基于顯微成像系統(tǒng)的micro-LED表面亮度檢測

作者 | 發(fā)布日期 2018 年 09 月 17 日 11:38 | 分類 Micro LED

廈門大學(xué)與臺灣新竹交通大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì) (郭浩中,吳挺竹,佘慶威) 近期合作開發(fā)了一種基于顯微成像系統(tǒng)的micro-LED表面亮度檢測系統(tǒng),可以快速測量micro-LED陣列在工作時任意位置的絕對亮度值。

LED作為一種主動的自發(fā)光裝置已經(jīng)存在了半個多世紀(jì)。由于其低功耗,低工作電壓,高照度,長工作壽命和穩(wěn)定的性能,使其成為一種非常流行的應(yīng)用。隨著LED技術(shù)的發(fā)展和各種行業(yè)對微集成的不斷增長的應(yīng)用需求,micro-LED陣列器件應(yīng)運(yùn)而生。通過進(jìn)一步減小LED芯片的尺寸,在毫米的范圍內(nèi),可以制備數(shù)百或數(shù)千個micro-LED以形成micro-LED陣列。micro-LED在許多領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用,包括micro-LED顯示器,高速并行可見光通信,高壓照明芯片等。

在顯示領(lǐng)域,與LCD和OLED顯示技術(shù)相比,micro-LED顯示器具有發(fā)光效率高,亮度高,對比度高,響應(yīng)時間短的優(yōu)點(diǎn)。但由于散熱,老化等問題,導(dǎo)致顯示器成像缺陷,影響其成像質(zhì)量,因此顯示器的缺陷檢測是必要的。但目前的檢測測量仍保持在宏觀水平,不能用于精確測量微LED陣列,而且用于評估m(xù)icro-LED陣列亮度的方法集中在總亮度的測量上,未能快速檢測微LED陣列中的壞像素。因此尋找一種快速、精確的方法來檢查micro-LED的表面亮度是非常有必要的。

目前市面上有多種測試儀器可以測試待測物的亮度,其中數(shù)碼相機(jī)亮度測試技術(shù)已然成為一個重要的研究熱點(diǎn)。數(shù)碼相機(jī)是通過圖像傳感器將包含著目標(biāo)物亮度信息的電信號轉(zhuǎn)換成圖像的格式??紤]到micro-LED的尺寸微小,如圖1所示,通過將相機(jī)與顯微結(jié)合,利用標(biāo)準(zhǔn)亮度計(jì)檢測統(tǒng)一待測物的亮度,獲得灰度與亮度的關(guān)系,便可以通過曝光時間和拍攝到的圖片快速得到待測物的亮度。

圖1. Micro-LED陣列的亮度測量示意圖

如圖2所示,研究人員通過圖1的裝置拍攝工作狀態(tài)下micro-LED陣列的圖片,經(jīng)過自主編寫的軟件便可快速得到不同芯片的平均亮度。從圖2(b)不難看出,8號芯片的亮度僅為相同電壓下其余芯片的三分之一,因此可以確定8號芯片的工作異常。因此,該亮度測量系統(tǒng)既可以定量檢micro-LED陣列的工作狀態(tài),也可以用于快速檢測micro-LED陣列的壞點(diǎn)。圖3列出了六種不同電流下單顆micro-LED芯片的亮度偽彩圖和亮度3D分布圖。在3D圖中,我們可以清楚地看到,在1000 uA驅(qū)動電流的情況下,更多的點(diǎn)位于平均亮度附近,這意味著大電流可以增加micro-LED芯片表面亮度的均勻性。

上述工作已經(jīng)撰寫成論文《Research on a camera-based microscopic imaging system to inspect the surface luminance of the micro-LED array》,該論文也已被IEEE ACCESS雜志接收發(fā)表。

圖2. (a)micro-LED陣列上的部分區(qū)域圖片
和(b)這些芯片在不同的電壓下的平均亮度

圖3. 單顆micro-LED芯片的亮度偽彩色圖和3D分布

 

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