CN101957406A - 光棒检测方法及该检测机台 - Google Patents

Abstract

本发明是揭示一种利用LED顺向电流特性而快速检测光棒(LED lightbar)的方法及该检测机台。该方法是提供待测光棒的发光组件一个微小测试讯号并检测该顺向压降以及电流变化。该机台则包含承载装置、致能装置、检测装置及指令各装置或部分运作并比较所测得的电流电压讯号的处理装置。

Description

光棒检测方法及该检测机台

【技术领域】

本发明所属的技术领域涉及发光二极管，特别是一种关于光棒检测方法及该检测机台。

【背景技术】

现行的光棒(LED light bar)是由多颗发光二极管(以下简称LED)串联或并联所构成，其常用的位置编排法是以每串联成组的LED相间穿插的方式排序，以避免各组发光组件的LED亮度分布不均而影响液晶显示器的呈色效果。

一条常见的光棒1如图1所示，包含有电路板2及装置于电路板2上的例如60颗LED 301～360，且在本例中，60颗LED 301～360被分成六组彼此并联的串行。为便于说明，在此将每串10颗LED 301～360的串行称为一组发光组件3，且每一组发光组件3彼此循序排列，亦即，位于电路板2上排列顺序是第1颗LED301属第1组，第2颗LED302属第2组，至第7颗LED307重新为第1组而与第1颗LED301串接、第8颗LED308重新为第2组而与第2颗LED302串接......，以此类推。六组发光组件3致能输入端各自独立，但另一端则共享连接至同一接地端接点，而视需求决定致能的输入端点。

为确保每条制造出厂的光棒都不致因为操作人员的身体或机械上所累积的静电放电而损坏，目前的光棒均需额外接受「静电冲击」(ElectrostaticDischarge，简称ESD)检测，以例如4000伏特、甚至8000伏特的电压，在极短的时间(例如10ns)内将静电荷迅速释放，在受测组件上造成急速的单一脉冲，并随后量测受测元件是否受损；而根据以往的经验，光棒受静电冲击若有受损，则较常发生的情况，是使得某一组或某几组串接LED颗粒中，位于最端部的一颗至三颗发生损坏。

即使每颗LED 301～360均经封装测试确定为良品，仍有可能在焊接于电路板2上而构成整条光棒1的过程中，遭受例如静电冲击、制造过程或其它意外问题而损坏，而且损坏的情况并非仅有单一形式：包括短路、断路、或其它虽未短路或断路，但在致能时无法发光或发光强度不足与不稳定等。传统的漏电流检测法虽然可以在LED301～360分别独立时，检测出个别颗粒是否已遭静电损坏，但由于LED301～360元件在光棒1中已被串联焊接，而无法分辨出串接的发光组件3中，是否有部分颗粒异常。

此外，如表1及图2所示，五颗LED分别接受1mA至20mA的顺向电流致能，并度量且记录导通时的顺向电压。其中，元件A的曲线代表多数无瑕疵LED颗粒电压-电流测量结果，元件B、C、D、E则为刻意由遭静电损坏的发光组件中取下、已知有问题的LED颗粒。

表1

以该型LED颗粒而言，合格者在接受4～7毫安(mA)电流经过时会稍微发光，若要达到正常亮度，则需要通入10～40mA的电流；然而由上述图表可知，即使是在尚未发光的低通入电流范围，仍需在良好的LED颗粒A两侧施加趋近于正常致能发光时的电压值，才能驱使其导通，因此最大电位差与最小电位差的差值仅约0.404伏特，尤其通入的电流值越接近20mA，电位差变化愈趋饱和稳定值2.999V而毫无变化。

相对地，颗粒B、C、D、E由于已经受损，即使在其两端施加的电压值仅有例如数百毫伏特(mV)，仍可使颗粒C、D、E容许1mA的测试电流通过，虽然颗粒B最终可发出接近正常颗粒的光强度，但在低电流测试时，仍可发现其最小电位差仅需约1伏特即可导通，明显小于正常的颗粒A，且异常颗粒各自的最大与最小电位差的差值皆在1.4V以上；其中颗粒C与D即使通入电流达20mA，仍然无法发出足供肉眼观察的微亮；而颗粒B、E虽可发亮，但其发光情况远不如正常颗粒亮，也较不稳定。

因此，即使LED颗粒在被施予本例中作为预定致能讯号的10mA电流而致能发光，仍可能有质量方面的问题。而另一种检测光棒中的发光组件是否合格的方法，则是利用发光组件发光亮度及角度分布作为检验标准的光场分布检测法，但因每组发光组件中包括多个LED颗粒，若静电破坏程度不高，其亮度衰减度变化亦不明显，单一颗粒的发光亮度偏差未必能被系统检测鉴别出来，使得此方法的检测效果不佳。

