一种光电器件阵列的高速检测设备及检测方法与流程

本发明涉及光电子领域，特别是涉及一种光电器件阵列的高速检测设备及检测方法。

背景技术：

1、当前全球半导体产业面临外部压力和挑战，在国家相关政策和资金的支持下，促进了新型显示技术、光伏技术等在内的光电子技术在研发、工艺、制造等方面的快速发展，实现了从基础研究到产业化的跨越式发展。预计在未来几年内，该类型的光电子技术将进一步实现商业化应用，市场规模将不断扩大，成为半导体产业的新增长点。

2、以新型显示技术为例，其基础之一是光电器件，光电器件是一类能够通过电流或其他激励方式产生光辐射的电子器件。包括发光二极管(led)、有机发光二极管(oled)、微型发光二极管显示(micro-led)、激光二极管(ld)、红外发光二极管(ir led)、钛酸锶钡(sbo)晶体、电致发光(el)器件等。其中，下一阶段最受关重的光电器件是微型发光二极管显示(micro-led)，受限于低良率与高成本，微型led显示一直难以实现商业化。造成其高成本的原因众多，其中一个重要原因是微型led晶圆制备过程中存在的缺陷和坏点问题，导致了工艺链上游led外延片的低良率和高成本。而如果这样的问题流入后续工序的生产将会存在大量缺陷，最终将累聚到成品的工序上会造成很大影响。因此在制备光电器件后，还需要复杂、繁琐、高成本的修复工艺对显示屏上的缺陷和坏点进行逐一剔除和修补，这严重制约了新一轮产业变革趋势下我国新型显示产业的高速发展。为了解决光电器件制备过程中存在的缺陷和坏点问题，设计一款可以在不接触光电器件阵列、不造成器件阵列机械损伤的条件下驱动光电器件阵列的高速检测设备具有重要意义。在光伏技术方面，研究人员已经提出了多种非接触式太阳能电池测试方法，例如通过热成像、光电子显微镜和激光扫描等技术来获取太阳能电池的电特性参数。但是，这些技术仍然存在一些局限性，例如测试精度不高、成本较高等问题，需要不断地进行改进和优化。因此同样地，太阳能电池检测也迫切需要一种可以在不接触器件的情况下实现高速检测的技术。

3、此外，在对光电面板进行大范围无接触检测过程中将面临面板翘曲影响检测精度的问题。无接触检测需要检测探头与面板保持固定的距离水平面扫描。然而，面板的翘曲会改变这一距离，从而影响到检测的准确性。传统方法采用激光测距对面板翘曲情况进行提前扫描。但是激光测距硬件成本较高，且当面板表面存在大量的微纳结构时，激光斑点不易聚焦，从而影响设备对面板翘曲程度的判断。

技术实现思路

1、经申请人研究发现：可以通过交变电磁场使光电器件阵列电致发光，再采集电致发光的光电器件阵列成像信息，从成像信息中获得光电器件阵列的发光情况从而实现对光电器件阵列的检测。当用于产生电磁场的导电体、用于检测的光学镜头以及光电器件三者不平行，会导致检测结果精准度下降，主要有以下原因：一、光电器件阵列与导电体不平行，导致光电器件阵列的检测区域对应的各个位置处于的电磁场强度不完全一致，这样检测区域发光就会不均匀，从而无法判断不均匀的发光是发光点不合格导致的还是电磁场强度不一致导致的。二、光电器件阵列与光学镜头不平行，导致光电器件阵列的检测区域电致发光时发出的光倾斜照射在光学镜头上，光学镜头上的辐射照度分布不均匀，使得如果本来就均匀发光的检测区域在成像中变得不均匀。

2、有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种光电器件阵列的高速检测设备及检测方法，旨在提高光电器件阵列的检测精准度。

3、为实现上述目的，本发明第一方面公开了所述高速检测设备包括：第一支撑平台，所述第一支撑平台用于承载待检测光电器件阵列，所述第一支撑平台搭载于支撑平台多轴位移机构上，所述第一支撑平台上方设置与所述第一支撑平台相对设立的第一导电体，所述第一导电体搭载于所述导电体支撑架上，所述导电体支撑架与支撑架垂直三轴位移机构相连接，所述导电体上方设置有第一光学镜头，所述第一光学镜头搭载于光学垂直位移机构上，所述光学垂直位移机构内设置第一光路模块，所述第一光路模块与所述第一光学镜头相连接；

