基于BRM下白光OLED恒定應力加速壽命試驗數(shù)據的統(tǒng)計分析 機械設計制造及自動化專業(yè)畢業(yè)設計 畢業(yè)論文

1、目錄摘要ABSTRACT第一章 緒論-11.1 白光OLED的發(fā)展背景-11.2 OLED的特點-11.2.1 OLED的結構和工作原理-21.2.2單一聚合物白光OLED-31.2.3 OLED材料及其對壽命的影響-31.3 白光OLED器件的性能指標-41.3.1 壽命-41.3.2 效率-51.3.3 顯色指數(shù)、色溫-61.4 國內外OLED應用與發(fā)展-61.5研究白光OLED壽命的意義-8第二章 可靠性概述-92.1 可靠性介紹-92.1.1 可靠性和故障-92.1.2 可靠性三要素-102.1.3 可靠性評價-102.2 可靠性研究的意義-102.3 可靠性基本參數(shù)-122.4 OL

2、ED與LED電子產品的可靠性-13第三章 OLED加速壽命試驗理論模型-143.1 威布爾壽命分布-143.2 加速壽命試驗模型-143.3 加速壽命試驗的類型-153.4 雙線性回歸方法-173.5壽命計算公式-18第四章 試驗數(shù)據的統(tǒng)計分析及壽命估計-194.1試驗數(shù)據-194.2 威布爾參數(shù)估計-194.3 加速壽命方程-194.4 分布擬合的校驗-204.5 正常應力下的壽命預測-20第五章 結論-20參考文獻-21致謝-23基于BRM下白光OLED恒定應力加速壽命試驗數(shù)據的統(tǒng)計分析摘 要利用三組恒定應力加速壽命試驗數(shù)據來取得白光OLED的壽命信息。采用三參數(shù)威布爾函數(shù)描述了白光OLE

3、D的壽命分布，并使用雙線性回歸法（BRM）估計形狀參數(shù)和尺度參數(shù)，然后對白光 OLED壽命是否符合威布爾分布進行了Kolmogorov-Smirnov檢驗。數(shù)值結果表明，OLED的壽命服從威布爾分布，精確計算得到的加速參數(shù)使快速估算OLED 壽命成為了可能。關鍵詞：OLED；威布爾分布；壽命預測；雙線性回歸法STATISTICAL ANALYSIS ON CONSTANT-STRESS ACCELERATED LIFE TESTING DATA OF WHITE OLED BASED ON BRMABSTRACTData of three accelerated life tests at c

4、onstant current stresses was used to get the life information of white OLED. The three-parameter Weibull distribution function was applied to describe the life distribution, and Bilinear Regression Method (BRM) was employed to estimate the shape parameter and scale parameter. The Kolmogorov-Smirnov

5、test was performed to verify whether White OLED life meets Weibull distribution or not. The numerical results show that White OLED life follows Weibull Distribution, and the accurate acceleration parameters enable rapid estimation of the White OLED life.Keywords: OLED; Weibull distribution; Life pre

6、diction; BRM第一章 緒論1.1白光OLED的發(fā)展背景OLED技術于1963年被美國New York大學的Pope1教授發(fā)現(xiàn)，使用400V的直流電通過蒽晶體時，觀察到發(fā)光的現(xiàn)象。但是由于當時器件的驅動電壓太高，發(fā)光效率太低，盡管Pope發(fā)表了世界上第一篇有關OLED的文獻，而沒有引起足夠的重視。之后1987年，鄧青云2和Van Slyke3采用了超薄膜技術，用透明導電膜作陽極，三芳胺作空穴傳輸層，Mg/Ag合金作陰極，首次制成了雙層OLED器件結構，實現(xiàn)了用低壓直流驅動來獲得高亮度和高效率的效果。同年鄧青云發(fā)表全球第一篇小分子、雙層式結構有機電激發(fā)光組件裝置的文章。1990年，英國劍

7、橋大學的Friend4等人發(fā)現(xiàn)導電高分子材料PPV具有良好的電致發(fā)光性能，并成功的開發(fā)出以涂布方式將高分子材料應用在OLED上，制成聚合物OLED器件。于是OLED挾著特有的自發(fā)光性、廣視角、高對比、快應答速度和近毫米(mm)厚度的輕薄型化等特性，成為眾人引領期盼的新顯示器技術之一，自此OLED的研究進入了一個快速發(fā)展的時期。經過二十余年的不斷發(fā)展，至今OLED的研究發(fā)展已邁入雙十年頭，然而，OLED正式的商品卻寥寥可數(shù)，有也是屬于較低階的顯示器應用于攜帶式電子產品上。而阻礙OLED商品化的主要因素可歸咎于大型全彩化良率低和壽命短等問題。OLED具備極其廣闊的市場前景，其應用領域的廣泛無疑推動

8、了OLED產業(yè)的發(fā)展。盡管有機發(fā)光二極管(OLED)的材料發(fā)展進度看來相當良好，業(yè)界也陸續(xù)披露了有關效能與亮度不斷獲得突破性進展的新聞，OLED有望成為未來平板顯示的主流技術，然而，在柔性照明與顯示設備領域中，仍有一個主要問題懸而未決：這類裝置的壽命都太短了，其壽命特性已成為制約OLED發(fā)展的關鍵因素之一。盡管OLED壽命近幾年有了顯著提高，企業(yè)開展的常規(guī)壽命試驗方法不僅耗費大量時間，而且極易落后于產品更新?lián)Q代的速度，這樣壽命測試失去了意義。而顯示技術的更新?lián)Q代也是其發(fā)展的必然，OLED顯示技術與傳統(tǒng)的LCD顯示方式不同，無需背光燈，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時，這些有機

