CN106663633A - 有机tft阵列检测装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种检测出有机TFT阵列中的断线缺陷和/或能评价各有机TFT元件的输出特性、响应速度的偏差的检测装置及其方法。本发明的装置及其方法是对作为有机TFT元件通道层的有机半导体薄膜中的载流子的蓄积的有无进行光学测定的装置及其方法，其特征在于，使各有机TFT中的源极和漏极短路，并在源极/漏极与栅极之间以规定周期使电压开/关，并且在照射单色光的同时，与所述规定周期同步进行电压施加前后的摄像，获得该差分图像。

Description

有机TFT阵列检测装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种有机半导体薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)阵列的检测装置及其方法，特别是涉及可检测出阵列中的断线缺陷及能评价各TFT元件的输出特性、响应速度的偏差的检测装置及其方法。
背景技术
作为所谓的液晶显示器、有机EL显示器的图像显示装置，采用了使用有有机半导体的薄膜晶体管阵列(以下，称作TFT阵列)。所述TFT阵列与图像显示装置的像素对应，多个有机TFT元件矩阵状排列构成回路。在此，栅极线G、信号线S的短路或断线，或者，由于有机半导体薄膜的不良而产生缺陷的情况下，对应的有机TFT元件不能正常动作，像素不发光，导致出现通常所说的像素缺失的状况。再者，组成TFT阵列的各TFT元件的输出特性、响应速度有偏差的时候，将不再能稳定地显示动画。
因此，需要检测TFT阵列的断线缺陷、各TFT元件的输出特征、响应速度的偏差。作为所述检测方法，众所周知有将一个一个的元件用电学检测的方法、或者利用红外热成像法的成像法等。
例如，在专利文献1及2中，公开了关于场发射显示器(FED)、液晶显示装置(LCD)面板的检测方法，该方法在信号线S接地的同时，给栅极线G施加适当的直流电压，然后用红外线摄像机摄像。信号线S及栅极线G短路时，由于该部分发热并发射红外线，用红外线摄像机拍摄该部分的图像，则能检测出发射点，也即短路位置。
另外，还考虑了检测出各TFT元件的发光状态，不仅检测TFT阵列的断线缺陷，还要检测各TFT元件的输出特性等。
例如，在非专利文件1及2中，记载了作为有机TFT元件通道层的有机半导体薄膜，在施加栅极电压载流子被蓄积的状态、和未施加栅极电压的载流子空乏的状态的两个状态下，光透过率和光反射率具有微小的变化，其变化量与载流子的蓄积量、也就是输出电流成比例。利用所述现象，不仅能检测出存在于TFT阵列的断线缺陷，也能评价各TFT元件的输出特性、响应速度的偏差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2005-503532号公报。
专利文件2：日本特表2006-505764号公报。
非专利文献
非专利文献1：T.Manaka,S.Kawashima,M.Iwamoto:"Charge modulatedreflectance topography for probing in-plane carrier distribution in pentacenefield-effect transistors",Appl.Phys.Lett.Vol.97,Article No.113302(2010)。
非专利文献2：T.Manaka,S.Kawashima,M.Iwamoto:"Evaluation of CarrierDensity in Organic Field-Effect Transistor by Charge Modulated Spectroscopy",Jpn.J.Appl.Phys.50(4),04DK12(2011)。
发明内容
发明要解决的课题
使TFT阵列的信号线S全部接地，并且在给栅极线G施加适当的直流电压的状态的前后，拍摄TFT阵列的图像，取得两个图像的差。施加栅极电压，蓄积了载流子的TFT元件上出现差分图像；另一方面，信号线S、栅极线G上存在断线、或TFT元件的有机半导体薄膜不良时，对应的TFT元件没有载流子的蓄积，不出现差分图像。基于此，能检测出如上所述的断线等缺陷。再者，由于各TFT元件的输出特性的偏差能反映于载流子的蓄积量，因此，作为各TFT元件的差分图像的差而出现。另一方面，基于载流子的蓄积产生的差分图像的差别很细微，对其辨别非常困难。
