TWI633314B - 應用在微型化發光裝置之檢測系統及相關檢測方法 - Google Patents

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Abstract

應用在一微型化發光裝置之檢測系統，其包含一測試電極、一載具、一電源器、一光學接收器，以及一判斷器。載具用來乘載測試電極，並調整測試電極和微型化發光裝置中一發光元件之一第一電極之間的距離。電源器用來施加一第一電位至測試電極，以及施加一第二電位至發光元件之一第二電極。光學接收器用來偵測發光元件所發出的光學訊號，而判斷器依據光學接收器之偵測結果來判斷發光元件是否能被點亮或正常運作。

Description

應用在微型化發光裝置之檢測系統及相關檢測方法
本發明相關於一種應用在微型化發光裝置之檢測系統及相關檢測方法，尤指一種應用在微型化發光二極體裝置之檢測系統及相關檢測方法。
相較於傳統的白熾燈泡，發光二極體(light emitting diode, LED)具有耗電量低、元件壽命長、體積小、無須暖燈時間和反應速度快等優點，並可配合應用需求而製成極小或陣列式的元件。除了戶外顯示器、交通號誌燈之外、各種消費性電子產品，例如行動電話、筆記型電腦或電視的液晶顯示螢幕背光源之外，發光二極體亦廣泛地被應用於各種室內室外照明裝置，以取代日光燈管或白熾燈泡等。
傳統的LED陣列典型地為毫米(mm)等級的尺寸，最新微型化發光二極體(micro LED) 陣列能將體積降到微米(μm)等級的尺寸，並承繼了 LED 的特性，包括低功耗、高亮度、超高解析度與色彩飽和度、反應速度快、壽命較長，以及高效率等優點。微型化 LED 製程包含首先將LED結構設計進行薄膜化、微小化與陣列化，使其尺寸僅在1~300μm左右，隨後將微型化LED批量式轉移至電路基板上，再利用物理沉積製程完成保護層與上電極，最後進行上基板的封裝。由於微型化LED製程較為複雜，如何透過測試來提前偵測出不良品是重要課題。
本發明另提供一種應用在一微型化發光裝置之檢測系統，其包含一第一測試電極；一載具，用來乘載該第一測試電極，並調整該第一測試電極和該微型化發光裝置中一發光元件之一第一電極之間的距離；一電源器，用來施加一第一電位至該第一測試電極，以及施加一第二電位至該發光元件之一第二電極；一光學接收器，用來偵測該發光元件所發出的光學訊號；以及一判斷器，用來依據該光學接收器之偵測結果來判斷該發光元件是否能被點亮。
本發明另提供一種應用在一微型化發光裝置之檢測系統，其包含一電源器和一測試材料層。該電源器用來施加一第一電位至該微型化發光裝置中一發光元件之一第一電極，以及施加一第二電位至該發光元件之一第二電極。該測試材料層設置於該微型化發光裝置之上，其中該測試材料層之顏色相關於該微型化發光裝置中一發光元件所提供之光能或熱能至少其中之一。
本發明另提供一種微型化發光裝置之檢測方法，其包含在一測試電極上施加一第一電位；在該微型化發光裝置中一發光元件之一第一電極施加一第二電位；調整該第一測試電極和該發光元件之間的距離直到該發光元件之一第二電極感應到該第一電位；以及偵測該發光元件所發出的光學訊號，並依此判斷該發光元件是否被點亮。
本發明另提供一種微型化發光裝置之檢測方法，其包含在一第一測試電極上施加一第一電位；在一第二測試電極上施加一第二電位；調整該第一測試電極和該微型化發光裝置中一發光元件之間的距離，直到該發光元件之一第一電極感應到該第一電位；調整該第二測試電極和該發光元件之間的距離，直到該發光元件之一第二電極感應到該第二電位；以及偵測該發光元件所發出的光學訊號，並依此判斷該發光元件是否被點亮。
