本發(fā)明涉及一種有機(jī)半導(dǎo)體薄膜晶體管(TFT：Thin Film Transistor)陣列的檢測(cè)裝置及其方法，特別是涉及可檢測(cè)出陣列中的斷線(xiàn)缺陷及能評(píng)價(jià)各TFT元件的輸出特性、響應(yīng)速度的偏差的檢測(cè)裝置及其方法。

背景技術(shù)：

作為所謂的液晶顯示器、有機(jī)EL顯示器的圖像顯示裝置，采用了使用有有機(jī)半導(dǎo)體的薄膜晶體管陣列(以下，稱(chēng)作TFT陣列)。所述TFT陣列與圖像顯示裝置的像素對(duì)應(yīng)，多個(gè)有機(jī)TFT元件矩陣狀排列構(gòu)成回路。在此，柵極線(xiàn)G、信號(hào)線(xiàn)S的短路或斷線(xiàn)，或者，由于有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的不良而產(chǎn)生缺陷的情況下，對(duì)應(yīng)的有機(jī)TFT元件不能正常動(dòng)作，像素不發(fā)光，導(dǎo)致出現(xiàn)通常所說(shuō)的像素缺失的狀況。再者，組成TFT陣列的各TFT元件的輸出特性、響應(yīng)速度有偏差的時(shí)候，將不再能穩(wěn)定地顯示動(dòng)畫(huà)。

因此，需要檢測(cè)TFT陣列的斷線(xiàn)缺陷、各TFT元件的輸出特征、響應(yīng)速度的偏差。作為所述檢測(cè)方法，眾所周知有將一個(gè)一個(gè)的元件用電學(xué)檢測(cè)的方法、或者利用紅外熱成像法的成像法等。

例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1及2中，公開(kāi)了關(guān)于場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)、液晶顯示裝置(LCD)面板的檢測(cè)方法，該方法在信號(hào)線(xiàn)S接地的同時(shí)，給柵極線(xiàn)G施加適當(dāng)?shù)闹绷麟妷?，然后用紅外線(xiàn)攝像機(jī)攝像。信號(hào)線(xiàn)S及柵極線(xiàn)G短路時(shí)，由于該部分發(fā)熱并發(fā)射紅外線(xiàn)，用紅外線(xiàn)攝像機(jī)拍攝該部分的圖像，則能檢測(cè)出發(fā)射點(diǎn)，也即短路位置。

另外，還考慮了檢測(cè)出各TFT元件的發(fā)光狀態(tài)，不僅檢測(cè)TFT陣列的斷線(xiàn)缺陷，還要檢測(cè)各TFT元件的輸出特性等。

例如，在非專(zhuān)利文件1及2中，記載了作為有機(jī)TFT元件通道層的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，在施加?xùn)艠O電壓載流子被蓄積的狀態(tài)、和未施加?xùn)艠O電壓的載流子空乏的狀態(tài)的兩個(gè)狀態(tài)下，光透過(guò)率和光反射率具有微小的變化，其變化量與載流子的蓄積量、也就是輸出電流成比例。利用所述現(xiàn)象，不僅能檢測(cè)出存在于TFT陣列的斷線(xiàn)缺陷，也能評(píng)價(jià)各TFT元件的輸出特性、響應(yīng)速度的偏差。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特表2005-503532號(hào)公報(bào)。

專(zhuān)利文件2：日本特表2006-505764號(hào)公報(bào)。

非專(zhuān)利文獻(xiàn)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)1：T.Manaka,S.Kawashima,M.Iwamoto:"Charge modulated reflectance topography for probing in-plane carrier distribution in pentacene field-effect transistors",Appl.Phys.Lett.Vol.97,Article No.113302(2010)。

非專(zhuān)利文獻(xiàn)2：T.Manaka,S.Kawashima,M.Iwamoto:"Evaluation of Carrier Density in Organic Field-Effect Transistor by Charge Modulated Spectroscopy",Jpn.J.Appl.Phys.50(4),04DK12(2011)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