尤其光场分布检测法需将受测光源置入积分球中，当所欲量测的对象为例如数十公分的狭长形光棒，则对应的积分球直径需达约一公尺，因而限制积分球的最小尺寸，且其造价极高昂、待测物进出积分球速度亦无法提升、度量结果仍不易精确，种种情况均不利于工厂量产的快速检测，何况液晶显示器的尺寸日趋增大，顺应此趋势潮流，光棒本身势必逐渐增长，将非目前常见的积分球所能担负。若是在LED颗粒焊接至光棒后，还重新采用单颗检测的方式而花费长时间测试，则将更进一步减缓产能，完全无法被产业界所接受。

因此，若能利用LED特性以及特殊排序于电路板上的方式，提供一种快速检测光棒是否遭静电破坏的方法以及一台造价低廉、结构简便的光棒检测方法检测机台，不仅可加速光棒的检测速度、提高出货质量，尚能降低针对未来为检测更长光棒所需的机具成本。

【发明内容】

本发明的一个目的，在于提供一种能精确检测整体特性是否符合需求的光棒检测方法。

本发明另一目的，在于提供一种利用LED顺向电气特性而迅速发现瑕疵品的光棒检测方法。

本发明再一目的，在于提供一种能精确检测整体特性是否符合需求的检测机台。

本发明又一目的，在于提供一种结构简单、操作便利、检测迅速的检测机台。

所以本发明所揭示的一种光棒检测方法，是经由一光棒检测机台检验待测光棒，该光棒包括电路板及至少一组包括多个设置于该电路板上且彼此串接的晶粒的发光组件，且该至少一组发光组件是可受预定致能讯号致能而发光，其中该机台包括一组用以承载并固定该待测光棒的承载装置；供致能该待测光棒的发光组件的致能装置；电气连结供检测该致能装置输入至该组发光组件电流数据、及跨越该组发光组件电压数据的检测装置；及储存有该待测光棒的标准电流-电压数据，并供接收来自该检测装置电流及电压讯号的处理装置，该检测方法包括下列步骤：a)当该组发光组件是受该致能装置导电连接时，以远低于该致能讯号的微小测试讯号提供给该组发光组件并接收来自该检测装置感测的电流及电压讯号；b)比较该电流及电压讯号与该标准电流-电压资料间的偏差；及c)当该偏差达预定门坎则加以标记及/或警示。

综上所述，本发明利用LED的顺向电性并配合发光组件于光棒上的排列方式，提出一种光棒检测方法及该检测机台；该方法是采用输入远小于致能电流的测试电能以提高鉴别度，并可迅速筛检待测物；藉以避免使用耗资高的积分球等装置。

【附图说明】

图1是有六十颗LCD的光棒俯视示意图，为使图面简单明了，仅标示数颗象征性的LED，其余则省略不予标示；

图2是五颗受静电破坏程度不一致的LED顺向压降曲线图；

图3是第一实施例的检测机台电路方块图；

图4是光棒检测方法的第一实施例的流程图；

图5是图3的检测机台立体示意图；

图6是图3的检测步骤中，发光组件、致能装置与检测装置的电连接电路图；

图7是第二实施例的流程图；

图8是第三实施例的流程图。

【主要组件符号说明】

1...光棒          2...电路板        30...发光组件

301～360...LED    41～47...步骤

40′、41′、44′、45′、46′、47′、48′、49′...步骤

41”、44”、45”、48”、49”...步骤

5...机台          51...承载装置      53...致能装置

531...电流源      55...检测装置      552...检流计

554...电压计      556...光学传感器   57...处理装置

58...高压放电装置 570...微处理器     572...内存

59...提示装置     6...开关

【具体实施方式】

有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合说明书附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。为便于说明，本发明所称的预定致能讯号例释为10mA的电流、微小测试讯号例释为10μA的电流。

进一步取三组分别由十颗LED颗粒串连而成的发光组件，其中表2所列者全为合格的LED颗粒所构成，表3所列的A、B两组则刻意选择部分颗粒遭静电破坏者，循序通入不同的测试电流至各发光组件进行检测，并将整组及个别的LED颗粒两侧的顺向电压记录于表2、3：

