TWI388864B - Light bar detection method and the detection machine - Google Patents

Description

光棒檢測方法及該檢測機台

本案所屬之技術領域關於發光二極體，特別是一種關於光棒檢測方法及該檢測機台。

現行的光棒(LED light bar)是由多顆的發光二極體(以下簡稱LED)串聯或並聯所構成，其習用的位置編排法是以每串聯成組之LED相間穿插的方式排序，以避免各組發光組件的LED亮度分布不均而影響液晶顯示器的呈色效果。

一條常見的光棒1如圖1所示，包含有電路板2及裝置於電路板2上的例如60顆LED 301~360，且在本例中，60顆LED 301~360被分成六組彼此並聯的串列，為便於說明，在此將每串10顆LED 301~360的串列稱為一組發光組件3，且每一組發光組件3彼此循序排列，亦即，位於電路板2上排列順序第1顆LED301屬第1組，第2顆LED302屬第2組，至第7顆LED307重新為第1組而與第1顆LED301串接、第8顆LED308重新為第2組而與第2顆LED302串接……，以此類推。六組發光組件3致能輸入端各自獨立，但另一端則共用連接至同一接地端接點，而視需求決定致能之輸入端點。

為確保每條製造出廠的光棒都不致因為操作人員的身體或機械上所累積的靜電放電而損壞，目前的光棒均需額外接受「靜電衝擊」(Electrostatic Discharge，簡稱ESD)檢測，以例如4000伏特、甚至8000伏特的電壓，在極短的時間(例如10ns)內將靜電荷迅速釋放，在受測元件上造成急速的單一脈衝，並隨後量測受測元件是否受損；而根據以往之經驗，光棒受靜電衝擊若有受損，則較常發生的情況，是使得某一組或某幾組串接LED顆粒中，位於最端部的一顆至三顆發生損壞。

即使每顆LED 301~360均經封裝測試確定為良品，仍有可能在焊接於電路板2上而構成整條光棒1的過程中，遭受例如靜電衝擊、製程或其他意外問題而損壞，而且損壞的情況並非僅有單一形式：包括短路、斷路、或其他雖未短路或斷路，但在致能時無法發光或發光強度不足與不穩定等。傳統的漏電流檢測法雖然可以在LED301~360分別獨立時，檢測出個別顆粒是否已遭靜電損壞，但由於LED301~360元件在光棒1中已被串聯焊接，而無法分辨出串接的發光組件3中，是否有部分顆粒異常。

此外，如表1及圖2所示，五顆LED分別接受1mA至20mA的順向電流致能，並度量且記錄導通時的順向電壓。其中，元件A的曲線代表多數無瑕疵LED顆粒電壓-電流測量結果，元件B、C、D、E則為刻意由遭靜電損壞之發光組件中取下、已知有問題的LED顆粒。

以該型LED顆粒而言，合格者在接受4~7毫安培(mA)電流經過時會些微發光，若要達到正常亮度，則需要通入10~40mA的電流；然而由上述圖表可知，即使是在尚未發光的低通入電流範圍，仍需在良好的LED顆粒A兩側施加趨近於正常致能發光時的電壓值，才能驅使其導通，因此最大電位差與最小電位差的差值僅約0.404伏特，尤其通入的電流值越接近20mA，電位差變化愈趨飽和穩定值2.999V而毫無變化。

相對地，顆粒B、C、D、E由於已經受損，即使在其兩端施加的電壓值僅有例如數百毫伏特(mV)，仍可使顆粒C、D、E容許1mA的測試電流通過，雖然顆粒B最終可發出接近正常顆粒之光強度，但在低電流測試時，仍可發現其最小電位差僅需約1伏特即可導通，明顯小於正常之顆粒A，且異常顆粒各自的最大與最小電位差的差值皆在1.4V以上；其中顆粒C與D即使通入電流達20mA，仍然無法發出足供肉眼觀察的微亮；而顆粒B、E雖可發亮，但其發光情況遠不如正常顆粒亮，也較不穩定。

因此，即使LED顆粒在被施予本例中作為預定致能訊號的10mA電流而致能發光，仍可能有品質方面的問題。而另一種檢測光棒中之發光組件是否合格的方法，則是利用發光組件發光亮度及角度分佈作為檢驗標準的光場分布檢測法，但因每組發光組件中包括多個LED顆粒，若靜電破壞程度不高，其亮度衰減度變化亦不明顯，單一顆粒的發光亮度偏差未必能被系統檢測鑑別出來，使得此方法之檢測效果不彰。

