一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法与流程

1.本发明属于可靠性工程技术领域，尤其涉及一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法。


背景技术：

2.液晶显示器件是一种借助于薄膜晶体管驱动的有源矩阵液晶显示器，由液晶显示屏和背光模组组成，主要以电流刺激液晶分子产生点、线、面，配合背部灯管构成画面。液晶显示器件广泛应用于人机作业界面和控制终端，其安全可靠地工作对其搭载的设备起着至关重要的作用。
3.液晶显示器件属于高可靠长寿命的产品，随着技术的进步其可靠性指标要求也日益提高，尤其在军工行业，可靠性指标甚至达到十几万小时。现有技术中，主要通过可靠性鉴定试验进行设备的可靠性评估，按照gjb899a的规定，即使采用高风险方案也需要十几万小时的试验时间，无法在工程上实现液晶显示器件的可靠性评估。因此，开展液晶显示器件的快速可靠性评估成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，能够在保障液晶显示器件评估准确度的情况下大幅度缩减试验时间。
5.一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，包括以下步骤：
6.s1：根据液晶显示器件的研制、生产、试验和使用情况，收集液晶显示器件的故障数据，进行故障数据统计分析，确定液晶显示器件所有可能的敏感应力；
7.s2：分别对加载各可能敏感应力的液晶显示器件进行fmeca分析和fta分析，将fmeca分析中导致液晶显示器件发生i、ii类严酷度等级失效模式的应力确定为备选敏感应力，并将fta分析中导致故障树顶事件失效的机理对应的应力也确定为备选敏感应力；
8.s3：分别对加载各备选敏感应力的液晶显示器件进行可靠性强化试验，再根据试验结果从备选敏感应力中筛选出符合设定判据的加速敏感应力；
9.s4：分别对加载各加速敏感应力或加载加速敏感应力任意组合的液晶显示器件进行加速退化试验，得到对应的加速试验时长ta；
10.s5：根据设定的加速因子a和加速试验时长ta计算液晶显示器件的寿命s＝a*ta。
11.进一步地，所述加速敏感应力包括温度、振动、湿度、电应力、太阳辐照或者霉菌。
12.进一步地，若加速敏感应力只有温度，则在设定的ta恒温应力环境下对液晶显示器进行加速退化试验，记录加速退化试验开始时间t0；观测液晶显示器件性能参数，若性能参数未超过故障判据，则继续进行加速退化试验直至达到最大试验时间t
max
，且有ta＝t
max-t0；若液晶显示器件性能参数超过故障判据，则加速退化试验停止，记录加速退化试验停止时间t1，且有ta＝t
1-t0。
13.进一步地，若加速敏感应力只有振动，对液晶显示器件施加随机振动量值wa，记录
加速退化试验开始时间t0；观测液晶显示器件性能参数，若性能参数未超过故障判据，则继续进行加速退化试验直至达到最大试验时间t
max
，且有ta＝t
max-t0；若液晶显示器件性能参数超过故障判据，则加速退化试验停止，记录加速退化试验停止时间t1，且有ta＝t
1-t0。
14.进一步地，若加速敏感应力温度和振动，则有三种加速退化试验工况：仅施加温度应力、仅施加振动应力、同时施加温度应力和振动应力；
15.在不同加速退化试验工况下对液晶显示器件开展加速退化试验，记录加速退化试验开始时间t0；观测液晶显示器件性能参数，若性能参数未超过故障判据，则继续进行加速退化试验直至达到最大试验时间t
max
，且有ta＝t
max-t0；若液晶显示器件性能参数超过故障判据，则加速退化试验停止，记录加速退化试验停止时间t1，且有ta＝t
1-t0。
16.进一步地，当同时施加温度应力和振动应力时，对液晶显示器件施加恒温应力ta，每24小时施加6小时振动，分成2个循环，每个循环3小时，其中，每个循环中，施加10分钟的战斗振动谱，120分钟的运输随机振动谱，50分钟的停止振动。
17.进一步地，所述最大试验时间t
max
的确定方法为：
18.t
max
＝k*ns*tw/af(ta：tu)
19.其中，k为根据液晶显示器件的成熟度确定的工程系数，ns为液晶显示器件的寿命指标，tw为根据液晶显示器件的任务剖面确定的每年承受温度应力的时间，ta为低于温度工作极限10℃的温度加速应力，tu为正常工作环境温，af(ta：tu)为加速因子，其计算方法为：
[0020][0021]
其中，k为玻耳兹曼常数，ea为根据液晶显示器件液晶材料、元器件种类和数量确定液晶显示器件的激活能数据。
[0022]
进一步地，所述加速因子a的设定方法为：
[0023]
当加速敏感应力只有温度应力或同时施加温度应力和振动应力的耦合应力时，a＝af(ta：tu)，af(ta：tu)为设定的加速因子；当加速敏感应力只有振动应力，a＝(wu/wa)-4
