TWI758088B - 陣列式發光效率檢測方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種陣列式發光效率檢測裝置及方法，其中陣列式發光效率檢測裝置包括一置物平台、一光源、一物鏡及一影像感測元件。置物平台用於放置一測試樣品，且可沿著至少一軸線而移動。物鏡設置於置物平台之一側，物鏡可移動以進行對焦。影像感測元件設置於物鏡之一側。光源設置於置物平台之一側。

Description

陣列式發光效率檢測方法

本發明係有關於一種陣列式發光效率檢測裝置及其方法。

微發光二極體(Micro LED)顯示技術為一下世代最重要的顯示科技，運用此技術所生產的微發光二極體顯示器(Micro LED Display)，其相對於TFT-LCD顯示器及OLED顯示器具有高亮度、低功耗、高解析度及高飽和度等優點。微發光二極體(Micro LED)顯示技術其原理主要是將LED結構設計微小化及陣列化，將LED尺寸縮小至100微米以下等級(即原本LED的百分之一)，以一台75英吋4K解析度的大型顯示器來說，至少需要使用到2400萬顆的紅藍綠微發光二極體(Micro LED)晶片，每顆紅藍綠微發光二極體(Micro LED)晶片是否能正確發光、發光強度甚至發光波長，都將大大影響微發光二極體顯示器(Micro LED Display)的影像品質，所以微發光二極體(Micro LED)晶片的檢測在生產過程中將會是極為重要的一個製程。由於微發光二極體顯示器(Micro LED Display)所使用的微發光二極體(Micro LED)晶片數量極為龐大以及微發光二極體(Micro LED)晶片極為微小，以致於測試費時且難度高，目前尚未有快速又準確的方法可用於測試微發光二極體(Micro LED)晶片是否發光及其發光強度。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種陣列式發光效率檢測裝置，不需通電及接觸微發光二極體(Micro LED)晶片，即能快速的檢測微發光二極體(Micro LED)晶片是否發光及其發光強度，具有速度快與準確度高等優點，可大幅提升檢測速度及可靠度。

本發明之陣列式發光效率檢測裝置包括一置物平台、一光源、一物鏡及一影像感測元件。置物平台用於放置一測試樣品，且可沿著至少一軸線而移動。物鏡設置於置物平台之一側，物鏡可移動以進行對焦。影像感測元件設置於物鏡之一側。光源設置於置物平台之一側。

其中物鏡之放大倍率可為5倍、10倍或5至10倍之間。

其中光源為一雷射光源或一LED光源。

其中雷射光源波長可為375nm、405nm或532nm，LED光源波長可為375nm、405nm或532nm。

本發明之陣列式發光效率檢測裝置，可更包括一單模光纖及一光纖準直器，單模光纖設置於光源之一側，光纖準直器設置於單模光纖之一側，光源發出之光束先經過單模光纖傳輸，再通過光纖準直器照射至測試樣品。

本發明之陣列式發光效率檢測裝置，可更包括一光學濾光片設置於物鏡與影像感測元件之間。

其中影像感測元件為一電荷耦合元件(CCD)或為一互補式金氧半導體(CMOS)影像感測元件。

其中影像感測元件解析度為1024像素×1024像素或2048像素×2048像素。

本發明陣列式發光效率檢測方法包括產生一雷射光束照射一反射鏡，並以一影像感測元件接收來自該反射鏡的光線後輸出相應的一第一影像訊號；計算得到該第一影像訊號的強度；移動該反射鏡，使該反射鏡從一第一位置移至一第二位置，進而使該影像感測元件接收到相應的一第二影像訊號；計算得到該第二影像訊號的強度；以一測試樣品來置換該反射鏡，且將該測試樣品置於該第一位置；再次產生該雷射光束照射該測試樣品，該測試樣品發出一可見光由該影像感測元件接收，而得到一第三影像訊號；計算得到該第三影像訊號的強度；移動該測試樣品，使該測試樣品從該第一位置移至該第二位置，進而使該影像感測元件接收到相應的一第四影像訊號；計算得到該第四影像訊號的強度；求出該第三影像訊號強度與該第一影像訊號強度的比值以及該第四影像訊號強度與該第二影像訊號強度的比值，由該等比值來判斷該測試樣品是否合格。

其中該測試樣品為一陣列型微發光二極體晶片，而該第一位置與該第二位置的距離為該陣列型微發光二極體晶片上之微發光二極體之間距。

為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

1:陣列式發光效率檢測裝置

10:置物平台

20:光源

201:雷射

2011:雷射光束

202:單模光纖

203:光纖準直器

30:物鏡

40:影像感測元件

41:光學濾光片

DUT:測試樣品

M:反射鏡

VLB:可見光

S110~S150:步驟

第1圖係依據本發明之陣列式發光效率檢測裝置之一實施例之示意圖。

第2圖係依據本發明之陣列式發光效率檢測裝置之實施例於測試時之光學路徑示意圖。

第3圖係依據本發明之陣列式發光效率檢測裝置之一實施例之流程圖。

有些材料經由高能量短波長光源直接照射，可使材料發出螢光，這種由光激發而發光的過程叫做光致發光(Photoluminescence)，藉由分析激發出的螢光，可由光譜特徵來得知材料的特性、載子傳輸路徑或是載子生命周期等重要資訊，所以光致發光常用於探測材料之電子結構，此方法的優點為不需接觸材料也不損壞材料。本發明之陣列式發光效率檢測裝置即利用光致發光(Photoluminescence)原理，將測試樣品以光源照射後發出螢光，再經由量測測試樣品所發出的螢光來判斷測試樣品是否能發光及其發光強度，特別是應用在微發光二極體(Micro LED)晶片之檢測，可大幅縮短檢測時間。

