CN110763434B - 一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示器件检测领域，特别涉及一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置。上述检测装置包括：信号发射模块、信号检测模块、电压信号产生模块、分析模块；分析模块用于根据信号检测模块检测到的信号以及电压信号产生模块反馈的电压信号确定待测面板内部多晶硅薄膜层的均匀性。上述信号发射模块发射的检测信号可以穿过待测面板，检测待测面板的多晶硅薄膜层内部结构的均匀性，信号检测模块自待测面板的另一侧检测穿过待测面板后的信号；电压信号产生模块向待测面板提供相应的电压信号，分析模块确定待测面板内部多晶硅薄膜层的均匀性。上述装置能够对待测面板内部多点位的多晶硅薄膜层进行检测，对多晶硅薄膜层的均匀性检测更加准确。

Description

一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置

技术领域

本发明涉及显示器件检测领域，特别涉及一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置。

背景技术

利用低温多晶硅(Low Temperature Poly Silicon,LTPS)材料制备的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)，由于具有较高的载流子迁移率、较低的工艺温度和较为廉价的工艺成本而广泛应用于平板显示等行业。目前，LTPS TFT已成为液晶显示(LiquidCrystal Display,LCD)和有源矩阵有机发光二极管显示(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode,AMOLED)领域应用的主要电路组成元件之一。

制备TFT时首先在玻璃基板上沉积一层多晶硅薄膜，多晶硅薄膜层上面沉积有绝缘层和金属层。多晶硅薄膜层、绝缘层和金属层经过蚀刻后形成TFT，因此TFT的基本性质由三层材料共同决定。

多晶硅薄膜层存在缺陷，并且不同晶粒之间存在晶粒界面，简称晶界，晶界附近存在空间电荷区。缺陷和空间电荷区会形成势垒或载流子陷阱，这对于载流子迁移率和TFT的阈值电压及电流驱动能力有重要影响，若TFT提供的驱动电流的不够均匀，则会造成各种显示色彩不均(Mura)。

所以，整个玻璃基板上多晶硅薄膜层的均匀性是影响TFT电流驱动能力的均匀性的一个重要因素，监测多晶硅薄膜层的均匀性也是预防显示Mura和探测显示不良原因的重要手段。

目前，TFT电学特性测量是生产线内(inline)和生产线外(offline)环境下的检测重点，通过测量TFT的电学特性可以确定TFT在整个玻璃基板上的均匀性，但无法检测多晶硅薄膜层的均匀性。因此，这种测量方式无法精确找出影响TFT均匀性的关键因素，只能根据测试者的经验判断影响TFT均匀性的因素是多晶硅薄膜层不良抑或是绝缘层不良。

发明内容

本发明提供一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置，上述检测装置能够检测待测面板的多晶硅薄膜层内部结构的均匀性，对多晶硅薄膜层的均匀性检测更加准确。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置，包括：

用于自待测面板一侧向待测面板发射检测信号的信号发射模块；

用于自所述待测面板另一侧检测由所述信号发射模块发射并穿过所述待测面板的信号的信号检测模块；

用于向待测面板提供电压信号的电压信号产生模块；

与所述信号检测模块以及电压信号产生模块信号连接的分析模块，所述分析模块用于根据所述信号检测模块检测的信号以及所述电压信号产生模块反馈的电压信号确定所述待测面板内部多晶硅薄膜层的均匀性。

上述多晶硅薄膜层检测装置中，通过信号发射模块自待测面板的一侧向待测面板发射检测信号，具体发射方向可以与待测面板垂直，信号发射模块发射的检测信号在穿过待测面板时，可以检测待测面板的内部多晶硅薄膜层的均匀性，如，当信号发射模块发射的信号穿过待测面板中多晶硅薄膜层的位置时，此时，电压信号产生模块向待测面板提供相应的电压信号，检测信号会有相应的变化，此时，信号检测模块自待测面板的另一侧检测信号发射模块发射的信号中穿过待测面板后的信号；上述分析模块可以根据电压信号产生模块反馈的电压信号对信号检测模块检测的信号进行分析筛选，通过多点检测确定玻璃基板上或待测面板内部多晶硅薄膜层的均匀性，上述检测装置能够对待测面板内部多点位的多晶硅薄膜层进行检测，对多晶硅薄膜层的均匀性检测更加准确。