，其中，wu为液晶显示器件在正常环境下工作的随机振动量值，wa为加速退化试验时对液晶显示器件施加随机振动量值。
[0024]
进一步地，步骤s3中所述的设定判据为：液晶显示器件退化趋势越明显、越快达到工作极限的前m个应力，其中，m至少为2。
[0025]
有益效果：
[0026]
本发明提供一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，根据液晶显示器件故障数据统计分析结果初步确定液晶显示器件所有可能的敏感应力，采用fmeca和fta可靠性分析进一步筛选出备选敏感应力，采用可靠性强化试验确定最终的加速敏感应力，并采用加速敏感应力开展加速退化试验，快速评估液晶显示器件寿命指标，与相同统计方案下可靠性鉴定试验相比，在保障液晶显示器件评估准确度的情况下试验总时间大幅度缩减，便于工程应用。
附图说明
[0027]
图1为本发明提供的高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价流程图；
[0028]
图2为本发明提供的加速退化试验流程图。
具体实施方式
[0029]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0030]
本发明采用故障数据统计分析和可靠性分析相结合的方法，确定敏感应力，采用可靠性强化试验进一步确定加速敏感应力，并采用该加速敏感应力开展加速退化试验，液晶显示器件的快速可靠性评估；在保障液晶显示器件评估准确度的情况下大幅度缩减试验时间。
[0031]
如图1所示，一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，包括以下步骤：
[0032]
s1：根据液晶显示器件的研制、生产、试验和使用情况，收集液晶显示器件的故障数据，进行故障数据统计分析，确定液晶显示器件所有可能的敏感应力。
[0033]
需要说明的是，液晶显示器件的故障数据包含故障模式、故障原因和故障机理。根据各故障模式发生的频率及其故障机理，进行故障数据统计分析，即可确定液晶显示器件初始的所有可能的敏感应力。
[0034]
s2：分别对加载各可能敏感应力的液晶显示器件进行fmeca分析和fta分析，将fmeca分析中导致液晶显示器件发生i、ii类严酷度等级失效模式的应力确定为备选敏感应力，并将fta分析中导致故障树顶事件失效的机理对应的应力也确定为备选敏感应力。
[0035]
进一步地，备选敏感应力的确定方法具体为：
[0036]
s21、收集液晶显示器件设计和使用信息，开展fmeca分析。所述的fmeca分析包括液晶显示器件功能分析、故障模式分析、故障原因分析和故障影响及严酷度分析。根据fmeca分析结果，确定主要失效模式。
[0037]
s22、对液晶显示器件开展fta分析，所述的fta分析包括选取故障树顶事件、建造故障树和故障树定性分析。根据fta分析结果，确定主要失效机理。
[0038]
s23、根据fmeca和fta分析结果，确定液晶显示器件的敏感应力，具体地，将fmeca分析中导致液晶显示器件发生i、ii类严酷度等级失效模式的应力确定为备选敏感应力，并将fta分析中导致故障树顶事件失效的机理对应的应力也确定为备选敏感应力。
[0039]
s3：分别对加载各备选敏感应力的液晶显示器件进行可靠性强化试验，再根据试验结果从备选敏感应力中筛选出符合设定判据的加速敏感应力。
[0040]
需要说明的是，本发明根据产品功能、使用要求，结合定性指标和定量指标确定故障判据。根据液晶显示器件的敏感应力，结合故障判据，进行可靠性强化试验，获得产品的工作极限和破坏极限，对在可靠性强化试验中激发出的故障进行失效分析，观测参数的退化趋势，选择导致液晶显示器件退化趋势越明显、越快达到工作极限的前m个应力作为加速敏感应力，其中，m至少为2。
[0041]
s4：分别对加载各加速敏感应力或加载加速敏感应力任意组合的液晶显示器件进行加速退化试验，得到对应的加速试验时长ta。
[0042]
可选的，步骤s3筛选出来的加速敏感应力可能包括温度、振动、湿度、电应力、太阳辐照或者霉菌等；本发明以加速敏感应力为对液晶显示器件性能影响最大的温度和振动为例，对加速试验时长ta的获取过程进行详细说明，其余类型的加速敏感应力下的加速试验时长ta同理可得或者不具备加速退化试验的开展条件，则本发明不作赘述。
[0043]
若加速敏感应力只有温度，则在设定的ta恒温应力环境下对液晶显示器进行加速退化试验，记录加速退化试验开始时间t0；观测液晶显示器件性能参数，如光学指标相关的参数，亮度、均匀性等，若性能参数未超过故障判据，表明试验过程中未发生故障，则继续进行加速退化试验直至达到最大试验时间t
max
，且有ta＝t
