LED显示屏 第3-1部分：微型发光二极管显示器件 光学和光电参数测试方法 征求意见稿

1GB/TXXXX—XXXXLED显示屏第3-1部分：微型发光二极管显示器件光学和光电参数测试方法本文件规定了微型发光二极管（微型LED）光电特性的标准测量条件和测量方法。本文件适用于长度和宽度均小于120微米的二维单色微型LED。2规范性引用文件文本中引用以下文件，文件中的部分或全部内容构成了本文件的要求。对于有日期的引用，仅适用所引用的版本。对于无日期的引用，适用所引用文件的最新版本（包括任何修订版）。IEC60747-5-6:2021半导体器件-第5-6部分：光电器件-发光二极管IEC60747-5-8:2019半导体器件-第5-8部分：光电器件-发光二极管-发光二极管光电器件效率的测试方法3术语、定义和缩写术语3.1术语和定义以下术语和定义适用于本文件。3.1.1可转换场电压invertibleplainfieldvoltage电压能从正极切换为负极，也能从负极切换为正极。3.1.2长程均一性longrangeuniformity微型LED阵列整体均一性。3.1.3短程均一性shortrangeuniformity微型LED阵列中相邻微型LED之间的均一性。3.1.4微型LED晶圆micro-LEDwafer生长有微型LED的晶圆。23.1.5微型LED阵列micro-LEDarray微型LED晶圆上的矩阵排列的微型LED。3.1.6用于测试的不包含微型LED阵列的背板。3.1.7微型LED阵列背板micro-LEDarraybackplane用于测试的包含微型LED阵列的背板。3.2缩写术语CIE国际照明委员会DUT被测样品EQE外量子效率LED发光二极管LID发光强度分布LMD光学测试设备4标准测试条件4.1标准大气条件所有测试均应在标准大气条件下进行：-环境温度：25℃±3℃-气压：86kPa~106kPa-相对湿度：25%~75%注意：在某些情况下，由于被测样品（DUT）随时间产生热量，测量值会发生变化。在这种情况下，应如4.4.1所述，在达到热平衡后再开始测量。如与标准大气条件不同，应在测试报告中注明。4.2驱动设置驱动被测样品的电源电压偏差范围应在±0.5%。此外，电源频率偏差应在额定值±0.2%范围内。4.3标准测试暗室条件当显示屏上有环境光照时，光照应小<0.01cd/m2。如果不满足这个条件，则需要先测试显示屏在关闭状态下显示屏上的背景亮度，显示屏的亮度测试值应扣除该背景亮度，且在报告中注明。另外，如果LMD的响应不足以测试低灰阶时，LMD可测得的最小灰阶需要记录在测试报告中。4.4标准条件设置GB/TXXXX—XXXX34.4.1标准环境条件标准设置条件如下，任何与下述条件有偏差的地方都应在报告中予以记录。测量应在微型LED阵列背板和测量仪器稳定后开始。建议首次开启阵列时，应在固定亮度下运行至少30分钟。当被测样品的亮度在整个测量期间的变化小于±3%时，可认为已达到足够的预热时间。4.4.2测试仪器及设备4.4.2.1成像色度计和亮度计a)LMD应为色度计和亮度计。b)对于微型LED阵列背板的长程和短程亮度均一性测试，LMD的测量区域应设定为覆盖整个微型LED阵列背板。c)为了确保对单个微型LED表征结果的准确性，用于表征单个微型LED的LMD感光单元的数量应根据LMD感光单元与微型LED的尺寸比例来确定。假设微型LED的宽度与LMD感光单元宽度的比例为K，微型LED的长度与LMD感光单元长度的比例为I，则所需感光单元的数量为KxI，其中K和I应等于或大于3。K和I根据所需的精度确定，并在测试报告中注明。图1展示了K和I都等于3的情况示例。图.1LMD的9个感光单元表征一个微型LEDd)LMD应使用高放大倍数的显微成像镜头，且不应造成明显的失真、色差和重影。e)对于亮度测量，设定被测样品与亮度计接收面之间的距离，以便根据测量区域的大小确定的合适的视场角。f)对于色度测量，应采用CIE1976色度坐标。LMD角孔径应小于或等于5度，测量视场角应小于或等于2度。g)测量距离可根据实际测试条件进行调整。如图2所示，对于尺寸为25.2mm×25.2mm的背板，推荐的测量距离为100mm。4各标注含义1CMOS/CCD2接收区域3微显成像镜头4测试距离5视野6测试范围8测量视场角(CIE:2°)图.2测量装置的布局图4.5测试样品为了测量微型LED阵列的色度均一性和亮度均一性，应合理设计背板走线，以实现指定条件并满足测量要求。