KR101533588B1 - 발광 소자 불량 검출 장치 및 방법 - Google Patents

발광 소자 불량 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 영역과 측정 영역을 구분하고, 시간에 따른 전기 신호를 조절하여 발광 소자의 미세 결함을 측정하며, 공간 분해능과 불량 분석 감도를 개선하여 발광 소자의 불량 및 결함 측정 정밀도를 향상시킨 발광 소자 불량 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 본 발명은 임의의 파장을 갖는 측정용 광을 출력하는 광원부; 측정 대상 발광 소자가 설치되고, 상기 광원부에서 출력된 측정광이 상기 발광 소자에 조사되도록 안내하는 챔버; 상기 발광 소자의 동작으로 열(熱)이 발생된 위치를 포함한 열반사 이미지를 출력하는 카메라; 상기 광원부와, 카메라와, 전원 공급부와, 신호 발생부로 동작 제어신호를 출력하고, 상기 카메라가 촬영한 열반사 이미지를 분석하여 산출한 반사율 값에 따라 발광 소자의 불량 또는 결함 발생 여부를 판단하는 제어부; 상기 발광 소자로 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 광원부와 카메라의 동작이 발광 소자의 발광 동작과 구분되도록 상기 광원부, 카메라의 동작 신호와, 상기 전원 공급부의 동작 신호를 일정 시간차를 두고 출력하는 신호 발생부를 포함한다. 따라서 본 발명은 발광 영역과 측정 영역을 구분하고, 시간에 따른 전기 신호를 조절하여 발광 소자의 미세 결함을 측정하며, 공간 분해능과 불량 분석 감도를 개선하여 발광 소자의 불량 및 결함 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

발광 소자 불량 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTING DEFECT OF LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은 발광 소자 불량 검출 장치 및 방법에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 발광 영역과 측정 영역을 구분하고, 시간에 따른 전기 신호를 조절하여 발광 소자의 미세 결함을 측정하며, 공간 분해능과 불량 분석 감도를 개선하여 발광 소자의 불량 및 결함 측정 정밀도를 향상시킨 발광 소자 불량 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
LED와 OLED와 같은 발광 전자 소자는 TV 등과 같은 생활 가전과 휴대폰, 스마트폰과 같은 모바일 기기의 디스플레이로 널리 사용되고 있다. 또한 백열전구와 형광등을 대체하여 고 효율 조명의 광원으로도 각광 받고 있으며, 현재까지도 발광 전자 소자의 성능 개발을 위한 다양한 기술 개발이 진행중이다.
상기 발광 전자 소자를 광원으로 사용하는 최종 제품의 고품위화 및 신뢰성에 큰 영향을 미치는 인자 중에서도 발광 전자 소자 제조 과정 및 조립 과정에서 발생할 수 있는 결함과 불량은 제품의 품질 관리에 매우 심각한 문제이다.
통상적으로 먼지나 공정도중 발생한 이물질에 의한 결함 검출은 광학적인 방법을 이용하여 비교적 용이하며, 관련 기술은 이미 다양한 형태의 측정장비가 시판되고 있을 정도로 널리 알려져 있다.
하지만 발광 전자 소자의 고 출력화와 고 수명화 요구에 따라 기존에는 크게 문제가 되지 않았던 새로운 종류의 결함 측정 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.
한 가지 예로 반도체 층의 두께 편차 및 내부 구조물의 영향에 의해 전류 쏠림 현상으로 인해 발생할 수 있는 열점 (hot spot)의 경우 소자가 발광이 되기 전에 관찰되지 않고, 통상적인 광학 측정으로는 매우 관측이 어렵고, 또한 그 크기 역시 수 마이크로미터에서 서브 마이크로미터로 작지만 제품 내구성에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
이를 측정하기 위하여 통상적으로 반도체 소자에서 발생하는 여러 종류의 불량을 측정하는 기술들이 적용되고 있다. 널리 사용되는 방법으로는 국부적인 발열로 인한 적외선 방사 (emission)를 중적외선 (Mid-infrared, 파장: 3~5 마이크로 미터) 현미경으로 검출하는 방법이 있다.
