DE69636240T2

DE69636240T2 - Gerät zur Detektierung von Verdrahtungsfehlern auf einer Schaltplatine

Info

Publication number: DE69636240T2
Application number: DE69636240T
Authority: DE
Inventors: Dr. Nu Kawagoe-shi Yu; Tsunetoshi Higashimatsuyama-shi Sugiyama; Shizuo Ogura; Yusuke Takano
Original assignee: Covion Organic Semiconductors GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: EP0741303A2; US5757193A; EP0741303A3; EP0741303B1; JP3787185B2; KR100374433B1; DE69636240D1; JPH0915288A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Nachweis von Defekten wie Unterbrechungen, Kurzschlüssen usw. auf verschiedenen Leiterplatten einschließlich gedruckten Leiterplatten, Flüssigkristallanzeigen, Baugruppen für integrierte Schaltkreise (IC-Baugruppen) usw.
Üblicherweise werden verschiedene Spannungsdetektoren zur Prüfung auf Unterbrechungen, Kurzschlüsse usw. in einem bestimmten Teil einer zu prüfenden elektrischen Schaltung oder dergleichen verwendet. Diese Art von Spannungsdetektor erfasst eine Spannung an einer vorbestimmten Position auf einem zu prüfenden Objekt durch Aufsetzen einer Sonde an der vorbestimmten Position.
Nimmt man jedoch gedruckte Leiterplatten als Beispiel, so haben die Leiterbahndichten auf gedruckten Leiterplatten schnell zugenommen, insbesondere in der heutigen Zeit. Im Einzelnen sind die Leiterbilder feiner geworden, die Abstände zwischen den Leiterbahnen sind enger geworden und eine zunehmende Anzahl von Schichten wird auf gedruckte Leiterplatten laminiert. Während die Leiterbahnen auf einem lochmontierten Bauelement (THD/LMB) im Allgemeinen mit einem Abstand oder Rastermaß von 1,27 mm angeordnet sind, erfordert ein oberflächenmontiertes Bauelement (SMD) ein Rastermaß von 0,3 mm für darauf gezogene Leiterbahnen und ein auf der Leiterplatte montierter Chip (COB) ein Rastermaß von 0,1 mm für die darauf befindlichen Leiterbahnen. Der Trend zur Erhöhung der Leiterbahndichte auf gedruckten Leiterplatten kann zu einem vermehrten Auftreten von Defekten wie Unterbrechungen und Kurzschlüssen in den Leiterbahnen führen. Daher besteht ein Bedarf an einer exakteren und preiswerten Leiterbahnprüfmethode in einem Prüfverfahren für gedruckte Leiterplatten. Im Allgemeinen treten Defekte wie Unterbrechungen und Kurzschlüsse häufiger auf, wenn die Anzahl der Leiterbahnen zunimmt, die Breite der Leiterbahnen verringert wird und eine höhere Anzahl von Schichten auf der Leiterplatte ausgebildet wird. Daher sind Leitungs- und Isolationstests für gedruckte Leiterplatten unverzichtbare Schritte, um im Vorfeld mögliche Fehler zu verhindern, die nach Montage der elektronischen Bauteile auf den Leiterplatten festgestellt werden könnten.
Die heute verwendeten Prüfgeräte für gedruckte Leiterplatten können allgemein in zwei Kategorien eingeteilt werden: Kontaktprüfgeräte und berührungslose Prüfgeräte. Die Kontaktprüfgeräte können wiederum in zwei Gruppen eingeteilt werden: eine Gruppe, die mit einer einer gedruckten Leiterplatte entsprechenden Vorrichtung arbeitet, und ein sog. fliegender Typ, bei dem ein Bediener mehrere Sondenspitzen auf einer gedruckten Leiterplatte zur elektrischen Prüfung frei bewegen kann.
Bei einem Vorrichtungsprüfgerät wird eine Kontaktsonde mit einer Feder mit einem bestimmten Druck so angewendet, dass die Sondenspitze mit einer Masse auf einer gedruckten Leiterplatte in Kontakt gebracht wird. Danach wird eine bestimmte Vorspannung angelegt, um eine Leitungssituation zwischen der Masse und jeder Sondenspitze zu erfassen, und die gemessenen Ergebnisse werden mit Bezugsdaten oder Auslegungsdaten verglichen, um Defekte in Leiterbahnen auf der gedruckten Leiterplatte festzustellen.
Weil die Vorrichtung für jede zu prüfende gedruckte Leiterplatte eigens hergestellt werden muss, haben Vorrichtungsprüfgeräte den Nachteil, dass höhere Kosten für die Konstruktion und Herstellung der Vorrichtung erforderlich und die Vorrichtungen nicht kompatibel sind. Ein weiterer Nachteil von Vorrichtungsprüfgeräten ist der, dass sie aufgrund der begrenzten Formpräzision der Sondenspitzen und ihres Haltemechanismus nicht zur Prüfung von gedruckten Leiterplatten mit einem Leiterbahnabstand von weniger als 0,5 mm verwendet werden können.
Auf der anderen Seite sind fliegende Prüfgeräte zur Prüfung von gedruckten Leiterplatten mit einem Leiterbahnabstand von 0,5 bis 0,15 mm geeignet. Weil der Bediener jedoch die Sondenspitzen bewegen und an vielen Punkten auf einer zu prüfenden gedruckten Leiterplatte aufsetzen muss, dauert eine Prüfung mit einem fliegenden Prüfgerät länger als mit einem Vorrichtungsprüfgerät.
Ein weiterer Nachteil der fliegenden Prüfgeräte ist der, dass das Prüfgerät selbst relativ teuer ist.
Zu den berührungslosen Prüfgeräten gehören optische Prüfgeräte für gedruckte Leiterplatten, die eine Prüfung anhand eines Bilds einer zu prüfenden gedruckten Leiterplatte vornehmen. Die optischen Prüfgeräte für gedruckte Leiterplatten können mit einem Verfahren zum Vergleichen eines Bilds einer zu prüfenden gedruckten Leiterplatte mit dem Bild eines einwandfreien Prüfmusters, einem Merkmalextraktionsverfahren zur Kontrolle dessen, ob auf einer Leiterplatte ein Leiterbild entsprechend einer bestimmten Konstruktionsrichtlinie ausgebildet worden ist, einem Kontrollverfahren zum Vergleichen einer tatsächlichen gedruckten Leiterplatte mit CAD-Daten, einem speziellen Punkterkennungsverfahren, einer Kombination dieser Verfahren usw. arbeiten. Mit diesen Verfahren lassen sich schmalere Leiterbahnen auf einer gedruckten Leiterplatte lokalisieren, aber sie können keine kurzgeschlossenen Leiterbahnen erkennen.
Ein Spannungsdetektor mit einem Elektronenstrahl, der eine Art eines berührungslosen Prüfgeräts darstellt, misst eine Spannung zwischen Leiterbahnen oder eine Spannung zwischen einer Leiterbahn und einer Prüfsonde und prüft eine gedruckte Leiterplatte auf der Basis der gemessenen Spannung. Obwohl dieses Spannungsprüfgerät eine Spannung messen kann, ohne eine zu prüfende Leiterplatte mit einer Prüfsonde zu berühren, muss ein zu prüfender Teil der Leiterplatte in einem Vakuum angeordnet und Vakuumbedingungen ausgesetzt werden.
Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass der zu prüfende Teil durch den Elektronenstrahl beschädigt wird.
Weil erwartet wird, dass Flüssigkristallanzeigen für immer mehr Anwendungen eingesetzt werden, besteht ein großes Interesse an größeren Anzeigen, höheren Bildqualitäten durch feinere Rastermaße usw. für Flüssigkristallanzeigen, so dass Forscher aktiv auf solche Flüssigkristallanzeigen hingearbeitet haben, die diese Anforderungen erfüllen. In der Tat sind kleine und mittelgroße Flüssigkristallanzeigen hergestellt und kommerziell eingeführt worden. Für Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigen müssen aktive Elemente wie zum Beispiel Transistoren, die als Schaltelemente dienen, Dioden usw. für alle Pixel gebildet werden, die eine Flüssigkristallanzeige bilden. Obwohl das Herstellungsverfahren für die Bildung dieser aktiven Elemente äußerst kompliziert ist, ist die aktuelle Situation so weit fortgeschritten, dass Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigen mit mehr als einer Million Pixel auf dem Markt angeboten werden. Für Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigen mit einer höheren Pixelanzahl besteht ein großer Bedarf an einem preiswerteren Herstellungsverfahren und einer höheren Ausbeute durch Optimierung des Verfahrens.
Zur Senkung der Herstellungskosten für Flüssigkristallanzeigen ist es besonders wichtig, dass defekte Flüssigkristallanzeigen möglichst frühzeitig festgestellt werden. Derzeit werden Flüssigkristallanzeigen geprüft, nachdem die Flüssigkristallzellen ausgebildet sind. Daher wird, wenn ein Defekt in einer Flüssigkristallanzeige festgestellt wird, die defekte Flüssigkristallanzeige vernichtet, zusammen mit den implantierten Flüssigkristallen. Insbesondere wird im Falle von Farbdisplays die defekte Flüssigkristallanzeige zusammen mit einem darin eingesetzten Farbfilter vernichtet, so dass diese defekten Flüssigkristallanzeigen zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führen. In diesem Sinne ist es sehr vorteilhaft, die Anzeigen zu prüfen, bevor die Flüssigkristalle darin implantiert werden, um die Herstellungskosten zu senken.
Üblicherweise werden ein elektrisches Messverfahren und ein optisches Messverfahren zur Prüfung von Flüssigkristallanzeigen benutzt. Das elektrische Messverfahren kann eine Spannungsmessung mit Sondenspitzen sein. So gibt es zum Beispiel ein Gerät, das auf einer Widerstandsmessung basiert, um eine Prüfung auf Unterbrechungen und Kurzschlüsse zwischen entsprechenden Gate-Leitungen, Drain-Leitungen und Cs-Busleitungen durch Aufsetzen der Sondenspitzen auf externe Anschlussflächen oder Messflächen einer Dünnschichttransistor- oder TFT-Anordnung in einer Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige durchzuführen. Mit einer solchen elektrischen Messung ist es jedoch absolut unmöglich, eine Prüfung auf Unterbrechungen und Kurzschlüsse für alle Pixel auf einer Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige mit mehr als einer Million Pixel durchzuführen, denn eine Prüfung aller Pixel würde extrem lange dauern.
