CN112419970A - 一种Micro-LED像素修复设备及修复方法 - Google Patents

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Abstract

一种Micro‑LED像素修复设备及修复方法，属于液晶面板像素修复技术领域，该像素修复设备，包括控制单元、加工平台和修复单元，控制单元，用于获取待修复LED显示面板的像素缺陷信息；加工平台，用于承载待修复的LED显示面板；修复单元包括移动探针和聚焦锂离子束探头，移动探针用于定位缺陷像素或替换像素，实现缺陷像素和替换像素的移位，聚焦锂离子束探头用于切割缺陷像素和焊接替换像素，本发明的有益效果是，本发明实现了缺陷像素的定位及替换功能，达到修复缺陷像素的目的，缺陷像素修复的方法简单，通过离子束或电子束来完成修复，提高了修复的精度，实现了Micro LED中小像素的修复。

Description

一种Micro-LED像素修复设备及修复方法
技术领域
本发明涉及液晶面板像素修复技术领域，尤其涉及一种Micro-LED像素修复设备及修复方法。
背景技术
Micro LED作为新一代显示技术，具备高亮度、高分辨率、高发光效率、低功耗、高对比度、长寿命等优点，在大尺寸和小尺寸，例如户外广告，电视，影院，VR，穿戴等，都有很好的应用前景。和其它显示技术相比，Micro LED还具备像素可修复优势，因为LED像素是一个个独立的发光单元，如果某一个像素损坏，可以通过切割、转移再焊接的技术替换成好的像素，所以像素修复技术对于Micro LED很有利。
同时由于Micro LED像素数量多和使用巨量转移技术，目前良率不高，即使99.9％，百万级别的像素，也会有数千个像素需要修复，所以像素修复技术对于Micro LED是必需的。目前显示行业像素修复技术常用激光修复工艺，只能够把超亮点，亮点或微亮点修复成暗点，不具备像素切割、移除、替换功能。而且由于激光光斑的限制，对于Micro LED≤10um的像素修复困难。所以开发一种能够用于Micro LED超亮点，亮点，微亮点，暗点，亮线，暗线等缺陷修复的技术方案很有必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种Micro-LED像素修复设备及修复方法，能够实现Micro LED缺陷像素的定位及替换功能，达到修复缺陷像素的目的，而且缺陷像素修复的方法简单，同时解决了激光修补精度差，不能修补Micro LED小像素的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述Micro-LED像素修复设备，包括控制单元、加工平台和修复单元，其中，
所述控制单元，用于获取待修复LED显示面板的像素缺陷信息，所述像素缺陷信息包括缺陷像素的类型及与之对应的坐标数据信息；
所述加工平台，用于承载所述待修复的LED显示面板，接收所述控制单元的指令后将待修复的LED显示面板点亮，向所述控制单元输出所述像素缺陷信息；
所述修复单元，接收所述控制单元的像素缺陷信息后定位缺陷像素并进行修复；
所述修复单元包括移动探针和聚焦锂离子束探头，所述移动探针用于定位缺陷像素或替换像素后通过聚焦锂离子束探头使用离子束或电子束与之焊接，实现对缺陷像素和替换像素的移位，所述聚焦锂离子束探头用于使用离子束或电子束切割缺陷像素、焊接替换像素，和将移动探针与缺陷像素、替换像素分离。
进一步地，所述控制单元包括上位机、PLC、视觉单元和执行机构，所述执行机构设置有两个，且两个执行机构分别与移动探针和聚焦锂离子束探头相连，所述视觉单元将所述LED显示面板的显微影像传输给上位机并从上位机上实时显示焊接和切割的状态，所述上位机通过PLC与两个所述执行机构相连以驱动移动探针和聚焦锂离子束探头动作。
进一步地，所述执行机构设置为六轴机械臂，所述视觉单元设置为扫描电镜。
一种Micro-LED像素修复方法，使用所述的Micro-LED像素修复设备，包括以下步骤：
1)将待修复的LED显示面板放置在加工平台上，将LED显示面板点亮后进行缺陷定位，控制单元获取待修复LED显示面板上的像素缺陷信息；