表2

表3

以表3与表2相较可发现，A、B两组发光组件都是位于端部的LED颗粒较易遭受静电破坏，且随破坏的程度不一致，受损的颗粒数目有所不同；但在测试过程中，所通入的顺向电流愈小，A、B两组发光组件两端的总电位差值愈偏离表2所列的正常状况，尤其以正常致能电流千分之一的10μA电流测试时，所有被破坏的LED颗粒两端电位差值愈趋近于零，此状况与正常颗粒所需的2伏特以上电位差产生明显区隔。综上可知，施予待测物的电流值愈小，愈可突显顺向电位差的差异。

另方面，由于一片晶圆约可切割为接近两万个晶粒，且实际生产制造时，各晶粒会有制程差异，使得各LED颗粒在通入相同电流驱动时产生些许电位差的歧异，一旦有9颗原本电位差较高的颗粒与1颗受损坏颗粒串接，是否可能被误认为10颗正常LED颗粒串接的组合而造成混淆情况？

为排除上述可能疑问，在逐一点测3片晶圆所分割的晶粒后，统计获得表4的分布。亦即，虽然顺向电位差值最大与最小者可以差距达0.4伏特，但在3组接近两万颗LED晶粒中，标准差均为0.012至0.017伏特(12～17mV)。依其标准差计算，与平均值差距达四个标准差(约60mV)的颗粒数将小于总数的0.3％(即99.7％的颗粒会收敛在平均值两侧四个标准差以内的区域)，也就是，要连续取得恰好9颗高于平均电压值达60mV的颗粒从而造成误判的机率是(3/1000)⁹约为2×10^-23。是以，在同一组发光组件中，同时取得9颗电位差过高的颗粒而造成误判的机率极低，可就此确认，以本案所揭示方法可以正确鉴别受损坏而有异常的发光组件与颗粒，使检测具有可靠性。

表4

本发明的光棒检测机台5(以下简称机台)如图3至图6所示，具有至少一组承载装置51、一组致能装置53、一组检测装置55、一组处理装置57、一组高压放电装置58以及一组提示装置59。本例中，承载装置51例释为一个可移动的基座；致能装置53则包括一个电流源531，可藉由一组开关6而逐一分别致能各组发光组件3；检测装置55则例释为包括检流计552、电压计554及光学传感器556；提示装置59在本例中是受处理装置57指令，视发光组件3的偏差状况而提供警示。

而本发明所提出的光棒检测方法，首先于步骤41，将例如两条前述具有六组发光组件3的待测光棒1并列置于承载装置51上，且待测光棒1之中的一组发光组件3是被电性连接到作为致能装置53的电流源531，该电流源531至少可提供达10mA的电流；并由处理装置57驱动承载装置51移动至对应于光学传感器556的位置。

步骤42时，则由处理装置57指令电流源531以例如10μA的电流通过导接于电流源531的发光组件3，如上所述，此测试讯号电流值远低于一般致能电流值，无论LED301～360颗粒是否正常，均不会发光，且不会导致LED301～360颗粒发高热而影响后续检验。同时于步骤43由处理装置57指令检测装置55中的检流计552与电压计554将所量得的电流及电压数据回传给处理装置57。

本例中的处理装置57例释为包括一个微处理器570及一个储存有该批光棒1的标准电流-电压数据作为比较标准的内存572，并于步骤44将回传至处理装置57的电流与电压值跟储存的标准数据比较。一旦判定偏差值过大，则于步骤45由提示装置59提出警示并将该条光棒1视为不良品而排除，再于步骤46视生产线的预定规则等候额外的处置。相反地，若整组发光组件3在通入测试讯号后，电位差仍在标准值范围内，即可继续进行步骤47，指令致能装置53给予致能讯号(例如10mA)令该组发光组件3受致能发光，并由光学传感器556检验其发光情况，以确认该组发光组件3发光否符合标准。

当然，由于一条光棒可包括例如前述六组发光组件，若对于光棒制造者而言，每检测出一组发光组件中有颗粒性能异常便需立即处理，下次重新检测才发现另一组发光组件亦有问题，再三重复处理同一条光棒并不经济，故可如图7本发明第二实施例所示，先于步骤40’以高压放电装置进行前述ESD检测，施加静电冲击至受测光棒，并如同前一实施例进行步骤41’至步骤44’后，将偏差过大的发光组件在步骤45′加以标记，并进行步骤48′察看是否同一条光棒上的所有发光组件均经过测试讯号检测完毕？倘若尚有未受检测的发光组件，则回到步骤41′继续检测。直到确认该条光棒上的所有发光组件都检测完毕，才于步骤49′依标记的纪录分类，对无标记的光棒于步骤47′进行后续测试处理/出货，或于步骤46′维修被标记的光棒。

