CN102222455B

CN102222455B - 一种amoled微型显示器的寿命评估方法

Info

Publication number: CN102222455B
Application number: CN 201110158656
Authority: CN
Inventors: 胡赞东; 汪博炜
Original assignee: YUNNAN NORTH OLIGHTEK OPTO-ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: YUNNAN NORTH OLIGHTEK OPTO-ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: CN102222455A

Abstract

一种AMOLED微型显示器的寿命评估方法，涉及OLED（有机发光二极管）显示器的寿命评估方法，尤其是一种AMOLED（主动矩阵式有机发光二极管）微型显示器的寿命评估方法。该方法包括对样本的加速老化测试、对该加速老化过程建立亮度衰减的理论模型、对亮度衰减的理论模型进行分析并建立寿命推算模型从而计算出半衰期用来评估寿命。

Description

一种AMOLED微型显示器的寿命评估方法

技术领域

本发明涉及OLED（有机发光二极管）显示器的寿命评估方法，尤其是一种AMOLED（主动矩阵式有机发光二极管）微型显示器的寿命评估方法。

背景技术

OLED即有机发光二极管是近年来发展迅速的一门技术。从驱动方式上，OLED可分为主动矩阵式(AMOLED)和被动矩阵式(PMOLED)，一般来说，屏幕对角线1英寸以下的，称为OLED微型显示器。与传统的LCD相比，OLED显示器具有自发光、视角广，响应时间快，发光效率高，操作电压低，面板厚度薄，工作温度范围广，可柔性制作，生产成本低等优势，因此被视为下一代的主流显示技术，只是稍有不足的是OLED的寿命较短。

OLED为电流致发光工作机制，在恒定电流下，OLED器件会因非本质和本质劣化因素发生退化，非本质因素包括基板的平整度原因、微小颗粒的污染、有机层与电极层的分离以及金属层的颗粒变化等，而本质因素则包括有机膜的稳定性和激发态的稳定性变化、可移动的离子杂质以及正电荷的积累影响等。器件退化的外在表现是在恒定驱动下，亮度会随着时间衰减。亮度衰减到初始值一半时经过的时间称之为半衰期t_1/2，半衰期表征OLED显示器的寿命。

OLED由多层有机薄膜组成，包括电子、空穴注入层、电子、空穴传输层、电子、空穴阻挡层、发光层等。在发光层中掺杂不同的荧光/磷光分子，OLED会发出不同颜色的光。不同的多层膜结构设计、材料应用，也会显著影响OLED器件的寿命。

AMOLED微型显示器可广泛应用在各个领域，不同场合下的目标使用亮度不同，相应的寿命也不同。因此，全面评估出AMOLED微型显示器的寿命以及建立一套完整的AMOLED微型显示器寿命评估方法，可以更好地指导生产，对推进其大规模的商业应用，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种AMOLED微型显示器的寿命评估方法，以达到较全面地评估，尤其是推算出其在低亮度下的使用寿命，以满足其指导大规模商业应用的需要。

本发明的一种AMOLED微型显示器的寿命评估方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）在具有相同占空比T_on、不同电流驱动信号周期T的驱动下，对至少6个样本的AMOLED微型显示器在初始亮度L₀的亮度下进行器件的加速老化测试，其中，占空比T_on为使用时间t₁与驱动信号周期T比值，占空比T_on值在0至1之间，驱动信号周期T在500ms以下，初始亮度L₀至少为1000cd/m2；

（2）对该加速老化过程建立亮度衰减的理论模型即SED理论模型，并计算出各个样本在加速老化测试中相对应的半衰期t_1/2；

SED理论模型的数学表达式为：

其中，t为衰减时间，L_(t)为对应时刻的亮度，L₀为初始亮度，τ和β为两个待定系数，通过拟合L-t曲线，求出τ和β，令L_(t)/L₀=0.5，则可求出半衰期t_1/2；

（3）对亮度衰减的理论模型进行分析，通过步骤（2）所计算得出的不同样本β偏差值评估同一批器件的均匀性、结构稳定性，β偏差越小，则生产均匀性越好，β偏差越大，则生产均匀性越不好，β的相对偏差应在10%以内；

（4）建立寿命推算模型，推算模型的数学表达式为：

其中，L₀为初始亮度，t_1/2为半衰期，根据上述步骤中各个样本的L₀取值和计算出的相对应的t_1/2值，通过拟合求出n和C确定该表达式，然后根据显示器实际使用亮度L_obj值，求出L_obj下的t_1/2值。

