led显示器寿命-液晶显示器寿命评估

液晶显示器寿命评估 孔令军 1，任立军 2 【摘 要】提出了一种液晶显示器寿命评估方法。介绍了加速寿命实验的基本原 理和实验方法，并对加速模型进行推导，在进行分布验证的前提下进行寿命计 算，通过加速状态下测试的产品寿命计算任意环境下的寿命，完成液晶显示器 的寿命评估。 【期刊名称】液晶与显示 【年(卷),期】2011(026)002 【总页数】4 【关键词】关 键 词：加速寿命试验；平均寿命；分布 1引言 目前国内外对电子产品的寿命评估较多［1－3］，而对于液晶显示器（LCD）的 寿命评估较少［4］。虽然国内一些终端产品（笔记本、电视等）使用液晶面板 的企业也做过 MTBF 评估，但由于整机评估受产品结构影响比较大，所以不能 单独对液晶显示屏进行寿命评估。液晶显示器是一类特殊产品，结合了物理学、 化学、光学、材料学等综合特性，国内外对其寿命评估的相关文献比较少，很 多企业在对液晶显示器评估时直接参照电子产品的评估方法，甚至直接引用相 关参数来计算，虽然其结论有一定的参考性，但是评估的误差相对较大。 对产品的寿命评估一般有 3 种方法：其一是将产品放在正常使用的环境下测试， 自然损耗，直到寿命终止；其二是收集类似产品的出货及不良退货数据加以整 理，估算产品的寿命；其三是采用加速寿命试验，以合理的试验计划，将一定 的产品投入到合适的加速条件下led显示器寿命，加速产品的损耗，保证这类损耗和自然损耗 是相同的，然后通过加速模型计算常规环境下的产品寿命。

本文通过加速模型推导和产品寿命分布分析，建立了液晶显示器产品寿命的评 估方法。此评估方法已经应用于国内外各类客户的产品评估，并且得到了较好 的评价。 2实验 2.1 加速寿命试验原理 半导体器件等电子元器件在使用或储存过程中，总存在着某种比较缓慢的物理 化学变化。当这一物理化学变化过程发展到一定阶段，器件的外观特性和功能 就会逐步变化，最终导致特性的退化和功能的完全丧失，即失效。器件的失效 大多是由于器件表面状态的变化和体内、金属化系统等的物理化学变化造成的。 这些变化遵循一定的规律，外界环境对这样的变化可以通过加速的方式来完成， 加速应力与产品寿命的理论关系则由加速试验模型描述。 2.2 加速寿命试验模型 加速寿命的常用模型为阿列尼乌斯模型、爱伦模型及以电应力为加速变量的加 速模型。大多数电子元器件、复杂机器及系统的寿命都服从一定的分布，产品 的加速模型和寿命分布不能等同计算。 阿列尼乌斯模型适用于产品的单应力温度，Power－law humidity model［1］ 适用于温度和湿度双应力。根据液晶显示器产品特性，选择的加速应力模型为 Power－law humidity model。

计算公式为： 式中：L 为产品在温度 T 和湿度 RH 下的寿命；T 为产品的工作温度（热力学 温度）；RH 为产品的相对湿度（%RH）；k 为玻尔兹曼常数，k＝8.617×10－5 eV／℃；Ea 为产品激活能；n 为湿度加速因子。由式（1）推导出来的加速系 数 Γ［1］为： 激活能 Ea 是晶体中晶格点阵上的原子运动到另一点阵或间隙位置时所需的能量， 是反映温度应力对产品寿命影响的一种指标。阿列尼乌斯认为，对于某一确定 反应来说，激活能是不随温度变化的常数（温度小于 500K）。激活能对加速系 数影响较大，同一产品不同失效模式会使激活能发生变化，目前可以看到很多 机构推荐的激活能值，而这些只能是参考，不能直接应用于具体产品上，需要 进行推导计算。 对式（1）两边取对数，即得到线性化的广义模型： 对式（3）求解三元一次方程，给出参数 a、b、c，再代到式（2），就可以推 导任何温度、湿度条件下的寿命，为评估液晶显示器产品的常规寿命提供理论 依据。 常规产品的寿命即平均无故障时间（Mean Time Between Failure，MTBF） 为加速条件下的 MTBF 乘以加速因子 Γ。