本发明是基于以上所述情况而完成的，其目的是提供一种通过用光学方法测定作为有机TFT元件通道层的有机半导体薄膜有无载流子的蓄积，检测出TFT阵列中的断线缺陷和/或能评价各TFT元件的输出特性、响应速度偏差的检测装置及其方法。
用于解决课题的手段
本发明利用电荷调制分光(CMS)成像，取得基于向TFT元件中蓄积载流子产生的差分图像，检测出TFT阵列中的断线缺陷和/或评价各TFT元件的输出特性、响应速度的偏差。
即，基于本发明的有机TFT阵列的检测方法，其是对有机半导体薄膜晶体管TFT阵列进行光学摄像从而进行检测的方法，其特征在于，使各有机TFT中的源极和漏极短路，并在源极/漏极与栅极之间以规定周期使电压开/关，并且在照射单色光的同时，与所述规定周期同步进行电压施加前后的摄像，获得该差分图像。
基于上述发明，由于是在单色光的照射下，以规定周期进行调制，在降低噪音水平的同时进行摄像，因此能在高灵敏度下取得差分图像，准确检测出TFT阵列中的断线缺陷。
上述发明，其特征也可以在于，包括对多个所述差分图像进行积分处理的步骤。基于所述发明，能增加差分图像的对比度，准确检测出TFT阵列中的断线缺陷。
上述发明，其特征也可以在于，包括从每个与所述有机TFT对应的部分的所述差分图像的对比差，检测各个有机TFT的个体差异的步骤。基于所述发明，能准确地评价各TFT元件的输出特性的偏差。
上述发明，其特征也可以在于，包括使所述规定周期变化并取得所述差分图像，检测各个有机TFT的响应速度差异的步骤。另外，其特征也可以在于，包括在所述电压的开及关后，仅分别经过规定时间后开始所述摄像，并且使所述规定时间变化并取得所述差分图像，检测各有机TFT的响应速度差的步骤。基于所述发明，能准确地评价各TFT元件的响应速度的偏差。
再者，基于本发明的有机TFT阵列的检测装置，其是对有机半导体薄膜晶体管TFT阵列进行光学摄像从而进行检测的检测装置，其特征在于，其包括：函数发生器，该函数发生器使各有机TFT中的源极和漏极短路，并在源极/漏极与栅极之间以规定周期使电压开/关；光源，该光源发射单色光；摄像装置，该摄像装置与所述规定周期同步进行电压施加前后的摄像；图像解析装置，该图像解析装置获取所述电压施加前后的差分图像。
基于上述发明，由于是在单色光的照射下，以规定周期进行调制，在降低噪音水平的同时进行摄像，因此能在高灵敏度下取得差分图像，准确检测出TFT阵列中的断线缺陷。
上述发明，其特征也可以在于，所述图像解析装置包括对多个所述差分图像进行积分处理的积分处理机构。基于所述发明，能提高差分图像的对比度，准确地检测出TFT阵列中的断线缺陷。
上述发明，其特征也可以在于，所述图像解析装置包括从每个与所述有机TFT对应的部分的所述差分图像的对比差，检测各个有机TFT的个体差异的个体差异检测机构。基于所述发明，能准确地评价各TFT元件的输出特性的偏差。
上述发明，其特征也可以在于，进一步包括通过所述函数发生器使所述规定周期发生变化，产生所述差分图像的控制机构，所述图像解析装置包括对各个有机TFT的响应速度差进行检测的响应速度差检测机构。另外，其特征也可以在于，进一步包括在所述电压的开及关仅分别经过规定时间后，开始所述摄像，取得所述差分图像的控制机构，所述图像解析装置包括对各个有机TFT的响应速度差进行检测的响应速度差检测机构。基于所述发明，能准确评价各TFT元件的响应速度偏差。
附图说明
图1是TFT阵列的平面图。
图2是表示TFT阵列表示的电路图。
图3是CMS成像法的图。
图4是栅极电压、摄像的触发以及元件的响应的时机图。
图5是栅极电压、摄像的触发以及元件的响应的时机图。
图6是表示有机半导体膜中的光透过率的变化率(-ΔT/T)的波长依赖性的图。
图7是表示电路图和其状态的图。
图8是表示有机TFT的构造的剖面图。
图9是表示本发明的装置的图。
图10是表示有机TFT的线连接状态的图。
图11表示栅极电压和摄像的触发的重复周期的图。
图12是基于本发明方法拍摄的TFT阵列的图像。
图13是表示基于本发明方法拍摄的TFT阵列的图像中的RMS的图。
图14是TFT阵列的光学显微镜图和基于本发明的方法拍摄的图像。
具体实施方式