使TFT陣列的信號(hào)線(xiàn)S全部接地，并且在給柵極線(xiàn)G施加適當(dāng)?shù)闹绷麟妷旱臓顟B(tài)的前后，拍攝TFT陣列的圖像，取得兩個(gè)圖像的差。施加?xùn)艠O電壓，蓄積了載流子的TFT元件上出現(xiàn)差分圖像；另一方面，信號(hào)線(xiàn)S、柵極線(xiàn)G上存在斷線(xiàn)、或TFT元件的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜不良時(shí)，對(duì)應(yīng)的TFT元件沒(méi)有載流子的蓄積，不出現(xiàn)差分圖像?；诖耍軝z測(cè)出如上所述的斷線(xiàn)等缺陷。再者，由于各TFT元件的輸出特性的偏差能反映于載流子的蓄積量，因此，作為各TFT元件的差分圖像的差而出現(xiàn)。另一方面，基于載流子的蓄積產(chǎn)生的差分圖像的差別很細(xì)微，對(duì)其辨別非常困難。

本發(fā)明是基于以上所述情況而完成的，其目的是提供一種通過(guò)用光學(xué)方法測(cè)定作為有機(jī)TFT元件通道層的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜有無(wú)載流子的蓄積，檢測(cè)出TFT陣列中的斷線(xiàn)缺陷和/或能評(píng)價(jià)各TFT元件的輸出特性、響應(yīng)速度偏差的檢測(cè)裝置及其方法。

用于解決課題的手段

本發(fā)明利用電荷調(diào)制分光(CMS)成像，取得基于向TFT元件中蓄積載流子產(chǎn)生的差分圖像，檢測(cè)出TFT陣列中的斷線(xiàn)缺陷和/或評(píng)價(jià)各TFT元件的輸出特性、響應(yīng)速度的偏差。

即，基于本發(fā)明的有機(jī)TFT陣列的檢測(cè)方法，其是對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜晶體管TFT陣列進(jìn)行光學(xué)攝像從而進(jìn)行檢測(cè)的方法，其特征在于，使各有機(jī)TFT中的源極和漏極短路，并在源極/漏極與柵極之間以規(guī)定周期使電壓開(kāi)/關(guān)，并且在照射單色光的同時(shí)，與所述規(guī)定周期同步進(jìn)行電壓施加前后的攝像，獲得該差分圖像。

基于上述發(fā)明，由于是在單色光的照射下，以規(guī)定周期進(jìn)行調(diào)制，在降低噪音水平的同時(shí)進(jìn)行攝像，因此能在高靈敏度下取得差分圖像，準(zhǔn)確檢測(cè)出TFT陣列中的斷線(xiàn)缺陷。

上述發(fā)明，其特征也可以在于，包括對(duì)多個(gè)所述差分圖像進(jìn)行積分處理的步驟?；谒霭l(fā)明，能增加差分圖像的對(duì)比度，準(zhǔn)確檢測(cè)出TFT陣列中的斷線(xiàn)缺陷。

上述發(fā)明，其特征也可以在于，包括從每個(gè)與所述有機(jī)TFT對(duì)應(yīng)的部分的所述差分圖像的對(duì)比差，檢測(cè)各個(gè)有機(jī)TFT的個(gè)體差異的步驟?；谒霭l(fā)明，能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各TFT元件的輸出特性的偏差。

上述發(fā)明，其特征也可以在于，包括使所述規(guī)定周期變化并取得所述差分圖像，檢測(cè)各個(gè)有機(jī)TFT的響應(yīng)速度差異的步驟。另外，其特征也可以在于，包括在所述電壓的開(kāi)及關(guān)后，僅分別經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后開(kāi)始所述攝像，并且使所述規(guī)定時(shí)間變化并取得所述差分圖像，檢測(cè)各有機(jī)TFT的響應(yīng)速度差的步驟?；谒霭l(fā)明，能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各TFT元件的響應(yīng)速度的偏差。

再者，基于本發(fā)明的有機(jī)TFT陣列的檢測(cè)裝置，其是對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜晶體管TFT陣列進(jìn)行光學(xué)攝像從而進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)裝置，其特征在于，其包括：函數(shù)發(fā)生器，該函數(shù)發(fā)生器使各有機(jī)TFT中的源極和漏極短路，并在源極/漏極與柵極之間以規(guī)定周期使電壓開(kāi)/關(guān)；光源，該光源發(fā)射單色光；攝像裝置，該攝像裝置與所述規(guī)定周期同步進(jìn)行電壓施加前后的攝像；圖像解析裝置，該圖像解析裝置獲取所述電壓施加前后的差分圖像。