9、材料就會發(fā)光。而且OLED顯示屏幕可以做得更輕更薄，無可視角度限制，能夠顯著節(jié)省電能，但有機發(fā)光顯示技術還存在使用壽命短、屏幕大型化難等缺陷。雖然將來技術更優(yōu)秀的OLED將會取代LCD，如何攻克技術難題，將成為中外企業(yè)的重中之重。同時也決定了OLED在平板電視上廣泛應用的進程。因此，迫切需要開發(fā)一種OLED加速壽命測試方法來加快產品的壽命測試進程。由于白光OLED在使用上的廣泛，這也就是本文研究白光OLED壽命的意義所在。1.2 OLED的特點OLED，即有機發(fā)光二極管，又稱為有機電激光顯示。因為具備輕薄、省電、高效率、高亮度、寬視角、低功耗、響應速度快等優(yōu)點，因此從2003年開始，這種顯示設

10、備在MP3播放器上得到了廣泛應用。OLED照明的優(yōu)勢在于具備高發(fā)光效率，適用于大面積面光源，而且針對不同地區(qū)的用戶，能調整其顏色符合各種色溫需求。其次，OLED照明可以做到材質柔軟、易于裁切、造型輕薄，及低驅動電壓等特性，相當符合當前流行的綠色環(huán)保要求。OLED照明的價格雖然比較高昂，但是卻能通過后期不斷改進的使用壽命和效率得到平衡。且由于其薄平面和柔軟的特性，可以考慮往高端消費和建筑市場發(fā)展，與LED照明相互補充，共同成為未來的綠色照明光源5。1.2.1 OLED的結構和工作原理OLED的基本結構是由一薄而透明具半導體特性之銦錫氧化物(ITO)，與電力之正極相連，再加上另一個金屬陰極，包成如

11、三明治的結構。整個結構層中包括了：空穴傳輸層(HTL)、發(fā)光層(EL)與電子傳輸層(ETL)。當電力供應至適當電壓時，正極空穴與陰極電荷就會在發(fā)光層中結合，產生光亮，依其配方不同產生紅、綠和藍RGB三原色，構成基本色彩。白光器件按照結構來劃分，可以分為多種結構：單一聚合物白光OLED、單發(fā)光層白光OLED、多發(fā)光層白光OLED、微腔結構白光OLED、PIN結構白光OLED、疊層結構白光OLED和下轉換白光OLED。OLED的特性是自己發(fā)光，不像TFTLCD需要背光，因此可視度和亮度都高，其次是電壓需求低且省電效率高等，被視為21世紀最具前途的產品之一。有機發(fā)光二極體的發(fā)光原理和無機發(fā)光二極體相

12、似。當元件受到直流電所衍生的順向偏壓時，外加之電壓能量將驅動電子與空穴分別由陰極與陽極注入元件，當兩者在傳導中相遇、結合，即形成所謂的電子空穴復合。而當化學分子受到外來能量激發(fā)后，若電子自旋和基態(tài)電子成對，則為單重態(tài)，其所釋放的光為所謂的熒光；反之，若激發(fā)態(tài)電子和基態(tài)電子自旋不成對且平行，則稱為三重態(tài)，其所釋放的光為所謂的磷光。OLED的一般結構如圖1.1所示。圖1.1 OLED的一般結構當電子的狀態(tài)位置由激態(tài)高能階回到穩(wěn)態(tài)低能階時，其能量將分別以光子或熱能的方式放出，其中光子的部分可被利用當作顯示功能；有機熒光材料在室溫下并無法觀測到三重態(tài)的磷光，故PM-OLED元件發(fā)光效率之理論極限值僅2

13、5%。PM-OLED發(fā)光原理是利用材料能階差，將釋放出來的能量轉換成光子，所以我們可以選擇適當?shù)牟牧袭斪靼l(fā)光層或是在發(fā)光層中摻雜染料以得到我們所需要的發(fā)光顏色。此外，一般電子與電洞的結合反應均在數(shù)十納秒（ns）內，故PM-OLED的應答速度非?？?。1.2.2 單一聚合物白光OLED7研究組在單一聚合物白光OLED方面取得了突破，他們用分子摻雜的物理思想，在發(fā)光分子的主鏈或側鏈上引入高效率發(fā)光基團，通過控制主鏈分子與發(fā)光基團之間的能量傳遞，合成出了一系列可發(fā)白光的單一聚合物，并用這些聚合物制備出了高效率白光OLED。目前最好的結果是亮度12680cd/m2，效率8.99cd/A和5.75lm/

14、W，CIE色度坐標(0.35，0.34)，重要的是由于不存在分子摻雜型的相分離問題，這種單一聚合物白光OLED顯示了非常好的光譜穩(wěn)定性，圖1.2給出了兩個單一聚合物白光器件在不同電壓下的電致發(fā)光光譜?？梢钥吹?，光譜并不隨電壓發(fā)生變化，這在實際應用中非常重要8。圖1.2 兩個單一聚合物白光器件在不同電壓下的電致發(fā)光光譜1.2.3 OLED材料及其對壽命的影響一般而言，OLED可按發(fā)光材料分為兩種：小分子OLED和高分子OLED（也可稱為PLED）。小分子OLED和高分子OLED的差異主要表現(xiàn)在器件的制備工藝不同：小分子器件主要采用真空熱蒸發(fā)工藝，高分子器件則采用旋轉涂覆或噴涂印刷工藝。導致照明顯

