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

基于BRM下白光OLED恒定應力加速壽命試驗數據的統計分析上海電力學院本科畢業(yè)設計（論文）目錄摘要ABSTRACT第一章緒論11.1白光OLED的發(fā)展背景11.2OLED的特點11.2.1OLED的結構和工作原理21.2.2單一聚合物白光OLED31.2.3OLED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、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122.4OLED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第四章試驗數據的統計分析及壽命估計194.1試驗數據194.2威布爾參數估計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據的統計分析摘要利用三組恒定應力加速壽命試驗數據來取得白光OLED的壽命信息。采用三參數威布爾函數描述了白光OLED的壽命分布，并使用雙線性回歸法（BRM）估計形狀參數和尺度參數，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

Statisticalanalysisonconstant-stressacceleratedlifetestingdataofwhiteOLEDbasedonBRMABSTRACTDataofthreeacceleratedlifetestsatconstantcurrentstresseswasusedtogetthelifeinformationofwhiteOLED.Thethree-parameterWeibulldistributionfunctionwasappliedtodescribethelifedistribution,andBilinearRegressionMethod(BRM)wasemployedtoestimatetheshapeparameterandscaleparameter.TheKolmogorov-SmirnovtestwasperformedtoverifywhetherWhiteOLEDlifemeetsWeibulldistributionornot.ThenumericalresultsshowthatWhiteOLEDlifefollowsWeibullDistribution,andtheaccurateaccelerationparametersenablerapidestimationoftheWhiteOLEDlife.Keywords:OLED;Weibulldistribution;Lifeprediction;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NewYork大學的Pope[1]教授發(fā)現，使用400V的直流電通過蒽晶體時，觀察到發(fā)光的現象。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VanSlyke[3]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，英國劍橋大學的Friend[4]等人發(fā)現導電高分子材料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，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換代的速度，這樣壽命測試失去了意義。而顯示技術的更新換代也是其發(fā)展的必然，OLED顯示技術與傳統的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。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。1.2OLED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]。1.2.1OLED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1.1OLED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25%。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的材料當作發(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十納秒（ns）內，故PM-OLED的應答速度非?？靃6]。1.2.2單一聚合物白光OLED單一聚合物白光OLED主要以旋涂的單一聚合物為主，由于結構簡單，可用旋涂、噴墨、印刷、卷對卷等廉價的加工工藝成膜，制備的白光OLED在顯示與照明領域中由于低成本而得到廣泛應用。然而，由于效率低、穩(wěn)定性差等問題，單一聚合物白光OLED一直沒有取得明顯進展。最近，L.X.Wang[7]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/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1.2.3OLED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OLED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OLED的亮度還是隨著操作時間增長而產生衰退現象。