TWI383133B - 用以測試光電模組之裝置與方法 - Google Patents

Description

用以測試光電模組之裝置與方法

本發明係有關一種光電模組之測試方法及光電模組之測試裝置。本發明尤其有關一種偵測一光電模組所具有之缺陷元件的方法及偵測一光電模組所具有之缺陷元件的裝置。前述之光電模組尤其是一顯示元件。

隨著對無映像管螢幕的需求逐漸提高，對液晶顯示器(LCD)及其他藉由使用開關元件如：薄膜電晶體(TFT)的顯示元件的要求亦相對提高。在這些顯示元件中，影像點為陣列式。在本發明的範疇中，「影像點」係指RGB像素，其通常由三個像素組成。三像素之每一像素各具一基本色，即紅色、綠色或藍色。在本發明的範疇中，像素為一光電模組的一單位，其包括一薄膜電晶體、一對電極及一電容器。

每一像素之開關元件通常由控制線路，意即，閘極線路與資料線路控制。為確保良好之顯示元件的影像品質，數百萬像素中不得具有一個或數個缺陷。為降低生產成本，對越來越大之顯示元件極為重要的是，使用有效的線上測試方法。此種測試方法經常以粒子射線測試各像素。該粒子射線亦可使用於偵測經由供應線路而施加之電荷及/或施加電荷至一像素電極。

光電模組之測試經常以經閘極線路及資料線路對所有 像素施加某一電壓的方式進行。接著以一電子射線照射各像素並測量產生的二次電子。該測量可藉由設置在欲測試之表面與偵測器之間的反電位輔助，該反電位可過濾低能量之二次電子並得到關於二次電子能量分佈之資料。配合施加於像素之電壓可得到一二次電子能量範圍。當出現較大偏差時，便代表某一個像素具有一缺陷，該缺陷便會導致像素發射出之二次粒子太慢地克服偵測器前方之反向電場。此缺陷及此缺陷之位置被儲存在一報告系統中。光電模組之缺陷便可依據該資料而被矯正。

習知之測試方法，例如上述測試方法，並無法偵測某種缺陷，例如非晶矽缺陷，其係由於進行微影製程之蝕刻時，未被遮蔽之非晶矽並未被完全移除所導致。微影製程出現之非晶矽缺陷會使得光電模組在工作時導致相應像素發生短路現象，而不受閘極線路與資料線路之信號控制而始終維持相同的偏振方向。因此，具有此種缺陷的像素必須被修復。但是，當一光電模組有太多像素具有缺陷時，則無須修復此光電模組。

本發明之一目的在於提供一種光電模組測試方法及裝置，其可克服先前技術之問題。

本發之另一目的為提供一種光電模組測試方法及裝置，其可找出先前技術無法或無法完全找出之光電模組的缺陷。

前述之目的可藉由本案申請專利範圍第1項所述之裝 置及本案申請專利範圍第31項所述之方法達成。本發明之其他優點、特徵、目的及細節可參閱本案之各附屬項、說明書及圖式。

本發明光電模組之測試裝置包括一產生一電磁射線或粒子射線之第一射線源、一照射光電模組之第二射線源及一偵測器。

第一射線源典型地係用於產生測試結果，第二射線源係用於使缺陷為可測量。換言之，先以第一射線源之射線或粒子進行測量，然後以第二射線源使測量材料產生一變化，而使得具有缺陷之像素可被檢測出來。該具有缺陷之像素在沒有第二射線源照射的時候，並無法與無缺陷陷之像素有效區別。第二射線源需以一均勻的亮度照射光電模組之一包含複數個像素的區域，其容許偏差為15%以下，尤其是10%以下。前述之複數個像素典型地包括50x50至1000x1000個像素之間，例如500x500個。均勻照射之區域即為測試區域，在此測試區域內的所有像素皆可藉由折射第一射線源的方式而被檢查。該區域的尺寸例如為200mm x 200mm至600mm x 600mm。

第二射線源包括至少一發光二極體，該發光二極體彼此等距排列。

光電模組通常為一彩色螢幕元件，可使用於個人電腦、攜帶型電腦、電視等。液晶及彩色濾光片通常不包含在該光電模組中，但光電模組典型包括電晶體，即所謂的薄膜電晶體(TFT)。螢幕之每個像素通常包含一或多個薄膜 電晶體及一或多對電極。每一像素尚可包含一或多個電容器。電容器的作用係在於使液晶之電壓在電晶體關閉時不會立即下降。所有的像素與液晶共同構成一液晶顯示器(LCD)。液晶顯示器之其他元件可為彩色濾光片及螢幕蓋板。光電模組之典型實施為螢幕之底板，該底板上設置有複數個薄膜電晶體、複數個電極及複數個電容器。液晶並不包含於本發明之光電模組中。