背板的电极排列应根据被测样品的微型LED阵列间距来确定。为了测量微型LED阵列的电学、光学和光电参数，将指定数量的微型LED转移至背板上，形成微型LED阵列背板。背板尺寸设计应满足能够转移测试所需的全部微型LED。微型LED阵列转移至背板上的制备过程示例见附件A。5反向漏电流测试方法测量并联微型LED阵列背板的漏电流。5.2测试条件测试条件如下：a)装置：可输出可转换场电压信号的驱动信号源。b)标准测试环境条件，暗室条件，标准设置条件。GB/TXXXX—XXXX55.3测试步骤测试步骤如下：a)将驱动信号源连接到阵列上，并确保被测样品处于开启状态。b)使被测样品处于稳定的关断状态，并将驱动电压更改为指定的反向电压。在达到热平衡后，测量并记录电流。图.3漏电流的电路图6光学参数测试方法6.1长程均一性6.1.1目的测量串联微型LED阵列背板的长程亮度均一性和长程色度均一性。6.1.2测试条件测试条件如下：a)装置：测量仪器和设备与4.4.2中给出的相同。b)标准测试环境条件，暗室条件，标准设置条件。6.1.3测试步骤测试步骤如下：a)如图4所示，在微型LED晶圆中选择一个微型LED阵列。该微型LED阵列的位置如图4中的A所示。b)按照4.5的要求准备微型LED阵列背板。c)将指定的驱动电流施加到微型LED阵列背板上并将其开启。d)在达到热平衡后，测量每个测量点的亮度Li（i=1、2、3或4）以及色坐标xi、yi（i=1、e)如图5所示，测试微型LED阵列背板的点1至点4。每个点由x×y个微型LED矩阵组成（x是横向的微型LED数量，y是纵向的微型LED数量）。f)如图4所示，也可以选择其他微型LED阵列，如B、C和D。6图.4从晶圆上提取微型LED阵列以形成微型LED阵列背板所需的面积图.5微型LED阵列背板测量点位6.1.4长程亮度均一性在特定驱动电流下，微型LED阵列背板的长程亮度均一性通过公式（1）来计算：其中，L1是在点1测量的平均亮度，L2是在点2测量的平均亮度，L3是在点3测量的平均亮度，L4是在点4测量的平均亮度。具体取点位置如图5所示。Uh和UV分别表示被测样品的水平长程亮度均一性和垂直长程亮度均一性。所有背板，亮度测量均应在如图5所示的四个测量位置进行测量，均一性均应通过公式（1）计算得出。6.1.5长程色度均一性在特定驱动电流下，微型LED阵列背板的长程色度均一性通过公式（2）和公式（3）进行计算：GB/TXXXX—XXXX7其中，U′、V′可由x、y计算得出。U1′、V1′是在点1处测量的CIE1976色度坐标，U2′、V2′是在点2处测量的CIE1976色度坐标，U3′、V3′是在点3处测量的CIE1976色度坐标，U4′、V4′是在点4处测量的CIE1976色度坐标。具体取点位置如图5所示。6.2短程亮度均一性6.2.1目的测量串联微型LED阵列背板的短程亮度均一性。6.2.2测试条件测试条件如下：c)装置：测量仪器和设备与4.4.2中给出的相同。d)标准测试环境条件，暗室条件，标准设置条件。6.2.3测试步骤测试步骤如下：a)为了测量和计算短程亮度均一性，将微型LED阵列背板的整个区域划分为m×n个子区域。每个子区域包含a×b（a≥2，b≥2）个微型LED，如图6所示，b)被测样品（微型LED阵列背板）施加特定驱动电流将其开启。c)达到热平衡后，测量被测样品亮度。图.6用于测量短程亮度均一性的微型LED阵列背板的区域细分6.2.4短程亮度均一性计算每个区域的短程亮度均一性通过公式（4）-（6）计算得出：(4)8其中，Li是一个子区域内位置i的测量亮度，L-是每个区域的平均亮度，Uj是每个区域的短程亮度均匀性。微型LED阵列背板的短程亮度均一性取各子区域短程亮度均一性最大值maxUj。7光电参数测量方法7.1概述光电效率描述了微型LED将电能（电流、电压、功率、电子数量）转换为光能（光通量、辐射通量、光子数量）的能力。7.2功率测量微型LED的功率效率，微型LED的功率效率会影响微型LED阵列背板的功耗。7.2.2测试仪器和设备测量仪器与设备应与IEC60747-5-6:2021中6.1.2所规定的相同。7.2.3测试步骤a)将微型LED晶圆制成微型LED阵列背板，并用于以下测试。b)测量步骤应与IEC60747-5-8:2019中4.2的规定相同。7.3外量子效率7.3.1概述测量微型LED的外量子效率，微型LED的外量子效率会影响微型LED阵列背板的功率。