15、示產品壽命問題的主要在于發(fā)光材料本身，即其對水份和氧氣的固有敏感性。而無論這些照明顯示設備多么令人印象深刻，或是看起來有多優(yōu)雅，消費者都不會愿意購買產品壽命過短的產品。對有機太陽能光伏(organicphotovoltaics，OPV)材料而言也是如此盡管與結晶硅相比，這種新興材料擁有潛在的低成本加工法等優(yōu)勢，但即使對一些不大要求長壽命的應用來說，它的壽命仍然不夠長。而材料也就和壽命有著密切的關系，影響OLED壽命衰退的因素，可將其區(qū)分為內在和外在兩種。所謂的外在因素，就是指OLED壽命衰退并非與OLED本身組件結構或是所使用的有機材料有關。而造成外在因素的最大來源就是環(huán)境中的水氧，由于OLE

16、D內有機材料與高活性金屬陰極對于環(huán)境中的水氧皆相當敏感，受侵蝕的位置當OLED通電時即呈現(xiàn)不發(fā)光的黑點，而黑點將會隨著時間的增長而慢慢變大，使得真正發(fā)光的區(qū)域越來越小，造成OLED亮度衰退的現(xiàn)象。當能夠完全抑制OLED組件黑點的生長來源后，卻仍可以發(fā)現(xiàn)OLED的亮度還是隨著操作時間增長而產生衰退現(xiàn)象。而這樣的衰退機制，就要歸咎于OLED本身組件結構或是所使用的有機材料上，因此，這些就稱之為內在因素。有機材料有以下性質對壽命有直接影響：(1)熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性是指有機材料本身需具有高的玻璃轉移溫度、和高的熱裂解溫度。這是因為在OLED制作過程中，有機膜層是以熱蒸鍍的方式形成，所以剛蒸鍍于基板上的

17、有機膜層多屬于非結晶型態(tài)；然而，對于一些低玻璃轉移溫度的有機材料來說，其易受到操作環(huán)境的溫度或是OLED組件內部產生的焦耳熱(JouleHeating)，誘使膜層產生結晶型態(tài)，如此將會改變有機材料原本的物理性質，進而造成OLED亮度衰退的現(xiàn)象。(2)電和光激發(fā)(氧化還原)穩(wěn)定性：在多層式OLED組件中，理論上，空穴傳輸層中就只有空穴載子在其中傳遞，而電子傳輸層中就只有電子載子在其中傳遞；然而，對于發(fā)光層來說，就同時存在著電子與空穴載子于其中。因此，作為發(fā)光層的有機材料，其對電和光激發(fā)的穩(wěn)定性、或是其帶正電或帶負電的離子物質是否穩(wěn)定就格外重要。(3)有機材料純度：有機材料的純度，被視為最基礎來評

18、斷有機材料是否能用于OLED的首要條件之一，然而，卻又是最容易被輕視的問題之一。磷光材料開發(fā)的領導廠商UniversalDisplayCorporation(UDC)，針對其產品紅色磷光客發(fā)光體材料(RD07)的不同純度對于OLED壽命進行測量，發(fā)現(xiàn)不同純度的有機材料對于壽命有著相當程度的影響9。1.3 白光OLED器件的性能指標白光OLED器件的性能指標主要包括壽命、效率、顯色指數(shù)、色溫等，下面就來簡要介紹一下這幾個重要參數(shù)。1.3.1 壽命OLED器件壽命的評估最早是由柯達提出的，它是指當器件亮度為初始亮度的一半時器件的發(fā)光時間。影響OLED壽命的因素主要有以下幾點：（1）OLED的陰電極

19、大多為電離能較小的活潑金屬(如鈣、鎂、鋁等)，它們在含氧的環(huán)境中極易被氧化，從而導致器件性能的下降；（2）有機發(fā)光材料對雜質、氧、水都非常敏感，極易被污染，從而降低發(fā)光效率；（3）OLED工作時產生的焦耳熱會進一步加劇OLED器件中各種材料，如襯底材料、發(fā)光材料、輔助材料和電極在空氣中的老化，進而影響器件的使用壽命。此外如果器件的效率低，則意味著有更多的光以熱的形式輻射掉了，也會影響器件的穩(wěn)定性。因此，提高效率除了省電，也有助于提高壽命。而對小型顯示器件而言，OLED的壽命(在100cd/m2條件下大于5,000小時)是足夠的，但用于照明，這是遠遠不夠的，必須在目前的基礎上提高2050倍，即壽

20、命至少要在1000cd/m2亮度下超過20000小時。根據之前分析的影響壽命的因素，提高器件壽命可從以下方面加以考慮：（1） 提高器件的發(fā)光效率OLED工作時，激子退激存在輻射、非輻射兩種復合方式，輻射復合產生光，而非輻射復合產生熱，使器件發(fā)熱升溫、有機材料老化、小分子晶化，導致OLED的壽命降低。因此，提高器件的發(fā)光效率，降低熱的產生，減少熱對有機薄膜結構和性能的影響是延長其壽命的重要手段。（2） 減少器件的老化盡量避免短路現(xiàn)象的發(fā)生，此現(xiàn)象的發(fā)生主要是因為有機薄膜不均勻致密，從而有貫穿有機層的微型導電通路形成。因此，制備高質量的有機薄膜是解決此問題的關鍵，消除雜質的影響，使有機材料通過升華