当然，当进行检测者是例如面板制造厂，并针对上游供货商所供应的光棒作入料的品管检验，只需要确认每一条光棒是否合格，因此检测流程可如图8本案第三较佳实施例所示，当检测流程进行至步骤44”时，一旦检测出有偏差高于合格门坎的发光组件，则无须考虑该条光棒中的各组发光组件是否已经全数检测完毕，径行于步骤45”直接给予偏差标记，并于步骤49”分类，依标记归类为待回收的剔退品；反之，则续行步骤48”，确认是否检测完该待测光棒上的所有发光组件，并重复回到步骤41”将尚未检测的发光组件逐一检测，直到所有各发光组件均通过测试，才于步骤49”分类为合格品而留用。

由于上述检测方法可以完全配合例如同样由申请人所提出的中国台湾第M345996号新型专利案，使得检测的自动化得以达成，一方面可以替ESD检测订定更精密分析的标准；并且更精确判别出光棒中的各组发光组件整体特性是否合格，清楚找寻出滥竽充数的瑕疵颗粒，另方面与申请人所自行设计的现有机台兼容性甚高，架构毫不复杂，更能提升现有机台的操作便利性，增加检测机台的附加价值，从而达到本发明前述目的。

以上所述仅为本发明实施例，不能以此限定本发明实施的范围。即，凡依本发明权利要求书范围及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修改，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (11)

1.一种光棒检测方法，是经由一光棒检测机台检验待测光棒，该光棒包括电路板及至少一组包括多个设置于该电路板上且彼此串接的发光二极管的发光组件，且该至少一组发光组件是可受预定致能讯号致能而发光，其中该机台包括一组用以承载并固定该待测光棒的承载装置；供致能该待测光棒的发光组件的致能装置；电气连结供检测该致能装置输入至该组发光组件电流数据、及跨越该组发光组件电压数据的检测装置；及储存有该待测光棒的标准电流-电压数据，并供接收来自该检测装置电流及电压讯号的处理装置，该检测方法包括下列步骤：

a)当该组发光组件是受该致能装置导电连接时，以远低于该致能讯号的微小测试讯号提供给该组发光组件并接收来自该检测装置感测的电流及电压讯号；

b)比较该电流及电压讯号与该标准电流-电压数据间的偏差；及

c)当该偏差达预定门坎则加以标记及/或警示。

2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，其中该待测光棒具有多组发光组件，且该方法更包括当该步骤b)将该组发光组件的感测电流与电压数据与该标准电流-电压数据比对后，更换受测发光组件并重复上述步骤a)至b)的步骤，直到检测完所有该待测光棒的上述发光组件的步骤d)。

3.如权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，其中该检测机台更包括光学传感器，且该检测方法更包括在该步骤b)比较该感测电流及电压数据符合该标准电流-电压数据后，以该致能讯号致能该至少一组发光组件，并由该光学传感器接收该发光组件所发光束而将转换为电讯号输出至该处理装置的步骤e)。

4.如权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，更包括在步骤a)前，对该待测光棒施加静电冲击的步骤f)。

5.一种光棒检测机台，是用以检验至少一个待测光棒，该光棒包括电路板及至少一组包括多个设置于该电路板上且彼此串接的发光二极管的发光组件，且该至少一组发光组件是可受预定致能讯号致能而发光，其中该机台包括：

一组用以承载并固定该至少一个待测光棒的承载装置；

一组供致能该至少一个待测光棒的至少一组发光组件的致能装置；

电气连结供检测该致能装置输入至该组发光组件电流数据、及跨越该组发光组件电压数据的检测装置；及

储存有该待测光棒的标准电流-电压数据，并供接收来自该检测装置电流及电压讯号的处理装置。

6.如权利要求5所述的机台，其特征在于，更包括供检测该至少一组发光组件受致能所发光束、并转换为电讯号输出至该处理装置的光学传感器。

7.如权利要求5所述的机台，其特征在于，更包括供施加静电冲击至该待测光棒的高压放电装置。

8.如权利要求5所述的机台，其特征在于，其中该光棒包括有多个发光组件，且该致能装置包括供选择电性连接上述发光组件之一的切换开关。

9.如权利要求5所述的机台，其特征在于，其中该机台更包括有依检测结果给予标记及/或发出警示的提示装置。

10.如权利要求5、6、7、8或9所述的机台，其特征在于，其中该致能装置包括电流源。

11.如权利要求5、6、7、8或9所述的机台，其特征在于，其中该检测装置包括检流计及电压计。

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