第二射線源一般設置在欲測試之光電模組與第一射線源之間。但亦可將第一射線源設置在光電模組與第二射線源之間，或將兩射線源設置在同一高度上。亦可使兩射線源被同一支架支撐。

測試較大尺寸之光電模組時通常使用至少兩個第一射線源、至少兩個第二射線源及至少兩個偵測器。換言之，可同時進行測試。本發明之測試裝置可用於測試至少含有10,000像素之光電模組。在本發明的範疇中，光電模組至少含有一百萬個像素。

第二射線源通常可發出波長最長為800nm之光。在其他實施例中，第二射線源可發出波長至少為400nm之光，尤其是波長至少為550nm之光。

本發明測試光電模組之方法包括下數步驟：a.照射光電模組；b.導引電磁射線或粒子射線；以及c.偵測光電模組之缺陷。

除了導引電磁射線或粒子射線之外，並可進行附加之 照射，以使缺陷顯現出來，進而偵測出在無照射時無法被偵測出的缺陷。

偵測通常只有在光電模組無缺陷薄膜電晶體之電壓下降至80%或60%之一段時間內進行。電磁射線或粒子射線被導引至光電模組或一偵測單元。通常，前述之偵測係測量光電模組之至少一像素的電壓。由複數個像素之電壓求出一電壓平均值，再將每一像素之電壓的測量值與電壓平均值互相比較。當測量之電壓值偏離電壓平均值達到一特定百分比的界限時，該像素就被認定為有缺陷。前述之特定百分比的界限通常為20%至40%，尤其是25%至35%，例如30%。在測量終點之前的照射只有在光電模組之無缺陷薄膜電晶體的電壓下降超過20%或30%，最高50%時被執行。前述之照射可在測量開始時結束，或在測量時繼續進行。

測試可在一真空腔中進行。本發明之測試裝置可包含一或複數個真空腔，這些真空腔可具有不同程度的真空度。意即，至少第一射線源之射線被導引至一真空腔中。偵測器亦設置在真空腔中。另一方面，亦可在一開放空間中進行測試。尤其，可使第二射線源之光線包括室內之光線。

圖1係顯示一光電模組之像素。電極104經一資料線路101及一閘極線路102而被一邏輯裝置(圖中未示)控制。 意即，當一信號被施加於閘極線路102而使薄膜電晶體103切換成導通狀態，且一資料信號於資料線路101上傳輸時，此像素之電極104便出現一電壓，使得分子排列方向與無電壓狀態時的分子排列方向相反，故使得穿過這些分子之光線的偏振方向旋轉了一特定角度。液晶及彩色濾光片並不包括在本發明之光電模組中。圖1之結構尚包括一電容器105。此與液晶電極連接之電容器的作用在於當閘極線路與資料線路不再被同時施加電壓時，使得啟動顯示元件所需的電壓不會立即地下降。電容器105可例如與一相鄰像素之閘極線路102，或如圖1所示，與一接地端連接。此處之接地端係指一共通層，所有像素之電容器皆與其連接。此共通層可接地，但其亦可不接地，而具有一可被定義的設定值。

圖2係顯示本發明之測試裝置可發現之非晶矽缺陷。光電模組一般包括矽及/或非晶矽。製造薄膜電晶體時沈積非晶矽，然後使電晶體以外的部分藉由一光罩及蝕刻製程而被移除。但是，光罩可能因污染而受損，或蝕刻製程可能存有瑕疵，故簿膜電晶體以外的部分仍會殘留非晶矽。此非晶矽殘留會導致像素缺陷，例如使得像素在被照射時出現短路。光電模組，尤其是液晶顯示器螢幕，通常具有一光源，由光電模組的後方，意即，不朝向使用者的一側，以例如白色偏振光照射所有像素。液晶中之偏振方向係配合施加於各電極之電壓而被旋轉。偏振方向之旋轉可使得光無法通過液晶與使用者之間之一設有偏振濾鏡的螢幕面 板。故相應之像素便為暗的。若一像素具有非晶矽殘留之缺陷時，則當光入射時，此像素會出現短路，使得此像素始終是亮的或暗的。