下面，对本发明的一实施例的TFT阵列的检测方法进行说明。首先，对于通过电荷调制分光(Charge Modulation Spectroscopy)成像进行的TFT阵列中的断线缺陷的检测、和/或各TFT元件的输出特性、响应速度的偏差的评价进行说明。
如图1和图2所示，TFT阵列1包括与像素个数对应的有机TFT元件10。各个有机TFT元件10的有机半导体薄膜10a(参照图8)上电性连接有栅极线G、信号线S。此时，当有机半导体薄膜10a、栅极线G、信号线S中存在短路L1或断线L2等缺陷时，与之相连的有机TFT元件10不动作，对应的像素不发光。
如图2所示，TFT阵列1的信号线S全部接地，在对栅极线G施加电压的状态和不施加的状态下，在光源15照射光的同时用摄像机20对TFT阵列1进行摄像。取得施加该电压前后的图像的差，在给栅极线G施加了电压后，只有蓄积了载流子的TFT元件10中，出现差分(CMS)图像。如果栅极线G、信号线S、有机半导体薄膜10a(参照图8)中的任意一个发生了断线(例如L2)或不良(如L1。此处为[短路])，对应的TFT元件10则没有蓄积载流子，不出现差异图谱。即，在本方法是从没有出现差分图像的部位确定缺陷。
再者，由于出现差分图谱的TFT元件10的对比强度与载流子的蓄积量成比例(即，输出电流)，因此通过比较各TFT元件10的对比强度，能评价TFT阵列1包括的各TFT元件10之间的输出电流的偏差。
再者，在CMS成像法中，利用有机半导体薄膜10a(参照图8)的光透过率和/或反射率在载流子蓄积状态和空乏状态下微小的变化来检测缺陷。该光透过率、反射率的变化率与蓄积载流子量成比例。在一般的TFT元件的驱动条件下，该变化率非常低、在10-3数量级，为了能检测出如此小的变化率，采用了积分处理。
例如，在上述非专利文献1中记载了，在采用硅氧化物膜(介电常数3.8、厚度100nm)的栅绝缘膜的有机半导体层(并五苯)中蓄积4×1012cm-2的浓度的载流子的时候，反射率的变化率为4×10-3。将采用涂布工艺能成膜的聚合物用作栅极绝缘膜的TFT阵列中，例如，采用作为氟元素系聚合物的CYTOP(日本旭硝子社制、介电常数1.9、厚度1μm)时，蓄积载流子量在非专利文献1的1/10(4×1011cm-2)左右，其变化率进一步变小至4×10-4。
如图3(a)所示，由CMS成像法获得的图像的信号强度，包括光源15的强度或摄像机20的灵敏度随时间的波动。要检出的光透过率和/或反射率的变化率在10-4数量级的时候，在比这些波动更小的载流子蓄积状态和空乏状态下，即使分别积分、取得这些图像(成像)的差，由于在时间上的波动相互抵消而无法检测出来。
另一方面，如图3(b)所示，CMS成像法中，在比光源15的强度或摄像机20的波动还快的时间范围内，反复转换(调变)载流子蓄积状态和空乏状态，拍摄各个周期内载流子蓄积状态和空乏状态的图像并求取差值，积分计算差分图像。基于此，可以消除所述波动的影响。
载流子蓄积状态和空乏状态，即如后所述，栅极电压的施加状态和解除状态下的调制，通过使用函数发生器30得以实现。所述调制频率为15Hz～1MHz，更优选200Hz～1MHz。
这是因为，高调制频率的情况下不易受到在低频率下波动的影响，能增加摄像次数，提高积分次数。
进一步地，为了利用调制频率的可变来评价TFT元件10的响应速度，优选CMS成像的调制频率在规定的频率范围，例如15Hz～1MHz、更优选200Hz～1MHz范围内进行调制从而进行测定。作为显示器的动画显示中，元件响应速度比5ms慢的时候，人的视觉上会感觉到模糊。因此，调制频率的可变，能够检测出响应速度慢于5ms的不良元件。
例如，考虑响应速度1ms(即，可能响应的频率的上限是1KHz)的有机TFT元件10组成的TFT阵列1中，仅一个响应速度10ms(即，可能响应的频率的上限是100KHz)的元件混杂在其中的情况。调制频率在100Hz以下的情况下，全部的TFT元件10出现差分图像。另一方面，超过100Hz时，响应速度10ms的TFT元件10不再出现差分图像。进一步地，频率升至超过1KHz时，所有的TFT元件不出现差分图像。基于此，由消失差分图像的频率，能求得TFT元件10的响应速度的偏差。
再者，针对TFT元件10的响应速度的评价，也可以调制电压的开/关的时机和摄像的时机。在所述电压的开及关分别开始后，在1ms～100ms，优选1μs～100ms的范围内，任意地延迟摄像的开始，来进行测定。