請參閱第1圖，第1圖係依據本發明之陣列式發光效率檢測裝置之一實施例之示意圖。陣列式發光效率檢測裝置1包括一置物平台10、一光源20、一物鏡30、一影像感測元件40及一光學濾光片41。

置物平台10用於置放一測試樣品(未圖示)，此測試樣品可為一微發光二極體(Micro LED)晶片，置物平台10可置於一單軸移動平台(未圖示)或一多軸移動平台(未圖示)，經由單軸移動平台(未圖示)或多軸移動平台(未圖示)的帶動，可使置物平台10在空間中沿著單軸方向或多軸方向移動，以改變置物平台10在空間中之位置，進而改變測試樣品(未圖示)在空間中之位置。

光源20設置於置物平台10之一側，光源20包括一雷射201、一單模光纖202以及一光纖準直器203，單模光纖202之一端與雷射 201連接，另一端與光纖準直器203連接，雷射201發出雷射光，雷射光先耦合進入單模光纖202，單模光纖202將雷射光傳輸至另一端，最後經由光纖準直器203射出。

物鏡30設置於置物平台10之一側，物鏡30之放大倍率可為5倍、10倍或5至10倍之間，物鏡30用以聚焦可見光，使測試樣品(未圖示)能清晰成像。也可以改用其他放大倍率之物鏡，亦應屬本發明之範疇。

影像感測元件40設置於物鏡30之一側，影像感測元件40可為一電荷耦合元件(CCD)或為一互補式金氧半導體(CMOS)影像感測元件，影像感測元件40接收來自物鏡30的可見光，再將可見光轉換成一影像訊號。

光學濾光片41設置於物鏡30與影像感測元件40之間，光學濾光片41只讓測試樣品(未圖示)所發出的光線通過，非測試樣品所發出的光線將無法通過光學濾光片41，所以不同種類的測試樣品得選用不同的光學濾光片。

底下將更進一步詳細說明陣列式發光效率檢測裝置，應用於微發光二極體(Micro Light Emitting Diode)晶片檢測之過程。

請參閱第2圖，第2圖係依據本發明之陣列式發光效率檢測裝置之一實施例於測試時之光學路徑示意圖。首先將一反射鏡M置於置物平台10，打開雷射201電源，使雷射201發出雷射光，雷射光先耦合進入單模光纖202，單模光纖202將雷射光傳輸至另一端，最後經由光纖準直器203射出雷射光束2011，接著調整光纖準直器203使雷射光束2011射向反射鏡M，再移動物鏡30，以調整物鏡30與反射鏡M之距離，使得反射 鏡M上被雷射光束2011照射之區域能於影像感測元件40清晰成像，此時影像感測元件40將同時輸出影像訊號至一控制電腦(未圖示)，控制電腦(未圖示)即可測得影像訊號強度。接著將置物平台10沿著一軸線(未圖示)移動一間距，置物平台10每移動一次間距，影像感測元件40將同時輸出對應的影像訊號至控制電腦(未圖示)，使控制電腦(未圖示)測得新位置之影像訊號強度，當置物平台10沿著軸線(未圖示)移動，即相當於雷射光束2011依序掃過反射鏡M，控制電腦(未圖示)即可測得相對應的影像訊號強度I_O。最後關閉雷射201電源。

接著先將反射鏡M移開置物平台10，再將一測試樣品DUT，例如為一陣列型微發光二極體(Micro LED)晶片置於置物平台10，打開雷射201電源，使得雷射光束2011照射陣列型微發光二極體(Micro LED)晶片，當雷射光束2011照射陣列型微發光二極體(Micro LED)晶片時，基於光致發光(Photoluminescence)作用，陣列型微發光二極體(Micro LED)晶片將發出可見光VLB，可見光VLB先通過物鏡30，再通過光學濾光片41，最後聚焦成像於影像感測元件40，影像感測元件40再將影像訊號輸出至控制電腦(未圖示)，控制電腦(未圖示)即可測得陣列型微發光二極體(Micro LED)晶片所發出可見光之影像訊號強度，接著將置物平台10沿著軸線(未圖示)移動，每次移動的間距相當於陣列型微發光二極體(Micro LED)晶片上之微發光二極體(Micro LED)之間距，雷射光束2011將依序掃過陣列型微發光二極體(Micro LED)晶片上之各別微發光二極體(Micro LED)，當雷射光束2011照射陣列型微發光二極體(Micro LED)晶片上之個別微發光二極體(Micro LED)時，基於光致發光(Photoluminescence)作用，陣列型微發光二極體(Micro LED) 晶片上之個別微發光二極體(Micro LED)將依序發出可見光VLB，可見光VLB先通過物鏡30，再通過光學濾光片41，最後依序聚焦成像於影像感測元件40，影像感測元件40再依序將影像訊號輸出至控制電腦(未圖示)，控制電腦(未圖示)即可測得陣列型微發光二極體(Micro LED)晶片上各別微發光二極體(Micro LED)所發出可見光之影像訊號強度I_E。最後關閉雷射201電源。