所述的老化测试过程中，需要定期采集不同时刻t对应的显示器亮度L_(t)，时间间隔Δt为0.5h～2h。

所述的时间间隔Δt值优选为1h。对于老化初期，Δt可取0.5h，老化后期取2h。

所述的占空比T_on值为1/4、1/2或8/9。

上述的方法中系数β只与AMOLED的材料、结构及发光颜色相关，而与外部条件如电流、驱动信号周期、占空比等无关，它反映了器件的内部稳定性。器件稳定性的不足是造成器件退化的本质劣化因素，稳定性越高，则AMOLED寿命越长。因此可通过β的大小来指导AMOLED多层有机膜的结构设计、材料选择及生产工艺。系数τ则是反映外部条件，如电流、信号周期、占空比等的参数，同样的AMOLED，驱动电流越大，占空比越高，则亮度衰减越快，τ越小。n称为寿命衰减加速系数，由AMOLED的结构、材料、发光颜色决定，与外部条件无关。

本发明中的第一个关键技术是在周期电流驱动信号中引入了占空比T_on，即在一个周期的脉冲信号中，AMOLED只在一段时间内工作，另一段时间不工作。整个周期时间为T， t₁为工作时间，t₁/T定义为驱动信号的占空比T_on。引入占空比T_on是为了模拟显示器的真实使用情况。第二个关键是建立了准确的SED理论模型，用半衰期t_1/2去表征寿命，并精确评估AMOLED微型显示器在高亮度的加速测试下的寿命及稳定性。其中，对AMOLED微型显示器进行加速老化测试中，AMOLED为电流致发光，电流越大，亮度越高。在恒定电流驱动下，AMOLED器件会老化，亮度会衰减。在高于真实使用亮度下的老化测试称为加速测试。第三个关键是建立了准确的寿命推算理论模型，通过加速测试，在较短时间内精确地推算出AMOLED微型显示器在实际低亮度L_obj使用情况下的寿命。

本发明提供的AMOLED微型显示器的寿命评估方法能在比较短的时间内较全面地评价器件的结构稳定性及生产工艺均匀性，推算出器件在低使用亮度下的长期寿命。

附图说明

图1是实施例1中驱动信号周期的示意图。

图2是实施例1中加速老化测试下，AMOLED微型显示器的亮度衰减及拟合示意图。

图3是实施例1中SED模型中待定系数τ和β与驱动电流的关系图。

图4是实施例1中AMOLED在低亮度下的寿命推算图。

图5是实施例2中驱动信号周期的示意图。

图6是实施例2中AMOLED在低亮度下的寿命推算图。

具体实施方式

实施例1：结合附图和对具备典型结构顶部发光式，白光AMOLED进行寿命评估过程来详细说明本发明的技术方案。

（1）首先，在具有相同占空比、不同电流驱动信号周期T的驱动下，对6个样本的AMOLED微型显示器在较高亮度下进行器件的加速老化测试；

驱动AMOLED微型显示器的为一正向恒定电流，反向接地的周期信号，正向恒定电流的时间为t₁，期间AMOLED处于工作（点亮）状态；反向接地的时间为t₂，期间AMOLED处于不工作状态，整个周期时间为T，t₁/T定义为驱动信号的占空比Ton。其中，T=18ms，t₁=16ms，t₂=2ms，T_on=8/9。

所选用的6个样本在加速老化测试的AMOLED在出厂时已经过24小时的高亮度初始老化。在对其施加不同电流的选择分别为I₀ ¹、I₀ ²、₀ ³、I₀ ⁴、I₀ ⁵、I₀ ⁶，驱动信号占空比均为8/9，则相应的AMOLED微型显示器分别具有的初始发光亮度为L₀ ¹，L₀ ²，L₀ ³，L₀ ⁴，L₀ ⁵，L₀ ⁶，具体值为：

I₀ ¹=37mA时，L₀ ¹＝1800cd/m²,

I₀ ²=34mA时，L₀ ²＝1700cd/m²,

I₀ ³=31mA时，L₀ ³＝1550cd/m²,

I₀ ⁴=27mA时，L₀ ⁴＝1400cd/m²,

I₀ ⁵=23mA时，L₀ ⁵＝1200cd/m²,

I₀ ⁶=20mA时，L₀ ⁶＝1050cd/m²

老化测试过程中，定期采集不同时刻t对应的显示器亮度L_(t)，时间间隔Δt为1h。

（2）第二步，对加速老化过程中的亮度衰减建立理论模型；

在L_(t)接近初始亮度L₀的一半时，即快要达到亮度半衰期时，取所有测得的L_(t)作出L-t曲线，并建立拉伸指数衰减SED的理论模型，模型的数学表达式为：

其中，t为时间，L_(t)为对应时刻的亮度，L₀为初始亮度，τ和β为两个待定系数。通过与L-t曲线的拟合，求出τ和β，就求出了该数学表达式。然后令L_(t)/L₀=0.5，可求出半衰期t_1/2。该SED理论模型能精确地表征AMOLED微型显示器的亮度衰减过程，拟合精度达到相关系数0.99以上。