하지만 적외선 열화상을 이용한 방식은 측정 파장으로 인한 크기가 공간 분해능의 한계로 인해 3 마이크로미터 이하 열점 결함을 검출 하는 것이 불가능하다.
추가로 LED 또는 OLED 발광 소자의 경우 수분 및 산소에 의한 소자 성능 저하를 막기 위해 봉지층 (Encapsulation)이 널리 사용되어지나, 적외선 방사를 이용하는 기술의 경우 각각의 물질에 따른 열 방사율 (emissivity)의 차이로 인해 간섭 (interference) 현상으로 인하여 정밀한 측정이 매우 힘들다.
이러한 문제를 해결코자 봉지층을 제거한 뒤 측정하는 방법이 시도되거나, 열 방사율이 다른 물질간 간섭을 보정하여 측정 분해능을 개선시킨 방법들이 보고되었다.
그러나 근본적인 광학적 회절 한계로 인한 공간 분해능의 한계는 해결하기 힘들고, OLED 등의 봉지층으로 널리 사용되는 유리와 같은 무기물질의 경우 열 방사율 값이 매우 커서 내부의 구조에서 나오는 신호에 강한 간섭을 일으키므로 정밀한 측정이 어렵다.
도 1은 일반적인 적외선 이미지 기술을 이용한 OLED 소자 측정 결과를 나타낸 예시도로서, 도 1(a)와 같이 Encapsulation층 내부의 신호는 검출할 수 없고, 도 1(b)와 같이 광학 현미경 상에 선명하게 보이는 패턴들이 도 1(c)의 적외선 이미지에서는 Encapsulation glass층에 의한 간섭으로 관찰되지 못한다.
최근 적외선 열화상을 이용한 기술의 한계를 극복하고자, 새로운 원리를 이용하여 반도체 소자의 열점 등의 불량 분석을 실시하는 장비들이 개발되었다. 이 기술에서는 자외선이나 가시광 대역의 짧은 파장을 갖는 빛을 일반적인 광학 현미경 등을 통해 반도체 소자의 불량 분석 장비로서, 측정 시료 표면의 열점과 같은 결함 부위에서 발생하는 국부적인 온도 상승에 따른 자외선이나 가시광 대역의 빛의 반사율 변화를 측정하여 반사율의 차이로 온도 분포를 측정하는 방식을 사용한다.
현재까지 열반사 현미경 기술은 세계적으로 다양하게 보고되고 있으며, 특히 한국 등록특허 제10-1336946호(발명의 명칭: 발열 분포 측정을 이용한 불량 분석 장치 및 방법)는 시료 탑재부와 가시광을 시료에 조사시키기 위한 광원과 시료를 주기적으로 발열을 야기시키기 위한 구동신호 발생부를 포함한 열반사 현미경 기술로서, 반도체 소자의 서브마이크론 수준의 발열 분포를 측정하여 열점과 같은 결함 부위를 검출할 수 있는 기술이다.
그러나 종래 기술에 따른 불량 분석 장치는 사용되는 광원으로 자외선 및 가시광 영역의 짧은 파장의 빛들은 발광 소자를 측정하는데 한계가 있다.
첫째, 자외선 파장의 경우 LED 및 OLED와 같은 발광 소자에 사용되는 무기물 반도체 및 유기물 반도체의 흡수 파장과 겹치는 문제점이 있다.
둘째, 자외선 파장의 빛은 일반적으로 사용되는 유리(Glass) 재질 가반의 광학 시스템과 혼용할 수 없기 때문에 측정 시스템을 구성하는데 제약이 발생하는 문제점이 있다.
셋째, 열반사 현미경에 자외선보다 더 널리 사용중인 가시광의 경우 발광 소자가 인가된 전기 신호에 따른 발광이 일어나는 영역이 대부분 가시광 영역이기 때문에 발열 부위의 온도 편차에 의한 반사광의 변화와 간섭이 발생하는 문제점이 있다.