21、等方法達到高純或超高純的目的。要延長器件的壽命，封裝技術的研究與開發(fā)更顯得尤為緊迫和重要。如下圖所示，下面就幾種封裝方法的優(yōu)缺點進行討論。 圖1.3 封裝圖（1）物理法封裝技術OLED封裝的一個簡單方法就是將金屬背電極包埋在一層厚的金屬涂層中，這種方法加工簡便、價格低廉。但在金屬蒸鍍過程中不可避免地會有針孔缺陷形成，這一缺陷是目前已有技術很難克服的。由于針孔為氧氣和水分的侵入提供了足夠的空間，所以這種方法對于延長OLED的使用壽命并不是十分有效的方法。（2）化學法封裝技術利用氣相沉積聚合法對OLED器件進行封裝，具體運用何種氣相沉積技術以及何種材料進行封裝需視情況而定。（3）復合封裝法復合封裝

22、法也就是所謂的多層包覆密封，它彌補了靠單一無機物或有機物封裝帶來的缺陷，被認為是最具發(fā)展前景的一類封裝方法。2008年維信諾（Visionox）公司宣布，該公司與清華大學合作，在白光OLED器件壽命方面取得新突破。采用低成本熒光材料制備的白光OLED器件，在1000cd/m2初始亮度下，壽命超過100000小時，超過了業(yè)界之前公布的最好記錄。此次在白光OLED壽命方面取得的重大突破，是由于清華大學和維信諾的研究人員采用了新型復合發(fā)光層結構，同時也解決了OLED光源屏體發(fā)光均勻性問題。壽命對OLED器件的重要性不言而喻，國內在壽命方面能取得突破也讓人十分欣喜。本文也著重研究了OLED的壽命試驗數(shù)

23、據的統(tǒng)計分析。1.3.2 效率由于OLED發(fā)光屬于電流驅動，因此量子效率可以比較準確地描述OLED內發(fā)光機制的優(yōu)劣。量子效率定義為放出光子數(shù)目與注入電子數(shù)目的比率，而量子效率又可分為外部量子效率和內部量子效率。外部量子效率是指在觀測方向，射出器件表面的光子數(shù)目與注入電子數(shù)目的比率，由于OLED器件是多層結構，發(fā)光層所發(fā)出的光會經由波導效應或再吸收而損失，因此內部量子效率是排除此效應后發(fā)光層實際的發(fā)光效率，而出光率即為外部量子效率與內部量子效率之比。如果應用在顯示技術上，發(fā)光效率又稱電流效率。它和發(fā)光效率是較常被使用的，前者注重發(fā)光材料特性的考慮，為材料與化學家常引用，而后者則注重面板耗電和能量

24、系統(tǒng)設計的考量，為光電工程師常用。1.3.3 顯色指數(shù)、色溫光源的色溫是通過對比它的色彩和理論的熱黑體輻射體來確定的。熱黑體輻射體與光源的色彩相匹配時的開爾文溫度就是那個光源的色溫，它直接和普朗克黑體輻射定律相聯(lián)系。顯色指數(shù)是通過與同色溫的參考或基準光源(白熾燈或日光)下物體外觀顏色的比較。光所發(fā)射的光譜內容決定光源的光色，但同樣光色可由許多、少數(shù)甚至僅僅兩個單色的光波混合而成，對各個顏色的顯色性亦大不相同。相同光色的光源會有相異的光譜組成，光譜組成較廣的光源較有可能提供較佳的顯色品質。當光源光譜中很少或缺乏物體在基準光源下所反射的主波時，會使顏色產生明顯的色差。色差程度愈大，光源對該色的顯色

25、性愈差。一般來說，色溫在30006000K之間的高質量光源顯色指數(shù)要在80以上。2007年，柯尼卡美能達公司宣布了其白光器件在效率上取得的進展，采用藍色、黃綠色和紅色磷光材料而制備的白光器件在亮度1000cd/m2下效率可以達到64lm/W，此效率遠遠超過了白熾燈的效率，為白光OLED進入照明市場提供了可能。2008年，美國UDC宣布其開發(fā)出了在亮度1000cd/m2下發(fā)光效率可達到1021m/W的白光OLED，發(fā)出的白光顯色指數(shù)(CRI)為70，色溫為3900K，壽命為8000小時。此款白光技術除了使用UDC自己開發(fā)的磷光材料外，還使用了與南韓LG化學和新日鐵化學合作開發(fā)的材料，這是當初白光

26、技術方面宣布的最高效率10。1.4 國內外OLED應用與發(fā)展作為未來的商業(yè)領域的重頭戲，自1999年首度商業(yè)化以來，OLED已成功的應用在多個領域中。在商業(yè)領域OLED顯示屏可以適用于POS機和ATM機、復印機、游戲機等；在通訊領域則可適用于手機、移動網絡終端等領域；在計算機領域則可大量應用在PDA、商用PC和家用PC、筆記本電腦上；消費類電子產品領域，則可適用于音響設備、數(shù)碼相機、便攜式DVD；在工業(yè)應用領域則適用于儀器儀表等；在交通領域則用在GPS、飛機儀表上等。因此，OLED在國內外都有很高的受重視程度。（1）國外OLED發(fā)展概況美國越來越重視OLED照明，在美國國家計劃中有固態(tài)照明的項

27、目，其中OLED照明項目的目標為“達到75150lmPW，且使用壽命為10000h”。在美國能源部推進的固體照明開發(fā)項目中，柯達公司開發(fā)的是發(fā)光效率和壽命等符合國際標準“EnergyStar”的OLED照明?？逻_現(xiàn)已開發(fā)出了發(fā)光效率符合EnergyStar標準的OLED照明器具，其發(fā)光效率為561mPW，壽命為10000h。美國UDC公司針對困擾OLED照明的商業(yè)化的壽命問題，一直在不斷改進OLED器件的效率、顏色和壽命，2008年其研發(fā)成功壽命為80000h的OLED器件(在1000cdPm2效率達到501mPW)，這項成就增強了OLED照明取代傳統(tǒng)照明的可行性。2009年5月，UDC公司研