其中，图2为一个样本在初始亮度L₀ ⁵＝1200cd/m²的加速测试下，显示器的亮度衰减图，即L-t及拟合曲线。图中的纵坐标为照度E，经过线性标定后，照度E与亮度L一一对应。图中，A代表L₀ ⁵，b代表β，c代表τ，y代表L_(t)，x代表t，拟合相关系数已非常接近1。其余5个样本的显示器衰减L-t曲线均类似。6个微型显示器的样本半衰期分别记为t_1/2 ¹，t_1/2 ²，t_1/2 ³，t_1/2 ⁴，t_1/2 ⁵，t_1/2 ⁶。

一般来说，当亮度衰减了40%后，即L_(t)为L₀的60%时，用SED模型去拟合求出的t_1/2‵与实测t_1/2正负偏差在5%以内。当亮度衰减了45%后，即L_(t)为L₀的55%时，用SED模型去拟合求出的t_1/2已几乎等于实测t_1/2。由于AMOLED的亮度衰减速度会逐渐变缓，如果L-t曲线的全部数据值都通过测试值，则最后衰减的10%将耗去大量时间，这将不利于大规模的生产评估时间。因此，L-t曲线拟合用的数据只需测到衰减到60%的数据，即到L_(t)为L₀的60%，此时的拟合已相当准确，可以用来计算真实的半衰期。

（3）第三步，理论分析亮度衰减的SED模型；

由于6个AMOLED样本的结构、材料、发光颜色一样，因此理论上β几乎没有差别，因此综合各自的系数β可以评估此批器件均匀性，β偏差越小，则器件均匀性越好。本实施方案中，根据步骤（2）的计算方法测试出数据如下表所列，β偏差在±2.5%以内，则说明这一批器件生产工艺均匀性良好。

（4）第四步，建立寿命推算理论模型，拟合出同一批AMOLED微型显示器在低亮度下的寿命；

由于AMOLED微型显示器常用于近眼光学系统，目标使用亮度L_obj较低，因此需要建立模型将加速测试时的高亮度与实际使用的低亮度联系起来。寿命推算模型的数学表达式为：

其中，L₀为初始亮度，t_1/2为半衰期，n和C为两个待定系数。n称为寿命衰减加速系数，它由AMOLED的结构、材料、发光颜色决定，与外部条件无关。本实施例中6个AMOLED微型显示器各自的L₀ ⁱ 、t_1/2 ⁱ(i=1,2,3,4,5,6)为：

将上述值代入模型，通过拟合求出n和C，就求出了该表达式。

当AMOLED微型显示器的实际使用亮度为100 cd/m²时，根据上述寿命推算模型的数学表达式可求出该显示器半衰期的真实值t_1/2为7586h。

实施例2：结合附图和对具备典型结构顶部发光式，绿光AMOLED进行寿命评估过程来详细说明本发明的技术方案。

驱动周期信号，T=50ms，t₁=25ms， T_on=1/2，具体的电流值和亮度值如下：

I₀ ¹=12.0mA时，L₀ ¹＝8700cd/m²,

I₀ ²=11.5mA时，L₀ ²＝8400cd/m²,

I₀ ³=11.0mA时，L₀ ³＝8100cd/m²,

I₀ ⁴=10.0mA时，L₀ ⁴＝7500cd/m²,

I₀ ⁵=9.5mA时，L₀ ⁵＝7200cd/m²,

I₀ ⁶=9.0mA时，L₀ ⁶＝6900cd/m²

（2）第二步，对加速老化过程中的亮度衰减建立理论模型，具体内容同实施例1步骤（2）的内容。

（3）第三步，理论分析亮度衰减的SED模型，计算出的β表如下表：

β偏差在±2.5%以内，则说明这一批器件生产工艺均匀性良好。

单色绿光片通常用在较高亮度（相对白光而言）的场合下，目标亮度值Lobj为1500cd/m²。本实施例中6个AMOLED微型显示器各自的L₀ ⁱ 、t_1/2 ⁱ(i=1,2,3,4,5,6)如下表所列。按照实施例1所同的模型的数学表达式，可推算出在实际使用亮度为1500cd/m²下，半衰期为11667h。

Claims

1.一种AMOLED微型显示器的寿命评估方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

SED理论模型的数学表达式为：

（3）对亮度衰减的理论模型进行分析，通过步骤（2）所计算得出的不同样本β偏差值评估同一批器件的均匀性、结构稳定性，β偏差越小，则生产均匀性越好，β偏差越大，则生产均匀性越不好；

（4）建立寿命推算模型，推算模型的数学表达式为：

2.如权利要求1所述的一种AMOLED微型显示器的寿命评估方法，其特征在于所述的老化测试过程中，需要定期采集不同时刻t对应的显示器亮度L_(t)，时间间隔Δt为0.5h～2h。

3.如权利要求1所述的一种AMOLED微型显示器的寿命评估方法，其特征在于所述的时间间隔Δt值优选为1h。

4.如权利要求1所述的一种AMOLED微型显示器的寿命评估方法，其特征在于所述的时间间隔Δt可取0.5h，老化后期取2h。

5.如权利要求1所述的一种AMOLED微型显示器的寿命评估方法，其特征在于所述的占空比T_on值为1/4、1/2或8/9。