도 2는 일반적인 가시광 열반사 현미경 기술을 이용한 발광 소자 측정시 문제점을 나타낸 파형도로서, 도 2(a)와 같이, 단색 발광 소자의 경우 발광 스펙트럼과 오버랩(Overlap)이 발생하지 않는 측정 파장(예를 들면, 적색 발광 소자의 경우 청색 빛을 이용한 반사율 측정)을 사용하면 측정이 가능하지만, 오버랩 부분이 조금이라도 존재한다면 측정이 불가능하다.
또한, 도 2(b)와 같이 백색 발광의 경우 측정 파장과 발광 파장의 오버랩을 피하는 것이 불가능하여 일반적인 가시광 열반사 현미경 기술로는 백색 발광 소자를 측정하는 것이 불가능한 문제점이 있다.
한국 등록특허 제10-1336946호
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 발광 영역과 측정 영역을 구분하고, 시간에 따른 전기 신호를 조절하여 발광 소자의 미세 결함을 측정하며, 공간 분해능과 불량 분석 감도를 개선하여 발광 소자의 불량 및 결함 측정 정밀도를 향상시킨 발광 소자 불량 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 임의의 파장을 갖는 측정용 광을 출력하는 광원부; 측정 대상 발광 소자가 설치되고, 상기 광원부에서 출력된 빛이 상기 발광 소자에 조사되도록 안내하는 챔버; 상기 발광 소자의 동작으로 열(熱)이 발생된 위치를 포함한 열반사 이미지를 출력하는 카메라; 신호 발생부에서 출력되는 동작 신호에 따라 상기 광원부와, 카메라와, 전원 공급부의 동작을 제어하고, 상기 카메라가 촬영한 열반사 이미지를 수신하여 반사율 값을 산출하며, 상기 산출된 반사율 값에 따라 발광 소자의 불량 또는 결함 발생 여부를 판단하는 제어부; 상기 발광 소자로 전원을 공급하는 전원 공급부; 및 상기 측정용 광을 출력하는 광원부의 동작과 발광 소자의 발광 동작으로 열(熱)이 발생된 위치를 포함한 열반사 이미지를 출력하는 카메라의 동작이, 상기 발광 소자의 발광 동작과 구분되도록 상기 광원부와 카메라의 동작 신호와, 상기 발광 소자로 전원을 공급하는 상기 전원 공급부의 동작 신호를 일정 시간차를 두고 출력하는 신호 발생부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 발광 소자 불량 검출 장치는 상기 챔버에 설치되어 상기 발광 소자가 일정 온도를 유지하도록 제어하는 온도 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 챔버는 진공 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 발광 소자 불량 검출 장치는 상기 광원부에서 출력된 측정용 광이 평행빔으로 출력되도록 하는 제 1 렌즈; 상기 광원부에서 출력된 측정광을 상기 챔버의 발광 소자로 전달하고, 상기 발광 소자에서 반사된 반사광을 카메라로 출력하는 분배기; 상기 분배기를 통해 전달되는 광원부의 측정광이 상기 챔버에 집중되도록 하는 대물렌즈; 및 상기 발광 소자에서 반사된 반사광이 카메라에 집광되도록 하는 제 2 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 카메라는 특정 파장을 선택적으로 투과시키는 파장 필터 또는 분광기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 신호 발생부는 상기 광원부와, 카메라가 동시에 온(ON)되도록 동작 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 신호 발생부는 발광 소자의 발광 신호와 광원부와 카메라의 동작 신호로 구성된 제 1 신호열과, 상기 광원부와 카메라의 동작 신호로 구성된 제 2 신호열이 임의의 패턴에 따라 순차적으로 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 a) 신호 발생부가 측정용 광을 출력하는 광원부의 동작과 발광 소자의 발광 동작으로 열(熱)이 발생된 위치를 포함한 열반사 이미지를 출력하는 카메라의 동작이, 상기 발광 소자의 발광 동작과 구분되도록 광원부 및 카메라의 동작 신호와, 상기 발광 소자의 동작 신호를 일정 시간차를 두고 출력하는 단계; b) 제어부가 상기 카메라에서 촬영한 열반사 이미지를 수신하는 단계; 및 c) 상기 제어부가 수신된 열반사 이미지를 분석하여 반사율 값을 산출하고, 상기 산출된 결과에 따라 발광 소자의 불량 및 결함의 발생 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 a)단계는 발광 소자의 발광 신호와 광원부와 카메라의 동작 신호로 구성된 제 1 신호열과, 상기 광원부와 카메라의 동작 신호로 구성된 제 2 신호열이 임의의 패턴에 따라 순차적으로 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 a)단계는 상기 광원부와, 카메라가 동시에 온(ON)되도록 동작 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 발광 영역과 측정 영역을 구분하고, 시간에 따른 전기 신호를 조절하여 발광 소자의 미세 결함을 측정할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 공간 분해능과 불량 분석 감도를 개선하여 발광 소자의 불량 및 결함 측정 정밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1 은 일반적인 적외선 이미지 기술을 이용한 OLED 소자 측정 결과를 나타낸 예시도.