2)控制单元控制移动探针移动到缺陷像素的边缘，控制聚焦锂离子束探头在移动探针和缺陷像素的边缘沉积金属膜层，将移动探针和缺陷像素的边缘焊接相连；
3)控制单元定位缺陷像素的切割区域，控制聚焦锂离子束探头在切割区域使用离子束将缺陷像素从LED显示面板上切割下来；
4)控制单元控制移动探针带动缺陷像素从LED显示面板上移开到加工平台上，控制单元定位移动探针和缺陷像素之间的焊接区域，控制聚焦锂离子束探头在焊接区域使用离子束将缺陷像素从移动探针上切割下来；
5)控制单元控制移动探针接近替换像素的边缘，控制聚焦锂离子束探头在移动探针和替换像素的边缘沉积金属膜层，将移动探针和替换像素的边缘焊接相连；
6)控制单元控制移动探针带动替换像素移动到LED显示面板上的待修复位置上，控制聚焦锂离子束探头在待修复位置上沉积金属膜层，将替换像素焊接到待修复位置上；
7)控制单元定位移动探针与替换像素的焊接区域，控制聚焦锂离子束探头在焊接区域使用离子束将移动探针从替换像素上切割下来。
进一步地，所述像素缺陷的类型包括超亮点、亮点、微亮点、暗点、亮线和暗线。
进一步地，所述步骤2)和步骤5)中移动探针移动到距离缺陷像素或替换像素的边缘0.1～1um时停止，控制聚焦锂离子束探头在移动探针和缺陷像素或移动探针和替换像素的边缘沉积金属膜层可使用离子束或电子束，离子束的沉积条件是电压为5～50KV，束流强度为2～50pA，离子束气源打开，电子束的沉积条件是电压为0.5～5KV，束流强度为0.1～10nA，电子束气源打开，沉积金属膜层的时间为1～5min。
进一步地，所述步骤3)、步骤4)和步骤7)中，通过上位机观察缺陷像素或替换像素的待切割区域并对待切割区域进行框选，上位机控制聚焦锂离子束探头移动到框选区域，使用镓离子束或氩离子束进行自动切割，其中，使用镓离子束切割的条件为电压为5-20KV，束流强度为1-100pA，使用氩离子束切割的条件为电压为0.5-5KV，束流强度为0.1-10nA，切割的时间为1～5min。
进一步地，所述步骤6)中，移动移动探针带动替换像素移动到LED显示面板待修复位置上进行焊接可使用离子束或电子束，离子束的沉积条件是电压为5～50KV，束流强度为2～50pA，离子束气源打开，电子束的沉积条件是电压为0.5～5KV，束流强度为0.1～10nA，电子束气源打开，沉积金属膜层的时间为1～5min。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过加工平台点亮LED显示面板后可定位像素缺陷信息并传输给控制单元，控制单元根据缺陷像素的坐标信息控制移动探针移动到缺陷像素或替换像素，通过控制聚焦锂离子束探头发出离子束或电子束实现与缺陷像素或替换像素的焊接，通过聚焦锂离子束探头发出离子束或电子束切割缺陷像素、焊接替换像素和将移动探针与缺陷像素、替换像素分离，即依次通过缺陷像素的定位、焊接缺陷像素和移动探针、切割缺陷像素、转移缺陷像素、缺陷像素从移动探针上切割、焊接替换像素和移动探针、替换像素转移至修复位置上、焊接替换像素、替换像素从移动探针上切割，而完成缺陷像素的修复，其中的移动探针起到了转移缺陷像素和替换像素的作用，其中的聚焦锂离子束探头起到了切割和焊接像素的作用，使缺陷像素的修复过程更简单、快捷，而且通过离子束或电子束来完成修复，提高了修复的精度，实现了Micro LED中小像素的修复。
2、其中的控制单元包括上位机、PLC、视觉单元和执行机构，两个执行机构分别与移动探针和聚焦锂离子束探头相连，视觉单元将LED显示面板的显微影像传输给上位机并从上位机上实时显示焊接和切割的状态，通过向上位机输入控制指令，通过PLC控制两个执行机构分别驱动移动探针和聚焦锂离子束探头动作，可实现移动探针和聚焦锂离子束探头的精确定位，实现缺陷像素切割和替换像素焊接的精准定位，通过视觉单元还可以实时观察修复的结果，提高了缺陷像素的修复效果。
综上，本发明能够实现Micro LED缺陷像素的定位及替换功能，达到修复缺陷像素的目的，缺陷像素修复的方法简单，通过离子束或电子束来完成修复，提高了修复的精度，实现了Micro LED中小像素的修复。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明中Micro-LED像素修复设备的控制原理图；