本發明另提供一種微型化發光裝置之檢測方法，其包含製作複數個發光元件，再將該複數個發光元件轉移設置於一基板之上；在該複數個發光元件上設置一測試材料層，其中該測試材料層於一特定區域之顏色相關於該特定區域所接收到之光能或熱能至少其中之一；施加一第一電位至每一發光元件之一第一電極，以及施加一第二電位至每一發光元件之一第二電極；以及依據該測試材料層在對應於每一發光元件之不同區域所呈現的顏色來分別判斷每一發光元件是否被點亮。
第1A~1B圖和第2A~2B圖為本發明實施例中應用在微型化發光裝置之檢測系統的示意圖。第1A~1B圖中的檢測系統100和第2A~2B圖中的檢測系統200可應用在一微型化發光裝置500，以偵測元件缺陷、汙染，或遺失等異常狀況。
微型化發光裝置500採用薄膜化、微小化與陣列化的設計，其包含複數個發光元件(為了簡化說明僅顯示兩發光元件10)。發光元件10是利用P型半導體和N型半導體元素的結合所製成的發光元件，在製作完成後再批量式轉移設置於一基板20之上。在元件正常狀態下，當分別在P電極施加正電壓和在N電極施加負電壓時，順向電壓會讓電子由 N 區流向 P 區，電洞則由 P 區流向 N 區，電子與電洞於發光層之 PN 接面結合而產生光源。在本發明實施例中，發光元件10可為微型化LED元件，其包含一P型半導體層12、一N型半導體層14、一P電極16、一N電極18，以及一發光層15。
在第1A~1B圖所示之實施例中，檢測系統100包含一載具30、一測試電極40、複數個光學接收器50、一電源器60，以及一判斷器70。載具30用來乘載測試電極40，並調整測試電極40和發光元件10之間的距離。電源器60耦接於測試電極40和發光元件10之N電極18之間，可對測試電極40施加一第一電位並對N電極18施加一第二電位，以在測試電極40和N電極18之間提供一電壓差V BIAS。
在第2A~2B圖所示之實施例中，檢測系統200包含一載具30、兩測試電極41和42、複數個光學接收器50、一電源器60，以及一判斷器70。測試電極41和42為圖案式(pattern)設計，分別設置於載具30上對應於P電極16和N電極18之位置，亦即移動載具30即可調整測試電極41和P電極16之間的距離和調整測試電極42和N電極18之間的距離。電源器60耦接於測試電極41和測試電極42之間，可對測試電極41施加一第一電位並對測試電極42施加一第二電位，以在測試電極41和測試電極42之間提供一電壓差V BIAS。
光學接收器50之數量相關於發光元件10之數量，可偵測相關發光元件10被點亮時所發出的光學訊號。判斷器70可依據每一光學接收器50的偵測結果來判斷相對應之發光元件10是否處在正常狀態，進而提供後續修補之依據。在一實施例中，每一發光元件10皆有相對應之光學接收器50，因此可精準地監測每一發光元件10的狀態。在另一實施例中，每一光學接收器50可對應至特定區域內的複數個發光元件10，因此可監測特定區域內發光元件10的狀態。然而，光學接收器50之數量並不限定本發明之範疇。
在使用檢測系統100來進行測試流程之一實施例中，首先開啟電源器60以在測試電極40和發光元件10之N電極18之間提供電壓差V BIAS，接著移動載具30使得測試電極40逐漸靠近發光元件10之P電極16。一旦測試電極40和P電極16之間的距離d縮短至一定值後(第1B圖顯示了d=0時的情況，亦即測試電極40接觸到P電極16)，P電極16即能感應到測試電極40之第一電位，此時P電極16和N電極之間的電壓差V BIAS會讓發光元件10通電。正常狀態之發光元件10能順利被點亮，相對應之光學接收器50即能偵測到光學訊號。當發光元件10出現異常狀況(例如元件缺陷、汙染，或遺失)而無法被點亮時，相對應之光學接收器50將無法偵測到光學訊號。判斷器70可依據每一光學接收器50的偵測結果來判斷相對應之發光元件10是否處在正常狀態，進而提供後續修補之依據。