基于上述發(fā)明，由于是在單色光的照射下，以規(guī)定周期進(jìn)行調(diào)制，在降低噪音水平的同時(shí)進(jìn)行攝像，因此能在高靈敏度下取得差分圖像，準(zhǔn)確檢測(cè)出TFT陣列中的斷線(xiàn)缺陷。

上述發(fā)明，其特征也可以在于，所述圖像解析裝置包括對(duì)多個(gè)所述差分圖像進(jìn)行積分處理的積分處理機(jī)構(gòu)?；谒霭l(fā)明，能提高差分圖像的對(duì)比度，準(zhǔn)確地檢測(cè)出TFT陣列中的斷線(xiàn)缺陷。

上述發(fā)明，其特征也可以在于，所述圖像解析裝置包括從每個(gè)與所述有機(jī)TFT對(duì)應(yīng)的部分的所述差分圖像的對(duì)比差，檢測(cè)各個(gè)有機(jī)TFT的個(gè)體差異的個(gè)體差異檢測(cè)機(jī)構(gòu)?；谒霭l(fā)明，能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各TFT元件的輸出特性的偏差。

上述發(fā)明，其特征也可以在于，進(jìn)一步包括通過(guò)所述函數(shù)發(fā)生器使所述規(guī)定周期發(fā)生變化，產(chǎn)生所述差分圖像的控制機(jī)構(gòu)，所述圖像解析裝置包括對(duì)各個(gè)有機(jī)TFT的響應(yīng)速度差進(jìn)行檢測(cè)的響應(yīng)速度差檢測(cè)機(jī)構(gòu)。另外，其特征也可以在于，進(jìn)一步包括在所述電壓的開(kāi)及關(guān)僅分別經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后，開(kāi)始所述攝像，取得所述差分圖像的控制機(jī)構(gòu)，所述圖像解析裝置包括對(duì)各個(gè)有機(jī)TFT的響應(yīng)速度差進(jìn)行檢測(cè)的響應(yīng)速度差檢測(cè)機(jī)構(gòu)?；谒霭l(fā)明，能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)各TFT元件的響應(yīng)速度偏差。

附圖說(shuō)明

圖1是TFT陣列的平面圖。

圖2是表示TFT陣列表示的電路圖。

圖3是CMS成像法的圖。

圖4是柵極電壓、攝像的觸發(fā)以及元件的響應(yīng)的時(shí)機(jī)圖。

圖5是柵極電壓、攝像的觸發(fā)以及元件的響應(yīng)的時(shí)機(jī)圖。

圖6是表示有機(jī)半導(dǎo)體膜中的光透過(guò)率的變化率(-ΔT/T)的波長(zhǎng)依賴(lài)性的圖。

圖7是表示電路圖和其狀態(tài)的圖。

圖8是表示有機(jī)TFT的構(gòu)造的剖面圖。

圖9是表示本發(fā)明的裝置的圖。

圖10是表示有機(jī)TFT的線(xiàn)連接狀態(tài)的圖。

圖11表示柵極電壓和攝像的觸發(fā)的重復(fù)周期的圖。

圖12是基于本發(fā)明方法拍攝的TFT陣列的圖像。

圖13是表示基于本發(fā)明方法拍攝的TFT陣列的圖像中的RMS的圖。

圖14是TFT陣列的光學(xué)顯微鏡圖和基于本發(fā)明的方法拍攝的圖像。

具體實(shí)施方式

下面，對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例的TFT陣列的檢測(cè)方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)于通過(guò)電荷調(diào)制分光(Charge Modulation Spectroscopy)成像進(jìn)行的TFT陣列中的斷線(xiàn)缺陷的檢測(cè)、和/或各TFT元件的輸出特性、響應(yīng)速度的偏差的評(píng)價(jià)進(jìn)行說(shuō)明。

如圖1和圖2所示，TFT陣列1包括與像素個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的有機(jī)TFT元件10。各個(gè)有機(jī)TFT元件10的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a(參照?qǐng)D8)上電性連接有柵極線(xiàn)G、信號(hào)線(xiàn)S。此時(shí)，當(dāng)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a、柵極線(xiàn)G、信號(hào)線(xiàn)S中存在短路L1或斷線(xiàn)L2等缺陷時(shí)，與之相連的有機(jī)TFT元件10不動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的像素不發(fā)光。