此时，与上述相同，考虑响应速度1ms的有机TFT元件10组成的TFT阵列1中，仅一个响应速度10ms的TFT元件10混杂在其中的情况。
例如，如图4所示，摄像的时机分别比电压的开及关的时机延迟10ms以上的情况下，所有TFT元件10出现差分图像。此时，差分图像(S2-S1)变为负的图像。
另一方面，如图5所示，时机的延迟为10ms以下时，响应速度10ms的TFT元件10中CMS图像的对比出现反转。即，差分图像(S2-S1)变成正值。
进一步地，图中虽然没有显示，时机的延迟为1ms以下时，全部TFT元件的CMS图像的对比出现反转。由此，经由差分图像的对比出现反转的时机的延迟，能求出TFT元件10的响应速度的偏差。
在此，为了在15Hz～1MHz，更优选在200Hz～1MHz的高调制频率下进行摄像，摄像机20是高帧率的，具体而言，优选30fps～2000fps，更优选400fps～2,000,000fps的CCD或者CMOS摄像机。此外，优选所述摄像机20在可能的范围内噪音水平低、动态镜头广、具有灵敏度的波长领域宽、数字输出在16bit以上。例如，使用日本PCO公司制的PCO edge、日本滨松光子公司(浜松ホトニクス社)生产的C11440-22CU、及日本比创公司(ビットラン社)生产的BU-50LN。
再者，在高的重复周期内进行图像摄影时，有必要确实地将图像数据传送给作为信息处理手段的计算机，应当使用在与摄影速度相同的速度下能高速保存图像的缓冲存储器，例如，如果是30fps，应当使用1秒内能保存30张图像的缓冲存储器。
进一步地，由载流子蓄积引起的有机半导体薄膜10a(参照图8)的光透过率、反射率的变化率，随波长领域变化。
如图6所示，例如，P3HT(聚3-己基噻吩-2,5-二基：poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl))的光透过率的变化率(-ΔT/T)依赖于波长区域，光透过率的符号与绝对值变化很大。因此，例如，用1500nm的单色光对其照射的情况下，不能检测出变化，用在300～1000nm的波长领域内有光强度的白色光照射的情况下，正和负的变化相抵消。因此，光源15中使用了经过带通滤波器或有色玻璃过滤器、分光器等分光后的卤素灯或疝气灯发出的白色光。或者，在光源15中使用特定波长的激光，仅照射在-ΔT/T的绝对值大的波长区域内的光，例如，630～1500nm的波长区域的光进行测定。
下面，针对由差分图像推断断线缺陷的位置的方法进行说明。
如图7(a)所示，分别使疑似有缺陷的范围内的信号线S和栅极线G短路，在其之间使用函数发生器30周期性地施加电压。如图7(b)所示，信号线S的S1处发生断线时，除去TFT元件10-1以外的其余的TFT元件10全部出现差分图像。再者，如图7(c)所示，信号线S的S2处发生断线时，除去TFT元件10-1～4列以外的其余的TFT元件10全部出现差分图像。
再者，如图7(d)所示，栅极线G的G1处发生断线的情况下，除去TFT元件10-1以外的其余的TFT元件10全部出现差分图像。如图7(e)所示，栅极线G的G2处发生断线的情况下，除去TFT元件10-1～4以外的其余的TFT元件10全部出现差分图像。再者，如如图7(f)所示，在TFT元件10-1上没有有机半导体薄膜10a(参照图8)，或者，即使有有机半导体薄膜10a但是与信号线S和/或栅极线G没有电接触的情况下，除去TFT元件10-1以外的其余的TFT元件10全部出现差分图像。
此外，如图8(a)～(f)所示，TFT元件的构造中基板11的上面设置有：有机半导体薄膜10a、源极/漏极电极12a、栅极电极12b、栅极绝缘膜13。分别是(a)BGBC：底部栅极底部接触、(b)BGTC：底部栅极上部接触、(c)TGBC：上部栅极底部接触、(d)TGTC：上部栅极上部接触、(e)BG-T&BC：底部栅极-上部&底部接触、(f)静电感应型等类型。
同时，由反射光能产生CMS成像的，仅限于有机半导体薄膜10a在TFT元件的最外层表面露出的情形。即，图8(a)、(b)、(e)所示情形。