7.3.2测试仪器与设备测量仪器与设备应与IEC60747-5-6:2021中6.1.2所规定的相同。7.3.3测试步骤a)将微型LED晶圆制成微型LED阵列背板，并用于以下测试。b)测量步骤应与IEC60747-5-8:2019中4.3的规定相同。7.4电压效率7.4.1概述测量微型LED的电压效率，微型LED的电压效率会影响微型LED阵列背板的功率。7.4.2测试仪器与设备测量仪器与设备应与IEC60747-5-6:2021中6.1.2所规定的相同。7.4.3测试步骤a)将微型LED晶圆制成微型LED阵列背板，并用于以下测试。b)测量步骤应与IEC60747-5-8:2019中4.4的规定相同。GB/TXXXX—XXXX9附录A（规范性）样品制备A.1样品制备微型LED样品制备示例。微型LED晶圆的直径为4英寸，单个微型LED的长度为Lmicro-LED，宽度为Wmicro-LED，相邻两个微型LED之间的距离为Dmicro-LED。微型LED通过巨量转移技术转移到背板上。一个微型LED阵列背板包含50×50个微型LED。对于微型LED阵列背板而言，相邻两个微型LED之间的距离为Dmicro-LEDarraybackplane，如图A.2和A.3所示。在实例中，Lmicro-LED等于35微米，Wmicro-LED等于25微米，Dmicro-LED等于63微米。Dmicro-LEDarraybackplane等于504微米。其他测试可以根据实际情况选择不同的参数，并在报告中明确说明。微型LED阵列背板的详细制备工艺如图A.1所示。a)蓝宝石微型LED。微型LED结构包括垂直结构、倒装结构和正装结构。微型LED的颜色类型包括红色、绿色和蓝色，常用的基底是蓝宝石基底。在同一基底上只能外延生长单色微型LED芯片。b)在清洗干净的玻璃临时基底上旋涂一层具有一定粘度和厚度的胶体（A&B胶混合），然后在特定温度下烘烤固化，或直接在玻璃临时基底上直接涂覆一层具有特定厚度的胶膜。然后，将微型LED芯片放置在临时基底上进行加热和加压，使微型LED芯片与临时基底粘合。c)蓝宝石衬底通过激光剥离技术去除。蓝光和绿光分解GaN缓冲层，红光分解BCB聚合物有机材料。对激光类型、能量、激光波长等没有要求。如果是GaAs衬底或硅衬底，也可通过湿法蚀刻去除。d)印章转移头用于与临时基板上的微型LED精确对齐。通过控制温度、时间和压力等特定条件，使转移头与微型LED芯片之间的粘附力大于芯片与临时基板之间的粘附力，从而将微型LED从临时基板上拾取起来。e)提前在背板上应用各向异性导电膜（ACF）胶带或蒸发图形金属焊料，在拾取微型LED后，使转移头与测试背板精确对齐，并通过控制压力等工艺条件将微型LED释放在背板上。f)如果是ACF胶带，将进行本压工艺。如果是金属焊料型，在此步骤将进行热回流工艺。应当指出的是，本规范仅强调最终结构，并未对微型LED与阵列背板之间采用何种传质方式以及何种焊接方式做出具体要求。图A.1微型LED阵列背板的制备工艺示意图根据工艺流程制备的微型LED阵列背板示意图如图A.2和图A.3所示，它们在晶圆的同一区域进行了两次拾取。两次拾取位置相邻。图A.2a)微型LED在晶圆上排列的示例b)微型LED在背板上并联电路示意图图A.3a)微型LED在晶圆上排列的示例b)微型LED在背板上串联电路示意图GB/TXXXX—XXXX（资料性）测量结果示例B.1测试条件所有测试均应在标准大气条件下进行：-环境温度：25℃±3℃-气压：86kPa~106kPa-相对湿度：25%~75%注意：在某些情况下，由于被测样品（DUT）随时间产生热量，测量值会发生变化。在这种情况下，应如4.4.1所述，在达到热平衡后再开始测量。如与标准大气条件不同，应在测试报告中注明。B.2漏电流表B.1为漏电流测量结果示例。用-10V的直流电压驱动如图A.2所示的微型LED阵列背板。有三个样本用于测试：1-B：蓝色微型LED阵列背板2-G：绿色微型LED阵列背板3-R：红色微型LED阵列背板表B.1漏电流的测量结果反向电压示例1-B示例2-G示例3-R-10V0.227μA0.322μA0.238μAB.3长程亮度均一性表B.2为在指定电流为10微安的情况下长程亮度均一性测量结果示例。该示例应用如图A.3所示的微型LED阵列背板。该示例使用微显成像亮度计进行测试以获取亮度数据，并使用公式（1）计算蓝色微型LED阵列背板的长程亮度均一性。每个点包含20×20个微型LED。表B.2蓝色微型LED阵列背