CN112798235A - 一种Microled或Miniled缺陷检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Microled或Miniled缺陷检测方法及装置，其设置与待测试模组对应的波长选择模块、聚焦模块和探测模块，波长选择模块、聚焦模块和探测模块分别设置有与待测试Microled或Miniled的发光基本单元一一对应的波长选择单元、聚焦单元和探测单元；利用波长选择单元选择性透射发光基本单元出射的一个或多个不同波段范围的光至聚焦单元的不同子单元，通过将聚焦单元的不同子单元所接收到的光聚焦至探测单元的不同子单元，通过探测单元不同子单元的光强探测数据得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据，实现对Microled或Miniled上每一个发光基本单元对应多个不同波段范围的光强特性的快速高效检测。

Description

一种Microled或Miniled缺陷检测方法及装置

技术领域

本发明属于模组测试技术领域，具体涉及一种Microled或Miniled缺陷检测方法及装置。

背景技术

相比于现今广泛使用的OLED，Microled或Miniled亮度高、分辨率高、寿命长、功耗低、响应速度快，但目前Microled或Miniled的发展过程中仍存在着良品分选、巨量转移、封装散热、集成驱动等诸多技术挑战，这些问题不仅增加了Microled或Miniled的生产成本，同时制约着产品的商业化应用。

在实际应用中，Microled或Miniled的器件参数的一致化是十分影响图像显色质量的要素，然而由于Microled或Miniled的基本发光单元的尺寸为微米级，受到尺寸限制，目前Microled或Miniled的检测技术几乎没有提出一种可靠地对Microled或Miniled的器件单元的RGB三色波长光强是否符合设计参数要求的检测方案。

一般来说，对LED进行发光测试一般有光致发光测试（PL）与电致发光测试（EL）两种。前者一般通过紫外光进行光致发光，具有不损坏且不接触LED面板的优势，但一般只能检测50μm以上尺度的LED，否则检测结果容易受到该技术的干扰；后者一般通过电流进行电致发光，有因通电接触而损伤LED面板的可能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种Microled或Miniled缺陷检测方法及装置，以解决现有技术无法对Microled或Miniled的器件单元的多色波长光强进行快速高效检测的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种Microled或Miniled缺陷检测方法，该方法包括：

设置与待测试Microled或Miniled对应的波长选择模块、聚焦模块和探测模块，波长选择模块、聚焦模块和探测模块分别设置有与待测试Microled或Miniled的发光基本单元一一对应的波长选择单元、聚焦单元和探测单元；

利用波长选择单元选择性透射发光基本单元出射的一个或多个不同波段范围的光至聚焦单元的不同子单元，通过将聚焦单元的不同子单元所接收的光聚焦至探测单元的不同子单元，通过探测单元不同子单元的光强探测数据得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据。

作为本发明的进一步改进，波长选择单元包括通孔和靠近聚焦单元的一侧设置的多个微纳结构单元，一个微纳结构单元透射一个不同波段范围的光或者截止一个不同波段范围的光。

作为本发明的进一步改进，不同波段范围的光的类型包括R色光、G色光、B色光。

作为本发明的进一步改进，多个微纳结构单元为3个亚波长金属光栅微纳臂，3个亚波长金属光栅微纳臂以通孔为圆心、两两之间呈120°夹角排列，3个亚波长金属光栅微纳臂分别截止R色光、G色光、B色光。

作为本发明的进一步改进，聚焦单元为微透镜单元，聚焦单元的通光区域与波长选择单元的透射区域一一对应。

作为本发明的进一步改进，通过探测单元的不同子单元的光强数据得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据包括：

通过对探测单元的不同子单元的光强数据进行透过率修正后，依次计算出多个不同波段范围光的光强数据。

作为本发明的进一步改进，通过探测单元的不同子单元的光强数据得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据包括：

根据设定的阈值对不同波段范围的光的光强数据进行图像二值化处理，以测试待测试Microled或Miniled每一发光基本单元的光强特性是否符合设计参数要求。

作为本发明的进一步改进，通过探测单元的不同子单元的光强数据得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据包括：