max-t0；若液晶显示器件性能参数超过故障判据，表明试验过程中发生故障，则加速退化试验停止，记录加速退化试验停止时间t1，且有ta＝t
1-t0。
[0044]
若加速敏感应力只有振动，对液晶显示器件施加随机振动量值wa，记录加速退化试验开始时间t0；观测液晶显示器件性能参数，若性能参数未超过故障判据，表明试验过程中未发生故障，则继续进行加速退化试验直至达到最大试验时间t
max
，且有ta＝t
max-t0，表明试验中未发生故障，达到最大试验时间；若液晶显示器件性能参数超过故障判据，表明试验过程中发生故障，则加速退化试验停止，记录加速退化试验停止时间t1，且有ta＝t
1-t0，表明未达到最大试验时间，但性能参数超过故障判据。
[0045]
若加速敏感应力温度和振动，则有三种加速退化试验工况：仅施加温度应力、仅施加振动应力、同时施加温度应力和振动应力；
[0046]
在不同加速退化试验工况下对液晶显示器件开展加速退化试验，记录加速退化试验开始时间t0；观测液晶显示器件性能参数，若性能参数未超过故障判据，表明试验过程中未发生故障，则继续进行加速退化试验直至达到最大试验时间t
max
，且有ta＝t
max-t0；若液晶显示器件性能参数超过故障判据，表明试验过程中发生故障，则加速退化试验停止，记录加速退化试验停止时间t1，且有ta＝t
1-t0。
[0047]
进一步地，当同时施加温度应力和振动应力时，对液晶显示器件施加恒温应力ta，每24小时施加6小时振动，分成2个循环，每个循环3小时，其中，每个循环中，施加10分钟的战斗振动谱(占比1/18)，120分钟的运输随机振动谱(占比2/3)，50分钟的停止振动(占比5/18)。
[0048]
进一步地，所述最大试验时间t
max
的确定方法为：
[0049]
t
max
＝k*ns*tw/af(ta：tu)
[0050]
其中，k为根据液晶显示器件的成熟度确定的工程系数，已经批量生产成熟的液晶显示器件工程系数取为1～1.3，新研液晶显示器工程系数取为1.4～1.5。
[0051]ns
为液晶显示器件的寿命指标。
[0052]
tw为根据液晶显示器件的任务剖面确定的每年承受温度应力的时间，具体的，根据液晶显示器件的任务剖面，统计液晶显示器件在工作状态下受到温度应力的时间，即可确定每年承受温度应力时间tw。
[0053]
ta为低于温度工作极限10℃的温度加速应力，也即ta根据温度工作极限确定。
[0054]
tu为正常工作环境温，af(ta：tu)为温度加速应力试验条件下相对于正常工作的环境温度下的加速因子，其采用如下阿伦尼斯模型计算得到：
[0055][0056]
其中，k为玻耳兹曼常数，取8.6171
×
10-5
v/k，ea为根据液晶显示器件液晶材料、元器件种类和数量确定液晶显示器件的激活能数据，通常取0.7。
[0057]
所述加速因子a的设定方法为：
[0058]
当加速敏感应力只有温度应力或同时施加温度应力和振动应力的耦合应力时，a＝af(ta：tu)，af(ta：tu)为设定的加速因子；当加速敏感应力只有振动应力，a＝(wu/wa)-4
，其中，wu为液晶显示器件在正常环境下工作的随机振动量值，wa为加速退化试验时对液晶显示器件施加随机振动量值。
[0059]
s5：根据设定的加速因子a和加速试验时长ta计算液晶显示器件的寿命s＝a*ta。
[0060]
由此可见，本发明提供的高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，采用故障数据统计分析和可靠性分析相结合的方法，确定备选敏感应力，采用可靠性强化试验进一步确定加速敏感应力，然后采用加速敏感应力开展加速退化试验，对液晶显示器件进行快速可靠性评估，在保障液晶显示器件评估准确度的情况下大幅度缩减试验时间。
[0061]
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：根据液晶显示器件的研制、生产、试验和使用情况，收集液晶显示器件的故障数据，进行故障数据统计分析，确定液晶显示器件所有可能的敏感应力；s2：分别对加载各可能敏感应力的液晶显示器件进行fmeca分析和fta分析，将fmeca分析中导致液晶显示器件发生i、ii类严酷度等级失效模式的应力确定为备选敏感应力，并将fta分析中导致故障树顶事件失效的机理对应的应力也确定为备选敏感应力；s3：分别对加载各备选敏感应力的液晶显示器件进行可靠性强化试验，再根据试验结果从备选敏感应力中筛选出符合设定判据的加速敏感应力；s4：分别对加载各加速敏感应力或加载加速敏感应力任意组合的液晶显示器件进行加速退化试验，得到对应的加速试验时长t
a
；s5：根据设定的加速因子a和加速试验时长t
a
计算液晶显示器件的寿命s＝a*t
a