電晶體103之製造程序包括非晶矽之沈積及蝕刻。非晶矽處，尤其是薄膜電晶體內部，會被光罩遮蔽，在薄膜電晶體以外的部分則不被光罩遮蔽。然後進行乾式化學蝕刻。在圖2所示之實施例中，在蝕刻後，位於薄膜電晶體之外的部分殘留了非晶矽殘留物。當無光照射，非晶矽並不會導電。所以，習知之方法(無光測試)並無法偵測出位於圖2所示之像素的缺陷，且這些非晶矽處於絕緣體狀態。但是，當應用於光電模組時，光穿過元件，且隨著光亮度升高，非晶矽會逐漸失去其絕緣體特性，而轉變為具導電性。因此，當光電模組工作時，圖2所示缺陷107便會使得電極104與接地端106之間發生短路現象，使得圖2所示之像素被認定為具有缺陷。本發明之像素測試方法包括一以特定的光線照射像素的步驟。如此，使得非晶矽107轉變為導電狀態，而使測試經資料線路101與閘極線路102而施加於像素電極104之電荷可直接流向接地端106。如此，缺陷107便可被偵測出(測試方法之細節將說明於下)。

圖3係顯示本發明之測試裝置1的第一實施例，其包括一第一射線源，該第一射線源產生一電磁或粒子的射線15。此處所產生之射線一般為一電子射線，但亦可為離子射線，更可使用電磁射線，尤其是位於可見光譜之內的電磁射線，以進行測試。雖此處只以電子射線源為例說明， 但本發明之測試裝置所使用之射線並不限於此。產生之射線15沿著光軸14前進，通常可使射線源與欲測試光電模組之間的射線聚集成束，尤其是聚焦、瞄準、定位、過濾、加速、制動、偏折及/或像散校正等。為達到此一目的，本發明之測試裝置可具一或多個下述元件：光學透鏡、磁透鏡、靜電透鏡、組合之靜電磁透鏡、韋恩濾鏡、電容器、定位器、瞄準器、致偏器、加速器、制動器、遮光板、消像散器等。若為粒子射線，則可使粒子在離開射線源後提高速度，例如使用加速電極，並在粒子將到達光電模組之前減低粒子的速度。其優點為，使得射線束擴展之粒子交互作用可被降低。

圖3係顯示一致偏器16，其可使射線偏轉，以使射線照射至光電模組10上不同的點。當射線為粒子射線時，致偏器通常可由一或多個電極或磁性折射線圈構成。當射線為電磁射線時，則可例如一或多個反射鏡或稜鏡。若對於光電模組10上不同點的照射可藉助一可在x-y平面上移動光電模組10之精準移動系統達成時，如平台9，則致偏器非一定需要，前述之x-y平面為垂直於測試裝置之光軸的平面。光軸一般由第一射線源之射線方向定義。測試光電模組元件時亦可先將欲測試表面分成複數個測試區。藉助一或多個致偏器可依序照射及測試一個測試區中各排之元件，此時平台之移動系統未移動。當整個測試區完全檢查過並儲存結果後，移動系統便可移動光電模組，使得位於另一的測試區內所有元件可被照射及測試。如此，可測試 整個光電模組。尤其在光電模組的尺寸增大時，可平行使用多個本發明之測試裝置測試光電模組。意即，使本發明之光電模組測試裝置包括至少兩個第一射線源、至少兩個第二射線源及至少兩個偵測單元。該至少兩平行工作之測試裝置分別檢查不同的相鄰測試區。如使用n個平行工作之測試裝置測試一光電模組時，被測試之光電模組的整個測試時間便減少約為只使用一個測試裝置所需測試時間的l/n。測試區的一般尺寸為20x20至40x40cm² ，尤其是30x30cm² 。至少一個致偏器可將射線朝向每一方向偏轉+/-10至20cm，尤其是+/-15cm。