如圖2所示，TFT陣列1的信號(hào)線(xiàn)S全部接地，在對(duì)柵極線(xiàn)G施加電壓的狀態(tài)和不施加的狀態(tài)下，在光源15照射光的同時(shí)用攝像機(jī)20對(duì)TFT陣列1進(jìn)行攝像。取得施加該電壓前后的圖像的差，在給柵極線(xiàn)G施加了電壓后，只有蓄積了載流子的TFT元件10中，出現(xiàn)差分(CMS)圖像。如果柵極線(xiàn)G、信號(hào)線(xiàn)S、有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a(參照?qǐng)D8)中的任意一個(gè)發(fā)生了斷線(xiàn)(例如L2)或不良(如L1。此處為[短路])，對(duì)應(yīng)的TFT元件10則沒(méi)有蓄積載流子，不出現(xiàn)差異圖譜。即，在本方法是從沒(méi)有出現(xiàn)差分圖像的部位確定缺陷。

再者，由于出現(xiàn)差分圖譜的TFT元件10的對(duì)比強(qiáng)度與載流子的蓄積量成比例(即，輸出電流)，因此通過(guò)比較各TFT元件10的對(duì)比強(qiáng)度，能評(píng)價(jià)TFT陣列1包括的各TFT元件10之間的輸出電流的偏差。

再者，在CMS成像法中，利用有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a(參照?qǐng)D8)的光透過(guò)率和/或反射率在載流子蓄積狀態(tài)和空乏狀態(tài)下微小的變化來(lái)檢測(cè)缺陷。該光透過(guò)率、反射率的變化率與蓄積載流子量成比例。在一般的TFT元件的驅(qū)動(dòng)條件下，該變化率非常低、在10^-3數(shù)量級(jí)，為了能檢測(cè)出如此小的變化率，采用了積分處理。

例如，在上述非專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載了，在采用硅氧化物膜(介電常數(shù)3.8、厚度100nm)的柵絕緣膜的有機(jī)半導(dǎo)體層(并五苯)中蓄積4×10¹²cm^-2的濃度的載流子的時(shí)候，反射率的變化率為4×10^-3。將采用涂布工藝能成膜的聚合物用作柵極絕緣膜的TFT陣列中，例如，采用作為氟元素系聚合物的CYTOP(日本旭硝子社制、介電常數(shù)1.9、厚度1μm)時(shí)，蓄積載流子量在非專(zhuān)利文獻(xiàn)1的1/10(4×10¹¹cm^-2)左右，其變化率進(jìn)一步變小至4×10^-4。

如圖3(a)所示，由CMS成像法獲得的圖像的信號(hào)強(qiáng)度，包括光源15的強(qiáng)度或攝像機(jī)20的靈敏度隨時(shí)間的波動(dòng)。要檢出的光透過(guò)率和/或反射率的變化率在10^-4數(shù)量級(jí)的時(shí)候，在比這些波動(dòng)更小的載流子蓄積狀態(tài)和空乏狀態(tài)下，即使分別積分、取得這些圖像(成像)的差，由于在時(shí)間上的波動(dòng)相互抵消而無(wú)法檢測(cè)出來(lái)。

另一方面，如圖3(b)所示，CMS成像法中，在比光源15的強(qiáng)度或攝像機(jī)20的波動(dòng)還快的時(shí)間范圍內(nèi)，反復(fù)轉(zhuǎn)換(調(diào)變)載流子蓄積狀態(tài)和空乏狀態(tài)，拍攝各個(gè)周期內(nèi)載流子蓄積狀態(tài)和空乏狀態(tài)的圖像并求取差值，積分計(jì)算差分圖像。基于此，可以消除所述波動(dòng)的影響。

載流子蓄積狀態(tài)和空乏狀態(tài)，即如后所述，柵極電壓的施加狀態(tài)和解除狀態(tài)下的調(diào)制，通過(guò)使用函數(shù)發(fā)生器30得以實(shí)現(xiàn)。所述調(diào)制頻率為15Hz～1MHz，更優(yōu)選200Hz～1MHz。