在使用檢測系統100來進行測試流程之另一實施例中，首先移動載具30使得測試電極40和發光元件10之P電極16之間的距離d縮短至一定值(第1B圖顯示了d=0時的情況，亦即測試電極40接觸到P電極16)，接著再開啟電源器60以在測試電極40和發光元件10之N電極18之間提供電壓差V BIAS，此時P電極16能感應到測試電極40之第一電位，因此P電極16和N電極之間的電壓差V BIAS會讓發光元件10通電。正常狀態之發光元件10能順利被點亮，相對應之光學接收器50即能偵測到光學訊號。當發光元件10出現異常狀況(例如元件缺陷、汙染，或遺失)而無法被點亮時，相對應之光學接收器50將無法偵測到光學訊號。判斷器70可依據每一光學接收器50的偵測結果來判斷相對應之發光元件10是否處在正常狀態，進而提供後續修補之依據。
在使用檢測系統200來進行測試流程之一實施例中，首先開啟電源器60以在測試電極41和測試電極42之間提供電壓差V BIAS，接著移動載具30使得測試電極41和測試電極42分別逐漸靠近發光元件10之P電極16和N電極18。一旦測試電極41和P電極16之間的距離d1以及測試電極42和N電極18之間的距離d2縮短至一定值後(第2B圖顯示了d1=d2=0時的情況，亦即測試電極41接觸到P電極16而測試電極42接觸到N電極18)，P電極16和N電極18即能分別感應到測試電極41之第一電位和測試電極42之第二電位，此時P電極16和N電極18之間的電壓差V BIAS會讓發光元件10通電。正常狀態之發光元件10能順利被點亮，相對應之光學接收器50即能偵測到光學訊號。當發光元件10出現異常狀況(例如元件缺陷、汙染，或遺失)而無法被點亮時，相對應之光學接收器50將無法偵測到光學訊號。判斷器70可依據每一光學接收器50的偵測結果來判斷相對應之發光元件10是否處在正常狀態，進而提供後續修補之依據。
在使用檢測系統200來進行測試流程之另一實施例中，首先移動載具30使得測試電極41和P電極16之間的距離d1以及測試電極42和N電極18之間的距離d2縮短至一定值(第2B圖顯示了d1=d2=0時的情況，亦即測試電極41接觸到P電極16而測試電極42接觸到N電極18)，接著再開啟電源器60以在測試電極41和測試電極42之間提供電壓差V BIAS，P電極16和 N電極18即能分別感應到測試電極41之第一電位和測試電極42之第二電位，此時P電極16和N電極之間的電壓差V BIAS會讓發光元件10通電。正常狀態之發光元件10能順利被點亮，相對應之光學接收器50即能偵測到光學訊號。當發光元件10出現異常狀況(例如元件缺陷、汙染，或遺失)而無法被點亮時，相對應之光學接收器50將無法偵測到光學訊號。判斷器70可依據每一光學接收器50的偵測結果來判斷相對應之發光元件10是否處在正常狀態，進而提供後續修補之依據。
第3圖和第4圖為本發明另一實施例中應用在微型化發光裝置之檢測系統300之示意圖。檢測系統300可應用在一微型化發光裝置600，以偵測元件缺陷、汙染，或遺失等異常狀況。
微型化發光裝置600採用薄膜化、微小化與陣列化的設計，其包含複數個發光元件 (為了簡化說明僅顯示兩發光元件10)、汲極線22，以及地線24。發光元件10是利用P型半導體和N型半導體元素的結合所製成的發光元件，在製作完成後再批量式轉移設置於一基板20之上。在元件正常狀態下，當分別在P電極施加正電壓和在N電極施加負電壓時，順向電壓會讓電子由 N 區流向 P 區，電洞則由 P 區流向 N 區，電子與電洞於發光層之 PN 接面結合而產生光源。在本發明實施例中，發光元件10可為微型化LED元件，其包含一P型半導體層12、一N型半導體層14、一P電極16、一N電極18，以及一發光層15，其中P電極16電性連接至汲極線22，而N電極18電性連接至地線24。
在第3圖和第4圖所示之實施例中，檢測系統300包含一電源器60和一測試材料層80。電源器60耦接於汲極線22和地線24之間，可對P電極16施加一第一電位並對N電極18施加一第二電位，以在P電極16和N電極18之間提供一電壓差V BIAS。測試材料層80可以滴入、塗佈或貼附方式連接於汲極線22和地線24，其中測試材料層80之顏色相關相對應發光元件10所提供之光能和熱能。
