谢汉萍，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44