Ein Beispiel für das optische Messverfahren kann ein optischer Sensortest für Flüssigkristallanzeigen sein, der durchgeführt wird, nachdem die Flüssigkristalle zwischen den Pixelelektroden und Gegenelektroden einer Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige eingesetzt worden sind, um Zellen zu bilden. Bei diesem Messverfahren wird die Oberfläche einer zu prüfenden Flüssigkristallanzeige mit Licht bestrahlt und mit einem zweidimensionalen CCD-Sensor anstelle des menschlichen Auges wird ein Bild der Anzeige erfasst. Danach werden die benachbarten regelmäßigen Muster mit Hilfe von Mustererkennungs- und Bildverarbeitungstechniken verglichen, wobei Unterschiede zwischen diesen Mustern als Fehler erfasst werden. Weil das optische Messverfahren auf einer Prüfung des Aussehens der Anzeige beruht, kann es nicht nur Staubpartikel und Fremdstoffe erkennen, die möglicherweise auf der Anzeige haften, sondern auch fehlerhafte Muster. Das optische Messverfahren ist jedoch nicht in der Lage, elektrische Unterbrechungen und Kurzschlüsse in Leiterbahnen präzise zu erkennen.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Messverfahren werden ein Spannungsdetektor mit einem Elektronenstrahl und ein Messsystem unter Verwendung einer durch ein Oberflächenpotenzial und Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl erzeugten Menge Sekundärelektronen als berührungslose Prüfgeräte für Flüssigkristallanzeigen in der Praxis verwendet. Eine zu prüfende Flüssigkristallanzeige muss jedoch in einem Vakuum angeordnet werden, und ein zu prüfender Teil derselben muss diesem Vakuum ausgesetzt werden. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Flüssigkristallanzeige durch den Elektronenstrahl beschädigt wird.
Die japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 5-240800 und 5-256794 beschreiben jeweils ein Prüfgerät für Leiterplatten für Flüssigkristallanzeigen unter Verwendung eines elektrooptischen Materials oder einer Flüssigkristallfolie mit verteilten Polymeren. Das Prüfgerät mit dem elektrooptischen Material nutzt eine Eigenschaft des elektrooptischen Materials, dass sich sein Doppelbrechungsindex durch ein elektrisches Feld von einer Flüssigkristallanzeige ändert. Wenn das elektrooptische Material in einem elektrischen Feld mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, variiert eine Polarisationsbedingung des abgestrahlten Laserstrahls, das heißt ein Phasenunterschied zwischen Vibrationskomponenten in zwei zueinander senkrechten Richtungen variiert je nach Stärke des elektrischen Felds. Im Allgemeinen kann diese Änderung der Polarisationsbedingung in eine Änderung der elektrischen Feldstärke umgesetzt werden, indem polarisiertes Licht durch eine Polarisationsplatte geleitet wird, deren Polarisationsrichtung auf eine bestimmte axiale Richtung eingestellt ist, so dass das Vorliegen oder die Abwesenheit von Defekten in einer Flüssigkristallanzeige durch Beobachtung der elektrischen Feldstärke an einer bestimmten Position geprüft werden kann. Allgemein handelt es sich bei den derzeit verfügbaren elektrooptischen Materialien jedoch meist um anorganische Kristalle wie zum Beispiel LiNbO₃ oder dergleichen. Diese anorganischen Kristalle weisen im Allgemeinen Dielektrizitätskoeffizienten auf, die größer als der Dielektrizitätskoeffizient eines Raums zwischen einem Teil einer zu prüfenden Flüssigkristallanzeige und dem anorganischen Kristall ist, das heißt der Dielektrizitätskoeffizient einer Luftschicht, so dass ein an den anorganischen Kristall angelegtes elektrisches Feld verringert wird, was eine geringere Messempfindlichkeit bewirkt. Außerdem kann im Allgemeinen weder mit einem anorganischen Kristall noch mit einem organischen Kristall ein elektrooptisches Material mit einer großen Fläche hergestellt werden.
Eine Flüssigkristallfolie mit verteilten Polymeren wird so über einer Flüssigkristallanzeige angeordnet, dass sie in einem transparenten Gehäuse eingeschlossen ist. Bei einer solchen Flüssigkristallfolie liegt die Ansprechgeschwindigkeit eines Prüfgeräts, die von der Ansprechgeschwindigkeit der Flüssigkristallmoleküle im Verhältnis zu einem elektrischen Feld abhängig ist, in der Größenordnung von Millisekunden, so dass auch bei Durchführung einer schnellen Prüfung die erforderliche Prüfzeit nicht wesentlich verringert werden kann.
Weiter ist, wenn ein integrierter Schaltkreis mit mehreren Anschlüssen, zum Beispiel ein LSI, auf einer gedruckten Leiterplatte oder dergleichen montiert ist, ein Umwandlungsstecker erforderlich, um die Abstände zwischen den jeweiligen benachbarten Anschlüssen zu vergrößern. Weil die jüngeren integrierten Schaltkreise mit hoher Taktgeschwindigkeit eine erhebliche Menge an Wärme erzeugen, sind viele von ihnen in Keramikbaugruppen eingeschlossen, die eine gute Wärmeableitung aufweisen. Selbst integrierte Schaltkreise, die nicht so viel Wärme abführen müssen, sind in preiswerten Kunststoffbaugruppen gekapselt. Diese Baugruppen für integrierte Schaltkreise weisen oft auch zunehmend geringere Abstände zwischen den Anschlüssen auf. Während derzeit ein Abstand oder Rastermaß von 0,3 mm verwendet wird, wird bereits über Abstände von 0,1 mm nachgedacht.
Zur Prüfung einer herkömmlichen Baugruppe für einen integrierten Schaltkreis (IC-Baugruppe) mit einem Rastermaß von 0,3 mm wird ein spezielles Vorrichtungsprüfgerät oder ein fliegendes Prüfgerät verwendet. Die spezielle Vorrichtung muss jedoch eine der Anordnung und Anzahl der Elektroden in einer bestimmten Baugruppe entsprechende Anordnung von Kontaktstiften aufweisen, so dass es ihr an Vielseitigkeit mangelt. Weil eine große Anzahl teurer feiner Kontaktstifte erforderlich ist, sind außerdem höhere Kosten unvermeidbar. Außerdem ist es technisch schwierig, Kontaktstifte entsprechend einer feinen Abstandskonfiguration mit einem Rastermaß von zum Beispiel 0,1 mm herzustellen und anzuordnen. Das fliegende Prüfgerät hingegen unterscheidet sich von dem Vorrichtungsprüfgerät und arbeitet mit mehreren nadelartigen Prüfsonden. Auch wenn das Prüfgerät selbst teuer ist, sind die Prüfsonden als Verbrauchsartikel preiswert. Jedoch ist es schwierig, die Prüfsonden präzise zu bewegen und mit den kleinen Elektroden in Kontakt zu bringen. Daher sind verschiedene Techniken nötig, um diesen Vorgang zu bewerkstelligen. Weil mehrere Prüfsonden mit den Elektroden in Kontakt gebracht werden müssen, dauert die Prüfung außerdem längere Zeit. Während die Prüfsonden in Form feiner Nadeln ausgebildet sind, deren Oberflächen mit Gold beschichtet sind, um sie den feinen Elektroden anzupassen, ist es darüber hinaus unvermeidlich, dass die Goldbeschichtung auf den Elektroden bei der Prüfung durch die Prüfsonden beschädigt wird. Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass das Prüfverfahren mit mechanischen Kontakten bestimmten Einschränkungen unterliegt. Daher ist es schwierig, eine Vorrichtung und Prüfsonden für Baugruppen herzustellen, deren Anschlüsse im Allgemeinen in Abständen von 0,1 mm oder weniger angeordnet sind, und Messungen unter Verwendung solcher Vorrichtungen und Prüfsonden an Baugruppen mit geringen Abständen durchzuführen.
EP 264 482 (IBM) beschreibt ein Verfahren zur berührungslosen Prüfung von IC-Baugruppen mittels Elektrolumineszenz. In EP 278 758 (Eastman Kodak) sind organische elektrolumineszente Substrate beschrieben.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht worden. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Prüfgeräts zum Nachweis defekter Leiterbahnen auf einer Leiterplatte, das für Leiterbahnen mit geringeren Abständen geeignet ist, und zum Nachweis der Leitungsbedingungen von Leiterbahnen sowie zum Lokalisieren von kurzgeschlossenen Leiterbahnen.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Detektors zum Nachweis von defekten Leiterbahnen auf einer gedruckten Leiterplatte.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Prüfgeräts, das für die Prüfung von kleinen Pixelflächen und zum Nachweis von Unterbrechungen, Kurzschlüssen usw. von transparenten Elektroden einer Flüssigkristallanzeige mit hoher Nachweisgenauigkeit und ohne Beschädigung der Flüssigkristallanzeige geeignet ist.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Prüfgeräts zum Nachweis von defekten Leiterbahnen, das für IC-Baugruppen mit in engeren Abständen angeordneten Anschlüssen geeignet ist.
Zur Erreichung der vorstehenden Ziele sieht die vorliegende Erfindung einen Detektor zum Nachweis defekter Leiterbahnen auf einer gedruckten Leiterplatte mit mindestens einer Leiterschicht vor, der solche defekten Leiterbahnen durch eine Kombination von Lichtemission und Fehlen von Lichtemission durch ein Substrat mit einem lichtemittierenden Element nachweisen kann, das in Kontakt mit der gedruckten Leiterplatte angeordnet ist.
Der Detektor umfasst ein Substrat mit einem lichtemittierenden Element, wobei es sich um ein organisches lichtemittierendes Element handelt, das auf einem transparenten Substrat angeordnet ist und mit Leiterbahnen auf der zu prüfenden Leiterplatte in Kontakt gebracht werden kann, wobei das Substrat mit einem lichtemittierenden Element je nach Vorliegen oder Abwesenheit von Defekten in den Leiterbahnen selektiv Licht emittiert, und eine Detektor vorrichtung zur Erfassung des von dem lichtemittierenden Substrat emittierten Lichts, und ist gekennzeichnet durch den Nachweis des Vorliegens oder der Abwesenheit von Defekten in den Leiterbahnen durch ein Ausgangssignal der Detektorvorrichtung.
Nach einer Ausführungsform des Detektors weist das organische lichtemittierende Element vorzugsweise eine der folgenden Strukturen auf:

(1) eine Struktur, bei der eine lichtemittierende Schicht zwischen einer Anode und einer Kathode angeordnet ist;
(2) eine Struktur, bei der eine Anode, eine Lochtransportschicht, eine lichtemittierende Schicht und eine Kathode in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind;
(3) eine Struktur, bei der eine Anode, eine lichtemittierende Schicht, eine Elektronentransportschicht und eine Kathode in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind; und
(4) eine Struktur, bei der eine Anode, eine Lochtransportschicht, eine lichtemittierende Schicht, eine Elektronentransportschicht und eine Kathode in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind.

Bei einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform des Detektors nach der vorliegenden Erfindung umfasst das Substrat mit einem lichtemittierenden Element eine organische lichtemittierende Diode mit einer Struktur, bei der eine Anode, ein organischer pn-Übergang und eine Kathode in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind. Die organische lichtemittierende Diode ist so beschaffen, dass sie Licht emittiert, wenn ein elektrisches Feld zwischen der Anode und der Kathode angelegt und dadurch ein Stromfluss erzeugt wird.
Bei dieser Ausführungsform besteht der organische pn-Übergang aus einer organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht und einer organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht, wobei beide Schichten fluoreszieren. Eine Fläche der organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht steht mit der Anode in Kontakt und die andere Fläche mit der organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht, und eine Fläche der organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht steht mit der Kathode in Kontakt und die andere Fläche mit der organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht. Der organische pn-Übergang kann 1 nm bis 500 nm dick sein.
Die organische, p-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht und die organische, n-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht erfüllen vorzugsweise die folgenden drei Bedingungen: X1 ≤ X2, IP1 ≤ IP2, –0,2 eV ≤ (IP2 – IP1) – (X2 – X1) ≤ 0,2 eV,wobei X1 ein absoluter Wert der Elektronenaffinität der organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht, X2 ein absoluter Wert der Elektronenaffinität der organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht, IP1 ein absoluter Wert des Ionisierungspotenzials der organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht und IP2 ein absoluter Wert des Ionisierungspotenzials der organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht ist.
Die organische, p-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht und die organische, n-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht haben jeweils einen Bandabstand von 1 eV bis 3,5 eV.
Die organische, p-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht besteht vorzugsweise aus einem Polyarlylenvinylen-Polymer mit folgender Formel:
in welcher Ar ein substituierter oder nicht substituierter, zweiwertiger aromatischer Kohlenwasserstoffrest oder ein substituierter oder nicht substituierter, zweiwertiger heterozyklischer Rest ist, wobei dieser aromatische Kohlenwasserstoffrest und dieser heterozyklische Rest kondensierte Ringe sein können und n eine ganze Zahl > 1 ist. Die organische, n-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht besteht vorzugsweise aus Aluminiumtris(chinolinat).
Bei den vorstehend beschriebenen beiden Ausführungsformen:

(1) besteht die Anode vorzugsweise aus Nickel, Gold, Platin, Palladium, Selen, Indium, einer Legierung aus einer Kombination beliebiger Elemente von Nickel bis Indium, Zinnoxid, ITO, Kupferiodid, Poly(3-methylthiophen), Polyphenylensulfid und Polyanilin;
(2) besteht die Kathode vorzugsweise aus Silber, Blei, Zinn, Magnesium, Aluminium, Calcium, Indium, Chrom, Lithium oder einer Legierung aus einer Kombination beliebiger Elemente von Silber bis Lithium;
(3) hat das Substrat mit einem lichtemittierenden Element vorzugsweise im Wesentlichen dieselben Abmessungen wie die Leiterplatte;
(4) kann es sich bei dem Leiterbahndefekt um eine Unterbrechung mindestens einer der Leiterbahnen und einen Kurzschluss zwischen den Leiterbahnen handeln;
(5) ist die an die Leiterplatte angelegte Spannung eine Gleichspannung;
(6) ist die Leiterplatte entweder eine gedruckte Leiterplatte, eine Flüssigkristallanzeige oder eine Baugruppe für einen integrierten Schaltkreis.

1 zeigt ein schematisches Diagramm mit dem Aufbau eines Detektors nach der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Diagramm mit dem Aufbau eines ersten Beispiels eines Substrats mit einem lichtemittierenden Element in einer ersten Ausführungsform des Detektors nach der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein Diagramm mit dem Aufbau eines zweiten Beispiels eines Substrats mit einem lichtemittierenden Element in einer ersten Ausführungsform des Detektors nach der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt ein Diagramm mit dem Aufbau eines dritten Beispiels eines Substrats mit einem lichtemittierenden Element in einer ersten Ausführungsform des Detektors nach der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt ein Diagramm mit dem Aufbau eines vierten Beispiels eines Substrats mit einem lichtemittierenden Element in einer ersten Ausführungsform des Detektors nach der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt ein Diagramm eines Herstellungsverfahrens für das in 2 gezeigte Substrat mit einem lichtemittierenden Element.
7 zeigt ein Diagramm eines Herstellungsverfahrens für das in 3 gezeigte Substrat mit einem lichtemittierenden Element.
8 zeigt ein Diagramm mit der Struktur eines in einer zweiten Ausführungsform des Detektors nach der vorliegenden Erfindung verwendeten Substrats mit einem lichtemittierenden Element.
9A zeigt ein schematisches Diagramm mit dem Aufbau eines ersten Beispiels des Detektors nach der vorliegenden Erfindung.
9B zeigt das Positionsverhältnis zwischen einem Substrat mit einem lichtemittierenden Element des Detektors und der PGA.
10A zeigt ein schematisches Diagramm mit dem Aufbau einer zu prüfenden TFT-Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige.
10B zeigt ein schematisches Diagramm mit dem Aufbau des zweiten Beispiels des Detektors nach der vorliegenden Erfindung zum Nachweis defekter Leiterbahnen auf der Flüssigkristallanzeige.
10C zeigt ein Diagramm mit einem von dem Detektor in 10B erzeugten Lichtemissionsmuster.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in Zusammenhang mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist.
1 zeigt ein schematisches Diagramm mit dem Aufbau eines Detektors nach der vorliegenden Erfindung. Bezug nehmend auf 1 weist der Detektor ein Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 in Kontakt mit Leiterbahnen 200 auf einer Leiterplatte 100 auf, die einer Prüfung unterzogen wird, um zu bestimmen, ob Defekte wie zum Beispiel Kurzschlüsse, Unterbrechungen oder dergleichen in den Leiterbahnen vorliegen. Das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 umfasst ein transparentes Substrat und ein auf dem transparenten Substrat ausgebildetes lichtemittierendes Element. Das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 emittiert Licht bzw. emittiert kein Licht als Reaktion auf die Feststellung eines Defekts in den Leiterbahnen 200. Daher wird mit einer Detektorvorrichtung 400 erfasst, ob Licht emittiert wird oder nicht, und verarbeitet, um das Vorliegen oder die Abwesenheit von Defekten in den Leiterbahnen 200 nachzuweisen.
Das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 ist in Kontakt mit den zu prüfenden Leiterbahnen 200 auf der Leiterplatte 100 angeordnet. Das Anlegen einer Spannung an die zu prüfenden Leiterbahnen 200 bewirkt, dass das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 als Reaktion auf einen Defekt in den zu prüfenden Leiterbahnen 200 Licht emittiert bzw. aufhört, Licht zu emittieren. Danach erfasst die Detektorvorrichtung 400, ob von dem Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 Licht emittiert wird oder nicht, zum Beispiel als ein Bild, und bestimmt anhand des erfassten Bilds, ob ein Defekt in den zu prüfenden Leiterbahnen 200 vorliegt.
Bei einer ersten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung ist das lichtemittierende Element ein organisches lichtemittierendes Element, und die Detektorvorrichtung 400 umfasst eine Detektoreinheit und eine Signalverarbeitungseinheit. Das von dem organischen lichtemittierenden Element emittierte Licht wird von der Detektoreinheit als ein Bild erfasst, und die Signalverarbeitungseinheit verarbeitet das von der Detektoreinheit gelieferte Bild, um ein Signal entsprechend dem Vorliegen oder der Abwesenheit eines Defekts in den Leiterbahnen auszugeben.
2 zeigt eine beispielhafte Struktur des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300. Bezug nehmend auf 2 weist das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 eine Struktur auf, bei der eine Anode 2, eine lichtemittierende Schicht 3 und eine Kathode 4 in dieser Reihenfolge auf einem transparenten Substrat 1 übereinander angeordnet sind. Die Anode 2, die lichtemittierende Schicht 3 und die Kathode 4 bilden ein organisches lichtemittierendes Element 5. Wenn zwischen der Anode 2 und der Kathode 4 ein elektrisches Feld angelegt wird, um einen Stromfluss dadurch zu bewirken, emittiert die lichtemittierende Schicht 3 Licht
Das transparente Substrat 1 muss über einen Wellenlängenbereich des Lichts transparent sein, das von dem Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 emittiert wird. Das transparente Substrat 1 kann zum Beispiel aus einem Material der Glasgruppe wie etwa Natronglas, Quarzglas, Pyrexglas und dergleichen oder aus optischen Kunststoffen bestehen. Obwohl die Dicke des transparenten Substrats 1 keinen besonderen Einschränkungen unterliegt, beträgt sie vorzugsweise zwischen 10 mm und 0,1 mm. Außerdem weist das transparente Substrat 1 vorzugsweise eine gute Ebenheit auf.
Ein für die auf dem transparenten Substrat 1 gebildete Anode 2 geeignetes Material ist vorzugsweise ein Material mit großer Austrittsarbeit, zum Beispiel Nickel, Gold, Platin, Palladium, Selen, Indium, eine Legierung aus einer Kombination dieser Elemente von Nickel bis Indium, Zinnoxid, ITO (Indiumzinnoxid) oder Kupferiodid. Darüber hinaus kann ein leitfähiges Polymermaterial wie zum Beispiel Poly(3-methylthiophen), Polyphenylensulfid, Polyanilin oder dergleichen für die Anode 2 verwendet werden. Die Anode 2 muss über einen Wellenlängenbereich des Lichts transparent sein, das von dem Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 emittiert wird, und besteht vorzugsweise aus einem anorganischen leitfähigen Material wie zum Beispiel ITO, SnO₂ oder dergleichen. Alternativ kann handelsübliches Nesa Glass^® oder dergleichen verwendet werden. Die transparente Anode 2 weist vorzugsweise einen Widerstandswert von < 100 Ω/cm² auf.
Bezüglich der für die lichtemittierende Schicht 3 geeigneten Materialien ist eine Vielzahl von Untersuchungen durchgeführt worden, und jedes der lichtemittierenden Materialien kann für die vorliegende Erfindung verwendet werden. Verbindungen, die als lichtemittierende Materialien verwendet werden können, sind nachstehend angegeben.
Einzelne aromatische zyklische Verbindungen einschließlich unter anderem:

(1) bekannte Anthracen-, Pyren- und benzokondensierte Ringverbindungen mit der folgenden Strukturformel (1) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 4-17294):
(2) eine Cumarinverbindung mit der folgenden Strukturformel (2) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 3-792):
(3) eine Chinolonverbindung mit der folgenden Strukturformel (3) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 3-162483):
und
(4) Pyridoimidazochinoxalin zum Beispiel mit der folgenden Strukturformel (4) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 4-110390):

Außerdem können die folgenden zur Gruppe der kondensierten aromatischen Ringverbindungen gehörenden Verbindungen verwendet werden:

(1) eine Verbindung mit der folgenden Strukturformel (5), wie in den japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 5-173237 und 2-88689 beschrieben:
(2) kondensierte zyklische Pyridinverbindungen zum Beispiel mit der folgenden Strukturformel (6) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 4-161481):
(3) eine Verbindung mit der folgenden Strukturformel (7) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 5-222362):
(4) eine Chinacridonverbindung und eine Chinazolinverbindung zum Beispiel mit der folgenden Strukturformel (8) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 5-70773):
(5) eine Gruppe von bis-Oxazolverbindungen mit der folgenden Strukturformel (9), die in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 5-214335 beschrieben ist:
(6) eine Pyrrolopyrrolverbindung mit der folgenden Strukturformel (10) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2-296891):
(7) eine Carboxyimidverbindung zum Beispiel mit der folgenden Strukturformel (11) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 3-177487):
und
(8) eine Gruppe von Carbazoldiaminverbindungen zum Beispiel mit der folgenden Strukturformel (12) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 3-35085):

Als Konjugatfarbstoffe mit einer Olefindoppelbindung können Verbindungen mit den folgenden Strukturen verwendet werden:

(1) eine Gruppe von aromatischen Verbindungen mit Doppelbindung zum Beispiel mit der folgenden Strukturformel (13) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 4-264189):
(2) eine Butadienstruktur mit der folgenden Strukturformel (14) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 4-88079):
und
(3) eine aromatische Bivinylstruktur mit der folgenden Strukturformel (15) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 4-332787):

Darüber hinaus können die folgenden zu den Oligophenylenverbindungen und zur Gruppe der polyheterozyklischen Verbindungen gehörenden Verbindungen verwendet werden:

(1) eine Oligophenylenverbindung mit der folgenden Strukturformel (16) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 3-162484):
(2) eine Oxadiazolverbindung mit der folgenden Strukturformel (17) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 5-152072):
(3) eine Gruppe von Oxadiazolverbindungen mit den folgenden Strukturformeln (18) und (19) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 4-93388):
und
(4) eine Gruppe von Bipyridinverbindungen mit der folgenden Strukturformel (20) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 3-287689):

Darüber hinaus können organische Metallkomplexverbindungen mit der folgenden allgemeinen Formel (21), beschrieben in den japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr. 3-289089, 5-17764 und 4-85388, ebenfalls als Verbindungen mit anderer Form verwendet werden:
wobei M ein Metall und L ein Ligand ist.
In den vergangenen Jahren sind auch Untersuchungen zu lichtemittierenden Materialien unter Verwendung von Polymeren vorangetrieben worden, und die nachstehenden Verbindungen können bei der ersten Ausführungsform auch als lichtemittierende Schicht verwendet werden:

(1) eine Seitenketten-Polymerverbindung zum Beispiel mit der folgenden Strukturformel (22) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 4-77595):
(2) eine Disjugat-Hauptketten-Polymerverbindung zum Beispiel mit der folgenden Strukturformel (23) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 3-95291):
(3) eine Konjugat-Hauptketten-Polymerverbindung zum Beispiel mit der folgenden Strukturformel (24) (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 5-247460):