這是因?yàn)?，高調(diào)制頻率的情況下不易受到在低頻率下波動(dòng)的影響，能增加攝像次數(shù)，提高積分次數(shù)。

進(jìn)一步地，為了利用調(diào)制頻率的可變來(lái)評(píng)價(jià)TFT元件10的響應(yīng)速度，優(yōu)選CMS成像的調(diào)制頻率在規(guī)定的頻率范圍，例如15Hz～1MHz、更優(yōu)選200Hz～1MHz范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)制從而進(jìn)行測(cè)定。作為顯示器的動(dòng)畫(huà)顯示中，元件響應(yīng)速度比5ms慢的時(shí)候，人的視覺(jué)上會(huì)感覺(jué)到模糊。因此，調(diào)制頻率的可變，能夠檢測(cè)出響應(yīng)速度慢于5ms的不良元件。

例如，考慮響應(yīng)速度1ms(即，可能響應(yīng)的頻率的上限是1KHz)的有機(jī)TFT元件10組成的TFT陣列1中，僅一個(gè)響應(yīng)速度10ms(即，可能響應(yīng)的頻率的上限是100KHz)的元件混雜在其中的情況。調(diào)制頻率在100Hz以下的情況下，全部的TFT元件10出現(xiàn)差分圖像。另一方面，超過(guò)100Hz時(shí)，響應(yīng)速度10ms的TFT元件10不再出現(xiàn)差分圖像。進(jìn)一步地，頻率升至超過(guò)1KHz時(shí)，所有的TFT元件不出現(xiàn)差分圖像?；诖?，由消失差分圖像的頻率，能求得TFT元件10的響應(yīng)速度的偏差。

再者，針對(duì)TFT元件10的響應(yīng)速度的評(píng)價(jià)，也可以調(diào)制電壓的開(kāi)/關(guān)的時(shí)機(jī)和攝像的時(shí)機(jī)。在所述電壓的開(kāi)及關(guān)分別開(kāi)始后，在1ms～100ms，優(yōu)選1μs～100ms的范圍內(nèi)，任意地延遲攝像的開(kāi)始，來(lái)進(jìn)行測(cè)定。

此時(shí)，與上述相同，考慮響應(yīng)速度1ms的有機(jī)TFT元件10組成的TFT陣列1中，僅一個(gè)響應(yīng)速度10ms的TFT元件10混雜在其中的情況。

例如，如圖4所示，攝像的時(shí)機(jī)分別比電壓的開(kāi)及關(guān)的時(shí)機(jī)延遲10ms以上的情況下，所有TFT元件10出現(xiàn)差分圖像。此時(shí)，差分圖像(S2-S1)變?yōu)樨?fù)的圖像。

另一方面，如圖5所示，時(shí)機(jī)的延遲為10ms以下時(shí)，響應(yīng)速度10ms的TFT元件10中CMS圖像的對(duì)比出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。即，差分圖像(S2-S1)變成正值。

進(jìn)一步地，圖中雖然沒(méi)有顯示，時(shí)機(jī)的延遲為1ms以下時(shí)，全部TFT元件的CMS圖像的對(duì)比出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。由此，經(jīng)由差分圖像的對(duì)比出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的時(shí)機(jī)的延遲，能求出TFT元件10的響應(yīng)速度的偏差。

在此，為了在15Hz～1MHz，更優(yōu)選在200Hz～1MHz的高調(diào)制頻率下進(jìn)行攝像，攝像機(jī)20是高幀率的，具體而言，優(yōu)選30fps～2000fps，更優(yōu)選400fps～2,000,000fps的CCD或者CMOS攝像機(jī)。此外，優(yōu)選所述攝像機(jī)20在可能的范圍內(nèi)噪音水平低、動(dòng)態(tài)鏡頭廣、具有靈敏度的波長(zhǎng)領(lǐng)域?qū)?、?shù)字輸出在16bit以上。例如，使用日本PCO公司制的PCO edge、日本濱松光子公司(浜松ホトニクス社)生產(chǎn)的C11440-22CU、及日本比創(chuàng)公司(ビットラン社)生產(chǎn)的BU-50LN。