另一方面，由透过光产生CMS成像，能适用于任何类型。但是，图8(a)、(b)、(c)、(d)、(e)的情况下，基板11、栅极电极12b、栅极绝缘膜13相对于照射光必须是半透明(优选是透明)。因此，栅极电极12b是，如氧化铟锡(ITO)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)一样的透明导电膜，或者是极薄的半透明的金属薄膜。再者，栅极绝缘膜13必须是，聚(甲基丙烯酸甲脂)(PMMA)、CYTOP(日本旭硝子社制)、特氟龙-AF(杜邦公司制)、聚对二甲苯(パリレン)一样的透明的绝缘膜。进一步地，基板11必须是，如玻璃、石英玻璃、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)一样的透明基板。此外，在图8(f)的情形下，源极电极/漏极电极12a必须是，如ITO或PEDOT：PSS一样的透明导电膜或极薄的半透明的金属薄膜。
下面，针对检测的实施例进行说明。
[实施例]
如图9所示，作为检测装置的CMS成像装置40的组成有：卤素光源15、光纤16、有色玻璃过滤器17、光学透镜系统18、CCD摄像机(单色)20、暂时保存CCD摄像机摄取的图像的缓冲存储器21、控制用PC22、函数发生器30。通过切换光学系统，反射图像和透射图像两者均能拍摄。
CCD摄像机20在300～1100nm的波长范围内具有灵敏度，帧速率在30fps，数字输出为16bit。
缓冲存储器21能在与摄像机20的摄像速度相同的速度下高速保存图像，容量是4GB。
此处，使用的有机薄膜晶体管10为BGBC型，适当地参照图8(a)，由如下所述方式制备。即，在10mm方形的石英基板11上蒸镀0.3nm的铬作为密合层，然后分别蒸镀6nm和1nm的金和铝，形成半透明的栅极电极12b。在其上面，通过旋涂得到氟元素系的聚合物的CYTOP(日本旭硝子社制)400nm作为栅极绝缘膜13，120℃加热30分钟使溶剂挥发。然后，蒸镀0.3nm的铬作为密合层，然后，蒸镀30nm的金，形成源极/漏极电极12a。进一步地，在氮气环境下，将溶解于三氯苯的聚合物型半导体P3HT溶液(浓度0.1wt％)滴15μL，通过从上面用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的片覆盖的方法使溶液均匀的浸润扩散，当PDMS片在吸收三氯苯后撕掉PDMS片，形成由均匀的P3HT形成的有机半导体薄膜10a。最后，在100摄氏度加热30分钟。根据所述步骤，制备了单一元件的有机TFT元件10和5×5个的TFT元件10组成的TFT阵列1的2种元件。
[CMS成像测定]
按照下面的步骤进行CMS成像的测定。即，如图9所示，TFT阵列1、或者有机TFT元件10(为了表述的便利，在没有特别说明的情况下，简单地称作“有机TFT元件10”)配置在光学透镜系统18的前面，通过调节光学透镜系统18将有机TFT元件10的有机半导体薄膜10a与焦点对准，卤素光源15发出的光从有机TFT元件10的背面照射。此时，如图6所示，由于P3HT在620nm界线处-ΔT/T的符号反转，采用有色玻璃过滤器17仅使用大于630nm的近红外光照射，-ΔT/T不会相互抵消。
下面，如图10(a)所示，单一的有机TFT元件10的情况下，使源极和漏极短路，该电极12a和栅极12b之间使用函数发生器30以15Hz的重复周期施加-30V和0V的电压。基于此，重复产生载流子蓄积状态(载流子密度＝8×1011cm-2)和载流子空乏状态。
另一方面，如图10(b)所示，5×5的TFT阵列1的情况下，在使全部的TFT元件10的源极与漏极短路的电极12a、与使全部的TFT元件10的栅极短路的电极12b之间，使用函数发生器30在15Hz的重复周期下施加-30V和0V的电压。
如图11所示，从函数发生器30向CCD摄像机20输入触发(栅极电压2倍的重复周期(30Hz))，分别在栅极电压为-30V和0V的状态下进行摄影。曝光时间是1ms。
各周期内摄取的图像保存于缓存存储器21，测定结束后，将缓存存储器21的图像输出到PC22。在PC22中，取得各周期内拍摄的栅极电压为-30V和0V的状态的图像的差值，全周期积分计算该差值，通过取平均值获得差分CMS图像。
图12(a)是TFT元件10的光学显微镜图，(b)表示由10分钟的图像积分计算所得到的差分图像。仅在栅极电极12b的上面，能看到由于蓄积载流子产生的透过率的变化。这是由于仅有位于栅极电极12b的上侧的有机半导体薄膜10a中蓄积有载流子。
再者，图12(c)表示函数发生器30的输出电压变小的情况下(栅极电压为-0.01V和0V的状态的图像的差值)的差分图像。由于对比度的消失，能确定由图12(b)能检测出蓄积载流子。