在本發明一實施例中，測試材料層80可包含熱敏變色材料，例如膽固醇液晶(cholesteric liquid crystal)、近晶型液晶(smectic liquid crystal)、釩酸鉍(Bismuth vanadate, Bivo4)、碘化物，或鎳/二氧化矽之混和物。在本發明另一實施例中，測試材料層80可包含光敏變色材料，例如ZnO、WO3、CdS、Fe2O3或TiO2等光催化劑，螺吡喃、俘精酸酐、二芳基乙烯類或偶氨苯類的高分子材料，或是鹵化銀(AgX)。然而，測試材料層80所包含之熱敏/光敏變色材料的種類並不限定本發明之範疇。
在開啟電源器60後，P電極16和N電極18之間的電壓差V BIAS會讓發光元件10通電。假設第3圖和第4圖中左側所示為正常狀態之發光元件10，而右側所示為異常狀態(例如元件缺陷、汙染，或遺失)之發光元件10。當左側正常狀態之發光元件10順利被點亮時，其發出之光能或隨之產生的熱能會讓測試材料層80產生變化，如第4圖中變色區域90所示。當右側發光元件10出現異常而無法被點亮時，測試材料層80的顏色將不會改變。因此，本發明可依據測試材料層80的顏色來判斷相對應位置之發光元件10是否處在正常狀態，進而提供後續修補之依據。
綜上所述，本發明提供一種應用在微型化發光裝置之檢測系統，可透過測試來提前偵測出每一發光元件是否處在正常狀態，進而提供後續修補之依據。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧發光元件
12‧‧‧P型半導體層
14‧‧‧N型半導體層
15‧‧‧發光層
16‧‧‧P電極
18‧‧‧N電極
20‧‧‧基板
22‧‧‧汲極線
24‧‧‧地線
30‧‧‧載具
40~42‧‧‧測試電極
50‧‧‧光學接收器
60‧‧‧電源器
70‧‧‧判斷器
80‧‧‧測試材料層
90‧‧‧變色區域
100、200、300‧‧‧檢測系統
500、600‧‧‧微型化發光裝置
第1A~1B圖為本發明實施例中應用在微型化發光裝置之檢測系統之示意圖。 第2A~2B圖為本發明另一實施例中應用在微型化發光裝置之檢測系統之示意圖。 第3圖為本發明另一實施例中應用在微型化發光裝置之檢測系統之示意圖。 第4圖為本發明另一實施例中應用在微型化發光裝置之檢測系統之示意圖。

Claims (4)

  1. 一種應用在一微型化發光裝置之檢測系統，其包含：一電源器，用來施加一第一電位至該微型化發光裝置中一發光元件之一第一電極，以及施加一第二電位至該發光元件之一第二電極；以及一測試材料層，設置於該微型化發光裝置之上，其中該測試材料層之顏色相關於該微型化發光裝置中一發光元件所提供之熱能。
  2. 如請求項1所述之檢測系統，其中：當該發光元件被點亮時，該測試材料層在對應於該發光元件之區域呈現一第一顏色；當該發光元件未被點亮時，該測試材料層在對應於該發光元件之區域呈現一第二顏色；且該第一顏色相異於該第二顏色。
  3. 如請求項1所述之檢測系統，其中該測試材料層包含熱敏變色材料或光敏變色材料。
  4. 一種微型化發光裝置之檢測方法，其包含：製作複數個發光元件，再將該複數個發光元件轉移設置於一基板之上；在該複數個發光元件上設置一測試材料層，其中該測試材料層於一特定區域之顏色相關於該特定區域所接收到之熱能；施加一第一電位至每一發光元件之一第一電極，以及施加一第二電位至每一發光元件之一第二電極；以及依據該測試材料層在對應於每一發光元件之不同區域所呈現的顏色來分別判斷每一發光元件是否被點亮。
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