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、色溫等，下面就來簡要介紹一下這幾個重要參數。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20~50倍，即壽命至少要在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：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。減少器件的老化盡量避免短路現象的發(fā)生，此現象的發(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的壽命試驗數據的統計分析。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目與注入電子數目的比率，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目與注入電子數目的比率，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系統設計的考量，為光電工程師常用。1.3.3顯色指數、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系。顯色指數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，光源對該色的顯色性愈差。一般來說，色溫在3000~6000K之間的高質量光源顯色指數要在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(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)照明的項目，其中OLED照明項目的目標為“達到75～150lmPW，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照明取代傳統照明的可行性。2009年5月，UDC公司研制成功了在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NewEnergyandIndustrialTechnologyDevelopmentOrganization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)將協作開發(fā)OLED照明技術。另外，日本鋼鐵化學(NipponSteelChemical)已開始就此供應相關材料。日本的KonicaMinolta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，并成功實現了產業(yè)化，為我國實現顯示產業(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Viatron，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OLED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。基于自主技術的中國大陸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)實現跨越式發(fā)展提供了一個難得的歷史機遇。我國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換代的速度，這樣壽命測試失去了意義。而顯示技術的更新換代也是其發(fā)展的必然，OLED顯示技術與傳統的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OLED產品幾乎是必然的趨勢。相對RGBOLED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RGBOLED。相比RGBOLED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)現亮度減半，和現在的燈管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，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12~15lm/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、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，利用威布爾函數來描述其壽命分布，并對已得到數據利用雙線性回歸法(BRM)完成了白光OLED加速壽命試驗數據的統計分析[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。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、維修等因素影響的可靠性。產品、系統在規(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、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——機系統的復雜性，以及人在操作中可能存在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??