CN103925991A

CN103925991A - 发光装置的测试方法及设备

Info

Publication number: CN103925991A
Application number: CN201310082594.0A
Authority: CN
Inventors: 赵堂钟; 曾培翔; 郭佳宽; 吴冠宏; 苏远豪; 何启新; 许嘉良; 吕志强
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-07-16
Also published as: TW201428310A; TWI588499B

Abstract

本发明公开一种发光装置的测试方法及设备。该方法包含步骤：提供一积分球，包含一进入口及一第一出口；摆置发光装置接近积分球的进入口；提供一电流源，可驱动该发光装置于驱动状态下形成一图像；提供一图像接收装置，可接收发光装置的图像，其中图像接收装置与积分球的第一出口连接；以及依据图像决定发光装置的发光强度。本发明也公开一种测试发光装置的设备，包含：一积分球，包含一进入口及一第一出口，其中发光装置接近于积分球的进入口；一图像接收装置，与积分球的第一出口连接，并可接收发光装置的图像；以及一处理单元，与图像接收装置连接以确定发光装置的发光强度。

Description

发光装置的测试方法及设备

技术领域

本发明涉及一种测试发光装置的方法与设备。

背景技术

随着发光二极管(LED)技术的发展，发光二极管的应用愈发广泛。现今发光二极管的发光装置通常包括一个以上的发光二极管。例如，常使用于显示器、交通号志、及灯具等等的高压发光二极管(HVLED)、交流发光二极管(ACLED)、或是阵列等发光装置即包含了多个发光二极管。以高压发光二极管为例，因单个发光二极管在低电压下运作，串联连接多个发光二极管可形成高压发光二极管。图1所示为一个高压发光二极管。外部提供的交流电压11经由转换器12降低电压并转换为相对应的直流电压。然后转换后的直流电压供给多个发光二极管。如图1所示，为了形成高压发光二极管，一发光二极管与另一发光二极管串联。而后每一串联单元与另一串联单元并联。此种联结方式可以于晶粒端于单一晶粒上通过布局(layout)方式形成多个发光二极管，或是于封装端于单个封装体封入多个发光二极管。然而，一些因制造流程或材质缺陷所造成的失效，例如局部漏电流或表面应力/损害所造成的光损失，在已知的电性测试中无法被检测出。而对包含多个发光二极管的发光二极管装置来说，当以串联和/或并联连接时，如果只有少数发光二极管失效，以已知的电性测试亦很难被检测出。此外，多个发光二极管若其在应用端所重视的发光强度不一致，在已知的电性测试也无法检测出。

发明内容

本发明公开一种测试发光装置的方法，包含步骤：提供一积分球，包含一进入口及一第一出口；摆置发光装置接近积分球的进入口；提供一电流源，可驱动该发光装置于驱动状态下形成一图像；提供一图像接收装置，可接收发光装置的图像，其中图像接收装置与积分球的第一出口连接；以及依据图像决定发光装置的发光强度。本发明也公开一种测试发光装置的设备，包含：一积分球，包含一进入口及一第一出口，其中发光装置接近于积分球的进入口；一图像接收装置，与积分球的第一出口连接，并可接收发光装置的图像；以及一处理单元，与图像接收装置连接以确定发光装置的发光强度。

附图说明

图1所示为已知高压发光二极管的电路图；

图2所示为依据本发明一实施例的可测试包含多个发光二极管的发光装置的测试设备；

图3所示为依据本发明一实施例以CCD截取发光装置的实际图像；

图4A所示为依据本发明另一实施例测试包含多个发光二极管的发光装置的方法；

图4B所示为如图4A所述的依据本发明另一实施例测试包含多个发光二极管的测试发光装置的方法的步骤；

图5所示为依据本发明另一实施例测试包含多个发光二极管的发光装置的测试设备。

【符号说明】

11：外部提供的交流电压

12：转换器

200：设备

201、501：待测物

210、510：电流源

220、520：图像接收装置

221、521：图像传感器

222：接目镜

223：滤镜

230、530：图像处理单元

231、531：比较单元

240、540：自动化设备

511a、511b：探针

550：积分球

550e1：第一出口

550e2：第二出口

550i：进入口

551：挡光板

552：光纤

560：检测器

561、561’：信号处理器

具体实施方式

本发明中待测的发光装置包含多个发光二极管。多个发光二极管可以串联、并联、或串并联连接。发光装置可为多种形式。例如，待测发光装置可以是晶粒形式(或晶圆形式)或封装形式。以晶粒形式的发光装置而言，发光装置可为一晶粒具有一发光二极管，或一晶粒具有整体一起形成的多个发光二极管。以晶圆形式的发光装置而言，发光装置为一晶圆有多个发光二极管，而此晶圆后续可以切割分离方式，形成多个包含一个或多个发光二极管的晶粒。以封装形式的发光装置而言，发光装置可为一封装体包含一个或多个彼此电性连接的晶粒，或可为多个个别封装的晶粒电性连接后形成发光装置。