도 2 는 일반적인 가시광 열반사 현미경 기술을 이용한 발광 소자 측정시 문제점을 나타낸 파형도.
도 3 은 본 발명에 따른 발광 소자 불량 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 4 는 본 발명에 따른 발광 소자 불량 검출 장치의 신호 발생부에서 출력되는 열반사 신호 측정 구간의 신호 배치를 나타낸 파형도.
도 5 는 본 발명에 따른 발광 소자 불량 검출 장치의 신호 발생부에서 출력되는 기준 신호 측정 구간의 신호 배치를 나타낸 파형도.
도 6 은 본 발명에 따른 발광 소자 불량 검출 장치를 이용한 OLED 열점 불량 측정 결과 이미지를 나타낸 예시도.
도 7 은 광학 현미경 이미지와 열반사 이미지를 중첩한 결과를 나타낸 예시도.
도 8 은 본 발명에 따른 발광 소자 불량 검출 장치의 신호 발생부에서 출력되는 측정 신호의 일 실시예를 나타낸 파형도.
도 9 는 본 발명에 따른 발광 소자 불량 검출 장치의 신호 발생부에서 출력되는 측정 신호의 다른 실시예를 나타낸 파형도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발광 소자 불량 검출 장치 및 방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 소자 불량 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 소자 불량 검출 장치는 광원부(100)와, 챔버(200)와, 카메라(300)와, 제어부(400)와, 전원 공급부(500)와, 신호 발생부(600)와, 온도 조절부(700)를 포함하여 구성된다.
상기 광원부(100)는 임의의 파장을 갖는 측정용 광을 출력하는 구성으로서, 가시광 파장 영역에서 청색, 적색, 녹색과 같은 단색광이나 백색과 같은 다수의 파장을 가지는 빛들이 혼합된 광원이다.
또한, 상기 광원부(100)는 다중광선을 가지는 백색광, LED, 고체 광원 등 일반적으로 넓은 파장 선폭을 얻을 수 있는 광원과 함께 일정 파장만을 선택하는 파장필터(미도시)를 포함하거나 선폭이 약 10nm∼50nm 이내의 특정 선폭을 가지는 LED 등을 이용할 수 있다.
상기 챔버(200)는 내부에 수납공간이 형성되어 측정 대상 발광 소자(210)가 설치되고, 상부에는 투과부(220)가 설치되어 광원부(100)에서 출력된 빛이 상기 발광 소자(210)에 조사되도록 안내한다.
상기 발광 소자(210)는 무기물 반도체를 이용한 LED 소자와 유기반도체를 이용한 OLED 등을 포함하는 전기 에너지를 빛 에너지로 전환하여 발광하는 일반적인 광전 소자이다.
또한, 상기 챔버(200)는 공기의 대류 현상에 의한 냉각 효과 발생으로 공간 분해능과 신호의 세기가 감소될 수 있고, 측정 대상 발광 소자간 편차를 감소시킬 수 있으며, 동일한 조건에서의 측정이 이루어질 수 있게 진공 상태인 것이 바람직하다.
또한, 상기 챔버(200)는 광원부(100)에서 출력된 빛이 챔버(200) 내부에 설치된 발광 소자(210)로 더욱 효과적으로 유입될 수 있도록 상기 광원부(100)에서 출력된 측정용 광이 평행빔으로 출력되도록 하는 제 1 렌즈(230)와, 상기 광원부(100)에서 출력된 측정광을 상기 챔버(200) 내부에 설치된 발광 소자(210)로 전달하는 분배기(231)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 분배기(231)와 투과부(220) 사이에는 분배기(231)를 통해 전달되는 광원부(100)의 측정광이 상기 챔버(200)에 집중되도록 대물렌즈(232)가 설치된다.