28、制成功了在1000cdPm2達到1021mPW的OLED器件，這項成果對OLED技術來說具有里程碑意義，這一效率已經超過了目前的白熾燈和熒光燈。這些技術均來自于該公司獨有的磷光OLED技術。國外的電氣公司與各種國際機構(如IEE、IEEE等)中，可靠性工作都很受重視，IEC在1965年成立了可靠性與維修性技術委員會，至今已發(fā)布了不少關于可靠性與維修性方面基礎性或共性的標準：如IEC300可靠性與維修性管理，它為產品在制訂可靠性與維修性時提供參考，還有IS09000系列標準的補充文件提供有關可靠性方面的內容；還有IEC605設備可靠性試驗與IEC706維修性導則IEC605是關于設備可靠性試驗方

29、面一套較為完整的基礎性標準，它規(guī)定了設備可靠性驗證試驗和可靠性測定試驗的總原則、具體程序及試驗方案。日本對于OLED照明的興趣也在迅速增長中，日本政府參與的New Energyand Industrial Technology Development Organization正在推廣一些方案，其中一個方案中，松下電工、出光興產與Tazmo這3家企業(yè)將協(xié)作開發(fā)OLED照明技術。另外，日本鋼鐵化學(Nippon Steel Chemical)已開始就此供應相關材料。日本的Konica Minolta公司在2006年1月30號宣布已經成功開發(fā)了1000cdPm2達到64lmPW的白光OLED亮度適用

30、于照明應用。2008年5月Lumiotec新公司成立時，其發(fā)布的OLED面板亮度為5000cdPm2，發(fā)光效率為201mPW，壽命為6000h，2009年3月在東京有明國際會展上展出了該公司用研發(fā)裝置制作的厚度119mm的面板11。（2）國內OLED發(fā)展概況我國OLED技術研究經過10余年的發(fā)展，取得了一系列重大技術成果，并成功實現(xiàn)了產業(yè)化，為我國實現(xiàn)顯示產業(yè)的彎道趕超帶來了希望。國內許多知名企業(yè)如維信諾、上海天馬、京東方、彩虹、虹視等都在大力推進OLED特別是AMOLED發(fā)展的步伐。其中北京維信諾科技有限公司，清華大學技術入股，建有中國大陸第一條OLED試生產線，與清華一起申請了30多項國內

31、外OLED專利。開發(fā)了128*64、132*64、16*1等OLED產品。并研制成功了64(RGB)*64、96(RGB)*64、160(RGB)*128彩色OLED，96*64多色及240單色OLED樣品，并在2008年進入規(guī)?；a。2005年11月開始在昆山籌備建立中國大陸第一條OLED大規(guī)模生產線。上海航天歐德(上海大學)，與杭州士蘭微電子合作，最近成功開發(fā)出具有自主知識產權的國內第一款OLED專用驅動IC芯片。其包括一顆80行驅動(SC1680)和一顆80列驅動(SC16805)采用QFP封裝，用于手機屏的TAB和COF用驅動IC也已開發(fā)出樣品。汕尾信利半導體（技術：韓國Viatro

32、n，設備：日本Evatach），該公司的OLED生產線是中國大陸第一條具有規(guī)模生產能力的生產線。盡管如此，我國境內的融資環(huán)境還不完善，與平板顯示產業(yè)的“高投入、長周期”的投資組織模式有差距，研發(fā)投入不足，缺少核心專利技術。加強政策財政支持力度，政府部門要加大對各種平板顯示核心技術研發(fā)的支持力度，強化自主創(chuàng)新能力，著重突破技術發(fā)展瓶頸，大力發(fā)展擁有自主知識產權的技術，提高下一代顯示技術的自主創(chuàng)新能力。產業(yè)鏈不完善，國內產業(yè)鏈貢獻價值不突出，大部分關鍵基礎材料和核心關鍵設備依賴進口。形成自主生產平板顯示器件的能力。中國企業(yè)在專利領域的積累仍處于最初階段，仍需在相對較長的一段時間內投入更多精力做好O

33、LED產業(yè)基礎研發(fā)工作，同時應注重全球范圍專利布局研究，并慎重考慮中國自身在該領域內的專利布局情況，以取得長足發(fā)展。中國大陸還沒有一家能夠提供穩(wěn)定量產供貨OLED材料的廠商，所以目前OLED材料需要全面進口。國家各級政府對包括OLED在內的新型平板顯示器等一批重大高技術產業(yè)化的研究的越來越重視,支持力度越來越集中，而且采取了加大政府采購對自主創(chuàng)新產品的支持等鼓勵企業(yè)研發(fā)的有力措施。光電顯示產業(yè)及其相關產業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)之一?；谧灾骷夹g的中國大陸OLED產業(yè)的興起對提升我國顯示產業(yè)的國際競爭力具有重要意義。新興的OLED技術為中國大陸顯示器行業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展提供了一個難得的歷史機遇。我國