图2所示为依据本发明一实施例的可测试包含多个发光二极管的发光装置的测试设备。设备200包含有电流源210、图像接收装置220、及图像处理单元230。待测的发光装置(以下称为待测物201)放置于图像接收装置220下方，电流源210提供待测物201电流以驱动多个发光二极管。每一个多个发光二极管可在驱动状态下发出光线。图像接收装置220接收一待测物201于驱动状态下的图像，图像处理单元230会依据图像接收装置220接收到的图像确认每一发光二极管的发光强度。

图像接收装置220可包含一显微镜，在接收到待测物201的图像时可放大图像。图像接收装置220还可以包含图像传感器221，像是电荷耦合装置(CCD)或CMOS图像传感器，可提取待测物201的图像。图像传感器(感应器)221可与图像接收装置220的接目镜222并排放置，如此操作者可以眼睛通过图像接收装置220的接目镜222观察图像，和/或同时由图像传感器221提取图像，图像的信号被传送至图像处理单元230作进一步处理或确认。当操作者以眼睛通过图像接收装置220的接目镜222观察到图像时，操作者可确认发光二极管的发光强度。当图像传感器221提取到图像时，图像信号被传送到图像处理器230。经过图像处理单元230进一步处理，例如以图像处理单元230进行模拟数字转换(ADC)，可得到每一发光二极管代表发光强度的灰阶值以决定每一发光二极管的发光强度。灰阶值通常为一阶层数字且为2ⁿ。一般来说，256(=2⁸)阶通常用来表示灰阶。设备200还包含比较单元231，可比较每一发光二极管以灰阶值表示的发光强度与预先决定的发光强度，以决定发光二极管是否有缺陷。其中预先决定的发光强度可以某些统计数据，如良好的发光二极管其由灰阶值所表示的发光强度的平均值来预先确认。图像接收装置220还包含了滤镜(filter)223，可滤掉光线中特定范围的波长。当缺陷的发光二极管的发光强度与良好的发光二极管的发光强度的差异很微小或无法辨别时，使用滤镜223滤除光线特定范围的波长，可使检测的发光二极管的发光强度与良好的发光二极管的发光强度的差异变大而利于辨别。滤镜223可置于待测物201与图像接收装置220之间，或是介于图像接收装置220、图像传感器221与接目镜222之间。此外，图像处理单元230与比较单元231可一同组装于像是计算机的自动化设备240中。再者，电流源210可以组合于同一个自动化设备240中，故图像处理单元230、比较单元231与电流源210可通过如计算机程序来控制或协调以进行操作。

电流源210提供一电流至待测物201，以驱动多个发光二极管，且提供的电流大小可为一恒定值或变动值。每一多个发光二极管可在驱动状态下发光。图3所示为待测物201为发光装置时，图像传感器221截取的实际图像。在这个例子中，待测物201包含16个发光二极管，摆置为两行，每一行有8个发光二极管。这16个发光二极管全部为串联连接。在一实施例中，电流源210供给的电流大小随着时间由较小值增为较大值，例如，从1mA到15mA。如图中所示，当供给电流增加时，每一发光二极管的发光强度变大。需注意的是，左行中由底部数来第二个(以椭圆标示)发光二极管的发光强度相较于其它发光二极管的发光强度较弱，尤其当电流大约为6mA至11mA时。这显示了较暗的发光二极管因为漏电流而为有缺陷的发光二极管。然而，当电流大于11mA，像是12mA至15mA，有缺陷的发光二极管的发光强度与其它发光二极管的发光强度的差异则并未明显至足以区分。这是因为局部漏电流导致。当供给电流增加，漏电流与操作电流亦增加，但漏电流的增加率较操作电流的增加率小。举例来说，当供给电流够大，电流从12mA至15mA，漏电流仅占操作电流一小比例，因此有缺陷的发光二极管与其他发光二极管的发光强度的差异变小且不易辨别。在以上的实施例中，足以辨别出有缺陷发光二极管的电流约为6mA至10mA。以10mA为例，如果待测物201的面积约为1mm²，此发光装置中的每一发光二极管的电流密度约为160mA/mm²(即10mA/(1mm²/16))。对大多数发光二极管来说，电流密度小于或等于约300mA/mm²时即已小至足以区分出有缺陷的发光二极管。在其他实施例中，电流可大致为一恒定值，且电流密度小于或等于约300mA/mm²，足以筛选出缺陷。在已知电性测试中，供给发光装置的电流通常为发光二极管的操作电流，且漏电流通常不会被检测出。此外，即使在已知电性测试中将供给至发光装置的供给电流设定为小电流使每一发光二极管的电流密度小于操作电流密度，因为漏电流通常发生在局部区域不会导致断路，因此一般仍不易测出如漏电流等缺陷。对比之下，有了每一发光二极管的发光强度的图像，漏电流便容易被检测出来。

