TWI783223B

TWI783223B - 可撓式之光電元件的光電特性檢測方法

Info

Publication number: TWI783223B
Application number: TW109113824A
Authority: TW
Inventors: 李昌駿; 黃北辰; 謝佳玶; 王啟瑋
Original assignee: 國立清華大學
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2022-11-11
Also published as: TW202141012A

Abstract

一種可撓式之光電元件的光電特性檢測方法，主要透過一人機介面經由一輸入操作產生一包括有電量測設定及光學量測設定的量測參數組合，並依據該操作輸入傳送一平台控制訊號令一量測平台帶動待測的可撓式光電元件於在不同的機械負載下進行型態變化，並同步地於可撓式光電元件在發生型態變化的同時將電量測單元和光量測單元得到的多筆量測結果回傳至該人機介面，讓該人機介面即時顯示量測多筆結果，並依據預設條件判讀多筆量測結果，從而取得待測的可撓式光電元件的電性與光學表現。

Description

可撓式之光電元件的光電特性檢測方法

本發明是有關於一種測量、測試技術，特別是指一種光電元件的光學與電性量測技術。

在前瞻軟性電子元件，例如用於穿戴式顯示裝置中的可撓式光電元件(flexible optoelectronic device)，所關注的不僅僅是元件本身於機械負載下之電性變化，元件本身於機械負載下之之光學特性變化亦為關鍵議題，然而，目前已知的量測儀器、量測系統，多分屬電性量測或光學特性量測個別進行，少見整合有可以同時進行二者的量測，此外，目前已知的量測儀器、量測系統在進行元件於機械負載下之量測時，也只是在元件施加機械負載、並在元件呈現靜態的某一時間點進行，所以得到的量測結果並非元件於機械負載下的動態表現。

有鑑於此，開發能快速地用於軟性電子元件的電性與光學特性的平台，以正確、快速地對產品於不同機械力量負載形式下進行性能評估，是當前學界、業界的當務之急。

因此，本發明的目的，即在提供一種能對軟性電子產品於不同機械力量負載形式下同步進行電學特性與光學特性進行量測檢驗的可撓式之光電元件的光電特性檢測方法。

於是，本發明一種可撓式之光電元件的光電特性檢測方法，透過一人機介面實施，該人機介面用於控制一量測平台，及一設置於該量測平台上的量測模組，該量測平台用於將至少一可撓式之光電元件在不同的機械負載下進行型態變化，該量測模組包括受控於該人機介面的一用於電性量測的電量測單元，及一用於光學量測的光量測單元，該光電特性檢測方法包含一步驟(a)、一步驟(b)、一步驟(c)、一步驟(d)，及一步驟(e)。

該步驟(a)自該人機介面經由一輸入操作產生一相關於該電量測單元之電量測設定，及該光量測單元之光學量測設定的量測參數組合。

該步驟(b)經由該人機介面傳送一平台控制訊號至該量測平台，使該量測平台帶動一設置於該量測平台的待測光電元件在不同的機械負載下進行型態變化。

該步驟(c)是該電量測單元及該光量測單元依據該平台控制訊號同步於該待測光電元件被該量測平台帶動而出現型態變化的過程中進行量測，並分別將量測得到的多筆關於電信號的量測結果與多筆關於影像的量測結果回傳至該人機介面。

該步驟(d)自該人機介面顯示多筆關於電信號的量測結果，並依據一第一預設條件判讀多筆關於電信號的量測結果。

該步驟(e)自該人機介面顯示多筆關於影像的量測結果，依據一第二預設條件標記出一相關於多筆關於影像的量測結果的缺陷區域。

本發明的功效在於：經由用於控制該量測平台，及該量測模組的該人機介面，經由輸入操作產生量測參數組合，與平台控制訊號，令量測平台帶動待測的可撓式光電元件於不同的機械負載下進行型態變化，並同步地於可撓式光電元件在發生型態變化的同時，自人機介面即時顯示待多筆量測結果，以快速、正確的取得待測的可撓式光電元件於不同機械力量負載形式下的電性與光學表現。

在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1，本發明可撓式之光電元件的光電特性檢測方法的一實施例，透過一人機介面2實施，包含一步驟(a)11、一步驟(b)12、一步驟(c)13、一步驟(d)14，及一步驟(e)15，用以快速、正確的取得待測的可撓式光電元件900於不同機械力量負載形式下的電性與光學表現。