또한, 상기 분배기(231)의 상부에는 상기 발광 소자(210)에서 반사된 반사광이 카메라(300)로 집광되어 전달될 수 있도록 제 2 렌즈(233)가 설치된다.
상기 카메라(300)는 발광 소자(210)의 발광 동작시 열점 등의 결함에서 열(熱)이 발생된 경우 발열 위치를 포함한 열반사 이미지를 촬영하여 출력하는 구성으로서, CCD 센서, CMOS 센서 등을 이용한 카메라이다.
또한, 상기 카메라(300)는 백색 광원을 사용하는 경우 일정 파장만을 선택하는 파장 필터(미도시)를 사용하거나, 또는 반사광이 집광되는 카메라(300) 앞에 특정 파장의 반사광을 조절할 수 있도록 분광기(310)를 포함하여 구성된다.
발광 소자(210)에 의한 열반사 스펙트럼을 더욱 정확하게 검출할 수 있도록 분광기(310)를 포함하여 구성된다.
상기 제어부(400)는 광원부(100)와, 카메라(300)와, 전원 공급부(500)와, 신호 발생부(600)로 동작 제어신호를 출력하고, 상기 카메라(300)가 촬영한 열반사 이미지를 분석하여 수학식 1을 통해 산출한 반사율 값에 따라 발광 소자(210)의 불량 또는 결함 발생 여부를 판단한다.
Figure 112014057310173-pat00001
여기서, △R/R는 상대적인 반사율 변화, △T는 온도변화, k는 일정 값(예를 들면, 10-2 내지 10-5)을 갖는 열반사 계수이다.
즉 도 4와 같은 발광 신호(S1)와, 광원부 동작 신호(S3)와, 카메라 동작 신호(S2)로 구성된 제 1 신호열을 통해 측정한 열반사 이미지의 반사율(R')과, 도 5와 같은 광원부 동작 신호(S3)와, 카메라 동작 신호(S2)로 구성된 제 2 신호열을 통해 측정한 기준 반사 이미지의 반사율(R)의 차이(△R=R'-R)를 구한다.
상기 상대적인 반사율 변화는 온도 변화에 비례(△R/R = k△T)하여 반사율의 변화율은 온도의 변화량에 비례하는 관계식을 형성하므로 온도차 큰 부분에서 카메라(300)에 측정된 반사율 값의 차이가 크게 측정되어 상기 반사율의 변화율로부터 온도 편차에 따른 발광 소자(210)의 불량 또는 결함 발생 여부를 판단할 수 있다.
한편, 상기 발광 신호(S1)를 증가시키면, 발광 소자(210)에 공급되는 전력이 증가하게 되고, 이때, 발광 소자(210)의 휘도는 증가하게 되어 발광 소자(210)의 전체적인 온도 즉 결함이 없는 영역의 온도가 같이 증가하여 검출 성능이 감소할 수 있지만, 열점 결함에서 발생한 열이 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로 이동할 수 있는 기회가 증가하므로 측정 대상 발광 소자(210)별로 신호의 크기와 시간의 조절될 수 있다.
또한, 발광 신호(S1)와 카메라 및 광원부 동작 신호(S2, S3) 사이의 지연 시간은 측정 대상 발광 소자(210)에 따라 조절될 수 있다.
통상적으로 OLED나 LED 발광 소자 측정시 상기 지연 시간은 소자의 발광 메커니즘에 따라 10-6초(마이크로초) 이상이 바람직하나, 지연 시간이 증가하면 열점 결함에서 발생한 열이 이동하여 열 신호가 감소할 수 있기 때문에 최소한으로 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 통상적으로 열반사 계수(K)는 물질의 종류와 측정 가시광 파장에 따라 결정되는 값이기 때문에, 광원부(100)에서 출력된 빛의 파장은 발광 소자의 종류에 따라 △R이 최댓값을 갖도록 조절하는 것이 바람직하다.