34、大陸很多地方和企業(yè)加大對OLED產業(yè)的投入，加快了OLED技術的發(fā)展和產業(yè)規(guī)模的擴大，將會快速培養(yǎng)起一批能夠盡早參與國際競爭的企業(yè)，形成突破點和帶動效應，大大縮短“中國創(chuàng)造”屹立于世界先進行列的進程，使中國成為國際光電顯示產業(yè)強國12。1.5 研究白光OLED壽命的意義OLED具備極其廣闊的市場前景，其應用領域的廣泛無疑推動了OLED產業(yè)的發(fā)展。有望成為未來平板顯示的主流技術，其壽命特性已成為制約OLED發(fā)展的關鍵因素之一。盡管OLED壽命近幾年有了顯著提高，企業(yè)開展的常規(guī)壽命試驗方法不僅耗費大量時間，而且極易落后于產品更新?lián)Q代的速度，這樣壽命測試失去了意義。而顯示技術的更新?lián)Q代也是其發(fā)展的必

35、然，OLED顯示技術與傳統(tǒng)的LCD顯示方式不同，無需背光燈，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時，這些有機材料就會發(fā)光。而且OLED顯示屏幕可以做得更輕更薄，無可視角度限制，能夠顯著節(jié)省電能，但有機發(fā)光顯示技術還存在使用壽命短、屏幕大型化難等缺陷。雖然將來技術更優(yōu)秀的OLED將會取代LCD，如何攻克技術難題，將成為中外企業(yè)的重中之重。同時也決定了OLED在平板電視上廣泛應用的進程。OLED由于具有高效率、高亮度、寬視角、低功耗、響應速度快等優(yōu)點，得到國際社會特別是產業(yè)界和學術界的重視，已經逐漸擁有電視、MP3播放器、手機、可彎曲標價牌的市場。從整體來看，OLED照明的優(yōu)勢在于具備

36、高發(fā)光效率，適用于大面積面光源，而且針對不同地區(qū)的用戶，能調整其顏色符合各種色溫需求。其次，OLED照明可以做到材質柔軟、易于裁切、造型輕薄，及低驅動電壓等特性，相當符合當前流行的綠色環(huán)保要求。而白光OLED技術的全彩色像素點只有白色發(fā)光二極管。在三個白色發(fā)光OLED二極管的上部涂覆有紅綠藍三原色的濾光膜，進而形成視覺上的三原色發(fā)光。這種技術只涉及到白色一種OLED反光材料的制備，但是卻需要采用三種濾光膜：不過濾光膜技術已經在LCD液晶面板產業(yè)中廣泛應用，非常成熟。就目前OLED領域白光和三原色兩大技術而言，在當前OLED快速普及的背景下，在保留三原色OLED高端產品的同時，推出低端白色OLE

37、D產品幾乎是必然的趨勢。相對RGB OLED顯示來說，白光OLED技術難度與成本較低，因此量產化的難度就更低，市場普及的可能性也高于RGB OLED。相比RGB OLED而言，白光OLED更值得我們研究的意義，但是唯有在壽命上給予保障，才會有效推動白光OLED的發(fā)展。因此，OLED產品的可靠性問題也日益受到關注，如果使用幾年之后發(fā)現(xiàn)亮度減半，和現(xiàn)在的燈管LCD一樣，OLED會更慘，LCD的燈管不行可以換燈管，OLED只有換屏了。售價5000美元更是會讓顧客望而卻步，只有在OLED的壽命可靠性得到證實，才是量產面市的時機。對于投入市場的有機EL器件要求在連續(xù)操作下使用壽命達到10000小時以上，

38、儲存壽命要求5年。一般的壽命試驗在正常工作條件下需一年以上的時間，在時間和經費上來說已成為企業(yè)的沉重負擔，因此，迫切需要開展加速壽命試驗以期在較短的時間內評估白光OLED的使用壽命。我國是世界上用電量較大的國家之一，電量的12%被用于照明，目前照明光源主要有白熾燈和熒光燈。白熾燈的效率很低，只有1215lm/W，大部分能量以熱的形式被浪費掉，熒光燈的效率約為白熾燈的4倍，但是熒光燈含有汞，會造成環(huán)境污染。因此，迫切需要一種新型的光源技術，于是有機發(fā)光二極管應運而生。OLED是平面固態(tài)光源，發(fā)光均勻，不閃爍，不僅效率高，有效節(jié)省了資源，而且環(huán)保無污染，還可以制備在柔性襯底上，是一種新型的具有無限

39、應用潛力的綠色光源技術。所以，開發(fā)一種OLED加速壽命測試方法來加快產品的壽命測試進程是有必要的。由于白光OLED在使用上的廣泛，這也就是我們研究白光OLED壽命的意義所在。本課題利用威布爾分布函數(shù)、雙線性回歸法(BRM)的理論建立白光OLED壽命估計的理論模型。通過已經實現(xiàn)的加大白光OLED的驅動電流開展的三組恒定應力加速壽命試驗，利用威布爾函數(shù)來描述其壽命分布，并對已得到數(shù)據利用雙線性回歸法(BRM)完成了白光OLED加速壽命試驗數(shù)據的統(tǒng)計分析13。第二章 可靠性概述2.1 可靠性介紹根據國家標準GB-6583的規(guī)定，環(huán)境可靠性是指：產品在規(guī)定的條件下、在規(guī)定的時間內完成規(guī)定的功能的能力。