圖3之射線15射向光電模組10之一欲測試之元件。射入光電模組之射線15產生二次粒子17，二次粒子17並離開光電模組。藉由量測二次粒子之數目及能量便可找出光電模組被照射元件內部之缺陷。二次粒子可被偵測器13測量，偵測器13一般包括一閃爍器、一光電倍增管及其他讀取與評估所得到資訊之單元。偵測器13前方通常可施加一反電位，例如在偵測器13前方設置一可施加一電位之光柵或電極環。視施加之電壓而定，那些無法承受施加之反相電壓的所有二次粒子皆會被過濾，故偵測器便偵測不到這些二次粒子。亦可使用一磁場或組合一磁場與一電場的方式進行能量過濾。元件12為一環形第二射線源，其通常以紅色光或綠色光照射光電模組10。第二射線源照射光電模組之亮度在整個測試區中為恆定或幾乎恆定。如此，使得整個測試區中的所有像素的測試條件幾乎一致，尤其是 可使用相同的光亮度照射薄膜電晶體及缺陷，特別是非晶矽缺陷。在所有像素中，薄膜電晶體之導電性以相同或接近相同方式上升，故所有像素中非晶矽缺陷之導電性亦以相同或接近相同方式上升。第二射線源之位置通常在光電模組的上方或下方，意即，在光電模組之射線源側或相對側。若為後者時，光電模組通常被放置在一個具有在第二射線源之波長為透明之材質的平台上。此外，第二射線源亦可是周圍環境之散射光。

第二射線源通常產生紅色光，其波長例如為550至800nm，如630nm。第二射線源亦可產生一綠色光。紅色光與綠色光皆可改善非晶矽之導電性。二次粒子通常以唷包括一閃爍器與一光電倍增管的偵測器偵測。當第二射線源產生紅色光時，散射光與反射光對於偵測器之影響可被光電倍增管降低。

光電模組一般設有連接元件(即所謂的連接板)，其可與一測試單元電性連接。本發明之測試裝置可使第一射線源之射線照射至光電模組之各像素。此即意謂，只有一小部分的射線會照射至相鄰之像素。在此處，所謂的一小部分係指小於20%。

圖4係顯示本發明之測試裝置之第二實施例。除了圖3之元件外，本實施例之測試裝置尚設置有許多其他元件。但在此處需指出的是，圖4所示之元件僅用於說明本發明之測試裝置，本發明之測試裝置並不受其所限。本發明之測試裝置的特徵可參閱本案申請專利範圍各獨立項。

圖4如圖3亦係顯示一測試裝置，其第一射線源為一粒子射線源。第一射線源11包括一陰極11a及一陽極11b，其可產生一粒子射線15，例如電子射線。陽極可同時作為遮光板。陰極11a前方設有一光柵11c，其具有一電位。射線首先通過一通道27，即所謂的線性管(liner tube)，再射向光電模組10。在陽極與光電模組之間設置有一聚光透鏡21、兩個構成一投影及聚焦透鏡的透鏡22及23、一消像散器24、一靜電致偏器28及磁性致偏器16。消像散器24的作用在於排除射線中的像散缺陷。一致偏器係用於精細偏轉，另一致偏器則用於粗略偏轉。由於靜電致偏器的偏轉控制較為精準，在此實施例中，靜電致偏器係用於精細偏轉，磁性致偏器則用於粗略偏轉。第二射線源12為發光二極體構成之環，但該環並不限於本實施例所示之形式。此處，光軸係位在此環的中心點。偵測器前方設有一導電光柵25，其可被施加一電壓。除了光柵以外，亦可設置一分光計或濾光器。換言之，本發明之測試裝置尚包括粒子射束的過濾元件。圖4所示之偵測器包括一閃爍器13a、一光電倍增管13b及一光偵測器13c。此外，一用於評估偵測器信號之邏輯裝置並未顯示於圖4中，此邏輯裝置通常連接至一對光電模組施加一電壓的測試單元(圖中未示)及一過濾二次粒子之元件，例如圖4所示之光柵。

圖4並顯示定位陰極之位置的步進馬達26及真空幫浦系統20，此真空幫浦系統可將測試裝置的內部抽成真空。此真空幫浦系統亦可包括多個設置在本發明之測試裝置上 的吸氣接頭。此外，亦可在本發明裝置之不同腔室中產生不同強度的真空。光電模組連接至一測試單元18，此測試單元依據使用之測試模式而施加電壓至資料線路及閘極線路。圖4並未顯示一平台。