Außerdem gibt es ein mit einem Farbstoff dotiertes Wirtsmaterial, zum Beispiel ein Aluminiumkomplex von 8-Hydroxycumarin als Wirtsmaterial, dotiert mit einem fluoreszierenden Farbstoff für Laser wie zum Beispiel Cumarin oder dergleichen (J. Appl. Phys., Vol. 65, S. 3610, 1989). Solche dotierten Verbindungen können auch bei der ersten Ausführungsform verwendet werden.
Ein geeignetes Material zur Herstellung der Kathode für das genannte organische lichtemittierende Element kann ein Metall mit geringer Austrittsarbeit wie zum Beispiel Silber, Blei, Zinn, Magnesium, Aluminium, Calcium, Indium, Chrom, Lithium oder dergleichen oder eine Legierung aus einer Kombination dieser Elemente von Silber bis Lithium sein.
Als Nächstes wird anhand von 3 bis 5 ein weiteres Beispiel für die Struktur des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300 beschrieben, das bei der ersten Ausführungsform des Detektors nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
In 3 weist das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 eine Struktur mit einer Lochtransportschicht 6 zwischen einer Anode 2 und einer lichtemittierenden Schicht 3 auf. Während derzeit verschiedene Arten von Materialien für die Lochtransportschicht 6 bekannt sind, sollte die Lochtransportschicht 6 aus einer Verbindung bestehen, die Löcher effizient von der Anode 2 zu der lichtemittierenden Schicht 3 transportieren kann, wenn ein elektrisches Feld zwischen der Anode 2 und einer Kathode 4 angelegt wird. Zu diesem Zweck muss ein Material für die Lochtransportschicht 6 ein geringes Ionisierungspotenzial und eine hohe Löcherbeweglichkeit und außerdem eine ausgezeichnete Stabilität aufweisen. Im Einzelnen kann ein solches Material ein Diaminderivat sein, das ein aromatisches Amin ist. Neben aromatischen Aminen kann auch eine Hydrazonverbindung verwendet werden.
Wie in 4 gezeigt, kann eine Elektronentransportschicht 7 zwischen der lichtemittierenden Schicht 3 und der Kathode 4 angeordnet sein. Ein Material für die Elektronentransportschicht 7 muss aus einer Verbindung bestehen, die effizient Elektronen von der Kathode 4 zu der lichtemittierenden Schicht 3 transportieren kann, wenn zwischen der Anode 2 und der Kathode 4 ein elektrisches Feld angelegt wird. Daher muss die Elektronentransportschicht 7 eine Verbindung sein, die eine hohe Elektronenimplantationseffizienz aus der Kathode 4 aufweist und implantierte Elektronen effizient transportieren kann. Zur Bereitstellung dieser Eigenschaften muss die Verbindung eine hohe Elektronenaffinität und eine hohe Elektronenbe weglichkeit sowie eine ausgezeichnete Stabilität aufweisen. Verbindungen, die diese Bedingungen erfüllen, können aromatische Verbindungen wie zum Beispiel Tetraphenylbutadien (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 57-51781), Metallkomplexe wie etwa ein Aluminiumkomplex von 8-Hydroxychinolin (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 59-194393) und ein Cyclopentadienderivat (siehe die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2-289675) sein.
Weiter kann, wie in 5 gezeigt, das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 so aufgebaut sein, dass die Lochtransportschicht 6 zwischen der Anode 2 und der lichtemittierenden Schicht 3 und die Elektronentransportschicht 7 zwischen der lichtemittierenden Schicht 3 und der Kathode 4 angeordnet ist. Bei dieser Struktur können die Funktionen der Lochtransportschicht 6 und der Elektronentransportschicht 7 in Kombination verwendet werden, so dass eine effizientere Lichtemission erzielt werden kann.
Bei einer zweiten Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung ist das lichtemittierende Element eine organische lichtemittierende Diode, und die Detektorvorrichtung 400 umfasst eine Detektoreinheit und eine Signalverarbeitungseinheit. Die Detektoreinheit erfasst das von der organischen lichtemittierenden Diode emittierte Licht als ein Bild, und die Signalverarbeitungseinheit verarbeitet das von der Detektoreinheit gelieferte Bild, um ein Signal entsprechend dem Vorliegen oder der Abwesenheit eines Defekts in den Leiterbahnen auszugeben.
Bei der zweiten Ausführungsform weist die auf einem transparenten Substrat gebildete organische lichtemittierende Diode eine Struktur mit einer Anode, einem organischen pn-Übergang und einer Kathode auf, die in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, wobei zwischen der Anode und der Kathode ein elektrisches Feld angelegt wird, um einen Stromfluss dadurch zu erzeugen, wodurch der organische pn-Übergang veranlasst wird, Licht zu emittieren. Der organische pn-Übergang besteht aus einer organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht und einer organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht, wobei beide Schichten fluoreszieren. Bei der organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht steht eine Fläche mit der Anode und die andere Fläche mit der organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht in Kontakt. Bei der organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht steht eine Fläche mit der Kathode und die andere Fläche mit der organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht in Kontakt.
Wie vorstehend beschrieben, wird der organische pn-Übergang hergestellt, indem p-leitende und n-leitende, organische, fluoreszierende Halbleiterdünnschichten mit unterschiedlichen Bandabständen übereinander angeordnet werden. In einem thermisch gesättigten Zustand hat die p-Region dasselbe Fermi-Niveau wie die n-Region. Die thermische Sättigung wird durch Träger erreicht, die durch die Übergangsfläche diffundieren, und im pn-Übergang wird dadurch ein internes elektrisches Feld erzeugt. Dieses interne elektrische Feld bewirkt eine Veränderung des Vakuumniveaus und die Krümmung eines Bandendes. Ein in einem Leitungsband zwischen der p-Region und der n-Region erzeugtes internes elektrisches Feld dient als eine Potenzialsperre, die verhindert, dass Elektronen aus der n-Region in die p-Region wandern. In gleicher Weise dient ein in einem Valenzband zwischen der p-Region und der n-Region erzeugtes internes elektrisches Feld als eine Potenzialsperre, die verhindert, dass Löcher aus der p-Region in die n-Region wandern. Wird ein elektrisches Vorspannungsfeld in Vorwärtsrichtung an den pn-Übergang angelegt, werden Elektronen aus der Kathode in die n-Region implantiert, während Löcher von der Anode in die p-Region implantiert werden. Die so implantierten Elektronen und Löcher sammeln sich an der Grenzfläche des pn-Übergangs. Überschreitet die Vorspannung einen bestimmten Wert, gelangen die Elektronen über die durch ein internes Potenzial gebildete Sperre in die p-Region des pn-Übergangs und vereinigen sich wieder mit den Löchern, wodurch eine Lichtemission bewirkt wird. Ist die Vorspannung gleich einem vorbestimmten Wert oder höher als dieser, gelangen außerdem die Löcher über die durch ein internes Potenzial gebildete Sperre in die n-Region und vereinigen sich wieder mit den Elektronen, wodurch eine Lichtemission bewirkt wird.
Die organische, p-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht und die organische, n-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht, die bei der zweiten Ausführungsform die organische lichtemittierende Diode bilden, haben vorzugsweise einen Bandabstand von jeweils 1 eV bis 3,5 eV. Dies liegt daran, dass ein Wellenlängenband einschließlich des Bereichs des sichtbaren Lichts vom nahen Infrarotlicht (1.240 nm) bis zu ultraviolettem Licht (354 nm) genutzt werden kann, so dass der Nachweis einfacher ist.
Die Absolutwerte IP1 und IP2 der Ionisierungspotenziale der organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht und der organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht, die die organische lichtemittierende Diode bilden, und die Absolutwerte X1 und X2 ihrer jeweiligen Elektronenaffinitäten erfüllen die folgenden drei Bedingungen: X1 ≤ X2 (1) IP1 ≤ IP2 (2) –0,2 eV ≤ (IP2 – IP1) – (X2 – X1) ≤ 0,2 eV (3)
Ein Material für die als Anode der organischen lichtemittierenden Diode dienende transparente Elektrode weist vorzugsweise eine geringe Austrittsarbeit auf. Zum Beispiel kann ein Polymermaterial mit der folgenden allgemeinen Formel verwendet werden:
in welcher Ar substituierte oder nicht substituierte, zweiwertige aromatische Kohlenwasserstoffreste oder substituierte oder nicht substituierte, zweiwertige heterozyklische Reste dar stellt, wobei diese aromatischen Kohlenwasserstoffreste und diese heterozyklischen Reste kondensierte Ringe sein können und n in der Formel eine ganze Zahl ≥ 1 ist. Polymermaterialien wie die vorstehend genannten sind vorzugsweise leitfähige Polymermaterialien aus einer Poly(3-methylthiophen)-Gruppe, einer Polyphenylensulfidgruppe oder einer Polyanilingruppe. Zusätzlich kann auch ein fluoreszierender Farbstoff, ein Polymermaterial mit einem darin dispergierten fluoreszierenden Farbstoff oder ein fluoreszierendes Polymermaterial verwendet werden. Eine für die vorliegende Erfindung geeignete organische, p-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht hat zum Beispiel die folgende Struktur:
wobei n eine ganze Zahl > 2 ist, oder
wobei n eine ganze Zahl > 2 ist.
Im Einzelnen besteht die organische, p-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht besonders bevorzugt aus einem Polyarylenvinylen-Polymer mit der folgenden Formel, das sich mit einem Verfahren wie dem Schleuderbeschichten problemlos zu einer Dünnschicht verarbeiten lässt und thermisch stabil ist:
in welcher Ar ein substituierter oder nicht substituierter, zweiwertiger aromatischer Kohlenwasserstoffrest oder ein substituierter oder nicht substituierter, zweiwertiger heterozyklischer Rest ist, wobei dieser aromatische Kohlenwasserstoffrest und dieser heterozyklische Rest kondensierte Ringe sein können und n in der Formel eine ganze Zahl > 2 ist und vorzugsweise zwischen 5 und 30.000 liegt.
Das Polyarylenvinylen-Polymer kann mit jedem bekannten Verfahren synthetisiert werden. Ein solches Syntheseverfahren ist zum Beispiel beschrieben in:

(1) US-Patent Nr. 3.706.677, erteilt an R. A. Wessling und R. G. Zimmerman;
(2) I. Murase et al., Synth. Net., 17.639 (1987);
(3) S. Antoun et al., J. Polyur. Sci., Polyur. Lett. Ed., 24, 504 (1986);
(4) I. Murase et al., Polyur. Commun., 1205 (1989);
(5) japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 1-79217 und
(6) japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 1-254734.