图4A所示为依据本发明另一实施例测试包含多个发光二极管的发光装置的方法。待测的发光装置包含多个发光二极管，如上所述所说明。

此方法可经由如前述的设备进行。此方法包含：提供一电流以驱动多个发光二极管(步骤401)；提供一图像接收装置(步骤402)；图像接收装置接收一发光装置于驱动状态下的图像(步骤403)；依据图像决定每一发光二极管的发光强度(步骤404)。在步骤401中，电流供给至发光装置以驱动多个发光二极管，其中电流大小可为一恒定值或变动值。每一多个发光二极管可在驱动状态下发出光线。在一实施例中，供给电流为一变动值，且电流随着时间增加。在其他可选择的实施例中，电流为一恒定值，电流随着时间增加。前述两实施例中，每一发光二极管的电流密度小于或等于约300mA/mm²。

在步骤402中，图像处理装置可以为一显微镜，还可以包含一可滤掉光线特定波长范围的滤镜。在步骤403中，图像接收装置可接收发光装置于驱动状态下的图像。在步骤404中，发光装置中每一发光二极管的发光强度可依据图像由例如操作者自图像接收装置的接目镜以眼睛观察来决定。在一实施例中，图像接收装置还包含一图像传感器，像是CCD或CMOS图像传感器，可提取发光装置的图像。图像传感器可以与图像接收装置的接目镜并排，如此一来图像传感器可以同时提取图像，且图像的信号被传送至一图像处理器，以作进一步处理或决定。亦即，图像处理单元可以组合于自动化设备中，像是个人计算机，且在步骤404中，依据图像决定每一发光二极管的发光强度也以自动化设备进行。经过图像处理单元进一步处理图像，例如模拟数字转换(ADC)，可以得到代表每一发光二极管发光强度的灰阶值以决定每一发光二极管的发光强度。以自动化设备实施此方法，易于提供随时间由小增大具变化值的电流给发光装置，以确认发光强度。此方法容易以由具有包含循环(回圈)计算机程序的自动化设备操作，因在不同的循环可执行控制电流具有不同的电流值。

如图4B所示，此方法可包含其他步骤。举例来说，每一发光二极管的灰阶值可以选择性地运用来产生强度分布图，以显示每一发光二极管的位置与相对应的发光强度，如步骤405所示。强度分布图也可以由计算机屏幕输出使操作者得以比较以灰阶值显示出的发光强度与预先决定的发光强度，发光二极管是否为一有缺陷的发光二极管，如步骤406中所示。或是另一可选择性的方法为，在步骤406中，自动化设备还包含一比较单元，可比较每一发光二极管表示发光强度的灰阶值与预先决定的灰阶值，以决定一发光二极管是否为一有缺陷的发光二极管。预先决定的发光强度可以由如良好发光二极管其以灰阶值显示发光强度的平均值等统计数据搜集而得。

然后，此方法可以进一步包含步骤407，将有缺陷的发光二极管的数量与一预先决定的数量比较以确认是否合格。举例来说，一般在一发光装置中有一个或两个缺陷的发光二极管是可以被接受的。在此情形下，预先决定的数量设定为3。同样地，步骤407可由操作者或以自动化设备运用计算机程序进行。当发光装置在晶圆形式时，整个晶圆可以被装载以检测。检测过后，此方法还包含一可供选择的步骤408以产生验证状态图，以显示晶圆受测试的区域与相对应的验证状态，其中验证状态包含合格与不合格状态。