依次对每一发光基本单元的亮度值进行均值方差运算，根据设定的阈值判决出每一发光基本单元的亮度均值是否超过偏离亮度均值容许的阈值。

作为本发明的进一步改进，通过探测单元不同子单元的光强探测数据得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据后，根据光强数据确认发光基本单元与探测单元之间的映射关系，以确定待测试模组每一发光基本单元对应的缺陷判别条件。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种Microled或Miniled缺陷检测装置，该装置包括与待测试Microled或Miniled对应的波长选择模块、聚焦模块和探测模块，波长选择模块、聚焦模块和探测模块分别设置有与待测试Microled或Miniled的发光基本单元一一对应的波长选择单元、聚焦单元和探测单元，

波长选择单元用于选择性透射发光基本单元出射的一个或多个不同波段范围的光至所述聚焦单元的不同子单元；

聚焦单元用于将其不同子单元的所接收到的光聚焦至探测单元的不同子单元；

探测单元用于探测其不同子单元的光强探测数据，以得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的一种Microled或Miniled缺陷检测方法及装置，其通过设置与待测试模组的发光基本单元一一对应的波长选择单元、聚焦单元和探测单元，利用波长选择单元选择性透射发光基本单元出射的一个或多个不同波段范围的光至聚焦单元的不同子单元，通过探测单元不同子单元的光强探测数据得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据，从而实现快速高效检测Microled或Miniled上每一个发光基本单元对应不同RGB波长的光强特性。

本发明的一种Microled或Miniled缺陷检测方法及装置，其对检测到的Microled或Miniled面板样品上每一发光基本单元对应不同RGB波长的光强特性是否符合设计参数要求的判决与标记，且可以根据面板样品、周期性金属微纳结构阵列、微透镜阵列、CCD成像器件不同的单元对应关系，进行自适应地算法调节，具体的判决阈值需根据实际设计参数与装置安装情况进行相应的调节。

本发明的一种Microled或Miniled缺陷检测方法及装置，其通过薄膜上的3个亚波长金属光栅微纳臂生成波长选择单元，运用表面等离激元的技术思路，电磁场被局域在金属表面的亚波长范围内并发生增强，光波的能暈聚集在纳米范围内，实现了对传统光学衍射极限的突破，具有优良的波长选择性反射、透射性能，可以可靠的检测设定波长参数下，其生产的装置尺度小、效率高、加工便捷，适用于工业生产中的实际需求。

附图说明

图1为本发明技术方案的一种Microled或Miniled缺陷检测方法的应用示意图；

图2为本发明技术方案的波长选择模块的结构示意图；

图3为本发明技术方案的各模块的位置关系的示意图；

图4为本发明技术方案的缺陷检测过程的示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

001-待测试模组、002-载具一、003-电路导线、004-控制电源、005-波长选择模块、006-载具二、007-聚焦模块、008-载具三、009-CCD成像器件、010-载具四、011-载具五、012-数据线、013-计算机、014-波长选择模块表面、015-周期性金属微纳结构阵列、016-波长选择单元、017-亚波长金属光栅微纳臂、018-聚焦子单元和019-CCD成像子单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

在一个实施例中，提供了一种Microled或Miniled缺陷检测方法，该方法包括：

设置与待测试模组对应的波长选择模块、聚焦模块和探测模块，波长选择模块、聚焦模块和探测模块分别设置有与待测试Microled或Miniled的发光基本单元一一对应的波长选择单元、聚焦单元和探测单元；

用波长选择单元选择性透射发光基本单元出射的一个或多个不同波段范围的光至聚焦单元的不同子单元，通过将聚焦单元的不同子单元的光聚焦至探测单元的不同子单元，通过探测单元不同子单元的光强探测数据得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据。对于普通的待测试Microled或Miniled，一般来说，正常的发光基本单元发预设波段范围的光，如R色光、G色光和B色光中的一种，但不排除其出现故障，发出超出预设波段范围的光，因此，通过选择性透射发光基本单元出射的一个或多个不同波段范围的光至探测单元的不同子单元，通过分析探测单元不同子单元的光强探测数据就可以得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据，从而可以检测发光基本单元是否发光正常。作为一个示例，波长选择单元的一个子单元仅透射一个不同波段范围的光时，不需要计算即可以得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据；波长选择单元的一个子单元透射多个不同波段范围的光时（如截止一个不同波段范围的光），通过获取所有探测单元不同子单元的光强探测数据，即可计算得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据。