；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，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、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發(fā)生故障。一般說來，電子設備所用的元器件數量越多，其可靠性問題就越嚴重，為保證設備或系統能可靠地工作，對元器件可靠性的要求就非常高、非?？量?。其次，電子設備的使用環(huán)境日益嚴酷，現已從實驗室到野外，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代技術和生產的需要?，F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代技術和生產的需要。可靠性高的產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。蘇聯過去有資料統計，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。可靠性高的產品，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，現又面臨加入WTO，挑戰(zhàn)是嚴峻的。我們面臨的是世界發(fā)達國家的競爭，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（1）可靠度或可靠度函數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T≤t，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，記作，顯然（2.2）它在數值上等于1減可靠度，也就是說，產品從0開始試驗（或工作）到時刻t，失效總數與初始試驗（或工作）產品總數之比，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。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（meantimetofailure）。對可修復的產品，壽命是指兩次相鄰故障間的工作時間，而不是指產品的報廢時間。因此，對這類產品的平均壽命是指平均無故障工作時間，或稱平均故障間隔時間，記作MTBF（meantimebetweenfailures）。但是，不管哪類產品，平均壽命在理論上的意義是類似的，其數學表達式也是一致的。設產品壽命的失效概率密度函數為，那么它的數學期望：（2.4）產品的平均壽命一般都是未知的，特別是在產品的失效分布未知的情況下，所以一批產品的平均壽命一般式通過壽命試驗，用獲得的數據來估算的。由于可靠性壽命試驗往往是破壞性的，故只能抽取部分進行壽命試驗。如果從中抽取了個樣品，經過壽命試驗獲得各樣品發(fā)生故障的時刻分別為，，，，那么這個數的算術平均值：（2.5）就可用來估計該產品的平均壽命。如果較大，那么可按一定時間間隔對壽命試驗進行分組。譬如把個數據分為組，設第個組中有個數據，表示第組的時間中值，并用表示組內每一個數據的近似值，于是件樣品總的工作時間可作如下近似計算：（2.6）于是這批產品的平均壽命的估計公式為：（2.7）一般說來，電子元器件的平均壽命愈長，在短時間內工作的可靠性愈高。但是，可靠性與壽命雖然密切相關，又不是同一概念，不能混為一談。不能認為可靠性高，壽命就長；也不能認為壽命長的可靠性就必然高，這與使用要求有關。通常所指的高可靠，是指產品完成要求任務的把握性特別高；而長壽命，是指產品可以用很長時間工作而性能良好。如海、地纜線通訊設備所用元器件要求使用20年而性能良好，體現了長壽命；導彈工作時間不一定長，但工作時間內（幾秒、幾分或半小時）要求高度可靠，萬無一失，這就體現為高可靠[17]。2.4OLED與LED電子產品的可靠性電子產品的可靠性是指產品在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力，它是電子產品質量的一個重要組成部分。一個電子產品盡管其技術性能指標很高，但如果它的可靠性不高，它的質量就不能算是好的。產品的可靠性不高將會給生產帶來很大損失，隨著控制系統的大型化，一個系統所用的電子元件越來越多，只要其中一個元件發(fā)生故障，一般都會導致整個系統發(fā)生故障，由此產生的經濟損失將遠遠超過一個元件本身的價值，所以元件的可靠性越來越重要。電子產品是否適應預定的環(huán)境和滿足可靠性指標，必須通過可靠性試驗進行鑒定或考核；有時還需通過試驗來暴露產品在設計和工藝中存在的問題，通過故障分析確定主要的故障模式和發(fā)生的原因，進而采取改進措施。所以可靠性試驗不僅是可靠性活動的重要環(huán)節(jié)，也是進一步提高產品可靠性的有效措施。OLED的發(fā)光原理類似發(fā)光二極管，可參考傳統的發(fā)光二極管LED評價方法。一般來說，LED的可靠性是以半衰期（即光輸出量減少到最初值一半的時間）來表征，大概在1萬到10萬小時之間LED的可靠性測試包括靜電敏感度特性、壽命、環(huán)境特性等指針的測試。靜電敏感度特性是指LED能承受的靜電放電電壓。某些LED由于電阻率較高，且正負電極距離很短，若兩端的靜電電荷積累到一定值時，這一靜電電壓會擊穿PN結，嚴重時可將PN結擊穿導致LED失效，因此必須對LED的靜電敏感度特性進行測試，獲得LED的靜電放電故障臨界電壓。