新一代电子显示屏 OLED 寿命受谁影响？

2020-03-23 16:58:01, 消耗品团队安捷伦科技（中国）有限公司

OLED 是什么，

为何多款智能手机都选择它？

初听 OLED 比较陌生，它其实已作为高新材料，正逐步替代传统电子显示屏，广泛应用于智能手机、笔记本、显示屏、电视、平板、数码相机等领域。与传统电子显示屏靠背光灯发光的原理不同，OLED 能够实现自发光，具有驱动电压低、高亮度、快速响应、超薄、柔性显示等特点。这使得具有 OLED 屏幕的手机可有效减少自身厚度、更加节能省电、待机时间更长。

OLED 显示屏使用寿命受谁影响？

OLED 发光材料是 OLED 显示技术的核心，是一种随着时间流逝亮度会递减的材料，特别是蓝色发光材料寿命相较于红光和绿光衰减速度更快。OLED 发光材料中元素杂质检测十分必要，如有机发光层由于制造中的元素污染很可能成为电子、空穴再结合的中心或淬灭中心，导致亮度衰退，从而使得发光效率下降。氯离子作为淬灭剂对磷光有很强的淬灭作用，会导致高电流密度下磷光器件寿命快速下降。

OLED 中氯元素的分析难点

氯有两个天然同位素，分别是 ³⁵Cl（ 75.76% 丰度）和 ³⁷Cl（ 24.24% 丰度）。ICP-MS 测定氯元素时，由于 ³⁵Cl 受到 ¹⁷O¹⁸O⁺和 ¹⁶O¹⁸OH⁺的严重质谱干扰，³⁷Cl 受到 ³⁶ArH⁺、¹²C¹²C¹³C⁺以及 ¹²C¹²C¹²CH⁺的严重的质谱干扰，因此痕量检测的难度很高。

图 1. ICP-MS/MS 测定氯元素的反应机理

串接质谱仪（ICP-MS/MS）在氢气反应模式下，通过测定反应产物 ³⁵ClHH⁺来检测氯元素，其中 Q1 四极杆质滤器（质量分辨率小于 1amu ）可以将除 m/z=35 以外的所有离子排除在反应池之外，彻底杜绝副反应的发生，如 ³⁶Ar⁺+H₂→³⁶ArH⁺+H 和 ¹²C₃⁺+H₂→¹²C₃H⁺+H，避免副反应产物的干扰。

OLED 发光材料中元素杂质检测的前处理方式，通常采用的是选择合适的有机溶剂（如NMP）直接溶解。稀释因子视元素杂质含量及 OLED 发光材料溶解度而定，以保证制备样品溶解后的稳定性和上机分析后各元素数据的稳定性。氯本身是高电离能元素（12.97eV），在等离子体中离子化效率很低（0.45%），而有机溶剂的碳基体抑制效应则会大幅降低氯的灵敏度。氯是易污染、难清洗元素，在 ICP-MS 进样系统的残留会使得氯元素背景值持续偏高。

2012 年，安捷伦科技公司推出了世界上第一台电感耦合等离子体串联质谱仪（ICP-MS/MS），目前该仪器在半导体行业元素检测领域被广泛使用，特别是针对质谱干扰强、含量低的元素检测有突出优势。

ICP-MS/MS 使用妙招，

完美应对 OLED 中氯元素分析难点

在进行 OLED 中氯元素分析时，下列专门针对有机溶剂直接分析的配置工具均有助于提高实测数据的稳定性：

推荐您使用石英材质的雾化器、雾室和连接管，1.5m 内径的有机炬管，耐有机溶剂的废液连接管，铂材质的采样锥和截取锥。
推荐以 Ar/O₂混合气添加到雾室或炬管连接管处，同时配合调节采样深度及补偿气流速来确保等离子体对有机溶剂的解离效果，防止积碳。
推荐您使用 -5℃ 的帕尔帖装置制冷雾室，避免有机溶剂的高蒸汽压会使等离子体稳定性下降进而熄灭。

图 2. 采样锥及雾化器

采用 400μL/min 的 Micromist 石英雾化器，可以增加样品提升量。采用有机氯（C₃H₇CIO₂）配制标准曲线，可以实现更好的基体匹配。方法优化后氯元素在 NMP 中灵敏度由 21cps/ppb 增加至 167cps/ppb，仪器检出限由 3.6ppb 降低至 0.4ppb，见图 3 所示。