图1为本发明技术方案的一种Microled或Miniled缺陷检测方法的应用示意图。如图1所示，待测试模组001由载具一002通过电路导线003与控制电源004连接，波长选择模块005由载具二006夹持，起到波长选择作用，聚焦模块007由载具三008夹持，汇聚透过波长选择模块的透射光，CCD成像器件009由载具四010夹持，接收经由聚焦模块007汇聚的入射光；载具一002、载具二006、载具三008和载具四010相邻地布置在可微调间距的载具五011上，在搭建装置时微调各载具所夹持物件的水平间距与空间位置，使得装置工作在符合设计要求的状态下，CCD成像器件009获得的光强数据经数据线012传输给计算机013，由软件实时地进行图像处理与缺陷检测标记。

具体地，将稳压点亮稳定吸附在载具上的待测试Microled或Miniled面板，作为一个示例，波长选择模块优选为通孔和利用设置在发光基本单元出光方向上的周期性金属微纳结构，其中，通过在出光方向设置对应的通孔（一条纳米级通光狭缝）将像素点的光引至靠近聚焦模块的一侧，该周期性金属微纳结构在靠近聚焦模块的一侧设置有3个亚波长金属光栅微纳臂，通过设置3个亚波长金属光栅微纳臂的几何参数以使得其分别截止R色光、G色光和B色光，从而达到分别透射GB色光、RB色光、RG色光的效果。当一个基本发光单元如红色LED的光经过所述波长选择单元即金属微纳结构单元时，则对于截止R色光的金属光栅微纳臂，该光不能通过，对于截止G色光和B色光的金属光栅微纳臂，该光可以通过。也即金属微纳结构将每个LED单元的光分为三个部分，该三部分的光经过聚焦模块到达探测模块后，就能获得不同部分的光强。当该红色LED为正常的LED时，则对于经过截止G色光和B色光的金属光栅微纳臂的两部分光强为正常红光光强，而对于截止R色光的金属光栅微纳臂部分的光强没有或者比较微弱。当该红色LED为非正常的LED时，比如原本红色LED发出的光为绿光时，则对于经过截止R色光的金属光栅微纳臂部分的光强则比较强，此不正常的光强，则可以判断该LED为非正常的LED。

具体地，使Microled或Miniled面板上像素点的LED发出的光通过通光狭缝，由其对侧表面的3个分别成120°方向延伸的不同几何参数的亚波长金属光栅微纳臂引入相移调控波前，每个亚波长金属光栅微纳臂的凹槽长度为2L，宽度为2a，每两个相邻的凹槽间距宽度为d，入射光波对应的波矢量为k₀，得到如下的亚波长金属光栅的本征方程：

上式中

是空气介电常数，

是金属介电常数，

是沿着x方向的波矢分量，

是沿着y方向的波矢分量。由于表面等离子波的传播常数β可以由下式得出：

因此，可根据特定的周期性金属微纳结构的金属微纳臂凹槽参数，计算出其表面等离子波的传播常数，这一常数实部为负值的波段对应传输禁带，无法透过亚波长金属光栅（即处于该传输禁带的光被反射），只有这一常数实部为正值的波段可以通过。由此，改变其参数进行数值计算，当亚波长金属光栅的凹槽长度为4000nm，宽度为200nm，每两个相邻的凹槽间距宽度为400nm，可以对700nm红光光波所在波段起到优良的波长选择作用，继而通过一系列软件算法表征该透光波段的光波信号光强，类似地，通过改变金属微纳臂的凹槽的宽度与间距为200nm、300nm与200nm、250nm，分别可以使得546.1nm绿光光波所在波段与435.8nm蓝光光波所在波段无法透过亚波长金属光栅。

图2为本发明技术方案的波长选择模块的结构示意图。作为一种优选的方式，波长选择单元利用通孔和3个亚波长金属光栅微纳臂生成，3个亚波长金属光栅微纳臂017的中心即为通孔，3个亚波长金属光栅微纳臂017两两之间分别成120°夹角排列，当然，利用通孔进行光引导的方式仅为一个示例，同时，以上3个亚波长金属光栅微纳臂之间的位置关系也仅为一个示例，可以依据每一像素点的LED发光区域和/或测试需求设置对应的引导器件和/或3个亚波长金属光栅微纳臂的位置关系。