配合參閱圖2、圖3，該人機介面2用於控制一量測平台3，及一設置於該量測平台3上的量測模組4。

該量測平台3用於將至少一可撓式之待測的光電元900件，例如可撓式顯示面板、可伸縮顯示器、電子紙等，在不同的機械負載，例如拉伸、扭曲、矬曲、捲折…..下進行型態變化，例如成平面態樣時拉伸、捲曲(rollable)、折(foldable)…..。在本實施例中，該量測平台3包括一基座31、一設置於該基座31的夾持治具單元32，及一組用於帶動該夾持治具單元32的驅動單元33，該夾持治具單元32具有二間隔設置並可沿依預定方向往返移動的基台321、二分別設置於該基台321的夾持治具322，及一組可改變重量地設置於該二基台321其中至少一的荷重元323，該驅動單元33具有二分別用以驅動該二基台321的步進馬達331，該可撓式之待測的光電元件900的一側受其中一夾持治具322固定，相反的另一側受其中另一夾持治具322固定，透過該人機介面2即可令該二步進馬達331作動而驅動該二基台321沿依預定方向往返移動，從而帶動該可撓式之待測的光電元件900在例如捲折態樣、和展開態樣間，進行型態變化，該荷重元323用以依照預設條件提供該等步進馬達331驅動該二基台321移動時的阻力，從而回饋於該人機介面2進而計算出該可撓式之待測的光電元件900在型態變化時的可承受阻力；特別地，該其中一夾持治具322是成柱棒型態，並可藉由該步進馬達331驅動而繞其自身軸線轉動，從而配合另一夾持治具322而將該可撓式之待測的光電元件900捲折纏繞其上。

該量測模組4受控於該人機介面2，包括一用於電性量測，例如電阻值、電壓值、電流值等的電量測單元41，及一用於光學量測，例如輝度、色度、清晰度等的光量測單元42。在本實施例中，該電量測單元41包括一與該人機介面電連接的電阻計411，及二分別設置於該二夾持治具322的探針組件412，該二探針組件412與該電阻計411電連接，用以量測接觸物的電阻值；該光量測單元42是設置於位於該二夾持治具322之間並位於該可撓式之待測的光電元件900上方的輝度計421。

參閱圖1，配合參閱圖2、圖3，與圖4，該步驟(a)11是該人機介面2經由一輸入操作產生一量測參數組合、及關於該量測平台3帶動該可撓式之待測的光電元件900的相關設定，其中，該量測參數組合相關於該電量測單元41之電量測設定，及該光量測單元42之光學量測設定的量測參數組合，在本例中，該電量測設定是關於電阻計411、探針組件412的電阻值變化量的操作，該光學量測設定則是輝度計421的輝度變化量的操作，關於該量測平台3帶動該可撓式之待測的光電元件900的相關設定，則包括例如關於該量測平台3的夾持治具322的一試片移動軸帶動該可撓式之待測的光電元件900展開成平面態樣時的位移量、一試片旋轉軸帶動該可撓式之待測的光電元件900捲折時的自身轉動量，關於該電量測單元41的探針組件412移動至接觸該該可撓式之待測的光電元件900時的位移量。

參閱圖1，配合參閱圖2、圖3、圖4、圖5，該步驟(b)12是經由該人機介面2傳送一平台控制訊號至該量測平台3，使該量測平台3帶動設置於該量測平台3的該可撓式之待測的光電元件900於捲折和展開成平面態樣間進行型態變化。

該步驟(c)13是該電量測單元41及該光量測單元42依據該平台控制訊號同步於該可撓式之待測的光電元件900被該量測平台3帶動而出現型態變化的過程中進行量測，並分別將量測得到的多筆關於電信號的量測結果與多筆關於影像的量測結果回傳至該人機介面2。

參閱圖6、圖7、圖8，該步驟(d)14、該步驟(e)15分別是該人機介面2顯示多筆關於電信號與影像的量測結果，並依據第一預設條件、第二預設條件判讀多筆關於電信號的量測結果，及多筆關於影像的量測結果；在本例中，第一預設條件是電阻變化率，在量測中電阻變化率超過10%時即判定可撓式之待測的光電元件900失效而暫停量測，由圖7紀錄的實驗結果可知，在拉伸應變約為0.012~0.016時，可撓式之待測的光電元件900的電阻變化率急遽上升，直至電阻變化率超過10%時，該人機介面2即終止量測值，類似地，第二預設條件是輝度變化率，在輝度變化率超過30%時即判定可撓式之待測的光電元件900失效而暫停量測，如圖8所示，待測的光電元件900在拉伸應變中，預定區域的輝度由於原始設定的紅色而至橙色，並於(0，0)、(0，1)、(1，0)，(1，1)區域中出現黃色，顯示輝度變化率超過30%，該人機介面2終止量測；當然，針對不同的產品須給定不同的失效條件，以供該人機介面2顯示正確的量測結果。