目前一般采用人體方式、機器方式、器件充電方式來模擬現實生活中的靜電放電現象[18]。現在，在激烈的市場經濟競爭中，以優(yōu)取勝、以質量與可靠性取勝，必將成為共識。為了進一步開展電器產品的可靠性工作，以提高我國電器產品的可靠性水平，我們應該盡快制定其他主要電器產品（如低壓斷路器、熱繼電器等）可靠性試驗方法的行業(yè)標準；電子產品生產企業(yè)應加強可靠性管理工作。為了開展可靠性設計、可靠性生產、可靠性實驗和失效分析工作，必須要有健全的可靠性管理組織；為了收集現場使用中的失效產品或現場失效信息，也需要健全的可靠性管理組織；為了把失效分析得到的信息反饋給設計部門、生產部門和試驗部門，更需要健全的可靠性管理組織。因此，加強可靠性管理工作是十分必需和重要的。第三章OLED加速壽命試驗理論模型3.1威布爾壽命分布威布爾分布是瑞典物理學家W.Weibull在分析材料強度及鏈條強度時推導出的一種分布函數，具有使用范圍廣、數據擬合能力強等特點。由于對OLED產品的壽命預測中，除了關心平均壽命、可靠壽命等外，還關心其可能的最小壽命，因此，在OLED壽命分析中引入三參數威布爾分布。設OLED的壽命服從三參數威布爾分布，其分布函數為：(3.1)式中：。m為形狀參數，其值的大小決定密度曲線的幾何形狀；為尺度參數，它決定著F(t)曲線的陡度，越大，壽命越長，但數據也越分散，說明失效機理越復雜；為位置參數，也稱最小壽命，表明產品在以前不會發(fā)生失效，失效只在以后發(fā)生，不影響密度曲線的形狀，只是使密度曲線發(fā)生平移。壽命試驗是對產品的可靠性進行調查、分析和評價的一種常用方法。通常的壽命試驗是指：從一批產品中隨機抽取一定數量的產品組成一個樣本。樣本中的個體稱為樣品，樣品的個數稱為樣品容量。將此樣本放在使用環(huán)境下（又稱為正常應力水平下）進行壽命試驗，觀測每個樣品的失效時間，最后用統計推斷方法對這些試驗數據進行處理，從而對這批產品的可靠性進行分析和評價，給出產品的各種可靠性指標[19]。3.2加速壽命試驗模型加速壽命試驗是指，在超過使用環(huán)境條件的應力水平下對樣品進行的壽命試驗。這種實驗的特點是：選擇一些比正常使用環(huán)境惡劣的應力水平，又稱為加速應力水平，在這些加速應力水平下進行壽命試驗。由于產品的實驗環(huán)境變得惡劣，從而加速了產品失效，縮短了試驗時間。在獲得的失效數據基礎上，運用加速壽命試驗模型，對產品在正常應力水平下的各種可靠性特征進行統計推斷。由于采用截尾壽命試驗可以縮短試驗時間，因此截尾壽命試驗是人們常用的壽命試驗方法。但是，隨著科學技術的發(fā)展，高可靠，長壽命產品愈來愈多，為了評定產品的可靠性，在使用環(huán)境條件（正常應力水平）下進行截尾壽命試驗也無法適應實際需要。例如許多電子元件的壽命是很長的，在正常應力水平下可達到幾百萬小時，若取1000這樣的元器件進行壽命試驗，為了獲得一定數量失效數據則需要試驗數萬小時，甚至更長的時間，使試驗失去意義。為了解決上述矛盾，人們又發(fā)展了另一種可以有效地縮短試驗時間的壽命試驗方法——加速壽命試驗。設OLED的特征壽命與電流應力I滿足以下加速模型，即：(3.2)式中：，為加速參數。加速壽命試驗模型是利用加速壽命試驗信息外推產品在正常應力水平下的各種可靠性特征的關鍵。對于許多產品，特別是電子產品，其加速壽命模型可以根據物理，化學原理得到，例如，當溫度作為加速應力時，可以根據量子學的Eyring公式：(3.3)式中t為時間；M是化學反應總量；S為絕對溫度，C為常數；k=1.38×10-23J/K，稱為Boltzmann常數。顯然，反應速度dM/dt隨著溫度的升高而增加，容易得到產品壽命與絕對溫度之間的關系，即：(3.4)式中，A為常數，由此可得到，隨著溫度的增加，產品壽命在縮短。當溫度在較小范圍內變化時，上式可以近似為(3.5)這就是著名的Arrhenius方程。化學反應速率常數隨溫度變化關系的經驗公式[20]。3.3加速壽命試驗的類型加速壽命試驗大致可分為三類：（1）恒定應力加速壽命試驗它是將一定數量的樣品分為幾組，每組固定在一定的應力水平下進行壽命試驗，要求選取各應力水平都高于正常工作條件下的應力水平。試驗時要進行到各組樣品均有一定數量的產品發(fā)生失效為止。圖3.1恒加試驗示意圖(×表示失效)（2）步進應力加速壽命試驗它是先選定一組應力水平，譬如是，它們都高于正常工作條件下的應力水平。試驗開始時把一定數量的樣品在應力水平下進行試驗，經過一段時間，如小時后，把應力水平提高到，未失效的產品在應力水平繼續(xù)進行試驗，如此繼續(xù)下去，直到一定數量的產品發(fā)生失效為止。圖3.2步加試驗示意圖(×表示失效)（3）序進應力加速壽命試驗它所施加的應力水平將隨時間等速上升，這種試驗需要專門的設備。圖3.3序加試驗示意圖(×表示失效)上述三種加速壽命試驗中，以恒定應力加速壽命試驗最為成熟。盡管這種試驗所需的時間不是最短，但比一般的壽命試驗的試驗時間還是縮短了不少。因此它還是經常被采用的試驗方法。目前國內外許多單位以采用恒定應力加速壽命試驗的方法來估計產品的各種可靠性特征。恒定應力加速壽命試驗方法的重要性自然而然不可忽視。本文正是對恒定應力下的加速壽命試驗數據的統計分析，下文會著重對統計分析加以描述[21]。3.4雙線性回歸方法線性回歸分析是可靠性分析中概率分布三參數估值的常用方法之一，單一回歸性的圖估法缺乏精度指標，而且過程及步驟繁雜。為此，通過增加一條回歸線的方法來解決，使估算方法簡單方便，而且由計算機來實現。