Die Polyarylenvinylen-Polymere werden in einen in Lösungsmitteln löslichen Typ und einen in Lösungsmitteln unlöslichen Typ unterteilt. Ein in Lösungsmitteln lösliches Polyarylenvinylen-Polymer wird nach der Synthese und Reinigung in einem organischen Lösungsmittel gelöst, und eine Dünnschicht der Lösung wird auf einem Substrat gebildet, zum Beispiel durch Schleuderbeschichten. Für ein in Lösungsmitteln unlösliches Polyarylenvinylen-Polymer wird eine Lösung eines gleichwertigen in Lösungsmitteln löslichen chemischen Zwischenpolymers verwendet, um eine Dünnschicht nach einem Schichtbildungsverfahren wie etwa dem Schleuderbeschichten herzustellen, und in einem Vakuum thermisch eliminiert, um ein Konjugat-Polymer zu erhalten.
Ein Beispiel für ein für die zweite Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung geeignetes Polyarylenvinylen-Polymer kann ein Polyphenylenvinylen-Polymer (nachstehend abgekürzt als „PPV") mit der folgenden Strukturformel sein:
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete organische, n-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht kann zum Beispiel aus einem fluoreszierenden Farbstoff mit einem Ionisierungspotenzial und einer Elektronenaffinität bestehen, die die vorstehenden Bedingungen (1) bis (3) erfüllen, einem in einem Polymermaterial dispergierten fluoreszierenden Farbstoff oder einem fluoreszierenden Polymermaterial, zusammen mit der organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht. Die organische, n-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht kann zum Beispiel aus einem Material mit der folgenden Formel bestehen:
wobei n eine ganze Zahl ≥ 2 ist, oder aus einem Material mit der folgenden Formel:
Die organische, p-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht und die n-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht, die den organischen pn-Übergang der organischen lichtemittierenden Diode bilden, können nach einem bekannten Verfahren hergestellt werden, zum Beispiel durch Vakuumbedampfung, Schleuderbeschichtung, Sputtern, Sol-Gel-Umwandlung oder dergleichen. Unter dem Gesichtspunkt der Transparenz und der leichteren Herstellung haben diese organischen fluoreszierenden Halbleiterdünnschichten vorzugsweise eine Dicke von 500 nm oder weniger und besonders bevorzugt zwischen 10 nm und 200 nm. Daher kann der organische pn-Übergang 1.000 nm oder weniger und vorzugsweise zwischen 1 nm und 500 nm und besonders bevorzugt zwischen 20 nm und 400 nm dick sein.
Weil die organische lichtemittierende Diode bei der zweiten Ausführungsform wie vorstehend beschrieben hergestellt wird, kann das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 in einer beliebigen Größe vorgesehen werden. Darüber hinaus kann das Substrat mit einem lichtemittierenden Element auf einem Sockel montiert sein, der aus Glas, Quarz, Metallblech oder einem anderen üblicherweise für den Sockel eines organischen EL-Elements verwendeten Material besteht.
Bei einer Ausführungsform des Detektors nach der vorliegenden Erfindung wird die Tatsache, ob Licht von den organischen lichtemittierenden Dioden auf dem Substrat mit einem lichtemittierenden Element emittiert wird oder nicht, über eine optische Vorrichtung wie zum Beispiel ein Mikroskop in die Detektorvorrichtung eingegeben. Ein Beispiel für die Detektorvorrichtung ist eine CCD-Kamera. In diesem Fall können das Substrat mit einem lichtemittierenden Element, die optische Vorrichtung und die Detektorvorrichtung in ienem Stück oder voneinander getrennt ausgebildet sein. In einem praktischen Test können eine Leiterplatte, die optische Vorrichtung und die Detektorvorrichtung in einer Ebene bewegt werden. Innerhalb des Auflösungsbereichs der Detektorvorrichtung kann der Nachweis erfolgen, ohne eine der Komponenten zu bewegen. Bei dem beschriebenen Detektor wird eine Gleichspannung von 1 bis 30 Volt zwischen der Anode der organischen lichtemittierenden Diode und den Leiterbahnen auf einer zu prüfenden Leiterplatte angelegt. Wenn eine Leiterbahn auf der zu prüfenden Leiterplatte in Ordnung („normal") ist, erzeugt die organische lichtemittierende Diode Licht entsprechend dem normalen Abschnitt der Leiterbahn, weil die Spannung zwischen der Anode und der Kathode der organischen lichtemittierenden Diode angelegt ist. Die Detektorvorrichtung erfasst die Lichtverteilung als Bildinformation, die auf einem Bildschirm angezeigt oder von einer Verarbeitungseinheit wie zum Beispiel einem Computer verarbeitet wird, wobei eine Unterbrechungsstelle oder eine Kurzschlussstelle in den Leiterbahnen anhand der Beziehung zwischen der Verteilung der lichtemittierenden Stellen und den Leiterbahnen erkannt wird.
Der Detektor nach der vorliegenden Erfindung kann auch verwendet werden, um Unterbrechungen und Kurzschlüsse in Einfachmatrix- und Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeigen nachzuweisen. Bei einer Einfachmatrix-Flüssigkristallanzeige ist das Substrat an einem Ende einer Formelektrode angeordnet, und eine Spannung wird von dem anderen Ende aus angelegt. An einer Unterbrechungsstelle oder einem Abschnitt mit einem hohen Widerstand wird das lich temittierende Element nicht mit der Spannung versorgt, so dass kein von dem organischen lichtemittierenden Element emittiertes Licht beobachtet wird oder die Leuchtkraft des emittierten Lichts niedriger als in den anderen Abschnitten ist. Auf diese Weise können Defekte in einer Flüssigkristallanzeige festgestellt werden. Andererseits kann mit demselben Detektor unter Nutzung der Tatsache, dass eine Lichtemission an einer Stelle beobachtet wird, an der kein Licht emittiert würde, wenn kein Kurzschluss vorläge, eine Kurzschlussstelle festgestellt werden.
Bei einer Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige können Unterbrechungen und Kurzschlüsse auf der Grundlage dessen festgestellt werden, ob Licht von einem organischen lichtemittierenden Element emittiert wird oder nicht, wenn eine Spannung zwischen einer Signalelektrode und einer Abtastelektrode angelegt wird. Liegt zum Beispiel eine unterbrochene Leiterbahn vor, wird die Spannung nicht an eine Pixelelektrode hinter der unterbrochenen Stelle angelegt, so dass kein Licht beobachtet wird, das von einem dieser Stelle entsprechenden organischen lichtemittierenden Element emittiert wird.
Der Detektor nach der vorliegenden Erfindung kann auch zum Nachweis von Defekten in Leiterbahnen von Baugruppen für integrierte Schaltkreise (IC-Baugruppen) wie zum Beispiel PGA, PPGA, BGA und PBGA verwendet werden. Zu diesem Zweck wird das Substrat mit einem lichtemittierenden Element zuvor so befestigt, dass es mit den Leiterbahnen in Kontakt steht, und die Detektorvorrichtung wird bewegt, um die Leiterbahnen abzutasten. Zum Nachweis unterbrochener Leiterbahnen in einer IC-Baugruppe wird eine Spannung an alle Leiterbahnen in der IC-Baugruppe angelegt, entweder mit einem Kurzschlussbügel oder über einen Sockel zum Anlegen einer Spannung an die Leiterbahnen. Danach wird die IC-Baugruppe mit der Detektorvorrichtung abgetastet, um das von einem organischen lichtemittierenden Element emittierte Licht zu erfassen und dadurch eine unterbrochene Leiterbahn zu lokalisieren. Zum Nachweis von kurzgeschlossenen Leiterbahnen in einer IC-Baugruppe wird hingegen ein Sockel zum Anlegen einer Spannung an die Kontaktstifte der IC-Baugruppe angeschlossen und eine Spannung an eine einzelne Leiterbahn angelegt. Ist die Leiterbahn mit der angelegten Spannung mit einer anderen Leiterbahn kurzgeschlossen, wird von einem organischen lichtemittierenden Element entsprechend der kurzgeschlossenen Stelle Licht emittiert. Dieses Verfahren wird nacheinander für alle Leiterbahnen in der IC-Baugruppe wiederholt, um das Vorliegen oder die Abwesenheit von kurzgeschlossenen Leiterbahnen für alle Leiterbahnen zu prüfen. In diesem Fall kann, wenn der Sockel zum Anlegen einer Spannung an einen Scanner angeschlossen ist, das Anlegen der Spannung an jede Leiterbahn automatisiert werden.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 bis 8 ein Verfahren zur Herstellung des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300 beschrieben, das in dem Detektor nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In 6 und 7 wird ein organisches lich temittierendes Element auf einem transparenten Substrat ausgebildet, um das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 herzustellen, während in 8 eine organische lichtemittierende Diode auf einem transparenten Substrat ausgebildet wird.
Unter Bezugnahme auf 6 weist das lichtemittierende Element auf dem Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 eine übereinander angeordnete Struktur mit einer ITO-Schicht (Anode einer transparenten Elektrode), einer lichtemittierenden Schicht und einer Al:Mg-Schicht (Kathode) auf. Zunächst wird ein Glassubstrat 11 mit einer Größe von 25 mm × 7,5 mm × 1,1 mm mit einer 120 nm dicken ITO-Schicht, verwendet als transparente Elektrode 10, gründlich gereinigt, und ein Polyphenylenvinylen-Polymer (PPV mit der folgenden Strukturformel (25)) wird auf der transparenten Elektrode 10 als eine lichtemittierende Schicht ausgebildet:
Zur Herstellung der lichtemittierenden Schicht werden 1 ml eines Lösungsmittels aus 80 mg einer PPV-Vorstufe (mit der folgenden Strukturformel (26)) und 10 ml Methanol mittels Schleuderbeschichtung bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 2.000 Upm für 100 Sekunden auf der transparenten Elektrode 10 aufgebracht, um eine Dünnschicht 12 aus der PPV-Vorstufe zu bilden:
Danach wird das transparente Substrat 10 mit der darauf ausgebildeten PPV-Vorstufen-Dünnschicht 12 einer Eliminierungsreaktion in einem Vakuumtrockenschrank bei einem Druck von 10^–5 Torr und einer Temperatur von 280 °C unterzogen, um die Dünnschicht 12 in eine PPV-Dünnschicht 13 mit einer Dicke von 30 nm umzuwandeln. Anschließend wird eine Metallaufdampfungsmaske mit einem feinen Muster auf die PPV-Dünnschicht 13 gelegt, und eine Legierung aus 97 % Al und 3 % Mg wird mit einer Rate von 5 Angström/Sekunde im Vakuum auf die PPV-Dünnschicht 13 aufgedampft, um eine Kathode 14 mit einer Dicke von 150 nm zu bilden. Auf diese Weise wird ein Chip mit einem organischen lichtemittierenden Element auf dem Glassubstrat 11 hergestellt. Dieser Chip wird auf die gewünschte Größe zugeschnitten (zum Beispiel ein rechteckiger Chip von 15,6 mm × 16,5 mm entsprechend der Größe der PGA), um das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 fertig zu stellen.
Bei Anlegen einer Gleichspannung von 10 Volt zwischen der transparenten Elektrode 10 und der Kathode 14 an das so hergestellte Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 wurde die Emission von gelbgrünem Licht beobachtet. Anhand dieser Beobachtung kann bestätigt werden, dass das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 effektiv als ein organisches lichtemittierendes Element funktioniert.
7 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300. Dieses Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 weist eine übereinander angeordnete Struktur mit einer ITO-Schicht (Anode), einer Lochtransportschicht, einer lichtemittierenden Schicht und einer Al:Mg-Schicht (Kathode) auf.