40、產品在設計、應用過程中，不斷經受自身及外界氣候環(huán)境及機械環(huán)境的影響，而仍需要能夠正常工作，這就需要以試驗設備對其進行驗證，這個驗證基本分為研發(fā)試驗、試產試驗、量產抽檢三個部分。對產品而言，可靠性越高就越好?？煽啃愿叩漠a品，可以長時間正常工作（這正是所有消費者需要得到的）；從專業(yè)術語上來說，就是產品的可靠性越高，產品可以無故障工作的時間就越長。2.1.1 可靠性和故障簡單的說，狹義的“可靠性”是產品在使用期間沒有發(fā)生故障的性質。例如一次性注射器，在使用的時間內沒有發(fā)生故障，就認為是可靠的；再如某些一旦發(fā)生故障就不能再次使用的產品，日光燈管就是這類型的產品，一般損壞了只能更換新的。從廣義上講，“可

41、靠性”是指使用者對產品的滿意程度或對企業(yè)的信賴程度。而這種滿意程度或信賴程度是從主觀上來判定的。為了對產品可靠性做出具體和定量的判斷，可將產品可靠性可以定義為在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，元器件（產品）、設備或者系統(tǒng)穩(wěn)定完成功能的程度或性質。例如，汽車在使用過程中，當某個零件發(fā)生了故障，經過修理后仍然能夠繼續(xù)駕駛。產品實際使用的可靠性叫做工作可靠性。工作可靠性又可分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是產品設計制造者必須確立的可靠性，即按照可靠性規(guī)劃，從原材料和零部件的選用，經過設計、制造、試驗，直到產品出產的各個階段所確立的可靠性。使用可靠性是指已生產的產品，經過包裝、運輸、儲存、安裝、使用

42、、維修等因素影響的可靠性。產品、系統(tǒng)在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的能力稱為可靠性。這里的產品可以泛指任何系統(tǒng)、設備和元器件。產品可靠性定義的要素是三個“規(guī)定”：“規(guī)定條件”、“規(guī)定時間”和“規(guī)定功能”。提到可靠性，自然也會談到故障。產品或產品的一部分不能或將不能完成預定功能的事件或狀態(tài)，稱之為故障。故障的表現(xiàn)形式，叫做故障模式。引起故障的物理化學變化等內在原因，叫做故障機理。不可修產品（如電子元器件），失效產品的故障按其故障的規(guī)律可以分為兩大類：偶然故障與漸變故障。2.1.2 可靠性三要素可靠性包含了耐久性、可維修性、設計可靠性三大要素。耐久性：產品使用無故障性或使用壽命長就是耐

43、久性。例如，當空間探測衛(wèi)星發(fā)射后，人們希望它能無故障的長時間工作，否則，它的存在就沒有太多的意義了，但從某一個角度來說，任何產品不可能100%的不會發(fā)生故障?？删S修性：當產品發(fā)生故障后，能夠很快很容易的通過維護或維修排除故障，就是可維修性。像自行車、電腦等都是容易維修的，而且維修成本也不高，很快的能夠排除故障，這些都是事后維護或者維修。而像飛機、汽車都是價格很高而且非常注重安全可靠性的要求，這一般通過日常的維護和保養(yǎng)，來大大延長它的使用壽命，這是預防維修。產品的可維修性與產品的結構有很大的關系，即與設計可靠性有關。設計可靠性：這是決定產品質量的關鍵，由于人機系統(tǒng)的復雜性，以及人在操作中可能存在

44、的差錯和操作使用環(huán)境的這種因素影響，發(fā)生錯誤的可能性依然存在，所以設計的時候必須充分考慮產品的易使用性和易操作性，這就是設計可靠性。一般來說，產品的越容易操作，發(fā)生人為失誤或其他問題造成的故障和安全問題的可能性就越小；從另一個角度來說，如果發(fā)生了故障或者安全性問題，采取必要的措施和預防措施就非常重要。例如汽車發(fā)生了碰撞后，有氣囊保護。2.1.3 可靠性評價可靠性的評價可以使用概率指標或時間指標，這些指標有：可靠度、失效率、平均無故障工作時間、平均失效前時間、有效度等。典型的失效率曲線是浴盆曲線，其分為三個階段：早期失效區(qū)、偶然失效區(qū)、耗損失效區(qū)。早期失效區(qū)的失效率為遞減形式，即新產品失效率很高

45、，但經過磨合期，失效率會迅速下降。偶然失效區(qū)的失效率為一個平穩(wěn)值，意味著產品進入了一個穩(wěn)定的使用期。耗損失效區(qū)的失效率為遞增形式，即產品進入老年期，失效率呈遞增狀態(tài)，產品需要更新。提高可靠性的措施可以是：對元器件進行篩選；對元器件降額使用，使用容錯法設計（使用冗余技術），使用故障診斷技術等?？煽啃灾饕娐房煽啃约霸骷倪x型有必要時用一定儀器檢測14。2.2可靠性研究的意義產品的性能指標是應該充分重視的，但隨著科學技術的發(fā)展，產品的可靠性也愈來愈被人們所重視，因為許多產品的使用價值是與其使用壽命的長短緊密相聯(lián)的。一個生產高可靠性產品的工廠可以抵三、四個同類工廠，一個生產低可靠性產品的工廠往

46、往因為失去在市場上的競爭能力而倒閉。所以，可靠性的研究是很有意義的。（1）可靠性研究的重要性首先是電子產品的復雜程度在不斷增加。人們最早使用的礦石收音機是非常簡單的，隨之先后出現(xiàn)了各種類型的收音機、錄音機、錄放相機、通訊機、雷達、制導系統(tǒng)、電子計算機以及宇航控制設備，復雜程度不斷地增長。電子設備復雜程度的顯著標志是所需元器件數(shù)量的多少。而電子設備的可靠性決定于所用元器件的可靠性，因為電子設備中的任何一個元器件、任何一個焊點發(fā)生故障都將導致系統(tǒng)發(fā)生故障。一般說來，電子設備所用的元器件數(shù)量越多，其可靠性問題就越嚴重，為保證設備或系統(tǒng)能可靠地工作，對元器件可靠性的要求就非常高、非?？量?。其次，電子設