따라서 백색 광원을 사용하는 경우 일정 파장만을 선택하는 파장 필터(미도시)를 사용하거나, 또는 반사광이 집광되는 카메라(300) 앞에 특정 파장의 반사광을 조절할 수 있도록 분광기(310)를 설치하는 것이 바람직하다.
도 6(a)와 같이 0V의 바이어스 전압 상태에서 광학 현미경으로 측정한 발광 소자(210)의 광학 이미지(I1)와, 열반사 이미지(I1')에서는 열점 등의 불량을 확인할 수 없고, 도 6(b)와 같이 3V의 바이어스 전압 상태에서 광학 현미경으로 측정한 발광 소자(210)의 광학 이미지(I2)에서는 열점 등의 불량 확인을 할 수 없지만, 열반사 이미지(I2')에서는 열점 결함 부위를 확인할 수 있다.
도 6(c)는 동일한 발광 소자를 3.5V의 바이어스 전압 상태에서 10시간 구동 후 소자 불량이 발생한 이미지로서, 도 6(c)와 같이 소자 불량 후 발생한 결함의 경우 광학 현미경으로 측정한 광학 이미지(I3) 상에서 보이는 이물질 등의 결함은 열반사 이미지(I3')상에서도 확인할 수 있다.
또한, 도 7과 같이 도 6(b)의 광학 이미지(I2)와 열반사 이미지(I2')를 중첩하면, 광학 이미지상의 파티클과 다른 위치에 열점 결함(D)이 존재하는 것을 알 수 있고, 도 6(c)의 열반사 이미지(I3')와 비교하여 볼 때 본 발명의 기술로 측정된 열점 결함에서 발광 소자(210)의 불량이 발생된다.
또한, 상기 제어부(400)는 온도 조절부(700)로 제어 신호를 출력하여 챔버(200)에 설치된 발광 소자(210)가 일정한 온도를 유지할 수 있도록 한다.
상기 전원 공급부(500)는 신호 발생부(600)에서 출력되는 동작 신호에 따라 발광 소자(210)로 전류 또는 전압 등의 전원이 공급되도록 한다.
상기 신호 발생부(600)는 광원부(100)와 카메라(300)의 동작이 발광 소자(210)의 발광 동작과 구분되도록 상기 광원부(100), 카메라(300)의 동작 신호와, 상기 전원 공급부(500)의 동작 신호를 일정 시간차를 두고 출력되도록 한다.
즉 도 4와 같이 발광 소자(210)의 발광 신호(S1)와 광원부(100)의 동작 신호(S3)와 카메라(300)의 동작 신호(S2)가 순차적으로 출력되도록 하고, 바람직하게는 상기 광원부(100)와, 카메라(300)의 동작 신호(S2, S3)가 동시에 온(ON)되도록 한다.
통상적인 광학 기구에 사용하는 카메라(300)의 이미지 출력시간은 CCD 센서의 성능에 따라 결정되고, 통상 수십ms로 상대적으로 느린 동작 속도를 보인다.
따라서 고정된 카메라(300)의 동작 영역안에서 광원부(100)의 동작 시간과 위치를 결정하는 것이 중요하므로 열점 결함의 열 확산 현상을 억제하기 위해서 광원부(100)의 동작 신호(S3)와 카메라(300)의 동작 신호(S2)를 동시에 출력하여 광원부(100)와 카메라(300)가 동시에 동작되도록 한다.
또한, 열 확산 현상으로 인한 열점 결함 위치의 신호 감소를 고려할 때, 공간 분해능 증가를 위해 광원부(100)의 동작 신호(S3)가 온 되는 시간과 측정광의 출력 세기를 조절할 수도 있다.
또한, 상기 신호 발생부(600)는 도 8과 도 9에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(210)의 발광 신호(S1, 도 4 참조)와 광원부(100)의 동작 신호(S3, 도 4 참조)와 카메라(300)의 동작 신호(S2)로 구성된 제 1 신호열(L1)과, 상기 광원부(100)의 동작 신호(S3, 도 5 참조)와 카메라(300)의 동작 신호(S2)로 구성된 제 2 신호열(L2)이 임의의 패턴에 따라 순차적으로 출력되도록 한다.