尤其光場分布檢測法需將受測光源置入積分球中，當所欲量測的對象為例如數十公分之狹長形光棒，則對應之積分球直徑需達約一公尺，因而限制積分球之最小尺寸，且其造價極高昂、待測物進出積分球速度亦無法提升、度量結果仍不易精確，種種情況均不利於工廠量產之快速檢測，何況液晶顯示器之尺寸日趨增大，順應此趨勢潮流，光棒本身勢必逐漸增長，將非目前習見的積分球所能擔負。若是在LED顆粒焊接至光棒後，還重新採用單顆檢測之方式而花費長時間測試，則將更進一步減緩產能，完全無法被產業界所接受。

因此，若能利用LED特性以及特殊排序於電路板上的方式，提供一種快速檢測光棒是否遭靜電破壞的方法以及一台造價低廉、結構簡便之光棒檢測方法檢測機台，不僅可加速光棒的檢測速度、提高出貨品質，尚能降低針對未來為檢測更長光棒所需之機具成本。

本發明之一目的，在提供一種能精確檢測整體特性是否符合需求的光棒檢測方法。

本發明另一目的，在提供一種利用LED順向電氣特性而迅速發現瑕疵品的光棒檢測方法。

本發明再一目的，在提供一種能精確檢測整體特性是否符合需求的檢測機台。

本發明又一目的，在提供一種結構簡單、操作便利、檢測迅速的檢測機台。

所以本發明所揭露之一種光棒檢測方法，係經由一具光棒檢測機台檢驗待測光棒，該光棒包含一條電路板及至少一組包括複數設置於該電路板上且彼此串接之晶粒的發光組件，且該至少一組發光組件係可受一個預定致能訊號致能而發光，其中該機台包含一組用以承載並固定該待測光棒之承載裝置；一組供致能該待測光棒之至少一組發光組件的致能裝置；一組電氣連結供檢測該致能裝置輸入至該組發光組件電流資料、及跨越該組發光組件電壓資料之檢測裝置；及一組儲存有該待測光棒之標準電流-電壓資料，並供接收來自該檢測裝置電流及電壓訊號之處理裝置，該檢測方法包含下列步驟：a)當該組發光組件係受該致能裝置導電連接時，以一個遠低於該致能訊號之微小測試訊號提供給該組發光組件並接收來自該檢測裝置感測之電流及電壓訊號；b)比較該電流及電壓訊號與該標準電流-電壓資料間之偏差；及c)當該偏差達一個預定門檻則加以標記及/或警示。

綜上所述，本發明利用LED的順向電性並配合發光組件於光棒上的排列方式，提出一種光棒檢測方法及該檢測機台；該方法係採輸入遠小於致能電流的測試電能以提高鑑別度，並可迅速篩檢待測物；藉以避免使用耗資不貲的積分球等裝置。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。為便於說明，本發明所稱之預定致能訊號例釋為10mA的電流、微小測試訊號例釋為10μA的電流。

進一步取三組分別由十顆LED顆粒串連而成的發光組件，其中表2所列者全為合格之LED顆粒所構成，表3所列的A、B兩組則刻意選擇部分顆粒遭靜電破壞者，循序通入不同的測試電流至各發光組件進行檢測，並將整組及個別的LED顆粒兩側的順向電壓記錄於表2、3：

以表3與表2相較可發現，A、B兩組發光組件都是位於端部的LED顆粒較易遭受靜電破壞，且隨破壞的程度不一致，受損的顆粒數目有所不同；但在測試過程中，所通入的順向電流愈小，A、B兩組發光組件兩端的總電位差值愈偏離表2所列之正常狀況，尤其以正常致能電流千分之一的10μA電流測試時，所有被破壞的LED顆粒兩端電位差值愈趨近於零，此狀況與正常顆粒所需的2伏特以上電位差產生明顯區隔。綜上可知，施予待測物的電流值愈小，愈可突顯順向電位差之差異。

另方面，由於一片晶圓約可切割為接近兩萬個晶粒，且實際生產製造時，各晶粒會有製程差異，使得各LED顆粒在通入相同電流驅動時產生些許電位差的歧異，一旦有9顆原本電位差較高的顆粒與1顆受損壞顆粒串接，是否可能被誤認為10顆正常LED顆粒串接的組合而造成混淆情況？

為排除上述可能疑問，在逐一點測3片晶圓所分割的晶粒後，統計獲得表4的分佈。亦即，雖然順向電位差值最大與最小者可以差距達0.4伏特，但在3組接近兩萬顆LED晶粒中，標準差均為0.012至0.017伏特(12~17mV)。依其標準差計算，與平均值差距達四個標準差(約60mV)的顆粒數將小於總數的0.3%(即99.7%的顆粒會收斂在平均值兩側四個標準差以內的區域)，也就是，要連續取得恰好9顆高於平均電壓值達60mV的顆粒從而造成誤判的機率是(3/1000)⁹ 約為2×10^-23 。是以，在同一組發光組件中，同時取得9顆電位差過高的顆粒而造成誤判的機率極低，可就此確認，以本案所揭露方法可以正確鑑別受損壞而有異常之發光組件與顆粒，使檢測具有可靠度。