。2.如权利要求1所述的一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，其特征在于，所述加速敏感应力包括温度、振动、湿度、电应力、太阳辐照或者霉菌。3.如权利要求1所述的一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，其特征在于，若加速敏感应力只有温度，则在设定的t
a
恒温应力环境下对液晶显示器进行加速退化试验，记录加速退化试验开始时间t0；观测液晶显示器件性能参数，若性能参数未超过故障判据，则继续进行加速退化试验直至达到最大试验时间t
max
，且有t
a
＝t
max-t0；若液晶显示器件性能参数超过故障判据，则加速退化试验停止，记录加速退化试验停止时间t1，且有t
a
＝t
1-t0。4.如权利要求1所述的一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，其特征在于，若加速敏感应力只有振动，对液晶显示器件施加随机振动量值w
a
，记录加速退化试验开始时间t0；观测液晶显示器件性能参数，若性能参数未超过故障判据，则继续进行加速退化试验直至达到最大试验时间t
max
，且有t
a
＝t
max-t0；若液晶显示器件性能参数超过故障判据，则加速退化试验停止，记录加速退化试验停止时间t1，且有t
a
＝t
1-t0。5.如权利要求1所述的一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，其特征在于，若加速敏感应力温度和振动，则有三种加速退化试验工况：仅施加温度应力、仅施加振动应力、同时施加温度应力和振动应力；在不同加速退化试验工况下对液晶显示器件开展加速退化试验，记录加速退化试验开始时间t0；观测液晶显示器件性能参数，若性能参数未超过故障判据，则继续进行加速退化试验直至达到最大试验时间t
max
，且有t
a
＝t
max-t0；若液晶显示器件性能参数超过故障判据，则加速退化试验停止，记录加速退化试验停止时间t1，且有t
a
＝t
1-t0。6.如权利要求5所述的一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，其特征在于，当同时施加温度应力和振动应力时，对液晶显示器件施加恒温应力t
a
，每24小时施加6小时振动，分成2个循环，每个循环3小时，其中，每个循环中，施加10分钟的战斗振动谱，120分钟的运输随机振动谱，50分钟的停止振动。7.如权利要求3～4任一权利要求所述的一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，其特征在于，所述最大试验时间t
max
的确定方法为：t
max
＝k*n
s
*t
w
/af(t
a
:t
u
)其中，k为根据液晶显示器件的成熟度确定的工程系数，n
s
为液晶显示器件的寿命指标，
t
w
为根据液晶显示器件的任务剖面确定的每年承受温度应力的时间，t
a
为低于温度工作极限10℃的温度加速应力，t
u
为正常工作环境温，af(t
a
:t
u
)为加速因子，其计算方法为：其中，k为玻耳兹曼常数，e
a
为根据液晶显示器件液晶材料、元器件种类和数量确定液晶显示器件的激活能数据。8.如权利要求1所述的一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，其特征在于，所述加速因子a的设定方法为：当加速敏感应力只有温度应力或同时施加温度应力和振动应力的耦合应力时，a＝af(t
a
:t
u
)，af(t
a
:t
u
)为设定的加速因子；当加速敏感应力只有振动应力，a＝(w
u
/w
a
)-4
，其中，w
u
为液晶显示器件在正常环境下工作的随机振动量值，w
a
为加速退化试验时对液晶显示器件施加随机振动量值。9.如权利要求1所述的一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，其特征在于，步骤s3中所述的设定判据为：液晶显示器件退化趋势越明显、越快达到工作极限的前m个应力，其中，m至少为2。

技术总结
本发明提供一种高可靠长寿命液晶显示器件快速可靠性评价方法，根据液晶显示器件故障数据统计分析结果初步确定液晶显示器件所有可能的敏感应力，采用FMECA和FTA可靠性分析进一步筛选出备选敏感应力，采用可靠性强化试验确定最终的加速敏感应力，并采用加速敏感应力开展加速退化试验，快速评估液晶显示器件寿命指标，与相同统计方案下可靠性鉴定试验相比，在保障液晶显示器件评估准确度的情况下试验总时间大幅度缩减，便于工程应用。便于工程应用。便于工程应用。


技术研发人员：常莉莉 张童玉
受保护的技术使用者：北京长城电子装备有限责任公司
技术研发日：2021.11.11
技术公布日：2022/3/8