（1）雙線性回歸分析原理根據三參數威布爾分布函數式(3.1)，可以得到以下兩種形式的線性函數式：(3.6)(3.7)它們均可表示為：(r=1,2)(3.8)式中：(3.9)(3.10)（2）擬合方程對于線性回歸方程(3.11)由最小二乘法公式可知：(3.12)將式(3.6)及(3.7)代入回歸公式(3.9)，可以推得參數m、以及的表達式。由式(3.6)及(3.9)得形狀參數m和尺度參數，并注意到A1=m可得：(3.13)(3.14)位置參數由式(3.7)及式(3.9)推得：(3.15)以上3個關于m、以及計算公式可以分別記為：(3.16)顯然，m與是互為現成的迭代算式。對于和兩曲線相交的情況：(1)兩曲線相交：首先可以斷定，兩曲線必定相交且交于一點，若不相交則可解釋為數據不服從威布爾分布，相交兩點以上在實際物理意義上無法解釋；(2)兩曲線為緩和單調降：因為估值本身的含義就是一種平滑作用。由威布爾分布的特性可知：假設增大，則m得減少，反之亦然；(3)兩曲線的定義域：對于，兩曲線的定義域顯而易見為。對于，顯而易見為m>0，且實際中要求m不要太大，一般取。下面設計迭代求解的算法：(1)給任一m初值，一般為；(2)由得一值，再由得一m*值；(3)若m*>m，則減少m；若m*<m，則增大m。由此得以循環(huán)；(4)當計算滿足精度即時，計算停止。當m和求解后，將m和代入即可求得[22]。3.5壽命計算公式威布爾分布下OLED在正常電流應力下的平均壽命和中位壽命：（3.17）式中：為伽馬函數，為下的尺度參數。下的形狀參數m可取加權平均:（3.18）式中：為每個電流應力下的樣品個數。第四章試驗數據的統計分析及壽命估計對于高可靠電子產品，人們有時采用步進應力試驗來評價這類產品的可靠性水平。步進應力試驗固然能節(jié)省試驗時間和樣品，但這種試驗方法有其本身固有的缺點，主要是試驗數據的統計精度較低。應用恒定應力加速壽命試驗來評價其可靠性水平，雖然通常需要較長的試驗時間和較多的樣品。特別是在低應力水平下，產品的壽命試驗沒有明顯的加速性。這樣，評價高可靠的產品可靠性水平通常需花費較大的代價。盡管如此，為了追求高精度，我們仍選擇恒定應力的方法[23]。4.1試驗數據試驗方案的三組恒定應力加速壽命試驗得到的白光OLED試驗樣品的失效時間列于表4.1，試驗樣品正常工作時的電流為I0＝3.20mA。表4.1I1、I2、I3恒定電流應力試驗樣的失效時間電流應力/mA失效時間/ht1t2t3t4t5t6t7t8t9t10I1=9.641691.502084.672092.502100.322374.502421.502586.002621.502868.002879.50I2=17.09601.50689.67697.33716.50785.50854.50889.501115.671131.331251.50I3=22.58406.00440.50463.50532.50555.50643.67651.33716.50762.50—4.2威布爾參數估計針對表4.1中的失效數據，采用文中所述的BRM方法求出各電流應力下的形狀參數、尺度參數和位置參數，如表4.2所示。表4.2每個電流應力下的、和應力水平/mAI1=9.64I2=17.09I3=22.585.63601.29562.04842232.0007359.9825306.7940304.3946557.5392307.41224.3加速壽命方程將三組恒定應力下的數據點繪于圖4.1，采用最小二乘法進行擬合，求解出式（3.2）的加速參數，則加速壽命方程為：(4.1)加速壽命曲線，即OLED壽命特征圖，如圖4.1所示，其決定系數，接近1，說明擬合程度非常好[24]。圖4.1壽命特征圖4.4分布擬合的校驗這里，采用K-S理論[25]來進行檢驗,計算得到觀測的K-S統計量分別為這說明通過了K-S檢驗。4.5正常應力下的壽命預測將表4.2中的代入式(3.18)可求出正常工作電流應力下的形狀參數。再將OLED客戶實際使用最小壽命的平均值作為OLED的位置參數，即，結合式(4.1)便可得到OLED在正常電流應力下的尺度參數。由此利用求得的、、，并結合式（3.17）即可計算出OLED平均壽命為。第五章結論通過對OLED恒定應力加速壽命試驗數據的統計分析，得出結論如下：1)本文中各應力下的失效時間均通過了K-S檢驗，表明白光OLED產品的壽命服從三參數威布爾分布；2)加速壽命曲線的擬合系數R2＝0.9976很接近于1，證實白光OLED符合加速模型的假定；3)利用Matlab編程使得復雜的白光OLED加速壽命試驗數據統計分析變得簡單，得到的壽命信息比較接近白光OLED的實際壽命，這為OLED生產廠商進行壽命設計提供技術指導。參考文獻KapilSakariya,ClementK.M.Ng,PeymanServati,andArokiaNathan.Acceleratedstresstestingofa-Si:HpixelcircuitsforAMOLEDdisplays[J].IEEETransactionsonElectronDevices,2005,12(52):2577-2583.BarrDR,DavidsonT.AKolmogorov-Smirnovtestforcensoredsamples[J].Technometrics,1973,15(4):739-757.C.W.Tang,S.A.VanSlyke,"Organicelectroluminescentdiodes"[J].AppliedPhysicsLetters,1987,51:913-915.JanBirnstock.PINOLEDsImprovedstructuresandmaterialstoenhancedevicelifetime[J].JournaloftheSID,2008,16(2):221-229.陳金鑫．OLED有機電致發(fā)光材料與器件[M]．