本發明之光棒檢測機台5(以下簡稱機台)如圖3至圖6所示，具有至少一組承載裝置51、一組致能裝置53、一組檢測裝置55、一組處理裝置57、一組高壓放電裝置58以及一組提示裝置59。本例中，承載裝置51例釋為一個可移動的基座，致能裝置53則包括一個電流源531可藉由一組開關6而逐一分別致能各組發光組件3，檢測裝置55則例釋為包括檢流計552、電壓計554及光學感測器556，提示裝置59在本例中係受處理裝置57指令，視發光組件3之偏差狀況而提供警示。

而本發明所提出之光棒檢測方法，首先於步驟41，將例如兩條前述具有六組發光組件3的待測光棒1並列置於承載裝置51上，且待測光棒1之中的一組發光組件3係被電性連接到作為致能裝置53的電流源531，該電流源531至少可提供達10mA之電流；並由處理裝置57驅動承載裝置51移動至對應於光學感測器556之位置。

步驟42時，則由處理裝置57指令電流源531以例如10μA的電流通過導接於電流源531的發光組件3，如上所述，此測試訊號電流值遠低於一般致能電流值，無論LED301~360顆粒是否正常，均不會發光，且不會導致LED301~360顆粒發高熱而影響後續檢驗。同時於步驟43由處理裝置57指令檢測裝置55中之檢流計552與電壓計554將所量得之電流及電壓資料回傳給處理裝置57。

本例中之處理裝置57例釋為包括一個微處理器570及一個儲存有該批光棒1之標準電流-電壓資料作為比較標準的記憶體572，並於步驟44將回傳至處理裝置57之電流與電壓值跟儲存的標準資料比較。一旦判定偏差值過大，則於步驟45由提示裝置59提出警示並將該條光棒1視為不良品而排除，再於步驟46視生產線之預定規則等候額外的處置。相反地，若整組發光組件3在通入測試訊號後，電位差仍在標準值範圍內，即可繼續進行步驟47，指令致能裝置53給予致能訊號(例如10mA)令該組發光組件3受致能發光，並由光學感測器556檢驗其發光情況，以確認該組發光組件3發光否符合標準。

當然，由於一條光棒可包括例如前述六組發光組件，若對於光棒製造者而言，每檢測出一組發光組件中有顆粒性能異常便需立即處理，下次重新檢測才發現另一組發光組件亦有問題，再三重複處理同一條光棒並不經濟，故可如圖7本發明第二實施例所示，先於步驟40’以高壓放電裝置進行前述ESD檢測，施加靜電衝擊至受測光棒，並如同前一實施例進行步驟41’至步驟44’後，將偏差過大之發光組件在步驟45'加以標記，並進行步驟48'察看是否同一條光棒上的所有發光組件均經過測試訊號檢測完畢?倘若尚有未受檢測之發光組件，則回到步驟41'繼續檢測。直到確認該條光棒上的所有發光組件都檢測完畢，才於步驟49'依標記之紀錄分類，對無標記的光棒於步驟47'進行後續測試處理/出貨，或於步驟46'維修被標記之光棒。

當然，當進行檢測者是例如面板製造廠，並針對上游供應商所供應之光棒作入料的品管檢驗，只需要確認每一條光棒是否合格，因此檢測流程可如圖8本案第三較佳實施例所示，當檢測流程進行至步驟44”時，一旦檢測出有偏差高於合格門檻之發光組件，則無須考慮該條光棒中之各組發光組件是否已經全數檢測完畢，逕行於步驟45”直接給予偏差標記，並於步驟49”分類，依標記歸類為待回收之剔退品；反之，則續行步驟48”，確認是否檢測完該待測光棒上之所有發光組件，並重複回到步驟41”將尚未檢測的發光組件逐一檢測，直到所有各發光組件均通過測試，才於步驟49”分類為合格品而留用。

由於上述檢測方法可以完全配合例如同樣由申請人所提出的我國第M345996號新型專利案，使得檢測之自動化得以達成，一方面可以替ESD檢測訂定更精密分析的標準；並且更精確判別出光棒中的各組發光組件整體特性是否合格，清楚找尋出濫竽充數的瑕疵顆粒，另方面與申請人所自行設計之現有機台相容性甚高，架構毫不複雜，更能提升現有機台的操作便利性，增加檢測機台的附加價值，從而達成本案前述目的。

唯以上所述者，僅為本發明實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍。即，大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．光棒