此方法进一步包含步骤409，用来标示不合格的发光装置。当发光强度在步骤404、步骤406及步骤407中由自动化设备自动进行确认，操作者可由图像接收装置的接目镜以目视进行再确认的程序。再确认程序也可与自动化设备检测时同时进行，当自动化设备检测出不合格的发光装置时，自动化设备会发出警示并中止运作，等待操作者的指示，或者待整个晶圆完成检测时，再进行再确认。同样地，在步骤406中，当自动化设备(比较单元)进行比较程序时，缺陷的发光二极管被检测出，操作者可如上所述进行再确认程序。此外，在步骤405中产生的强度分布图及在步骤408中产生的验证状态图可以存储于自动化设备中，以作为未来质量控制或工程分析使用。此外，一般应用上常考虑多个发光二极管发光强度的均匀性，但于已知电性测试无法测量出，而此方法可以得到此数据。步骤405中产生的强度分布图清楚显示出每一发光二极管位置与其以灰阶值表示的相对应发光强度，根据此数据可计算出均匀性并加以监控。

图5所示为依据本发明另一实施例测试包含多个发光二极管的发光装置的测试设备，须注意图5中一些元件大致与图2元件相同。图5与图2相同的相对应元件标示为相同元件编号，但第一码由2变为5。举例来说，图5中的元件510为一与图2中电流源210相对应的电流源。此设备包含了电流源510、图像接收装置520、图像处理单元530及一积分球550。积分球550包含一进入口550i；一第一出口550e1及一第二出口550e2。待测的发光装置(以下称为待测物501)置于积分球550的进入口550i附近，且待测物501放射出的光线进入积分球550并被其所搜集。图像接收装置520与积分球550的第一出口550e1连接，用以接收当待测物501被电流源510驱动时的待测物501的图像。如图中所示，电流源510通过探针(probe)511a与511b与待测物501的电极接触以提供一电流至待测物501。如图2所说明，图像接收装置520可包含一显微镜用以放大待测物501的图像。图像接收装置520可进一步与一图像传感器521连接，像是电荷耦合装置(CCD)或一CMOS图像传感器，以提取待测物501的图像。图像的信号被传送至图像处理单元530，以更进一步处理或决定。经过图像处理单元530进一步处理后，例如数字模拟转换(ADC)，可取得一待测物501的图像的灰阶值以表示并决定待测物501的发光强度。此设备还包含一比较单元531，藉以将由灰阶值表示的待测物501的发光强度与预先决定的发光强度做比较，以决定待测物501是否为一具缺陷的发光二极管。举例来说，预先决定的发光强度可以经由例如多个良好发光二极管其以灰阶值的发光强度的平均值等统计数据而预先决定。如图2所示，图像接收装置520还包含一滤镜(图未示)，用来滤除待测物501所发射出的某些特定范围波长的光线。滤镜可以设置在积分球550的第一出气口550e1之上方或下方，或介于图像接收装置520与图像传感器521之间。进一步地，在某些实施例中，图像处理单元530以及比较单元531连同检测器560(后面将予以说明)的信号处理器561’可一起组合于例如计算机的自动化设备540中。此外，电流源510也可以被组合在此同一自动化设备540中，以使图像处理单元530、比较单元531与电流源510得通过例如一计算机程序来加以控制及协调以进行操作。

由待测物501发射出的光线入射在积分球550之内表面上之一点，且于多次散射反射后均匀分布到其他全部的点上。通过此特性，检测器560可被连接到积分球550的第二出口550e2以测量待测物501的光学特性。挡光板(baffle)551可以用来避免进入积分球550的光线直接照射于第二出口550e2上。换句话说，挡光板551可用来避免光线直接照射在检测器560上。在这个实施例中，检测器560通过光纤552与积分球550的第二出口550e2连接。举例来说，检测器560可为一光度计、一幅射计、一分光辐射计或一色度计。光度计可测量人类眼睛感知的光线的能量。辐射计为一可测量光线能量的装置。分光辐射计为一可测量当能量表示为波长的函数时，每波长间隔的能量的装置。色度计可测量且量化光线的颜色。检测器560还包含一信号处理器561，可用来计算或进一步处理检测器560检测到的信号。以色度计为例，色度计为由三个或四个经滤光的检测元件的所组成。这些检测元件用来模拟及CIE函数。来自这些检测元件的信号被信号处理器561所使用以计算色度坐标-x与y。如图中显示及如上所述，在某些实施例中，在检测器560内部的信号处理器561可设置或组合于自动化设备540内，例如信号处理器561’所示。