圖4尚顯示八極板29a及29b。八極板29b具有一靜電位以產生一吸引電場，前述之二次電子便因此朝向上方加速，此亦稱為二次粒子匯集。第二射線源12應可設置在此處並以其所施壓的電壓下輔助二次粒子之匯集。八極板29a係配合初級射線而被動地被控制，其作用在於加速到達偵測器13a-c的二次電子。但是，在此處需指出的是，該八極板對進行本發明之測試裝置並非必要。八極板29b例如構成一靜態偵測單元，八極板29a例如構成一動態偵測單元。此種偵測單元可包含於本發明之測試裝置中。

圖5係顯示本發明之測試裝置的另一實施例。在圖5所示之實施例中，欲測試之光電模組10被一位於其下方的第二射線源12之光照射。上方之射線源11射出的電磁射線照射至下偵測器13d，射線方向之偏轉則可藉助一稜鏡19達成。第一射線源之射線可為位於可見光譜之內的光。偵測器13d及13e可測試出光電模組之缺陷。下偵測器13d可包含例如晶體，其可視所被施加之電場強度而產生不同的反應。此偵測器係放置在較接近光電模組處，光電模組與偵測器之距離約在10¹ μm的程度，例如30μm。前述之晶體會視施加之電壓而產生不同的反應。此不同的反應可由上偵測器13e自從下偵測器13d返回之第一射線源的光 線中而讀出。第二射線源12的光亦可為空間中周圍環境的光。

圖6及圖7係顯示第二射線源12的兩個實施例。圖6係顯示一發光二極體120之配置，其構成一環121。圖7係顯示發光二極體120讀另一配置，其構成一內環121與一外環122。第二射線源通常包括複數個光點源，這些光點源為一發光二極體。光點源亦可為具一共同光源之玻璃纖維端點。第二射線源亦可是一面狀光源，例如一般的燈泡或燈管，且可使用濾鏡，例如彩色濾光片或散射體。

使用發光二極體之優點為，可產生一具可知且一致波長的光。但是，發光二極體的光係具有方向性的，故需同時使用複數個發光二極體，以使照射至光電模組之欲測試區域的光具有最一致的亮度。通常使用20、25或50個以上的發光二極體，例如可使用80或100個發光二極體以排成一個環。發光二極體所發出的光基本上垂直於光電模組。該處通常會出現20∘至30∘以下的偏差。實驗顯示，定向配置可使照射至光電模組之欲測試區域之光具有極為一致的光亮度。圖6及圖7所示之發光二極體排成環狀，其方向與本發明之測試裝置的光軸夾有一14∘角。當前述之夾角的角度介於0∘與25∘之間時，可得到良好的結果，尤其是前述之夾角的角度在10∘與20∘之間時。圖8係顯示第二射線源之環形發光二極體的一截面圖。圖8所示之發光二極體120被固定在一環體之一凹槽31中。該凹槽31具有一內壁34，該內壁與發光二極體之底側32有一定義角度， 故發光二極體120之照射範圍33具一定義角度範圍。受到內壁34的限制，照射範圍33的角度介於為20∘至90∘之間，尤其介於30∘至60∘之間，例如45∘。發光二極體之頂端位在凹槽內部而未伸出。但是，發光二極體之設置方式並不僅限於本發明所示之實施例。發光二極體頂端與第二射線源邊緣之距離通常為數釐米(mm)，例如1/4mm至4mm，尤其是1mm。發光二極體方向與本發明之測試裝置光軸14之角度為14∘。發光二極體方向標示為30。圖8中亦標示出位在環形第二射線源中心點的光軸14。圖8中標示為14及30之線約構成一角度為14∘的夾角。當該夾角之角度為2∘、5∘、10∘、13∘及17∘時，同樣可使亮度分佈達到良好的均勻度。環形等距設置之80個發光二極體，且環體之直徑約為40cm，與光軸之夾角的角度約為14∘，當環形第二射線源與光電模組之欲測試表面之間的距離約為23cm時，可得到極均勻的光亮度。但是，在此處需指出的是，上述數據只為實驗數據，欲使照射光電模組測試區光亮度達到高均勻度尚存在其他可行的實施方式。

所使用發光二極體的外部材料通常為一絕緣體。為避免反射回來的電子聚集在發光二極體上而產生干擾電場，可在發光二極體的前方設置用於導出電荷之元件，尤其是一導電網。發光二極體之機械固定材料通常為一導體。如此，不僅可使帶電的二次粒子及被光電模組反射回來的粒子被導出，更可將第二射線源設定在一可輔助粒子匯集之電位上(與圖4互相比較)。第二射線源之電位一般為0至 -100V。