再者，在高的重復(fù)周期內(nèi)進(jìn)行圖像攝影時(shí)，有必要確實(shí)地將圖像數(shù)據(jù)傳送給作為信息處理手段的計(jì)算機(jī)，應(yīng)當(dāng)使用在與攝影速度相同的速度下能高速保存圖像的緩沖存儲(chǔ)器，例如，如果是30fps，應(yīng)當(dāng)使用1秒內(nèi)能保存30張圖像的緩沖存儲(chǔ)器。

進(jìn)一步地，由載流子蓄積引起的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a(參照?qǐng)D8)的光透過(guò)率、反射率的變化率，隨波長(zhǎng)領(lǐng)域變化。

如圖6所示，例如，P3HT(聚3-己基噻吩-2,5-二基：poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl))的光透過(guò)率的變化率(-ΔT/T)依賴(lài)于波長(zhǎng)區(qū)域，光透過(guò)率的符號(hào)與絕對(duì)值變化很大。因此，例如，用1500nm的單色光對(duì)其照射的情況下，不能檢測(cè)出變化，用在300～1000nm的波長(zhǎng)領(lǐng)域內(nèi)有光強(qiáng)度的白色光照射的情況下，正和負(fù)的變化相抵消。因此，光源15中使用了經(jīng)過(guò)帶通濾波器或有色玻璃過(guò)濾器、分光器等分光后的鹵素?zé)艋蝠逇鉄舭l(fā)出的白色光?；蛘?，在光源15中使用特定波長(zhǎng)的激光，僅照射在-ΔT/T的絕對(duì)值大的波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的光，例如，630～1500nm的波長(zhǎng)區(qū)域的光進(jìn)行測(cè)定。

下面，針對(duì)由差分圖像推斷斷線(xiàn)缺陷的位置的方法進(jìn)行說(shuō)明。

如圖7(a)所示，分別使疑似有缺陷的范圍內(nèi)的信號(hào)線(xiàn)S和柵極線(xiàn)G短路，在其之間使用函數(shù)發(fā)生器30周期性地施加電壓。如圖7(b)所示，信號(hào)線(xiàn)S的S1處發(fā)生斷線(xiàn)時(shí)，除去TFT元件10-1以外的其余的TFT元件10全部出現(xiàn)差分圖像。再者，如圖7(c)所示，信號(hào)線(xiàn)S的S2處發(fā)生斷線(xiàn)時(shí)，除去TFT元件10-1～4列以外的其余的TFT元件10全部出現(xiàn)差分圖像。

再者，如圖7(d)所示，柵極線(xiàn)G的G1處發(fā)生斷線(xiàn)的情況下，除去TFT元件10-1以外的其余的TFT元件10全部出現(xiàn)差分圖像。如圖7(e)所示，柵極線(xiàn)G的G2處發(fā)生斷線(xiàn)的情況下，除去TFT元件10-1～4以外的其余的TFT元件10全部出現(xiàn)差分圖像。再者，如如圖7(f)所示，在TFT元件10-1上沒(méi)有有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a(參照?qǐng)D8)，或者，即使有有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a但是與信號(hào)線(xiàn)S和/或柵極線(xiàn)G沒(méi)有電接觸的情況下，除去TFT元件10-1以外的其余的TFT元件10全部出現(xiàn)差分圖像。

此外，如圖8(a)～(f)所示，TFT元件的構(gòu)造中基板11的上面設(shè)置有：有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a、源極/漏極電極12a、柵極電極12b、柵極絕緣膜13。分別是(a)BGBC：底部柵極底部接觸、(b)BGTC：底部柵極上部接觸、(c)TGBC：上部柵極底部接觸、(d)TGTC：上部柵極上部接觸、(e)BG-T&BC：底部柵極-上部&底部接觸、(f)靜電感應(yīng)型等類(lèi)型。

同時(shí)，由反射光能產(chǎn)生CMS成像的，僅限于有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a在TFT元件的最外層表面露出的情形。即，圖8(a)、(b)、(e)所示情形。