图2为本发明中Micro-LED像素修复方法的流程图；
上述图中的标记均为：1.控制单元，11.上位机，12.PLC，13.视觉单元，14.执行机构，2.加工平台，3.修复单元，31.移动探针，32.聚焦锂离子束探头。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明具体的实施方案为：如图1所示，一种Micro-LED像素修复设备，包括控制单元1、加工平台2和修复单元3，其中，
控制单元1，用于获取待修复LED显示面板的像素缺陷信息，其中的像素缺陷信息包括缺陷像素的类型及与之对应的坐标数据信息；
加工平台2，用于承载所述待修复的LED显示面板，加工平台2内设置点屏设备(全接触式点灯机台)，可将LED显示面板点亮后进行缺陷自动定位，加工平台2接收控制单元1的指令后将待修复的LED显示面板点亮，向控制单元1输出像素缺陷信息；
修复单元3，接收控制单元1的像素缺陷信息后定位缺陷像素并进行修复，该修复单元3包括移动探针31和聚焦锂离子束探头32，移动探针31用于定位缺陷像素或替换像素后通过聚焦锂离子束探头32使用离子束或电子束与之焊接，实现对缺陷像素和替换像素的移位，聚焦锂离子束探头32用于使用离子束或电子束切割缺陷像素、焊接替换像素，和将移动探针31与缺陷像素、替换像素分离。即依次通过缺陷像素的定位、焊接缺陷像素和移动探针31、切割缺陷像素、转移缺陷像素、缺陷像素从移动探针31上切割、焊接替换像素和移动探针31、替换像素转移至修复位置上、焊接替换像素、替换像素从移动探针31上切割，而完成缺陷像素的修复，其中的移动探针31起到了转移缺陷像素和替换像素的作用，其中的聚焦锂离子束探头32起到了切割和焊接像素的作用，使缺陷像素的修复过程更简单、快捷，而且通过离子束或电子束来完成修复，提高了修复的精度，实现了Micro LED中小像素的修复。
具体地，其中的控制单元1包括上位机11、PLC12、视觉单元13和执行机构14，执行机构14设置有两个，且两个执行机构14分别与移动探针31和聚焦锂离子束探头32相连，执行机构14可设置为六轴机械臂，可带动移动探针31和聚焦锂离子束探头32在空间移动，实现精准定位，其中的视觉单元13可设置为扫描电镜，通过扫描电镜将LED显示面板的显微影像传输给上位机11并从上位机11上实时显示焊接和切割的状态，上位机11通过PLC12与两个执行机构14相连以驱动移动探针31和聚焦锂离子束探头32动作，可通过鼠标或键盘向上位机11输入虚拟控制指令，通过PLC控制两个执行机构14分别驱动移动探针31和聚焦锂离子束探头32动作，可实现移动探针31和聚焦锂离子束探头32的精确定位，实现缺陷像素切割和替换像素焊接的精准定位，通过视觉单元13还可以实时观察修复的结果，保证了焊接和切割的效果，提高了缺陷像素的修复效果。
如图2所示，运用上述修复设备对Micro-LED进行像素修复的方法，包括以下步骤：
1)将待修复的LED显示面板放置在加工平台2上，通过上位机11控制其中的点屏设备(全接触式点灯机台)将LED显示面板点亮后进行缺陷自动定位，像素缺陷的类型包括超亮点、亮点、微亮点、暗点、亮线和暗线，点屏设备输出缺陷像素的类型和对应的坐标文件，点屏设备将缺陷像素信息传输给控制单元1，控制单元1中的PLC获取待修复LED显示面板上的像素缺陷信息；
2)控制单元1中的上位机11可通过屏幕观察到缺陷像素的坐标位置，通过移动鼠标或键盘输入虚拟信号给上位机11控制指令，上位机11通过PLC12根据像素缺陷信息驱动执行机构14动作，从而控制移动探针31移动到缺陷像素的边缘0.1～1um时停止，在上位机11的屏幕上框选移动探针31和缺陷像素的边缘之间的区域，通过PLC12控制执行机构14带动聚焦锂离子束探头32发出电子束或离子束在移动探针31和缺陷像素的边缘沉积金属膜层，具体地，离子束的沉积条件是电压为5～50KV，束流强度为2～50pA，离子束气源打开，电子束的沉积条件是电压为0.5～5KV，束流强度为0.1～10nA，电子束气源打开，整个焊接过程可在上位机11的屏幕上实时观察，焊接完成后操作上位机11停止焊接，沉积金属膜层的时间为1～5min，则实现了移动探针31和缺陷像素的边缘的焊接；