进一步地，如图13所示，差分图像的RMS噪音，随着每次积分次数的增加不断降低，通过10分钟以上的积分计算降低至2×10-4。这意味着，由10分钟左右的积分计算能检测出10-4级的光透过率的变化率-ΔT/T。
所述实施例中，虽然在15Hz的重复周期下进行了测定，但是越短的重复周期下进行测定，越能在更短时间得到鲜明的差分图像。
图14(a)是5×5的TFT阵列1的光学显微镜图，(b)是经过10分钟的图像积分计算所得到的差分图像。两个TFT元件10(P1及P2)上，没有出现差分图像。这意味着所述的两个TFT元件10中存在缺陷。实际上，图14(a)的光学显微镜图中的两个TFT元件10中栅极的配线上存在断线。
如上所述，利用成像装置40，不仅能迅速检测出TFT元件10中的断线缺陷，也能检测包括在TFT阵列1中的TFT元件10中存在的断线缺陷。
本实施例中，对于即使是蓄积载流子密度较低的例如在1011cm-2级别的TFT阵列1，也能高速、高灵敏度地检测出存在缺陷的TFT元件10。进一步地，构成TFT阵列1的各个TFT元件10的输出特性/响应速度的偏差也能进行成像。
以上，说明了根据本发明的实施例及基于这些实施例的变形例，但是本发明不一定限于以上的说明，本领域技术人员能够在没有超越本发明的思想或权利要求的范围的情况下作出的各种代替实施例及变形例。
符号的说明
1 TFT阵列；
10 有机TFT元件；
10a 有机半导体薄膜；
12a 源极/漏极电极；
12b 栅极电极；
13 栅极绝缘膜；
15 光源；
16 光纤；
17 有色玻璃过滤器；
18 光学透镜系统；
20 摄像机；
21 缓存存储器；
22 计算机；
30 函数发生器。

Claims (10)

1.一种有机TFT阵列的检测方法，其是对有机半导体薄膜晶体管TFT阵列进行光学摄像从而进行检测的方法，其特征在于，
使各有机TFT中的源极和漏极短路，并在源极/漏极与栅极之间以规定周期使电压开/关，并且在照射单色光的同时，与所述规定周期同步进行电压施加前后的摄像，获得该差分图像。
2.根据权利要求1所述的有机TFT阵列的检测方法，其特征在于，
包括对多个所述差分图像进行积分处理的步骤。
3.根据权利要求2所述的有机TFT阵列的检测方法，其特征在于，
包括从每个与所述有机TFT对应的部分的所述差分图像的对比差，检测各个有机TFT的个体差异的步骤。
4.根据权利要求3所述的有机TFT阵列的检测方法，其特征在于，
包括使所述规定周期变化并取得所述差分图像，检测各个有机TFT的响应速度差异的步骤。
5.根据权利要求3所述的有机TFT阵列的检测方法，其特征在于，
包括在所述电压的开及关后，仅分别经过规定时间后开始所述摄像，并且使所述规定时间变化并取得所述差分图像，检测各有机TFT的响应速度差的步骤。
6.一种有机TFT阵列的检测装置，其是对有机半导体薄膜晶体管TFT阵列进行光学摄像从而进行检测的检测装置，其特征在于，其包括：
函数发生器，该函数发生器使各有机TFT中的源极和漏极短路，并在源极/漏极与栅极之间以规定周期使电压开/关；
光源，该光源发射单色光；
摄像装置，该摄像装置与所述规定周期同步进行电压施加前后的摄像；
图像解析装置，该图像解析装置获取所述电压施加前后的差分图像。
7.根据权利要求6所述的有机TFT阵列的检测装置，其特征在于，
所述图像解析装置包括对多个所述差分图像进行积分处理的积分处理机构。
8.根据权利要求7所述的有机TFT阵列的检测装置，其特征在于，
所述图像解析装置包括从每个与所述有机TFT对应的部分的所述差分图像的对比差，检测各个有机TFT的个体差异的个体差异检测机构。
9.根据权利要求8所述的有机TFT阵列的检测装置，其特征在于，
进一步包括通过所述函数发生器使所述规定周期发生变化，产生所述差分图像的控制机构，
所述图像解析装置包括对各个有机TFT的响应速度差进行检测的响应速度差检测机构。
10.根据权利要求8所述的有机TFT阵列的检测装置，其特征在于，进一步包括在所述电压的开及关仅分别经过规定时间后，开始所述摄像，取得所述差分图像的控制机构，
所述图像解析装置包括对各个有机TFT的响应速度差进行检测的响应速度差检测机构。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109711391A (zh) * 2019-01-18 2019-05-03 上海思立微电子科技有限公司 一种图像采集电路、采集方法及终端设备