圖9及圖11係顯示本發明之兩測量時間曲線之圖，其中在圖9之實施例，照射僅使用一短暫光脈衝，而在圖11之實施例中，照射為連續光。圖10及圖12係顯示在圖9及圖11所示之實施例中，具有非晶矽缺陷薄膜電晶體與無缺陷薄膜電晶體之電壓曲線。在此處所使用第二射線源之光可為前述之所有光源。測量單元為一習用電路，其輸出端可在不同時間輸出不同大小的信號。測量單元可為一電腦，其包括一輸入單元，例如滑鼠及/或鍵盤、一顯示單元，例如螢幕、一計算單元，例如CPU，及一儲存單元，例如永久記憶體，如硬碟，及/或一揮發性記憶體，例如RAM。

圖9係顯示測量程序之時間曲線。測量單元在時間t0時對資料線路施加一電壓，其通常在閘極開啟之時間t1之前。在時間t1與t2之間，閘極為開啟狀態，資料線路亦有一信號，該程序稱為驅動。在時間t2時，閘極關閉，例如變為0電位，或如圖9所示，變為負電位。後者之優點為，當閘極之信號變為負電位時，閘極中之缺陷，例如閘極線路與資料線路之間的短路，便可被偵測出。當施加之電壓低於資料線之電壓時，閘極通常為關閉。資料線路之信號在時間t3後才改變。如此，便結束驅動。在時間t3時，資料信號為0或為一不同於此資料信號在時間t0與t3之間的數值。後者之優點為，在電晶體關閉時造成改變之資料信號仍可通過的電晶體缺陷可被發現。在圖9所示之實施例中，在時間t3至t4之間的短暫等待時間後，以脈衝長度為 t5-t4之一脈衝光照射光電模組。此種光脈衝之光通量一般在5lxs(lux*minute)至30lxs之間，尤其在是10lxs至20lxs之間。使用之光通量可達到500勒克斯(lx)至2,5001x(1lx = 1lm/m² )之間的照射強度，尤其是1,000lx至1,500lx之間，例如1,300lx。照射強度係指在光電模組之平面的照射強度，而非第二射線源本身之照射強度。照射時間例如為0.001s至0.1s，例如0.01s。當第二射線源以0.01s的時間及1,300lx之照射強度工作時，光通量為13lxs。照射時間之長度需使缺陷處之非晶矽有足夠的時間導電。若具缺陷像素先前所施加電位之電壓降可被測量出來時，則照射時間便足夠。意即，測量時缺陷像素應至少有20%或30%之電荷流失。在圖9所示之實施例中，測量前的照射時間不能太長，否則無缺陷電晶體之非晶矽之電荷亦會明顯地流失，造成無法分辨一具缺陷像素與無缺陷電晶體。時間t4至t3之等待時間亦可省略，使得t3 = t4。但是，設置前述之等持時間的優點為，在時間t3時，資料線路轉換後電壓可略微穩定，直到時間t4時才啟動照射。介於驅動結束(t3)至照射(t4)之間的等待時間一般為50至100μs(微秒)。

在圖9所示之實施例中，光源在測量時係關閉，故測量並沒有時間的壓力，且可超出習知技術之時間限制。由於無缺陷像素之電壓在沒有照射時亦會逐漸地下降，故在時間t* > t6時，所有像素所流失的電荷已經達到一定程度，造成任何有意義之測量都無法再進行。時間t*-t6之時間長 度通常為10⁰ s的程度，例如0.5s至5s。為繼續測量光電模組，需進行所謂的更新，此即意謂，如測量尚未結束，則需重新開始圖9所示之照射步驟。意即，先開啟資料信號(在時間t0)，然後施加一電壓於閘極(t1)。整個步驟需一直重複，直到在光電模組欲測量區域內的所有像素都被檢查過是否具有缺陷。