3)通过上位机11观察缺陷像素的待切割区域并对待切割区域进行框选，上位机11通过PLC12控制执行机构14带动聚焦锂离子束探头32移动到框选区域，使用镓离子束或氩离子束进行自动切割，其中，使用镓离子束切割的条件为电压为5-20KV，束流强度为1-100pA，使用氩离子束切割的条件为电压为0.5-5KV，束流强度为0.1-10nA，切割的时间为1～5min，将缺陷像素从LED显示面板上切割下来；
4)控制单元1中的PLC12控制执行机构14动作，从而控制移动探针31带动缺陷像素从LED显示面板上移开到加工平台2上，通过上位机11观察缺陷像素与移动探针31之间的焊接区域并对待切割区域进行框选，上位机11控制聚焦锂离子束探头32移动到框选区域，使用镓离子束或氩离子束进行自动切割，其中，使用镓离子束切割的条件为电压为5-20KV，束流强度为1-100pA，使用氩离子束切割的条件为电压为0.5-5KV，束流强度为0.1-10nA，切割的时间为1～5min，从而将缺陷像素从移动探针31上切割下来；
5)控制单元1中的PLC12控制执行机构14动作，从而控制移动探针31移动到距离替换像素边缘0.1～1um时停止，在上位机11的屏幕上框选移动探针31和替换像素的边缘之间的区域，通过PLC12控制执行机构14带动聚焦锂离子束探头32发出电子束或离子束在移动探针31和替换像素的边缘沉积金属膜层，其中，离子束的沉积条件是电压为5～50KV，束流强度为2～50pA，离子束气源打开，电子束的沉积条件是电压为0.5～5KV，束流强度为0.1～10nA，电子束气源打开，沉积金属膜层的时间为1～5min，将移动探针31和替换像素的边缘焊接相连；
6)控制单元1中的PLC12根据像素缺陷信息控制执行机构14动作，从而控制移动探针31带动替换像素移动到LED显示面板上的待修复位置上，控制聚焦锂离子束探头32在待修复位置上沉积金属膜层，将替换像素焊接到待修复位置上，可使用离子束或电子束，离子束的沉积条件是电压为5～50KV，束流强度为2～50pA，离子束气源打开，电子束的沉积条件是电压为0.5～5KV，束流强度为0.1～10nA，电子束气源打开，沉积金属膜层的时间为1～5min。
7)通过上位机11观察替换像素与移动探针31之间的焊接区域并对待切割区域进行框选，上位机11通过PLC12控制执行机构14带动聚焦锂离子束探头32移动到框选区域，使用镓离子束或氩离子束进行自动切割，其中，使用镓离子束切割的条件为电压为5-20KV，束流强度为1-100pA，使用氩离子束切割的条件为电压为0.5-5KV，束流强度为0.1-10nA，切割的时间为1～5min，将移动探针31从替换像素上切割下来，则完成了一个缺陷像素的修复。
综上，本发明能够实现Micro LED缺陷像素的定位及替换功能，达到修复缺陷像素的目的，缺陷像素修复的方法简单，通过离子束或电子束来完成修复，提高了修复的精度，实现了Micro LED中小像素的修复。
以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (8)

1.一种Micro-LED像素修复设备，其特征在于，包括控制单元(1)及与之电连接的加工平台(2)和修复单元(3)，其中，
所述控制单元(1)，用于获取待修复LED显示面板的像素缺陷信息，所述像素缺陷信息包括缺陷像素的类型及与之对应的坐标数据信息；
所述加工平台(2)，用于承载所述待修复的LED显示面板，接收所述控制单元(1)的指令后将待修复的LED显示面板点亮，向所述控制单元(1)输出所述像素缺陷信息；
所述修复单元(3)，接收所述控制单元(1)的像素缺陷信息后定位缺陷像素并进行修复；
所述修复单元(3)包括移动探针(31)和聚焦锂离子束探头(32)，所述移动探针(31)用于定位缺陷像素或替换像素后通过聚焦锂离子束探头(32)使用离子束或电子束与之焊接，实现对缺陷像素和替换像素的移位，所述聚焦锂离子束探头(32)用于使用离子束或电子束切割缺陷像素、焊接替换像素，和将移动探针(31)与缺陷像素、替换像素分离。