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107566737A (zh) * 2017-10-10 2018-01-09 上海小蚁科技有限公司 延时拍照控制方法及装置、可读存储介质、相机
JP7470978B2 (ja) 2020-08-20 2024-04-19 国立研究開発法人産業技術総合研究所 液体中の物質観察方法及びその装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5757193A (en) * 1995-04-28 1998-05-26 Hoechst Aktiengesellschaft Apparatus for detecting defects of wiring board
JP2009069408A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Shimadzu Corp Ｔｆｔアレイの検査方法及びｔｆｔアレイ検査装置
JP2013004637A (ja) * 2011-06-15 2013-01-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 有機薄膜トランジスタの評価方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6714017B2 (en) 2000-11-30 2004-03-30 Candescent Technologies Corporation Method and system for infrared detection of electrical short defects
US6840666B2 (en) 2002-01-23 2005-01-11 Marena Systems Corporation Methods and systems employing infrared thermography for defect detection and analysis
JP5044776B2 (ja) 2005-09-05 2012-10-10 国立大学法人東京工業大学 有機半導体電界効果トランジスタの評価装置及び特性測定方法。
JP5109123B2 (ja) * 2007-03-08 2012-12-26 国立大学法人東京工業大学 電界分布又はキャリア分布を高次高調波の強度に基づいて検出する検出装置及びその検出方法
JP6167374B2 (ja) * 2014-06-13 2017-07-26 株式会社Ｊｏｌｅｄ 表示パネルの検査方法及び表示パネルの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5757193A (en) * 1995-04-28 1998-05-26 Hoechst Aktiengesellschaft Apparatus for detecting defects of wiring board
JP2009069408A (ja) * 2007-09-12 2009-04-02 Shimadzu Corp Ｔｆｔアレイの検査方法及びｔｆｔアレイ検査装置
JP2013004637A (ja) * 2011-06-15 2013-01-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 有機薄膜トランジスタの評価方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109711391A (zh) * 2019-01-18 2019-05-03 上海思立微电子科技有限公司 一种图像采集电路、采集方法及终端设备
CN109711391B (zh) * 2019-01-18 2021-08-06 上海思立微电子科技有限公司 一种图像采集电路、采集方法及终端设备

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