作为另一种优选的方式，该波长选择单元利用3个微结构滤光片生成，通过设置3个微结构滤光片的几何参数（如改变间隔层的厚度、折射率等）以使得其分别透射R色光、G色光和B色光。

图3为本发明技术方案的各模块的位置关系的示意图。如图3所示，优选的，周期性金属微纳结构利用周期性金属微纳结构阵列单元实现，例如，所有的周期性金属微纳结构的亚波长金属光栅微纳臂集成在一起，作为一个示例，利用敷设在波长选择模块表面的亚波长金属光栅薄膜来实现亚波长金属光栅微纳臂的集成，聚焦子单元018利用微透镜阵列单元实现，将微透镜阵列单元与周期性金属微纳结构一一对应、大小一致，或微透镜阵列已与周期性金属微纳结构阵列集成在一起。作为一个优选的方案，还设置有与待测试模组对应的CCD表面成像模块，CCD表面成像模块包括与发光基本单元一一对应的CCD表面成像单元019，CCD成像器件其CCD表面成像单元019与微透镜阵列单元018区域一一对应，或CCD成像器件已与微透镜阵列集成在一起。

图4为本发明技术方案的缺陷检测的示意图。如图4所示，采用的图像处理模块是由CCD获得的成像经由数据线传输到计算机，优选的，考虑光的透过率因素，作为一种优选的方式，可以通过测试指标值计算出对Micro LED面板样品每一像素点对应不同波长的LED单元的透过率，利用透过率对测试得到的探测数据进行相应的修正；

作为进一步优选的方式，可以通过依次计算出700nm红光光波所在波段、546.1nm绿光光波所在波段、435.8nm蓝光光波所在波段的光强，根据设定的阈值进行图像二值化处理，其中设定的阈值可以测试样本数据进行修正，以表征检测到的Micro LED面板上每一像素点对应不同波长的LED光强特性是否符合设计参数要求；

作为进一步优选的方式，可以依次对所得正常亮度单元进行均值方差运算，根据设定的阈值判决出超过Micro LED面板样品上偏离亮度均值容许阈值的缺陷LED单元，同样的该设定的阈值也可以测试样本数据进行修正，最终可以得到两类缺陷检测的结果，并将测试结果显示在计算机屏幕上；

特别地，面板、周期性金属微纳结构阵列、微透镜阵列、CCD成像器件存在空间错位时，即由于四者之间的位置关系调整过程中并不一定能完全对准，面板的单个LED并不与预设的CCD成像单元对应，而是与其他CCD成像单元对应，可在算法中根据测试样品模组每一发光基本单元对应探测单元的不同波段范围光的接收数据，确认是否有出探测单元边界的情况，如逐行/列对探测模块的探测单元所接收到的光强信号做判决，确认共有多少连续的行/列探测单元的接收信号是有效的，比方说LED单元的个数总共是100行×100列，但接收到有效信号的探测单元只有98行×100列，就说明存在出边界的情况；不存在出边界时，根据得到的探测单元有效接收信号的连续行/列数，确定面板LED单元与CCD成像单元的映射关系，进而确定待测试模组每一发光基本单元对应的缺陷判别条件，具体包括，通过光强数据获取每一发光基本单元的发光属性（如发红光，还是绿光或蓝光），以确定待测试模组每一发光基本单元对应的缺陷判别条件，具体地，这里的缺陷判别条件可以是各个不同波段范围光的光强阈值组合得到判别条件，如对应LED发光属性的光强应超过第一光强阈值，且其他波段的光强不超过第二光强阈值时，认为该LED为良品，其中，第一光强阈值和第二光强阈值可依据样品测试值以及设计参数得到。。

得到Micro LED面板样品每一像素不同RGB波长的LED单元对应CCD表面成像单元接收数据计算出的三色光波光强应当与红（700nm）或绿（546.1nm）或蓝（435.8nm）中一种光波所在波段的设计参数进行缺陷判别阈值比较的关系。