2.根据权利要求1所述的Micro-LED像素修复设备，其特征在于，所述控制单元(1)包括上位机(11)、PLC(12)、视觉单元(13)和执行机构(14)，所述执行机构(14)设置有两个，且两个执行机构(14)分别与移动探针(31)和聚焦锂离子束探头(32)相连，所述视觉单元(13)将所述LED显示面板的显微影像传输给上位机(11)并从上位机(11)上实时显示焊接和切割的状态，所述上位机(11)通过PLC(12)与两个所述执行机构(14)相连以驱动移动探针(31)和聚焦锂离子束探头(32)动作。
3.根据权利要求2所述的Micro-LED像素修复设备，其特征在于，所述执行机构(14)设置为六轴机械臂，所述视觉单元(13)设置为扫描电镜。
4.一种Micro-LED像素修复方法，使用如权利要求1～3任意一项所述的Micro-LED像素修复设备，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待修复的LED显示面板放置在加工平台(2)上，将LED显示面板点亮后进行缺陷定位，控制单元(1)获取待修复LED显示面板上的像素缺陷信息；
2)控制单元(1)控制移动探针(31)移动到缺陷像素的边缘，控制聚焦锂离子束探头(32)在移动探针(31)和缺陷像素的边缘沉积金属膜层，将移动探针(31)和缺陷像素的边缘焊接相连；
3)控制单元(1)定位缺陷像素的切割区域，控制聚焦锂离子束探头(32)在切割区域使用离子束将缺陷像素从LED显示面板上切割下来；
4)控制单元(1)控制移动探针(31)带动缺陷像素从LED显示面板上移开到加工平台(2)上，控制单元(1)定位移动探针(31)和缺陷像素之间的焊接区域，控制聚焦锂离子束探头(32)在焊接区域使用离子束将缺陷像素从移动探针(31)上切割下来；
5)控制单元(1)控制移动探针(31)接近替换像素的边缘，控制聚焦锂离子束探头(32)在移动探针(31)和替换像素的边缘沉积金属膜层，将移动探针(31)和替换像素的边缘焊接相连；
6)控制单元(1)控制移动探针(31)带动替换像素移动到LED显示面板上的待修复位置上，控制聚焦锂离子束探头(32)在待修复位置上沉积金属膜层，将替换像素焊接到待修复位置上；
7)控制单元(1)定位移动探针(31)与替换像素的焊接区域，控制聚焦锂离子束探头(32)在焊接区域使用离子束将移动探针(31)从替换像素上切割下来。
5.根据权利要求4所述的Micro-LED像素修复方法，其特征在于，所述像素缺陷的类型包括超亮点、亮点、微亮点、暗点、亮线和暗线。
6.根据权利要求4所述的Micro-LED像素修复方法，其特征在于，所述步骤2)和步骤5)中移动探针(31)移动到距离缺陷像素或替换像素的边缘0.1～1um时停止，控制聚焦锂离子束探头(32)在移动探针(31)和缺陷像素或移动探针(31)和替换像素的边缘沉积金属膜层可使用离子束或电子束，离子束的沉积条件是电压为5～50KV，束流强度为2～50pA，离子束气源打开，电子束的沉积条件是电压为0.5～5KV，束流强度为0.1～10nA，电子束气源打开，沉积金属膜层的时间为1～5min。
7.根据权利要求4所述的Micro-LED像素修复方法，其特征在于，所述步骤3)、步骤4)和步骤7)中，通过上位机(11)观察缺陷像素或替换像素的待切割区域并对待切割区域进行框选，上位机(11)控制聚焦锂离子束探头(32)移动到框选区域，使用镓离子束或氩离子束进行自动切割，其中，使用镓离子束切割的条件为电压为5-20KV，束流强度为1-100pA，使用氩离子束切割的条件为电压为0.5-5KV，束流强度为0.1-10nA，切割的时间为1～5min。
8.根据权利要求4所述的Micro-LED像素修复方法，其特征在于，所述步骤6)中，移动移动探针(31)带动替换像素移动到LED显示面板待修复位置上进行焊接可使用离子束或电子束，离子束的沉积条件是电压为5～50KV，束流强度为2～50pA，离子束气源打开，电子束的沉积条件是电压为0.5～5KV，束流强度为0.1～10nA，电子束气源打开，沉积金属膜层的时间为1～5min。
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