Zuerst wird ähnlich wie bei dem in 6 gezeigten Verfahren ein Glassubstrat 21 mit einer Größe von 25 mm × 7,5 mm × 1,1 mm mit einer 120 nm dicken ITO-Schicht, verwendet als transparente Elektrode 20, gründlich gereinigt. Als Nächstes wird als Lochtransportschicht N,N'-diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-1,1'-biphenyl-4,4'-diamin, im Folgenden als Triphenyldiaminderivat bezeichnet (nachstehend abgekürzt als „TPD"), mit der folgenden Strukturformel (27) durch Vakuumbedampfung in einem Vakuum von 5 × 10^–5 Torr auf das Glassubstrat 21 aufgebracht, um eine Dünnschicht 22 mit einer Dicke von 50 nm zu bilden:
Danach wird als die lichtemittierende Schicht eine Dünnschicht 23 aus Tris(8-chinolinol)aluminium (nachstehend abgekürzt als „Alq₃") mit der folgenden Strukturformel (28) hergestellt:
Zur Herstellung der lichtemittierenden Schicht wird Alq₃ in einem Vakuum bei 10^–6 Torr erwärmt und durch Vakuumbedampfen in einer Dicke von 30 nm auf der TPD-Dünnschicht 22 aufgebracht, um eine Alg₃-Dünnschicht 23 zu bilden. Danach wird ähnlich wie bei dem Verfahren in 6 durch Vakuumbedampfen eine Kathode 24 auf der Dünnschicht 23 aufgebracht, um einen Chip herzustellen, der anschließend auf eine geeignete Größe zugeschnitten wird, um das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 fertig zu stellen.
Bei Anlegen einer Gleichspannung von 5 Volt zwischen der transparenten Elektrode 20 und der Kathode 24 an das so hergestellte Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 wurde die Emission von grünem Licht von dem Substrat 300 beobachtet. Anhand dieser Beobachtung kann bestätigt werden, dass das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 effektiv als ein organisches lichtemittierendes Element funktioniert.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 8 ein Verfahren zur Herstellung des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300 beschrieben, das bei der zweiten Ausführungsform des Detektors nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das lichtemittierende Element auf dem in 8 gezeigten Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 ist eine organische lichtemittierende Diode mit einem Hetero-pn-Übergang, die eine übereinander angeordnete Struktur mit einer ITO-Schicht (Anode), einer PPV-Schicht, einer Alq₃-Schicht und einer Al:Mg-Schicht aufweist.
Zunächst wird ein Glassubstrat 31 mit einer Größe von 25 mm × 7,5 mm × 1,1 mm mit einer 120 nm dicken ITO-Schicht, verwendet als transparente Elektrode 30, gründlich gereinigt. Danach werden 1 ml eines Lösungsmittels aus 80 mg einer PPV-Vorstufe und 10 ml Methanol mittels Schleuderbeschichtung bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 2.000 Upm für 100 Sekunden auf der transparenten Elektrode 30 aufgebracht, um eine Dünnschicht 32 aus der PPV-Vorstufe zu bilden. Das transparente Substrat 30 mit der darauf ausgebildeten PPV-Vorstufen-Dünnschicht 32 wird in einem Vakuumtrockenschrank bei einem Druck von 10 Torr und einer Temperatur von 280 °C für vier Stunden einer Eliminierungsreaktion unterzogen, um die Dünnschicht 32 in eine PPV-Dünnschicht 33 mit einer Dicke von 30 nm umzuwandeln.
Als Nächstes wird Alg₃ in einem Vakuum von 10^–6 Torr erwärmt und durch Vakuumbedampfen in einer Dicke von 30 nm auf der PPV-Dünnschicht 33 aufgebracht, um eine Alg₃-Dünnschicht 34 zu bilden. Danach wird eine Maske auf die Alg₃-Dünnschicht 34 gelegt, und eine Legierung aus 97 % Al und 3 % Mg wird mit einer Rate von 5 Angström/Sekunde im Vakuum auf die Alg₃-Dünnschicht 34 aufgedampft, um eine Kathode 35 mit einer Dicke von ca. 150 nm zu bilden. Der so hergestellte Chip wird zum Beispiel auf eine Größe von 15,6 mm × 16,5 mm entsprechend der Größe der PGA zugeschnitten, um dadurch das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 fertig zu stellen.
Bei Anlegen einer Gleichspannung von 5 Volt zwischen der transparenten Elektrode 30 und der Kathode 35 an das so hergestellte Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 wurden ein Stromfluss von 0,4 mA/mm² und die Emission von grüngelbem Licht mit einer Helligkeit von 240 cd/m² von dem Substrat 300 beobachtet. Das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 wies einen Lichtemissionswirkungsgrad von 0,371 m/W bei einer maximalen Helligkeit von 2.600 cd/m² und einer maximalen Absorptionswellenlänge von 545 nm auf.
Als Nächstes werden bevorzugte Beispiele des Detektors nach der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 9A, 9B, 10A, 10B und 10C beschrieben. 9A und 9B zeigen Diagramme zur Illustration eines ersten Beispiels des Detektors nach der vorliegenden Erfindung. Im Einzelnen zeigt 9A den Aufbau des Detektors mit dem nach dem in 8 gezeigten Herstellungsverfahren hergestellten Substrat mit einem lichtemittierenden Element und ein Positionsverhältnis zwischen einer PGA und dem Substrat mit einem lichtemittierenden Element, wenn der Detektor zum Nachweis von Defekten in den Leiterbahnen einer PGA als eine Art von IC-Baugruppen verwendet wird. 9B zeigt in einer vergrößerten Ansicht das Positionsverhältnis zwischen dem Substrat mit einem lichtemittierenden Element und der PGA.
In 9A und 9B hat das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 im Wesentlichen dieselbe Größe wie die zu prüfende PGA 40, und eine Kathode 35 ist in Kontakt mit den Leiterbahnen in der PGA 40 angeordnet. Zur Erfassung eines Lichtemissionsmusters von dem Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 bei Anlegen einer Spannung zwischen der transparenten Elektrode 30 des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300 und einem Kurzschlussbügel der PGA ist über ein Mikroskop (optische Vorrichtung) 41 eine CCD-Kamera (Detektorvorrichtung) 42 über dem Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 angeordnet. Das Ausgangssignal der CCD-Kamera 42 wird einem Fernsehmonitor 43 und einer Bilderfassungseinheit (Frame Grabber) 44 zugeführt, und das Ausgangssignal der Bilderfassungseinheit 44 wird einem Computer 45 zugeführt und von diesem verarbeitet. Das Mikroskop 41 und die CCD-Kamera 42 können in integrierter Form ausgeführt sein.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des in 9A und 9B gezeigten Detektors ausführlich in Zusammenhang mit einem Beispiel erläutert, bei dem eine PGA 40 mit den Leiterbahnen a, b, c, d, e und f geprüft werden soll, wobei die Leiterbahn c unterbrochen ist und die übrigen Leiterbahnen a und b sowie d bis f normal sind.
Wenn sich die Kathode 35 des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300 in Kontakt mit den Leiterbahnen a bis f befindet, wie in 9A und 9B gezeigt, wird eine Gleichspannung von 10 Volt zwischen der transparenten Elektrode 30 und dem Kurzschluss bügel der PGA 40 angelegt, wobei die transparente Elektrode 30 auf der positiven Seite angeordnet ist. Abschnitte des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300 auf den normalen Leiterbahnen a, b und d bis f emittieren Licht, während ein Abschnitt des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300 auf der unterbrochenen Leiterbahn c kein Licht emittiert. Diese Verteilung der Lichtemission wird als ein Bildsignal von der CCD-Kamera 42 durch das Mikroskop 41 erfasst und auf dem Fernsehmonitor 43 angezeigt. Gleichzeitig wird ein Bildsignal von der CCD-Kamera 42 in Echtzeit an die Bilderfassungseinheit 44 gesendet, die das Bildsignal mit einer Auflösung von 512 × 512 und in 256 Graustufen zerlegt und das resultierende Muster an den Computer 45 sendet. Der Computer 45 analysiert das Muster online mit Hilfe von Bildverarbeitungs-Software. Auf diese Weise kann bestätigt werden, dass sich ein Zustand der Lichtemission von einem der Leiterbahn c entsprechenden Abschnitt von den Zuständen der Lichtemission von den anderen Leiterbahnen a, b und d bis f entsprechenden Abschnitten unterscheidet, so dass festgestellt wird, dass die Leiterbahn c defekt ist.
10A und 10B zeigen Diagramme zur Erläuterung eines zweiten Beispiels des Detektors nach der vorliegenden Erfindung. 10A zeigt schematisch ein Muster von TFTs, Pixelelektroden, Signalelektroden und Abtastelektroden auf einer TFT-Aktivmatrix-Flüssigkristallanzeige 50 mit einer Anordnung von Pixeln in drei Reihen und drei Spalten, die mit dem Detektor mit dem nach dem in 8 gezeigten Verfahren hergestellten Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 geprüft werden soll. Hierbei wird angenommen, dass eine Leiterbahn zwischen einer Pixelelektrode und einer TFT in einer Zelle in der zweiten Reihe und der ersten Spalte unterbrochen ist. 10B zeigt schematisch den Aufbau eines Detektors zur Prüfung auf Defekte in Leiterbahnen auf der Flüssigkristallanzeige 50 mit Hilfe des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300. Das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 weist eine Alg₃-Dünnschicht und eine darauf ausgebildete Kathode mit einer Größe von 20 μm × 20 μm entsprechend dem Muster der Signalelektroden und der Abtastelektroden auf der Flüssigkristallanzeige 50 auf. Ähnlich wie in 9 hat das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 eine Größe, die im Wesentlichen die gesamte Fläche der Flüssigkristallanzeige 50 abdeckt.
In 10 wird das Substrat mit einem lichtemittierenden Element 300 an einem Bezugspunkt ausgerichtet, zum Beispiel mit einem Bezugsstift, so dass es entsprechend dem Elektrodenmuster auf der Flüssigkristallanzeige 50 auf dieser platziert ist. Wenn als Nächstes eine Spannung zwischen allen Signalelektroden und einer entsprechenden Abtastelektrode angelegt wird, emittieren die Abschnitte des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300, die normalerweise mit TFTs verbundenen Pixelelektroden entsprechen, Licht, während ein Abschnitt des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300, der der Pixelelektrode in einer Zelle in der zweiten Reihe und der ersten Spalte entspricht, kein Licht emittiert, weil die Verbindung zwischen dieser Pixelelektrode und dem entsprechenden TFT unterbrochen ist.
Ein dabei erzeugtes Lichtemissionsmuster des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300 ist in 10C gezeigt, wobei die den fehlerfreien Leiterbahnen entsprechenden Abschnitte des Substrats mit einem lichtemittierenden Element 300 Licht emittieren. Es ist zu beachten, dass die lichtemittierenden Abschnitte in 10C schwarz dargestellt sind. Dieses Lichtemissionsmuster wird von der CCD-Kamera 42 über das Mikroskop 41 erfasst und auf dem Fernsehmonitor 43 angezeigt und gleichzeitig von dem Computer 45 verarbeitet. Alternativ können das Mikroskop 41 und die CCD-Kamera 42 durch einen Scanner 51 parallel mit dem lichtemittierenden Substrat 300 bewegt werden.
Wie aus der vorstehenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlich, gestattet die vorliegende Erfindung die Herstellung eines Substrats mit einem lichtemittierenden Element entsprechend den Leiterbahnen in vielen verschiedenen Formen und mit kleinen zu prüfenden Pixeln, so dass das Vorliegen oder die Abwesenheit von defekten Leiterbahnen exakt nachgewiesen werden kann. Weil das Substrat mit einem lichtemittierenden Element nach der vorliegenden Erfindung außerdem prompt auf eine daran angelegte Spannung reagiert, kann das Vorhandensein oder die Abwesenheit von defekten Leiterbahnen schnell nachgewiesen werden. Weil das Substrat mit einem lichtemittierenden Element nach der vorliegenden Erfindung darüber hinaus zu niedrigen Kosten hergestellt werden kann, kann dieses Substrat mit einem lichtemittierenden Element mit jeder bekannten Detektorvorrichtung kombiniert werden, um einen preiswerten Detektor zu erhalten.