圖10係顯示無缺陷薄膜電晶體(TFT)與具有非晶矽缺陷在照射後之電壓降。薄膜電晶體與非晶矽缺陷之電壓在開始時皆為V0，其相當於驅動後之電壓。在無光照射時，電壓只會緩慢地下降，如圖10所示。在時間t4至t5之間啟動照射後，意即，光電模組被照射時，非晶矽缺陷便會出現明顯地電壓降。雖然無缺陷電晶體中亦可看出一電壓降，但是，此電壓降明顯地小於非晶矽缺陷之電壓降。在關閉照射(於時間t5時)後，意即，在時間t5之後，薄膜電晶體與非晶矽缺陷之電壓都只會緩慢地下降，而此緩慢地下降係由於一直存在之漏電流。因此，在時間t5後，非晶矽缺陷像素之電壓與無缺陷像素之電壓之間存在有明顯差別。在一稍後的時間，意即，時間t5或t6之後數秒，薄膜電晶體之電壓則會因薄膜電晶體之漏電流的存在而一樣會降低，故薄膜電晶體之電壓與非晶矽缺陷素之電壓之間不再存有明顯差別。為繼續進行測量，則需在此時進行更新。測量開始時間t6通常可與照射結束時間t5重疊，亦可在照射結束時間(t5)與測量開始時間t6之間設置一等待時間。此外，亦可在照射結束之前便開始進行測量。但是，在此 處需注意的是，非晶矽缺陷之電壓在測量開始時與無缺陷TFT之電壓相比，需具有一足夠的電壓降。

圖11係顯示圖9所示之方法的另一實施例，其第二射線源並非以脈衝光照射光電模組，而是以連續光持續照射光電模組。圖11所示之方法的驅動程序相較於圖9所示之方法而言，並無明顯差別。在時間t3時，像素被驅動並具一電壓，自第二射線源發出之光照射像素，使得非晶矽導電，電壓下降。如前所述，非晶矽缺陷亦會導電而導致電壓下降。此外，電晶體之非晶矽也會因被照射而提高其導電性，導致電壓下降，即使下降的幅度極低。在選擇時間t6與t7時，須考量下列兩種狀況。時間t3至t7之間需有一足夠的時間，使得非晶矽缺陷出現電壓降。此即意謂，不可在驅動後直接進行測量，在此時量測並無法識別出某些非晶矽缺陷的存在，因為電壓下降需要一些時間。介於驅動結束時間(t3)與測量開始時間(t6)之間隔也不可以太大，因為不只是缺陷像素之電壓會下降，無缺陷像素之薄膜電晶體非晶矽部分的電壓亦會下降。一般而言，在測量結束時，無缺陷像素之電壓下降最高不應超過10%或20至30%。

在圖11所示之實施例中，測量時間受到時間t7的限制，因為第二射線源之光在測量時為開啟狀態，使得電晶體中之非晶矽部分在測量時處於導電狀態，造成(無缺陷)電晶體像素之電壓連續地下降。在時間t7或一稍後時間所進行的測量便無法再區別出電壓降是由具有缺陷或無缺陷 的電晶體所產生。此時需進行更新，即重複圖11所示之整個程序。在第二射線源持續照射狀態的可測量時間通常比在測量時關閉第二射線源之照射狀態的可測量時間為短。在圖11所示之實施例中，可測量時間最長可達50至80ms。在此之後，繼續進行測量幾乎無法再區別出具有缺陷之像素與無缺陷之像素。在圖9所示之實施例中，在測量之前只使用光脈衝之測試方法所需要的更新次數通常少於使用持續照射之測試方法所需要的更新次數。此外，驅動結束時間(t3)與測量開始時間(t6)之間可具有一較長的等待時間。其優點為，可偵測出造成較緩慢之電壓降的缺陷。

圖12係顯示在圖11所示之實施例中，薄膜電晶體與非晶矽缺陷在照射前、照射時及測量後之電壓降。薄膜電晶體與非晶矽缺陷在被驅動後，非晶矽缺陷之電壓V0在一較短時間內明顯地下降，薄膜電晶體之電壓則較緩慢地下降。由於持續地照射，薄膜電晶體之電壓下降比前述之短時間照射之薄膜電晶體的電壓下降更為明顯。可進行測量之時間窗口係由[t6;t7]定義。在此段可測量時間內，無缺陷像素之電壓與有缺陷像素之電壓具有明顯差別。在時間t7之後，無缺陷像素之電壓降由於薄膜電晶體所具有之漏電流而增大，故無法再區別出具有缺陷之像素及無缺陷像素。欲繼續進行測試之前，則需進行一更新。