47、備的使用環(huán)境日益嚴酷，現(xiàn)已從實驗室到野外，從熱帶到寒帶，從陸地到深海，從高空到宇宙空間，經受著不同的環(huán)境條件，除溫度、濕度影響外，海水、鹽霧、沖擊、振動、宇宙粒子、各種輻射等對電子元器件的影響，導致產品失效的可能性增大。第三，電子設備的裝置密度不斷增加。從第一代電子管產品進入第二代晶體管，現(xiàn)已從小、中規(guī)模集成電路進入到大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，電子產品正朝小型化、微型化方向發(fā)展，其結果導致裝置密度的不斷增加，從而使內部溫升增高，散熱條件惡化。而電子元器件將隨環(huán)境溫度的增高，降低其可靠性，因而元器件的可靠性引起人們的極大重視?？煽啃砸呀浟袨楫a品的重要質量指標加以考核和檢驗。長期以來，人們只用產品

48、的技術性能指標作為衡量電子元器件質量好壞的標志，這只反映了產品質量好壞的一個方面，還不能反映產品質量的全貌。因為，如果產品不可靠，即使其技術性能再好也得不到發(fā)揮。從某種意義上說，可靠性可以綜合反映產品的質量?？煽啃怨こ淌且粋€綜合的學科，它的發(fā)展可以帶動和促進產品的設計、制造、使用、材料、工藝、設備和管理的發(fā)展，把電子元器件和其它電子產品提高到一個新的水平。正因為這樣，可靠性已形成一個專門的學科，作為一個專門的技術進行研究15。（2）可靠性高的優(yōu)勢可靠性高的產品才能滿足現(xiàn)代技術和生產的需要。現(xiàn)代生產技術的發(fā)展特點之一是自動化水平不斷提高。一條自動化生產線是由許多零部件組成，生產線上一臺設備出了故

49、障，則會導致整條線停產，這就要求組成線上的產品要有高可靠性，Appolo宇宙飛船正是由于高可靠性，才一舉順利完成登月計劃?，F(xiàn)代生產技術發(fā)展的另一特點設備結構復雜化，組成設備的零件多，其中一個零件發(fā)生故障會導致整機失效。如1986年美國“挑戰(zhàn)者”號航天飛機就是因為火箭助推器內橡膠密封圈因溫度低而失效，導致航天飛機爆炸和七名宇航員遇難及重大經濟損失。由此可見，只有高可靠性產品才能滿足現(xiàn)代技術和生產的需要?？煽啃愿叩漠a品可獲得高的經濟效益。提高產品可靠性可獲得很高的經濟效益。如美國西屋公司為提高某產品的可靠性，曾作了一次全面審查，結果是所得經濟效益是為提高可靠性所花費用的100倍。另外，產品的可靠性

50、水平提高了還可大大減少設備的維修費用。1961年美國國防部預算中至少有25%用于維修費用。蘇聯(lián)過去有資料統(tǒng)計，在產品壽命期內下列產品的維修費用與購置費用之比為：飛機為5倍，汽車為6倍，機床為8倍，軍事裝置為10倍，可見提高產品可靠性水平會大大降低維修費用，從而提高經濟效益?？煽啃愿叩漠a品，才有高的競爭能力。只有產品可靠性提高，才能提高產品的信譽，增強日益激烈的市場競爭能力。日本的汽車曾一度因可靠性差，在美國造成大量退貨，幾乎失去了美國市場。日本總結了經驗，提高了汽車可靠性水平，因此使日本汽車在世界市場上競爭力很強。中國實行改革、開放的國策，現(xiàn)又面臨加入WTO，挑戰(zhàn)是嚴峻的。我們面臨的是世界發(fā)達

51、國家的競爭，如果我們的產品有高的可靠性，那就能打入激烈競爭的世界市場，從而獲得巨大經濟效益，促進民族工業(yè)的發(fā)展；相反，則會被別國擠出市場，甚至失去部分國內市場，由此可見生產高可靠性的產品的重要性。這也研究可靠性的重要意義所在，白光OLED需要可靠性的支持16。2.3 可靠性基本參數(shù)（1）可靠度或可靠度函數(shù)產品的可靠度是指產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，完成規(guī)定功能的概率。假設規(guī)定的時間為t，產品的壽命為T，在一批產品中的壽命有的T>t，也有的Tt，從概率論角度可以將可靠度表示為T>t的概率，即 （2.1）在數(shù)值上，某個時間的概率可用試驗中該事件發(fā)生的頻率來估計。（2）失效概率或積累失

52、效概率失效概率是表征產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，喪失規(guī)定功能的概率，也成為不可靠度。它也是時間t的函數(shù)，記作，顯然 （2.2）它在數(shù)值上等于1減可靠度，也就是說，產品從0開始試驗（或工作）到時刻t，失效總數(shù)與初始試驗（或工作）產品總數(shù)之比，積累失效概率與可靠度的關系式為 （2.3）（3）平均壽命平均壽命對不可修復或不值得修復的產品和可修復的產品有不同的含義。對于不可修復的產品，其壽命是指產品發(fā)生失效前的工作時間或工作次數(shù)。因此，平均壽命是指壽命的平均值，即產品在喪失規(guī)定功能前的平均工作時間，通常記作MTTF（mean time to failure）。對可修復的產品，壽命是指兩次相鄰故障間的工作時間