2．．．電路板

3．．．發光組件

301~360．．．LED

41~47．．．步驟

40'、41'、44'、45'、46'、47'、48'、49'．．．步驟

41”、44”、45”、48”、49”．．．步驟

5．．．機台

51．．．承載裝置

53．．．致能裝置

531．．．電流源

55．．．檢測裝置

552．．．檢流計

554．．．電壓計

556．．．光學感測器

57．．．處理裝置

58．．．高壓放電裝置

570．．．微處理器

572．．．記憶體

59．．．提示裝置

6．．．開關

圖1係有六十顆LCD的光棒俯視示意圖，為使圖面簡單明瞭，僅標示數顆象徵性的LED，其餘則省略不予標示；

圖2係五顆受靜電破壞程度不一致的LED順向壓降曲線圖；

圖3係第一實施例的檢測機台電路方塊圖；

圖4係光棒檢測方法之第一實施例的流程圖；

圖5係圖3的檢測機台立體示意圖；

圖6係圖3的檢測步驟中，發光組件、致能裝置與檢測裝置之電連接電路圖；

圖7係第二實施例之流程圖；

圖8係第三實施例之流程圖。

41、42、43、44、45、46、47．．．步驟

Claims (11)

1. 一種光棒檢測方法，係經由一具光棒檢測機台檢驗待測光棒，該光棒包含一條電路板及至少一組包括複數設置於該電路板上且彼此串接之發光二極體的發光組件，且該至少一組發光組件係可受一個預定致能訊號致能而發光，其中該機台包含一組用以承載並固定該待測光棒之承載裝置；一組供致能該待測光棒之至少一組發光組件的致能裝置；一組檢測裝置，供電氣連結並檢測該致能裝置輸入至該組發光組件的電流資料、及跨越該組發光組件的電壓資料；及一組儲存有該待測光棒之標準電流-電壓資料，並供接收來自該檢測裝置電流及電壓訊號之處理裝置，該檢測方法包含下列步驟：a)當該組發光組件係受該致能裝置導電連接時，以一個低於該致能訊號之微小測試訊號提供給該組發光組件並接收來自該檢測裝置感測之電流及電壓訊號；b)比較該電流及電壓訊號與該標準電流-電壓資料間之偏差；及c)當該偏差達一個預定門檻則加以標記及/或警示。
2. 如申請專利範圍第1項所述之檢測方法，其中該待測光棒具有複數組發光組件，且該方法更包含當該步驟b)將該組發光組件之感測電流與電壓資料與該標準電流-電壓資料比對後，更換受測發光組件並重複上述步驟a)至b)之步驟，直到檢測完所有該待測光棒之該等發光組件之步驟d)。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之檢測方法，其中該檢測機台更包含一組光學感測器，且該檢測方法更包含在該步驟b)比較該感測電流及電壓資料符合該標準電流-電壓資料後，以該致能訊號致能該至少一組發光組件，並由該光學感測器接收該發光組件所發光束而將轉換為電訊號輸出至該處理裝置之步驟e)。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之檢測方法，更包含在步驟a)前，對該待測光棒施加靜電衝擊之步驟f)。
5. 一種光棒檢測機台，係用以檢驗至少一個待測光棒，該光棒包含一條電路板及至少一組包括複數設置於該電路板上且彼此串接之發光二極體的發光組件，且該至少一組發光組件係可受一個預定致能訊號致能而發光，其中該機台包含：一組用以承載並固定該至少一個待測光棒之承載裝置；一組供致能該至少一個待測光棒之至少一組發光組件的致能裝置；一組檢測裝置，供電氣連結並檢測該致能裝置輸入至該組發光組件的電流資料、及跨越該組發光組件的電壓資料；及一組儲存有該待測光棒之標準電流-電壓資料，並供接收來自該檢測裝置電流及電壓訊號之處理裝置。
6. 如申請專利範圍第5項之機台，更包含一組供檢測該至少一組發光組件受致能所發光束、並轉換為電訊號輸出至該處理裝置之光學感測器。
7. 如申請專利範圍第5項之機台，更包含一組供施加靜電衝擊至該待測光棒之高壓放電裝置。
8. 如申請專利範圍第5項之機台，其中該至少一個光棒包括有複數發光組件，且該致能裝置包括一組供選擇電性連接該等發光組件之一的切換開關。
9. 如申請專利範圍第5項之機台，其中，該機台更包含有一組依檢測結果給予標記及/或發出警示之提示裝置。
10. 如申請專利範圍第5、6、7、8或9項之機台，其中該致能裝置包括一組電流源。
11. 如申請專利範圍第5、6、7、8或9項之機台，其中該檢測裝置包括一組檢流計及一組電壓計。