北京：清華大學出版社，2007:1-34.張方暉，席儉飛，王秀峰．硫系玻璃薄膜封裝層對OLED壽命的影響[J]．半導體光電，2010,31(1):30-33.L.X.Wang,RVN,Melnik,F.Z.Lv.Stressinducedpolarizationswitchingandcoupledhystereticdynamicsinferroelectricmaterials[J].FrontiersofMechanicalEngineering,2011,6(3):287-291.AdachiC,TsutsuiT,SaitoS.Organicelectroluminescentdevicehavingaholeconductorasanemittinglayer[J],AppliedPhysicsLetters,1989,55(15):1489-1491.尹盛，劉衛(wèi)忠，劉陣，等．有機電致發(fā)光器件的驅動技術[J]．液晶與顯示，2003,18(2):106-111.李曉峰，朱文清，曹進，等．多層白色有機發(fā)光器件的結構和性能優(yōu)化[J]．光電子?激光，2008,19(9):1166-1169.常天海，彭雙慶．OLED應用技術的進展[J]．真空與低溫，2008,14(2):115-118.葛廣平．我國加速壽命試驗研究的現狀與展望[M]．數理統計與管理，2000,19(1):25-29.邱勇，萬博泉．關于我國發(fā)展OLED技術和產業(yè)的思考[J]．現代顯示，2002,33:4-7.戴樹森，費鶴良，王玲玲，等．可靠性試驗及其統計分析[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1983.李書明，董成利，黃燕曉．基于威布爾的發(fā)動機渦輪葉片壽命可靠性評估[J].中國民航大學學報，2008(04).JongInPark,SukJooBae.DirectPredictionMethodsonLifetimeDistributionofOrganicLight-emittingDiodesfromAcceleratedDegradationTests[J].IEEETransactionsonReliability,2010,59(1):74-90.AnilR.Duggal.LargeAreaWhiteOLEDs[J].JournaloftheSID,2005:28-31.郭朋輝．OLED器件技術及產業(yè)化進展[R]．技術論壇，2010,(1):46-50.ZhangJianping,WangRuitao.ReliabilitylifepredictionofVFDbyconstanttemperaturestressacceleratedlifetestsandmaximumlikelihoodestimation[J].JournalofTestingandEvaluation,2009,37(4):316-320.茆詩松．加速壽命試驗的加速模型[J].質量與可靠性,2003,(2):15-17.張建平，王睿韜．對數正態(tài)分布下基于MAM的VFD加速壽命試驗研究[J]．電子器件，2008,31(6):1735-1738.張建平，武文麗，朱文清．Weibull分布下基于MLE的紅外發(fā)光二極管壽命預測[J]，半導體光電，2011,32(1):17-25.陳循，張春華．加速試驗技術的研究、應用與發(fā)展[J]．機械工程學報，2009,45(8):130-136.張志華．加速壽命試驗及其統計分析[M]．北京：北京工業(yè)大學出版社，2002.1-197.BarrDR,DavidsonT.AKolmogorov-Smirnovtestforcensoredsamples[J].Technometrics,1973,15(4):739-757.

致謝光陰似箭，日月如棱。四年的時間，在我們漫長的人生旅途中是那么的短暫，但是，這短短的四年是最真誠的青春，是最純真的歲月，是最美麗的大學生活。畢業(yè)設計階段帶給自己的指導，從最初的資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，張老師和周廷君學長給了我耐心的指導和無私的幫助。為了指導我們的畢業(yè)論文，他們放棄了自己的休息時間，他們的這種無私奉獻的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向他們表示我誠摯的謝意。盡管張老師對我們的要求不低，但是這也是大學畢業(yè)前的最后一次試煉，從畢業(yè)設計中我學到了不少東西，為將來踏上社會迎接挑戰(zhàn)打好了基礎。最后，感謝張老師和兩位學長，以及同組的大家，是你們陪伴著我度過了這難忘的畢業(yè)設計。也感謝大學的其他同學們，是你們和我一起走完了這四年。祝愿大家在將來在各方面都能越過越好，也希望自己不辜負大家對我的期待，在事業(yè)上能有所作為?；贑8051F單片機直流電動機反饋控制系統的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統基于32位嵌入式單片機系統的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統開發(fā)基于單片機的液壓動力系統狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統單片機系統軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統的研制基于單片機的數字磁通門傳感器HYPERLINK"/detail.ht