优选地，所述信号发射模块为用于向待测面板发射线偏振光的激光发射组件。

优选地，所述激光发射组件包括：

线偏振光激光发射器；或者，

非偏振光激光发射器和设置于所述非偏振光激光发射器出光侧的偏振片。

优选地，所述信号检测模块包括光强传感器。

优选地，所述信号发射模块包括至少一个信号发射装置，所述信号检测模块包括与所述信号发射装置一一对应的信号检测装置，每一对相互对应的信号发射装置和信号检测装置中，所述信号检测装置用于检测所述信号发射装置发射的信号穿过待测面板后的信号。

上述多晶硅薄膜层检测装置可以检测每一对相互对应的信号发射装置和信号检测装置用于检测所述信号发射装置发射的信号穿过待测面板处的点位的信号，若相互对应的信号发射装置和信号检测装置为N对，则可以实现同时对多晶硅薄膜层的N点检测，在保证待测面板多晶硅薄膜层的均匀性检测准确性的同时，进一步提高检测效率。

优选地，所述电压信号产生模块包括：

信号发生器、导线探针。

优选地，所述信号发生器为交流电压信号发生器或者直流电压信号发生器。

优选地，当所述信号发生器为交流电压信号发生器时，所述分析模块包括示波器或者锁相放大器。

优选地，当所述信号发生器为直流电压信号发生器时，所述分析模块包括示波器或者光功率计。

附图说明

图1为本发明提供的一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置；

图2为本发明提供的多晶硅薄膜层电极连接装置。

图标：

1-信号发射模块；2-信号检测模块；3-电压信号产生模块；4-分析模块；5-多晶硅薄膜层；6-正相电极；7-负相电极；8-导线探针；9-缓冲层；10-玻璃基板；11-焊盘(BondingPad)；12-接触孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明提供一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置，包括：

所述待测面板包括多晶硅薄膜层5、缓冲层9和玻璃基板10。

用于自待测面板一侧向待测面板发射检测信号的信号发射模块1；

用于自所述待测面板另一侧检测所述信号发射模块1发射的信号穿过所述待测面板的信号的信号检测模块2；

用于向待测面板提供电压信号的电压信号产生模块3；

与所述信号检测模块2连接的分析模块4，所述分析模块4用于根据所述信号检测模块2检测的信号以及所述电压信号产生模块3反馈的电压信号确定所述信号发射模块1检测的待测面板内部多晶硅薄膜层5的均匀性。

其中，电压信号产生模块3为分析模块4提供参考电压的方式有多种，下面举例说明：

方式一：通过硬件接线的方式。

电压信号产生模块3与分析模块4通过导线连接起来，所述电压信号产生模块3通过导线为分析模块4提供参考电压的频率。

方式二：通过手动设置的方式。

若电压信号产生模块3为数显表，则操作者可以通过查看电压信号产生模块3的显示屏获取电压信号产生模块3向待测面板施加的电压信号的频率，并根据获取到的所述电压信号的频率，手动设置分析模块4的参考电压的频率。

上述多晶硅薄膜层5检测装置中，通过信号发射模块1自待测面板的一侧向待测面板发射检测信号，具体发射方向可以与待测面板垂直，信号发射模块1发射的检测信号在穿过待测面板时，可以检测待测面板的多晶硅薄膜层5内部结构的均匀性，如，当信号发射模块1发射的信号穿过待测面板中多晶硅薄膜层5的位置时，此时，电压信号产生模块3向待测面板提供相应的电压信号，检测信号会有相应的变化，此时，信号检测模块2自待测面板的另一侧检测信号发射模块1发射的信号中穿过待测面板后的信号；上述分析模块4可以根据电压信号产生模块3反馈的电压信号频率确定信号检测模块2检测的信号值，通过对待测面板内部多点位的多晶硅薄膜层5进行检测来分析待测面板内部多晶硅薄膜层5的均匀性，对多晶硅薄膜层5的均匀性检测更加准确。

具体地，所述信号发射模块1包括至少一个信号发射装置，所述信号检测模块2包括与所述信号发射装置一一对应的信号检测装置，每一对相互对应的信号发射装置和信号检测装置用于检测所述信号发射装置发射的信号穿过待测面板处点位的多晶硅薄膜层5。

上述多晶硅薄膜层5检测装置的所述信号发射模块1安装于待测面板的一侧，所述信号检测模块2安装于待测面板另一侧，所述信号发射模块1的信号发射方向与待测面板垂直，且信号发射模块1与信号检测模块2之间的连线垂直于所述待测面板。