4、所述高速检测设备还包括电气模块和成像光学显微模块，所述电气模块的第一输出端与所述第一导电体相连接，所述电气模块的第二输出端与所述光电器件阵列的公共端直接电连接或通过设置于所述第一支撑平台上的第一导电板与所述光电器件阵列的公共端电连接，所述电气模块用于输出预设电压以使所述第一导电体和所述光电器件阵列的公共端或所述第一导电板之间形成第一交变电磁场，所述第一交变电磁场使所述待检测光电器件阵列电致发光；所述成像光学显微模块用于采集所述待检测光电器件阵列的发光成像信息；

5、所述检测设备被配置为：响应于所述第一支撑平台承载所述待检测光电器件阵列，控制所述第一光路模块和所述第一光学镜头采集所述第一导电体的第一成像信息，根据所述第一成像信息控制所述支撑架垂直三轴位移机构调整所述第一导电体与所述第一光学镜头平行；响应于所述第一导电体与所述第一光学镜头平行，控制所述第一光路模块和所述第一光学镜头采集所述待检测光电器件阵列的第二成像信息，根据所述第二成像信息控制所述支撑平台多轴位移机构调整所述待检测光电器件阵列与所述第一光学镜头平行；控制所述成像光学显微模块采集所述待检测光电器件阵列的第三成像信息，根据所述第三成像信息控制所述光学垂直位移机构和/或所述支撑平台多轴位移机构调整所述第一导电体和所述待检测光电器件阵列之间的距离。

6、可选的，所述第一成像信息包括第一成像景深分布，所述第一成像景深分布用于确定所述第一导电体与所述第一光学镜头之间的位置关系；所述第二成像信息包括第二成像景深分布，所述第二成像景深分布用于确定所述待检测光电器件阵列与所述第一光学镜头之间的位置关系；所述第三成像信息包括第三成像景深分布，所述第三成像景深分布用于确定所述待检测光电器件阵列与所述第一光学镜头之间的垂直距离。

7、可选的，所述成像光学显微模块包括独立设置的第二光学镜头和第二光路模块，所述第二光学镜头和所述第二光路模块用于在所述待检测光电器件阵列检测过程中采集所述待检测光电器件阵列的所述第三成像信息。

8、可选的，所述成像光学显微模块为所述第一光学镜头和所述第一光路模块，所述第一光学镜头和所述第一光路模块用于在所述待检测光电器件阵列检测过程中采集所述待检测光电器件阵列的所述第三成像信息。

9、可选的，所述第一导电体表面设置有多个周期性排列的、相互绝缘的子导电体；所述子导电体和所述第一导电体之间连接有导电层或半导电层；所述子导电体表面状态包括金属导电状态、半导体导电状态、高电阻状态、绝缘介电层状态、低真空状态、高真空状态、液体状态、液晶状态、等离子体状态。

10、可选的，所述待检测光电器件阵列包括发光二极管、发光三极管、纳米晶发光器件、钙钛矿发光器件、液晶发光器件、电子纸发光器件、太阳能电池、光电探测器、薄膜电池；所述待检测光电器件阵列具有公共的电气端和/或独立的电气端。

11、可选的，所述第一导电板单独设置在所述第一支撑平台上或所述第一导电板为所述待检测光电器件阵列的公共电气端点；所述待检测光电器件阵列与所述第一导电板之间存在第一媒介或直接接触；其中，所述第一媒介包括液体、气体、真空环境、等离子。

12、可选的，所述第一导电体和所述导电体支撑架在所述光电器件阵列的高速检测设备使用的发光波长范围内具有透明性；所述第一支撑平台和所述支撑平台多轴位移机构在所述光电器件阵列的高速检测设备使用的发光波长范围内具有透明性。

13、可选的，所述高速检测设备还包括：自动取样模块，所述自动取样模块用于将所述待检测光电器件阵列放置在所述第一支撑平台上或将所述待检测光电器件阵列从所述第一支撑平台上取走。

14、本发明第二方面公开了一种光电器件阵列的高速检测方法，所述方法应用于上述光电器件阵列的高速检测设备，包括：

15、步骤s1、响应于所述第一支撑平台承载所述待检测光电器件阵列，控制所述第一光路模块和所述第一光学镜头采集所述第一导电体的第一成像信息；根据所述第一成像信息控制所述支撑架垂直三轴位移机构调整所述第一导电体与所述第一光学镜头平行；

16、步骤s2、响应于所述第一导电体与所述第一光学镜头平行，控制所述第一光路模块和所述第一光学镜头采集所述待检测光电器件阵列的第二成像信息；根据所述第二成像信息控制所述支撑平台多轴位移机构调整所述待检测光电器件阵列与所述第一光学镜头平行；