一种Microled或Miniled缺陷检测装置，该装置包括与待测试Microled或Miniled对应的波长选择模块、聚焦模块和探测模块，波长选择模块、聚焦模块和探测模块分别设置有与待测试Microled或Miniled的发光基本单元一一对应的波长选择单元、聚焦单元和探测单元，

波长选择单元用于选择性透射发光基本单元出射的一个或多个不同波段范围的光至所述聚焦单元的不同子单元；

聚焦单元用于将其不同子单元所接收到的光聚焦至探测单元的不同子单元；

探测单元用于探测其不同子单元的光强探测数据，以得到发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据。该装置的实现原理、技术效果与上述方法类似，在此不做累述。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Microled或Miniled缺陷检测方法，其特征在于，所述方法包括：

设置与待测试Microled或Miniled对应的波长选择模块、聚焦模块和探测模块，所述波长选择模块、聚焦模块和探测模块分别设置有与待测试Microled或Miniled的发光基本单元一一对应的波长选择单元、聚焦单元和探测单元；

利用所述波长选择单元选择性透射所述发光基本单元出射的一个或多个不同波段范围的光至所述聚焦单元的不同子单元，通过将聚焦单元的不同子单元所接收的光聚焦至所述探测单元的不同子单元，通过所述探测单元不同子单元的光强探测数据得到所述发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据。

2.根据权利要求1所述的一种Microled或Miniled缺陷检测方法，其中，所述波长选择单元包括通孔和靠近所述聚焦单元的一侧设置的多个微纳结构单元，一个微纳结构单元透射一个不同波段范围的光或者截止一个不同波段范围的光。

3.根据权利要求2所述的一种Microled或Miniled缺陷检测方法，其特征在于，所述不同波段范围的光的类型包括R色光、G色光、B色光。

4.根据权利要求3所述的一种Microled或Miniled缺陷检测方法，其中，所述多个微纳结构单元为3个亚波长金属光栅微纳臂，所述3个亚波长金属光栅微纳臂以所述通孔为圆心、两两之间呈120°夹角排列，所述3个亚波长金属光栅微纳臂分别截止R色光、G色光、B色光。

5.根据权利要求1所述的一种Microled或Miniled缺陷检测方法，其中，所述聚焦单元为微透镜单元，所述聚焦单元的通光区域与所述波长选择单元的透射区域一一对应。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种Microled或Miniled缺陷检测方法，其中，通过所述探测单元的不同子单元的光强数据得到所述发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据包括：

通过对所述探测单元不同子单元的光强数据进行透过率修正后，依次计算出多个不同波段范围光的光强数据。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的一种Microled或Miniled缺陷检测方法，其中，通过所述探测单元的不同子单元的光强数据得到所述发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据包括：

根据设定的阈值对不同波段范围的光的光强数据进行图像二值化处理，以测试待测试Microled或Miniled每一发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强特性是否符合设计参数要求。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的一种Microled或Miniled缺陷检测方法，其中，通过所述探测单元的不同子单元的光强数据得到所述发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据包括：

依次对每一发光基本单元的亮度值进行均值方差运算，根据设定的阈值判决出每一发光基本单元的亮度均值是否超过偏离亮度均值容许的阈值。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的一种Microled或Miniled缺陷检测方法，其中，通过所述探测单元不同子单元的光强探测数据得到所述发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据后，根据所述光强数据确认所述发光基本单元与所述探测单元的映射关系，以确定待测试模组每一发光基本单元对应的缺陷判别条件。

10.一种Microled或Miniled缺陷检测装置，其特征在于，所述装置包括与待测试Microled或Miniled对应的波长选择模块、聚焦模块和探测模块，所述波长选择模块、聚焦模块和探测模块分别设置有与待测试Microled或Miniled的发光基本单元一一对应的波长选择单元、聚焦单元和探测单元，

所述波长选择单元用于选择性透射所述发光基本单元出射的一个或多个不同波段范围的光至所述聚焦单元的不同子单元；

所述聚焦单元用于将其不同子单元的所接收到的光聚焦至所述探测单元的不同子单元；

所述探测单元用于探测其不同子单元的光强探测数据，以得到所述发光基本单元出射的对应不同波段范围的光的光强数据。

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