所述信号发射模块1与所述信号检测模块2需要配对使用，每一对相互对应的信号发射装置和信号检测装置用于检测所述信号发射装置发射的信号穿过待测面板点位处的信号，若相互对应的信号发射装置和信号检测装置为N对，则可以实现同时对多晶硅薄膜层5的N点检测，在保证待测面板多晶硅薄膜层5的均匀性检测准确性的同时，进一步提高检测效率。

具体地，所述信号发射模块1为用于向待测面板发射线偏振光的激光发射组件。

优选地，所述激光发射组件包括：

线偏振光激光发射器；或者，

非偏振光激光发射器和设置于所述非偏振光激光发射器出光侧的偏振片。

上述多晶硅薄膜层5检测装置的信号发射模块1为激光发射组件，在本实施例中所述激光发射组件向待测面板发射线偏振光。

若所述激光发射组件不能发射线偏振光，则该组件还需要安装偏振片配合使用，线偏振光照射方向垂直于待测面板，偏振片的安装于所述非偏振光激光发射器出光侧且平行于待测面板。

若所述激光发射组件自身即可发射线偏振光，则所述激光发射组件不需再安装偏振片，可以单独使用，线偏振光照射方向垂直于待测面板。

上述多晶硅薄膜层5检测装置的所述信号发射模块1发射的信号为激光束。激光具有很强的方向性，且沿一定方向传播时基本不会发散。在本发明实施例中在对多晶硅薄膜层5某一点位进行检测时，激光束可以准确的穿过需要检测的点位，且由于激光束具有不易发散的特点，所述信号发射模块1产生的足够细的激光束在穿过含有金属的介质时，可以避开金属，有效减少了金属对光的吸收量。

具体地，所述电压信号产生模块3包括：

信号发生器、导线探针8。

所述信号发生器为交流电压信号发生器或者直流电压信号发生器。

具体地，所述信号检测模块2包括光强传感器。

需要说明的是，所述电压信号产生模块3和所述分析模块4支持单点和同时多点位多晶硅薄膜层5检测。

上述多晶硅薄膜层5检测装置的电压信号产生模块3包括信号发生器、导线探针8。信号发生器通过探针导线8连接到所述待测面板的正相电极6和负相电极7，为所述待测面板施加电压；所述信号检测模块2用于接收所述信号发射模块1发射的穿过所述待测面板该点位置处的透射光信号，当激光束穿过所述待测面板时受到所述电压产生模块3产生的电压信号的调制，激光束的强度发生改变，所述信号检测模块2包括光强度传感器，用于接受透射光信号，并将该检测结果转变为电信号发送给所述分析模块4，由分析模块4确定穿过该位置处的多晶硅薄膜层5并受到电压信号的调制后的检测信号的光强度或者光强度变化量。

其中，正相电极6和负相电极7的安装位置仅为示意，可以在多晶硅薄膜层5的任意两个侧面安装。进一步的在安装时，在多晶硅薄膜层5两侧安装电极还可以应用焊盘11来实现，如图2所述：

焊盘11为金属电极层，在焊盘11内置两个接触孔12，焊盘11通过与多晶硅薄膜层5侧面接触的接触孔12与相连，导线探针8可以插入接触孔12中，也可以置于焊盘11两侧为多晶硅薄膜层5施加电压。

需要说明的是，本发明实施例原理是普克尔斯效应，即光的折射率的变化量与外加电场成正比。虽然，所述待测面板包括多晶硅薄膜层5、包含SiOx、SiNx的缓冲层9、玻璃基板10等多种介质，但在所述待测面板中仅多晶硅薄膜层5具有普克尔斯效应，因此，该检测不会被其他介质干扰且可以对多晶硅薄膜层5内某一点位进行检测。

可选的，所述信号发生器包括交流电压信号发生器或者直流电压信号发生器。当所述信号发生器为交流电压信号发生器时，所述分析模块4包括示波器或者锁相放大器；当所述信号发生器为直流电压信号发生器时，所述分析模块4包括示波器或者光功率计。

其中，锁相放大器可以检测交流电压信号；光功率计可以检测直流电压信号；示波器既可以检测交流电压信号，也可以检测直流电压信号。

多晶硅薄膜层5的普克尔斯效应一般在微伏或毫伏的变化范围，优选的，所述分析模块4为纳伏、微伏或毫伏量级的光功率计、锁相放大器或者示波器，其分析模块4的具体应用方式举例如下：