Claims

Gerät zum Nachweis von Defekten in Leiterbahnen (200) auf einer Leiterplatte (100) mit mindestens einer Leiterschicht, umfassend ein Substrat mit einem lichtemittierenden Element (300), wobei es sich um ein organisches lichtemittierendes Element handelt, das Licht emittiert, wenn Strom hindurchfließt, und das auf einem transparenten Substrat angeordnet ist, das auf einer Seite mehrere Elektroden besitzt (14, 24, 35), die so ausgelegt sind, dass sie mit Leiterbahnen (200) auf der genannten, zu prüfenden Leiterplatte (100) in Kontakt gebracht werden können, und das auf der gegenüberliegenden Seite mit einer weiteren Elektrode (30) versehen ist, wobei diese Elektrode (30) transparent ist, und wobei das genannte Substrat mit einem lichtemittierenden Element je nach Vorliegen oder Abwesenheit von Defekten der genannten Leiterbahnen (200) selektiv Licht emittiert, wenn zwischen den Leiterbahnen (200) und der transparenten Elektrode (30) eine Spannung angelegt wird, und eine Detektorvorrichtung (41, 42, 400) zum Nachweis des von dem genannten lichtemittierenden Substrat emittierten Lichts, um einen Hinweis auf das Vorhandensein eines Defekts in den genannten Leiterbahnen (200) zu erhalten.
Gerät gemäß Anspruch 1, bei dem das genannte organische, lichtemittierende Element eine der folgenden Strukturen aufweist: (1) eine Struktur, bei der eine lichtemittierende Schicht (3) zwischen einer Anode (2) und einer Kathode (4) angeordnet ist; (2) eine Struktur, bei der eine Anode (2), eine Lochtransportschicht (6), eine lichtemittierende Schicht (3) und eine Kathode (4) in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind; (3) eine Struktur, bei der eine Anode (2), eine lichtemittierende Schicht (3), eine Elektronentransportschicht (7) und eine Kathode (4) in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind; und (4) eine Struktur, bei der eine Anode (2), eine Lochtransportschicht (6), eine lichtemittierende Schicht (3), eine Elektronentransportschicht (7) und eine Kathode (4) in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind.
Gerät gemäß Anspruch 1, wobei das genannte Substrat mit einem lichtemittierenden Element eine organische lichtemittierende Diode umfasst, bei der eine Anode (30), ein organischer pn-Übergang und eine Kathode (35) in dieser Reihenfolge übereinander angeordnet sind, und wobei die organische, lichtemittierende Diode Licht emittiert, wenn zwischen der genannten Anode und der genannten Kathode ein elektrisches Feld angelegt und dadurch ein Stromfluss erzeugt wird; der genannte organische pn-Übergang aus einer organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht und einer organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht besteht, wobei beide Schichten fluoreszieren; und eine Fläche der genannten organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht mit der genannten Anode und die andere Fläche mit der genannten organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht in Kontakt steht und wobei eine Fläche der genannten organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht mit der genannten Kathode und die andere Fläche mit der genannten organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht in Kontakt steht.
Gerät gemäß Anspruch 3, wobei die genannte organische, p-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht und die genannte organische, n-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht die folgenden drei Bedingungen erfüllen: X1 ≤ X2, IP1 ≤ IP2, –0,2eV ≤ (IP2 – IP1) – (X2 – X1) ≤ 0,2 eV, wobei X1 ein absoluter Wert der Elektronenaffinität der genannten organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht, X2 ein absoluter Wert der Elektronenaffinität der genannten organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht, IP1 ein absoluter Wert des Ionisierungspotenzials der genannten organischen, p-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht und IP2 ein absoluter Wert des Ionisierungspotenzials der genannten organischen, n-leitenden, fluoreszierenden Halbleiterdünnschicht ist.
Gerät gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die genannte organische, p-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht und die genannte organische, n-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht jeweils einen Bandabstand von 1 eV bis 3,5 eV haben.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die genannte organische, p-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht aus einem Polyarylenvinylen-Polymer mit folgender Formel besteht:
in welcher Ar ein substituierter oder nicht substituierter, zweiwertiger, aromatischer Kohlenwasserstoffrest oder ein substituierter oder nicht substituierter, zweiwertiger, heterozyklischer Rest ist, wobei dieser aromatische Kohlenwasserstoffrest und dieser heterozyklische Rest kondensierte Ringe sein können und n eine ganze Zahl ≥ 1 ist.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die genannte organische, n-leitende, fluoreszierende Halbleiterdünnschicht aus Aluminiumtris(chinolinat) besteht.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der genannte organische pn-Übergang 1 nm bis 500 nm dick ist.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die genannte Anode aus Nickel, Gold, Platin, Palladium, Selen, Indium, einer Legierung aus einer Kombination der Elemente von Nickel bis Indium, Zinnoxid, ITO, Kupferiodid, Poly(3-methylthiophen), Polyphenylensulfid und Polyanilin besteht; und die genannte Kathode aus Silber, Blei, Zinn, Magnesium, Aluminium, Calcium, Indium, Chrom, Lithium oder einer Legierung aus einer Kombination der Elemente von Silber bis Lithium besteht.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das genannte Substrat mit dem lichtemittierenden Element (300) im Wesentlichen dieselben Abmessungen hat wie die genannte Leiterplatte (100).
Gerät gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei es sich bei dem genannten Leiterbahndefekt um eine Unterbrechung mindestens einer der genannten Leiterbahnen und einen Kurzschluss zwischen den genannten Leiterbahnen handeln kann.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11, wobei die genannte, an diese Leiterbahnen angelegte Spannung eine Gleichspannung ist.
Gerät gemäß einem der Ansprüche 2 bis 12, wobei die genannte Leiterplatte eine gedruckte Leiterplatte, eine Flüssigkristallanzeige oder eine Baugruppe für einen integrierten Schaltkreis ist.