經由雷射光束2011掃描所測得的影像訊號I_E，即代表陣列型微發光二極體(Micro LED)晶片上各別微發光二極體(Micro LED)所發出的可見光強度，由測量到的I_E/I_O之比值大小，可進一步判斷出各別微發光二極體(Micro LED)是否明確發光及其發光強度。

底下配合第3圖來說明本發明陣列式發光效率檢測方法。

首先，如步驟S110，產生一雷射光束照射一反射鏡，並以一影像感測元件接收來自該反射鏡的光線後輸出相應的影像訊號，然後計算得到該影像訊號的強度。在一些實施例中，該影像訊號係傳送至控制電腦，利用該控制電腦來計算出影像訊號的強度。

接著如步驟S120，移動該反射鏡至不同位置，使該影像感測元件接收到相應的影像訊號，然後計算得到相應的影像訊號強度。

接著如步驟S130，以一測試樣品來置換該反射鏡。在一些實施例中，該測試樣品為陣列型微發光二極體晶片，因此在步驟S120中，反射鏡在不同位置間移動的距離即為該陣列型微發光二極體晶片上之微發光二極體之間距。

接著如步驟S140，再次產生該雷射光束照射該測試樣品， 依照該反射鏡待過的位置來移動該測試樣品，使該測試樣品發出可見光由該影像感測元件接收並輸出相應的影像訊號，然後計算得到相應的影像訊號強度。

接著如步驟S150，求出測試樣品與反射鏡在相同位置相應的影像訊號強度之比值，然後由該等比值來判斷該測試樣品是否合格。在測試樣品為陣列型微發光二極體晶片的實施例中，當每一比值皆大於或等於相應的一既定值時，代表該受測的陣列式微發光二極體晶片能正確發光及其發光強度能達到規範。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何於其所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1:陣列式發光效率檢測裝置

10:置物平台

20:光源

201:雷射

202:單模光纖

203:光纖準直器

30:物鏡

40:影像感測元件

41:光學濾光片

Claims (7)

1. 一種陣列式發光效率檢測方法，包括：以一光源產生一光線照射一反射鏡，並以一影像感測元件接收來自該反射鏡的光線後輸出相應的一第一影像訊號；計算得到該第一影像訊號的強度；移動該反射鏡，使該反射鏡從一第一位置移至一第二位置，進而使該影像感測元件接收到相應的一第二影像訊號；計算得到該第二影像訊號的強度；以一測試樣品來置換該反射鏡，且將該測試樣品置於該第一位置；再次產生該光線照射該測試樣品，該測試樣品發出一可見光由該影像感測元件接收，而得到一第三影像訊號；計算得到該第三影像訊號的強度；移動該測試樣品，使該測試樣品從該第一位置移至該第二位置，進而使該影像感測元件接收到相應的一第四影像訊號；計算得到該第四影像訊號的強度；求出該第三影像訊號強度與該第一影像訊號強度的比值以及該第四影像訊號強度與該第二影像訊號強度的比值，由該等比值來判斷該測試樣品是否合格。
2. 如申請專利範圍第1項所述之陣列式發光效率檢測方法，其中該測試樣品為一陣列型微發光二極體晶片，而該第一位置與該第二位置的距離為該陣列型微發光二極體晶片上之微發光二極體之間距。
3. 如申請專利範圍第1項所述之陣列式發光效率檢測方法，其中該光源為一雷射光源或一LED光源。
4. 如申請專利範圍第3項所述之陣列式發光效率檢測方法，其中該雷射光源波長可為375nm、405nm或532nm，該LED光源波長可為375nm、405nm或532nm。
5. 如申請專利範圍第1項所述之陣列式發光效率檢測方法，其中該光源發出之光線先經過一單模光纖傳輸，再通過一光纖準直器照射至該測試樣品。
6. 如申請專利範圍第1項所述之陣列式發光效率檢測方法，其中經該反射鏡反射的光線以及從該測試樣品發出的可見光均先通過一物鏡以及一光學濾光片後再到達該影像感測元件。
7. 如申請專利範圍第1項所述之陣列式發光效率檢測方法，其中該影像感測元件為一電荷耦合元件(CCD)或為一互補式金氧半導體(CMOS)影像感測元件。

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