17、步骤s3、控制所述光学垂直位移机构和/或所述支撑平台多轴位移机构调整所述第一导电体和所述待检测光电器件阵列之间的垂直距离至第一距离；

18、步骤s4、控制所述电气模块输出预设电压以使所述第一导电体和所述第一导电板之间形成第一交变电磁场；控制所述成像光学显微模块采集所述待检测光电器件阵列的第四成像信息；根据所述第四成像信息判断所述第一导电体在所述待检测光电器件阵列中对应的区域是否合格；

19、步骤s5、控制所述支撑平台多轴位移机构移动以使所述待检测光电器件阵列的下一检测区域与所述第一导电体相对应；控制所述成像光学显微模块采集所述待检测光电器件阵列的第三成像信息，根据所述第三成像信息控制所述光学垂直位移机构和/或所述支撑平台多轴位移机构调整所述第一导电体和所述待检测光电器件阵列之间的距离；

20、步骤s6、响应于所述第一导电体和所述待检测光电器件阵列之间的距离达到所述第二距离，控制所述成像光学显微模块采集所述待检测光电器件阵列的第五成像信息；根据所述第五成像信息判断所述第一导电体在所述待检测光电器件阵列中对应的区域是否合格；

21、步骤s7、重复步骤s5和步骤s6直至所述待检测光电器件阵列的所有区域完成检测。

22、本发明的有益效果：1、与现有技术相比，本发明提出的高速检测设备可以在不接触光电器件阵列、不造成器件阵列机械损伤的条件下进行检测，其原理是通过补偿光电器件阵列的不规则空间形态，避免了由于待检测光电器件阵列的不平整或者支撑平台翘曲造成的检测准确性下降，再使用交变电磁场激励电压源产生一个幅值和正负关系随时间变化的高频高功率电压信号，从而激发光电器件阵列产生可控的发光光辐射，最终成功判定光电器件性能优劣。该设备避免了传统光电器件检测过程中接触性装置对光电器件造成的机械损伤，且具有更高的检测准确性，有力的保障了现代化工业中产品制造的良品率。2、本发明的高速检测设备包括：包含第一导电板的第一支撑平台，第一支撑平台用于承载待检测光电器件阵列，第一支撑平台搭载于支撑平台多轴位移机构上，第一支撑平台上方设置与第一导电板相对应的第一导电体，第一导电体搭载于导电体支撑架上，导电体支撑架与支撑架垂直三轴位移机构相连接，导电体上方设置有第一光学镜头，第一光学镜头搭载于光学垂直位移机构上，光学垂直位移机构内设置第一光路模块，第一光路模块与第一光学镜头相连接；高速检测设备还包括电气模块和成像光学显微模块，电气模块的第一输出端与第一导电体相连接，电气模块的第二输出端与第一导电板相连接，电气模块用于输出预设电压以使第一导电体和第一导电板之间形成第一交变电磁场，第一交变电磁场使待检测光电器件阵列电致发光；成像光学显微模块用于采集待检测光电器件阵列的发光成像信息。本发明通过上述各种位移机构使得待检测光电器件阵列与第一导电体平行，进而在检测时，检测区域对应的各个位置处于的电磁场强度一致，避免合格发光点因为电磁场强度不一致发光不均匀，从而影响检测。本发明还使得待检测光电器件阵列与第一光学镜头平行，让待检测光电器件阵列的检测区域电致发光时发出的光对应在第一光学镜头上的辐射照度分布均匀，避免将本来就均匀发光的检测区域在成像中变得不均匀。3、本发明控制成像光学显微模块采集待检测光电器件阵列的第三成像信息，根据第三成像信息控制光学垂直位移机构和/或支撑平台多轴位移机构调整第一导电体和待检测光电器件阵列之间的距离。本发明可以根据待检测光学器件不同区域的凹凸不平，调整第一导电体和待检测光电器件阵列之间的距离，以保证交变电场的稳定以及成像质量。4、本发明第一成像信息包括第一成像景深分布，第一成像景深分布用于确定第一导电体与第一光学镜头之间的位置关系；第二成像信息包括第二成像景深分布，第二成像景深分布用于确定待检测光电器件阵列与第一光学镜头之间的位置关系；第三成像信息包括第三成像景深分布，第三成像景深分布用于确定待检测光电器件阵列与第一光学镜头之间的垂直距离。因为物体与第一光学镜头的距离不同呈现的模糊度也不同，本发明利用景深，即模糊度的分布情况，快速且有效地确定各个部分之间需要调整的角度及位移的距离，利于实现本发明。

23、综上，本发明可以通过无接触免损伤的方式实现对光电器件阵列进行高精确率的检测。