另一方面，由透過(guò)光產(chǎn)生CMS成像，能適用于任何類(lèi)型。但是，圖8(a)、(b)、(c)、(d)、(e)的情況下，基板11、柵極電極12b、柵極絕緣膜13相對(duì)于照射光必須是半透明(優(yōu)選是透明)。因此，柵極電極12b是，如氧化銦錫(ITO)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT:PSS)一樣的透明導(dǎo)電膜，或者是極薄的半透明的金屬薄膜。再者，柵極絕緣膜13必須是，聚(甲基丙烯酸甲脂)(PMMA)、CYTOP(日本旭硝子社制)、特氟龍-AF(杜邦公司制)、聚對(duì)二甲苯(パリレン)一樣的透明的絕緣膜。進(jìn)一步地，基板11必須是，如玻璃、石英玻璃、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亞胺(PI)一樣的透明基板。此外，在圖8(f)的情形下，源極電極/漏極電極12a必須是，如ITO或PEDOT：PSS一樣的透明導(dǎo)電膜或極薄的半透明的金屬薄膜。

下面，針對(duì)檢測(cè)的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

[實(shí)施例]

如圖9所示，作為檢測(cè)裝置的CMS成像裝置40的組成有：鹵素光源15、光纖16、有色玻璃過(guò)濾器17、光學(xué)透鏡系統(tǒng)18、CCD攝像機(jī)(單色)20、暫時(shí)保存CCD攝像機(jī)攝取的圖像的緩沖存儲(chǔ)器21、控制用PC22、函數(shù)發(fā)生器30。通過(guò)切換光學(xué)系統(tǒng)，反射圖像和透射圖像兩者均能拍攝。

CCD攝像機(jī)20在300～1100nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有靈敏度，幀速率在30fps，數(shù)字輸出為16bit。

緩沖存儲(chǔ)器21能在與攝像機(jī)20的攝像速度相同的速度下高速保存圖像，容量是4GB。

此處，使用的有機(jī)薄膜晶體管10為BGBC型，適當(dāng)?shù)貐⒄請(qǐng)D8(a)，由如下所述方式制備。即，在10mm方形的石英基板11上蒸鍍0.3nm的鉻作為密合層，然后分別蒸鍍6nm和1nm的金和鋁，形成半透明的柵極電極12b。在其上面，通過(guò)旋涂得到氟元素系的聚合物的CYTOP(日本旭硝子社制)400nm作為柵極絕緣膜13，120℃加熱30分鐘使溶劑揮發(fā)。然后，蒸鍍0.3nm的鉻作為密合層，然后，蒸鍍30nm的金，形成源極/漏極電極12a。進(jìn)一步地，在氮?dú)猸h(huán)境下，將溶解于三氯苯的聚合物型半導(dǎo)體P3HT溶液(濃度0.1wt％)滴15μL，通過(guò)從上面用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的片覆蓋的方法使溶液均勻的浸潤(rùn)擴(kuò)散，當(dāng)PDMS片在吸收三氯苯后撕掉PDMS片，形成由均勻的P3HT形成的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a。最后，在100攝氏度加熱30分鐘。根據(jù)所述步驟，制備了單一元件的有機(jī)TFT元件10和5×5個(gè)的TFT元件10組成的TFT陣列1的2種元件。

[CMS成像測(cè)定]

按照下面的步驟進(jìn)行CMS成像的測(cè)定。即，如圖9所示，TFT陣列1、或者有機(jī)TFT元件10(為了表述的便利，在沒(méi)有特別說(shuō)明的情況下，簡(jiǎn)單地稱(chēng)作“有機(jī)TFT元件10”)配置在光學(xué)透鏡系統(tǒng)18的前面，通過(guò)調(diào)節(jié)光學(xué)透鏡系統(tǒng)18將有機(jī)TFT元件10的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a與焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)，鹵素光源15發(fā)出的光從有機(jī)TFT元件10的背面照射。此時(shí)，如圖6所示，由于P3HT在620nm界線(xiàn)處-ΔT/T的符號(hào)反轉(zhuǎn)，采用有色玻璃過(guò)濾器17僅使用大于630nm的近紅外光照射，-ΔT/T不會(huì)相互抵消。

下面，如圖10(a)所示，單一的有機(jī)TFT元件10的情況下，使源極和漏極短路，該電極12a和柵極12b之間使用函數(shù)發(fā)生器30以15Hz的重復(fù)周期施加-30V和0V的電壓?；诖?，重復(fù)產(chǎn)生載流子蓄積狀態(tài)(載流子密度＝8×10¹¹cm^-2)和載流子空乏狀態(tài)。