方式一：若所述分析模块4为锁相放大器，则分析过程如下：

信号发射模块1发射的检测信号在穿过待测面板的多晶硅薄膜层5时，受到电压信号产生模块3施加在待测面板的交流电压的调制作用后，检测信号的光强度发生变化。信号检测模块2将接收检测信号穿过待测面板的透射光并将所述透射光强度转化为电信号发送给所述锁相放大器，锁相放大器根据所述电压发生模块3反馈的电压信号的频率对接收到的所述信号检测模块2发送的所述电信号进行筛选，确定所述激光束穿过待测面板某点处并受到电压调制作用后的光强度变化量，并通过对多晶硅薄膜层5内部进行多点检测，将检测点的光强度变化量进行对比分析判断多晶硅薄膜层5内部结构的均匀性。

比如，信号发射模块1发射的检测信号为直流激光束。电压信号产生模块3为待测面板施加交流电压信号。所述直流激光束的光强度为I，所述直流激光束在穿过待测面板时，受到交流电压信号的调制作用，光强度发生变化，变化量为ΔI(f)。其中，ΔI(f)与上述调制电压(电压信号产生模块3为待测面板施加的电压，下文中皆为此意，不再重复叙述)信号的频率相同，ΔI(f)为交流信号。信号检测模块2检测到的透射光的光强度为I+ΔI(f)，信号检测模块2将接收到的透射光的光强度转化为电信号发送给锁相放大器，锁相放大器根据调制电压信号的频率对接收到的电信号进行筛选，过滤掉直流信号I，得到相应频率的透射光的光强度变化量ΔI(f)的交流电信号。

方式二：若所述分析模块4为锁相放大器，则分析过程如下：

信号发射模块1发射的检测信号为直流激光束。电压信号产生模块3为直流电压信号发生器，为待测面板施加一个数值固定的直流电压信号。光功率计用于接收所述信号检测模块2发送的所述信号发射模块1发射的直流激光束穿过所述待测面板某点时受到电压信号调制作用后的透射光强度的电信号，确定检测信号的光强度，或者根据所述信号发生模块1产生的直流激光束的光强度，确定所述检测信号穿过待测面板某点处并受到电压调制后的光强度的变化量。

可选的，所述分析模块4也可以为示波器，若示波器的检测信号为直流信号时，其实现方式可参见光功率计的方法；若示波器的检测信号为交流信号时，其实现方式可参见锁相放大器的方法，此处不再赘述。

由于普克尔斯效应，即光的折射率与外加电场成正比，根据光的折射率与光的强度的关系，可以得到光的强度变化量与外加电场具有函数关系，因此，在本发明实施例中，判断待测面板均匀性的标准为，所述分析模块4确定在该参考电压的频率下，穿过待测面板后的透射光的光强度变化量在同一范围内，即为多晶硅薄膜层5具有均匀性。需要说明的是，所述分析模型的最佳应用例为光功率计、示波器和锁相放大器，任何可以检测直流电压信号或交流电压信号的装置均适用于本发明。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种多晶硅薄膜层的均匀性检测装置，其特征在于，包括：

用于自待测面板一侧向待测面板发射检测信号的信号发射模块；

用于自所述待测面板另一侧检测由所述信号发射模块所发射的并穿过所述待测面板后的信号检测模块；

用于向待测面板提供电压信号的电压信号产生模块；

与所述信号检测模块以及电压信号产生模块信号连接的分析模块，所述分析模块用于根据所述信号检测模块检测的信号以及所述电压信号产生模块反馈的电压信号确定所述待测面板内部多晶硅薄膜层的均匀性。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述信号发射模块为用于向待测面板发射线偏振光的激光发射组件。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述激光发射组件包括：

线偏振光激光发射器；或者，

非偏振光激光发射器和设置于所述非偏振光激光发射器出光侧的偏振片。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述信号检测模块包括光强传感器。

5.根据权利要求1的所述的检测装置，其特征在于，所述信号发射模块包括至少一个信号发射装置，所述信号检测模块包括与所述信号发射装置一一对应的信号检测装置，每一对相互对应的信号发射装置和信号检测装置中，所述信号检测装置用于检测所述信号发射装置发射的信号穿过待测面板后的信号。

6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电压信号产生模块包括：

信号发生器、导线探针。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述信号发生器为交流电压信号发生器或者直流电压信号发生器。

8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，当所述信号发生器为交流电压信号发生器时，所述分析模块包括示波器或者锁相放大器。

9.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，当所述信号发生器为直流电压信号发生器时，所述分析模块包括示波器或者光功率计。

Images