즉 도 8과 같이, 제 1 신호열(L1)과 제 2 신호열(L2)을 각각 한 번씩 반복되는 패턴으로 출력하거나 또는 도 9와 같이, 제 2 신호열(L2)을 2번 출력하고 제 1 신호열(L1)을 4번 출력하는 패턴이 반복되도록 설정할 수 있다.
본 실시예에서는 패턴의 예시를 위해 상기한 신호 패턴을 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 및 제 2 신호열의 출력 패턴은 측정 대상 발광 소자(210)의 종류와 측정의 용이성에 따라 가변될 수 있다.
상기 온도 조절부(700)는 챔버(200)에 설치되고, 제어부(400)에서 출력되는 동작 신호에 따라 측정 대상 발광 소자(210)가 일정 온도를 유지하도록 제어하는 구성으로서, 상기 온도 조절부(700)에 의해 조절되는 온도는 발광 소자(210)의 종류에 따라 다르게 조절된다.
다음은 본 발명에 따른 발광 소자의 불량 검출 과정을 설명한다.
측정 대상 발광 소자(210)를 챔버(200)에 설치한 다음 제어부(400)가 불량 검출을 위한 동작 신호를 출력하면, 발광 신호와, 광원부 동작 신호와, 카메라 동작 신호로 구성된 제 1 신호열과, 광원부 동작 신호와, 카메라 동작 신호로 구성된 제 2 신호열이 임의의 패턴으로 출력되도록 하며, 상기 광원부(100)와, 카메라(300)는 동시에 온(ON)되도록 동작 신호를 출력한다.
상기 제 1 신호열은 측정용 광을 출력하는 광원부(100)의 동작 신호와 카메라(300)의 동작 신호를 발광 소자(210)의 동작 신호와 일정 시간차를 두고 출력되도록 하여 발광 소자(210)에서 발광된 빛과 측정광에 의해 반사된 발열 부위의 온도 편차에 의한 반사광 사이에 간섭이 발생되지 않도록 한다.
상기 신호 발생부(600)에서 출력된 동작 신호에 동기화하여 발광 소자(210)가 온 되어 빛을 발광한 다음 오프되면, 일정 시간 경과후 광원부(100)와 카메라(300)가 온 되어 광원부(100)가 발광 소자(210)로 측정광을 조사하고, 상기 조사된 측정광이 반사된 발광 소자(210)의 발열 부위에서 반사된 반사광을 카메라(300)가 촬영하여 열반사 이미지를 검출하고, 일정 시간 경과 후 광원부(100)와 카메라(300)가 동작하여 기준 반사 이미지를 검출한다.
상기 제어부(400)가 카메라(300)에서 촬영된 열반사 이미지와 기준 반사 이미지를 수신하여 열반사 이미지의 반사율(R')과 기준 반사 이미지의 반사율(R)의 차이(△R=R'-R)를 구하여 반사율 값을 산출한다.
상기 산출된 반사율의 값으로부터, 반사율의 변화가 큰 값이 산출되면, 상기 반사율의 변화율에 기초하여 발광 소자(210)의 불량 또는 열점 결함에 의한 온도 편차가 발생한 것으로 판단한다.