另一方面，如圖10(b)所示，5×5的TFT陣列1的情況下，在使全部的TFT元件10的源極與漏極短路的電極12a、與使全部的TFT元件10的柵極短路的電極12b之間，使用函數(shù)發(fā)生器30在15Hz的重復(fù)周期下施加-30V和0V的電壓。

如圖11所示，從函數(shù)發(fā)生器30向CCD攝像機(jī)20輸入觸發(fā)(柵極電壓2倍的重復(fù)周期(30Hz))，分別在柵極電壓為-30V和0V的狀態(tài)下進(jìn)行攝影。曝光時(shí)間是1ms。

各周期內(nèi)攝取的圖像保存于緩存存儲(chǔ)器21，測(cè)定結(jié)束后，將緩存存儲(chǔ)器21的圖像輸出到PC22。在PC22中，取得各周期內(nèi)拍攝的柵極電壓為-30V和0V的狀態(tài)的圖像的差值，全周期積分計(jì)算該差值，通過(guò)取平均值獲得差分CMS圖像。

圖12(a)是TFT元件10的光學(xué)顯微鏡圖，(b)表示由10分鐘的圖像積分計(jì)算所得到的差分圖像。僅在柵極電極12b的上面，能看到由于蓄積載流子產(chǎn)生的透過(guò)率的變化。這是由于僅有位于柵極電極12b的上側(cè)的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜10a中蓄積有載流子。

再者，圖12(c)表示函數(shù)發(fā)生器30的輸出電壓變小的情況下(柵極電壓為-0.01V和0V的狀態(tài)的圖像的差值)的差分圖像。由于對(duì)比度的消失，能確定由圖12(b)能檢測(cè)出蓄積載流子。

進(jìn)一步地，如圖13所示，差分圖像的RMS噪音，隨著每次積分次數(shù)的增加不斷降低，通過(guò)10分鐘以上的積分計(jì)算降低至2×10^-4。這意味著，由10分鐘左右的積分計(jì)算能檢測(cè)出10^-4級(jí)的光透過(guò)率的變化率-ΔT/T。

所述實(shí)施例中，雖然在15Hz的重復(fù)周期下進(jìn)行了測(cè)定，但是越短的重復(fù)周期下進(jìn)行測(cè)定，越能在更短時(shí)間得到鮮明的差分圖像。

圖14(a)是5×5的TFT陣列1的光學(xué)顯微鏡圖，(b)是經(jīng)過(guò)10分鐘的圖像積分計(jì)算所得到的差分圖像。兩個(gè)TFT元件10(P1及P2)上，沒(méi)有出現(xiàn)差分圖像。這意味著所述的兩個(gè)TFT元件10中存在缺陷。實(shí)際上，圖14(a)的光學(xué)顯微鏡圖中的兩個(gè)TFT元件10中柵極的配線(xiàn)上存在斷線(xiàn)。

如上所述，利用成像裝置40，不僅能迅速檢測(cè)出TFT元件10中的斷線(xiàn)缺陷，也能檢測(cè)包括在TFT陣列1中的TFT元件10中存在的斷線(xiàn)缺陷。

本實(shí)施例中，對(duì)于即使是蓄積載流子密度較低的例如在10¹¹cm^-2級(jí)別的TFT陣列1，也能高速、高靈敏度地檢測(cè)出存在缺陷的TFT元件10。進(jìn)一步地，構(gòu)成TFT陣列1的各個(gè)TFT元件10的輸出特性/響應(yīng)速度的偏差也能進(jìn)行成像。

以上，說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例及基于這些實(shí)施例的變形例，但是本發(fā)明不一定限于以上的說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在沒(méi)有超越本發(fā)明的思想或權(quán)利要求的范圍的情況下作出的各種代替實(shí)施例及變形例。

符號(hào)的說(shuō)明

1 TFT陣列；

10 有機(jī)TFT元件；

10a 有機(jī)半導(dǎo)體薄膜；

12a 源極/漏極電極；

12b 柵極電極；

13 柵極絕緣膜；

15 光源；

16 光纖；

17 有色玻璃過(guò)濾器；

18 光學(xué)透鏡系統(tǒng)；

20 攝像機(jī)；

21 緩存存儲(chǔ)器；

22 計(jì)算機(jī)；

30 函數(shù)發(fā)生器。