须注意的是虽然待测物501于图中显示为一具有一发光二极管的单一晶粒，待测物501可以多种形式呈现。举例来说，待测物501可为晶粒形式(晶圆形式)或封装形式。以晶粒形式的待测物501来说，待测物501也可以为单一晶粒具有整体一起形成的多个发光二极管。也须注意的是，通过上述的设备，接收待测物501的图像与测量待测物501的光学特性可大致同时进行。也就是说，当待测物501放置接近于积分球550的进入口550i时，由待测物501发射出的光线进入积分球550，且图像接收装置520接收待测物501的图像。同时，积分球550搜集由待测物501发射出的光线且均匀分布于积分球550内部表面上所有点，以使连接积分球550的第二出口550e2的检测器560得用以测量待测物501的光学特性。如此一来，运用本实施例的设备来决定待测物501缺陷与否及测量待测物501的光学特性的测试得以大致同时完成。

本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。任何人对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。

Claims

1.一种测试发光装置的设备，包含：

一积分球，该积分球包含一进入口及一第一出口，其中该发光装置接近于该积分球的该进入口；

一图像接收装置，该图像接收装置与该积分球的该第一出口连接，并可接收该发光装置的图像；以及

一处理单元，该处理单元与该图像接收装置连接以确定该发光装置的发光强度。

2.如权利要求1所述的设备，其中该图像接收装置可为一显微镜。

3.如权利要求2所述的设备，还包括一图像传感器，该图像传感器与该显微镜连接以提取该发光装置的图像。

4.如权利要求3所述的设备，其中该图像传感器包含一电荷耦合装置(CCD)或一CMOS图像传感器。

5.如权利要求1所述的设备，其中该图像接收装置还包含一滤镜，该滤镜可滤除该发光装置发射出的光线中特定范围的波长。

6.如权利要求1所述的设备，其中该积分球还包含第二出口，且该设备还包含一检测器，该检测器与该第二出口连接以测量该发光装置的光学特性。

7.如权利要求6所述的设备，其中该检测器可为一光度计、一幅射计、一分光辐射计或一色度计。

8.如权利要求1所述的设备，还包含一比较单元，该比较单元可用于比较该发光装置的发光强度与预先决定的发光强度以确定该发光装置是否有缺陷。

9.如权利要求1所述的设备，还包含一电流源，且该电流源与该发光装置连接。

10.如权利要求1所述的设备，其中该发光装置可为一晶粒，该晶粒包含整体一起形成的多个发光二极管。

11.一种测试发光装置的方法，该方法包含步骤：

提供一积分球，该积分球包含一进入口及一第一出口；

摆置该发光装置接近该积分球的该进入口；

提供一电流源，该电流源可驱动该发光装置以于驱动状态下形成一图像；

提供一图像接收装置，该图像接收装置可接收该发光装置的图像，其中该图像接收装置与该积分球的该第一出口连接；以及

依据该图像决定该发光装置的发光强度。

12.如权利要求11所述的方法，其中该发光强度可依照该图像的灰阶值决定。

13.如权利要求11所述的方法，其中该图像接收装置包含一显微镜。

14.如权利要求13所述的方法，其中该图像接收装置还连接一图像传感器，该图像传感器可提取该发光装置的图像。

15.如权利要求14所述的方法，其中该图像接传感器包含一电荷耦合装置(CCD)或一CMOS图像传感器。

16.如权利要求13所述的方法，其中该图像接收装置还包含一滤镜，该滤镜可滤除该发光装置发射出的光线中特定范围的波长。

17.如权利要求11所述的方法，还包括提供一检测器，该检测器与该积分球的该第二进入口连接，还包括一以该检测器测量该发光装置光学特性的步骤。

18.如权利要求17所述的方法，其中该检测器包含一光度计、一辐射计、一分光辐射计、或一色度计。

19.如权利要求17所述的方法，其中接收该发光装置的该图像的步骤与测量该发光装置的该光学特性的步骤可同时进行。

20.如权利要求11所述的方法，还包括一步骤，该步骤为比较该发光装置的发光强度与预先决定的发光强度，以决定该发光装置是否有缺陷。