綜上所述，本發明可撓式之光電元件的光電特性檢測方法，主要是透過人機介面建立輸入操作後，依據操作輸入令量測平台帶動待測的可撓式光電元件產生型態變化，並同步地於待測的可撓式光電元件在發生型態變化的同時，將電量測單元和光量測單元得到的多筆量測結果回傳至人機介面，讓人機介面即時顯示，及依據預設條件作出判讀，從而取得待測的可撓式光電元件的電性與光學表現，確實能改善目前的量測儀器僅能單一量測電性或光學特性，且只能在元件呈現靜態的某一時間點進行的缺點，而正確、快速地對產品於不同機械力量負載形式下進行包括電性與光學特性的性能評，確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

11:步驟(a) 12:步驟(b) 13:步驟(c) 14:步驟(d) 15:步驟(e) 2:人機介面 3:量測平台 31:基座 32:夾持治具單元 321:基台 322:夾持治具 323:荷重元 33:驅動單元 331:步進馬達 4:量測模組 41:電量測單元 411:電阻計 412:探針組件 42:光量測單元 421:輝度計 900:可撓式光電元件

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一流程圖，說明本發明可撓式之光電元件的光電特性檢測方法的一實施例；圖2是一示意圖，說明本發明的該實施例的一人機介面、一量測平台，及一量測模組，並說明該量測平台帶動一待測的可撓式光電元件展開成平面態樣的過程中，該量測模組進行電學特性與光學特性的量測；圖3是一示意圖，說明本發明的該實施例的該量測平台帶動待測的可撓式光電元件捲折的過程中，該量測模組進行電學特性與光學特性的量測；圖4是一示意圖，說明本發明的該實施例中，該人機介面經由使用者的一操作輸入傳送一平台控制訊號至該量測平台與該量測模組；圖5是一示意圖，說明本發明的該實施例中，該人機介面顯示經由使用者的該操作輸入傳送該平台控制訊號至該量測平台與該量測模組後，該量測平台與該量測模組回傳自身狀況；圖6是一示意圖，說明本發明的該實施例中，該人機介面顯示多筆由該量測模組回傳的量測結果；圖7是一折線圖，說明本發明的該實施例中，該人機介面依據電阻變化率判讀多筆關於電信號的量測結果；及圖8是一示意圖，說明本發明的該實施例中，該人機介面依據輝度變化率判讀多筆關於影像的量測結果。

11:步驟(a)

12:步驟(b)

13:步驟(c)

14:步驟(d)

15:步驟(e)

Claims

一種可撓式之光電元件的光電特性檢測方法，透過一人機介面實施，該人機介面用於控制一量測平台，及一設置於該量測平台上的量測模組，該量測平台用於將至少一可撓式之光電元件在不同的機械負載下進行型態變化，該量測模組包括受控於該人機介面的一用於電性量測的電量測單元，及一用於光學量測的光量測單元，該光電特性檢測方法包含：(a)該人機介面經由一輸入操作產生一相關於該電量測單元之電量測設定，及該光量測單元之光學量測設定的量測參數組合，其中，該輸入操作包括一關於該量測平台的一試片移動軸帶動該光電元件展開成平面態樣時的位移量、一關於該量測平台的一試片旋轉軸帶動該光電元件捲折時的自身轉動量，及一關於該電量測單元的一探針組件移動至接觸該光電元件時的位移量；(b)經由該人機介面傳送一平台控制訊號至該量測平台，使該量測平台帶動一設置於該量測平台的待測光電元件於不同的機械負載下進行型態變化；(c)該電量測單元及該光量測單元依據該平台控制訊號同步於該待測光電元件被該量測平台帶動而出現型態變化的過程中進行量測，並分別將量測得到的多筆關於電信號的量測結果與多筆關於影像的量測結果回傳至該人機介面； (d)該人機介面顯示多筆關於電信號的量測結果，並依據一第一預設條件判讀多筆關於電信號的量測結果；及(e)該人機介面顯示多筆關於影像的量測結果，依據一第二預設條件標記出一相關於多筆關於影像的量測結果的缺陷區域。
如請求項1所述的可撓式之光電元件的光電特性檢測方法，其中，該平台控制訊號依據該輸入操作帶動該量測平台的該試片移動軸帶動該光電元件展開成平面態樣時的位移、帶動該量測平台的該試片旋轉軸帶動該光電元件捲折時的自身轉動、帶動該電量測單元的探針組件移動至接觸該光電元件時，及此等之一組合。
如請求項1所述的可撓式之光電元件的光電特性檢測方法，其中，該量測參數組合包括一關於電量測單元的該探針組件的電阻值變化量，及一關於光量測單元的一輝度計的輝度變化量。
如請求項1所述的可撓式之光電元件的光電特性檢測方法，其中，該人機介面依據的該第一預設條件包括電阻變化率。
如請求項1所述的可撓式之光電元件的光電特性檢測方法，其中，該人機介面依據的該第二預設條件包括輝度變化率。