따라서 발광 소자(210)와 광원부(100)와 카메라(300)에 시간에 따른 동작 신호가 일정 시간차를 두고 순차적으로 출력되도록 하여 측정이 어려운 열점 결함을 검출할 수 있게 된다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
100 : 광원부
200 : 챔버
210 : 발광 소자
220 : 투과부
230 : 제 1 렌즈
231 : 분배기
232 : 대물렌즈
233 : 제 2 렌즈
300 : 카메라
310 : 분광기
400 : 제어부
500 : 전원 공급부
600: 신호 발생부
700 : 온도 조절부

Claims (10)

  1. 임의의 파장을 갖는 측정용 광을 출력하는 광원부(100);
    측정 대상 발광 소자(210)가 설치되고, 상기 광원부(100)에서 출력된 빛이 상기 발광 소자(210)에 조사되도록 안내하는 챔버(200);
    상기 발광 소자(210)의 동작으로 열(熱)이 발생된 위치를 포함한 열반사 이미지를 출력하는 카메라(300);
    신호 발생부(600)에서 출력되는 동작 신호에 따라 상기 광원부(100)와, 카메라(300)와, 전원 공급부(500)의 동작을 제어하고, 상기 카메라(300)가 촬영한 열반사 이미지를 수신하여 반사율 값을 산출하며, 상기 산출된 반사율 값에 따라 발광 소자(210)의 불량 또는 결함 발생 여부를 판단하는 제어부(400);
    상기 발광 소자(210)로 전원을 공급하는 전원 공급부(500); 및
    상기 측정용 광을 출력하는 광원부(100)의 동작과 발광 소자(210)의 발광 동작으로 열(熱)이 발생된 위치를 포함한 열반사 이미지를 출력하는 카메라(300)의 동작이, 상기 발광 소자(210)의 발광 동작과 구분되도록 상기 광원부(100)와 카메라(300)의 동작 신호와, 상기 발광 소자(210)로 전원을 공급하는 상기 전원 공급부(500)의 동작 신호를 일정 시간차를 두고 출력하는 신호 발생부(600)를 포함하는 발광 소자 불량 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자 불량 검출 장치는 상기 챔버(200)에 설치되어 상기 발광 소자(210)가 일정 온도를 유지하도록 제어하는 온도 조절부(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 불량 검출 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 챔버(200)는 진공 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 불량 검출 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 소자 불량 검출 장치는 상기 광원부(100)에서 출력된 측정용 광이 평행빔으로 출력되도록 하는 제 1 렌즈(230);
    상기 광원부(100)에서 출력된 측정광을 상기 챔버(200)의 발광 소자(210)로 전달하고, 상기 발광 소자(210)에서 반사된 반사광을 카메라(300)로 출력하는 분배기(231);
    상기 분배기(231)를 통해 전달되는 광원부(100)의 측정광이 상기 챔버(200)에 집중되도록 하는 대물렌즈(232); 및
    상기 발광 소자(210)에서 반사된 반사광이 카메라(300)에 집광되도록 하는 제 2 렌즈(233)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 불량 검출 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 카메라(300)는 특정 파장을 선택적으로 투과시키는 파장 필터 또는 분광기(310)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 불량 검출 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 발생부(600)는 상기 광원부(100)와, 카메라(300)가 동시에 온(ON)되도록 동작 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 불량 검출 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 발생부(600)는 발광 소자(210)의 발광 신호와 광원부(100)와 카메라(300)의 동작 신호로 구성된 제 1 신호열과, 상기 광원부(100)와 카메라(300)의 동작 신호로 구성된 제 2 신호열이 임의의 패턴에 따라 순차적으로 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 불량 검출 장치.
  8. a) 신호 발생부(600)가 측정용 광을 출력하는 광원부(100)의 동작과 발광 소자(210)의 발광 동작으로 열(熱)이 발생된 위치를 포함한 열반사 이미지를 출력하는 카메라(300)의 동작이, 상기 발광 소자(210)의 발광 동작과 구분되도록 광원부(100) 및 카메라(300)의 동작 신호와, 상기 발광 소자(210)의 동작 신호를 일정 시간차를 두고 출력하는 단계;
    b) 제어부(400)가 상기 카메라(300)에서 촬영한 열반사 이미지를 수신하는 단계; 및
    c) 상기 제어부(400)가 수신된 열반사 이미지를 분석하여 반사율 값을 산출하고, 상기 산출된 결과에 따라 발광 소자(210)의 불량 및 결함의 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하는 발광 소자 불량 검출 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 a)단계는 발광 소자(210)의 발광 신호와 광원부(100)와 카메라(300)의 동작 신호로 구성된 제 1 신호열과, 상기 광원부(100)와 카메라(300)의 동작 신호로 구성된 제 2 신호열이 임의의 패턴에 따라 순차적으로 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 불량 검출 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 a)단계는 상기 광원부(100)와, 카메라(300)가 동시에 온(ON)되도록 동작 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 불량 검출 방법.
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