下面將使用電子射線顯微鏡說明前述之測量。首先，利用圖9及圖11所示之方法施加一電壓至像素，且所有的像素皆被施加以相同的電壓，例如+/-5V或+/-15V。亦可 交替施加一正電壓及一負電壓至像素。如此，可由相鄰兩像素之間的漏電流找出缺陷。例如可施加至每排的偶數像素一+10V的電壓，奇數像素一-10V的電壓。此外，施加相鄰之各排所有奇數像素一-10V的電壓，施加所有偶數像素一+10V的電壓。如此，可使每一像素之的電壓與其四個相鄰像素之電壓相反。

依據電子射線顯微鏡之大小及折射能力的不同，光電模組可區分成多個測試區。一平台移動系統使得光電模組可移動，以對不同之測試區進行測試。當一測試區進行測試時，移動系統靜止不動。接受測試之像素的選控則藉由電子射線顯微鏡中的致偏器達成。射線通常在x方向上被偏折，但其亦可在y方向上被偏折。x-y平面係被定義為一垂直於電子射線顯微鏡之光軸的平面。電子射線在以一定時間間隔被偏折至每一像素。二次粒子，一般稱為二次電子，則被測量，偵測器前方通常設置有一分光元件或濾光器，例如被施加一電位之光柵。二次粒子係攜帶一能量離開光電模組，且此能量包括兩個組成成分，其中第一組成成分係來自二次粒子對欲測試材料的能量分佈，第二組成成分則來自像素之電壓。當前述之電壓為負時，二次粒子的能量提高。當前述之電壓為正時，二次粒子的能量則小於二次電子對欲測試材料之能量分佈。當前述之電壓因一缺陷的存在而為0或幾乎為0時，二次粒子的總能量等於第一組成成分之能量。

測量資料之評估通常使用所有像素之間的比較演算方 式。例在如驅動時，所有像素皆被施加-15V之電壓，且當測量進行至無缺陷像素時，其電壓下降達10%。意即，無缺陷像素發出的二次電子至少具有13.5eV的能量。當兩個組成成分之能量合併計算時，二次電子的能量通常可達約25eV。因此，在本實施例中，無缺陷像素之二次電子除了具有一可達10eV的一般能量分佈外，其尚具有一由施加之負電壓所產生之13.5eV至15eV的附加能量。當像素因為非晶矽缺陷的存在而導致其電壓下降至原電壓的60%時，此像素視為有缺陷，並可被判定為一具有缺陷的像素。在本實施例中，具有缺陷像素之電壓下降至60%，即-9V。設置在偵測器前方之光柵則被施加一-15V的電壓。意即，幾乎所有由無缺陷像素發射出之二次粒子皆會到達偵測器，而被其偵測。由於具有缺陷之像素發射出之二次粒子只具-9V之電壓，故大部分的二次粒子無法克服此反電位。具體而言，在具有缺陷像素中，只有因其第一組成成分而至少具有6eV的二次粒子才可到達偵測器。如此，使得無缺陷像素的偵測結果與具有缺陷之像素的偵測結果之間出現明顯差異。

每一像素測得的二次粒子數目可以光學方式表示。較高之數目可藉由較亮的點表示，較低之數目可藉由較暗的點表示。較低之數目係指與周圍或整個測試區域內之像素的數目比較。圖13係顯示此種光學表示方法。參考編號41至45係代表在一光電模組之相同測試區內進行測量所得到的不同測量結果，其中，在測量前照射至光電模組之光通 量被改變。參考編號41之測量結果亮度差異較小，其在測量前照射之光通量為0lxs，意即，在測量前不進行照射。參考編號42代表第二個測量之測量結果，其光通量為6.5lxs，其中非晶矽缺陷107已可看出，非晶矽缺陷107之位置所測得的二次電子明顯較少。在使用13lxs之光通量照射光電模組而測得的結果43中，無缺陷像素與具有缺陷之像素之間的差異更加明顯。但是，此時若繼續增加照射至光電模組的光通量卻會造成無缺陷像素與具有缺陷像素之間的對比下降，例如使用32.5lxs之光通量照射光電模組而測得的測量結果44及使用65lxs之光通量照射光電模組而測得的測量結果45。較高之光通量同樣使得無缺陷像素所發射出的二次電子數目下降，即無缺陷與具有缺陷像素之間的對比反而會隨光通量之提高而下降。

一像素所發射出之二次電子數目通常與相鄰像素所發射出之二次電子數目的平均值有關。通常使用小型的測試區，例如一包含4x4、8x8或10x10個像素的測試區，作為計算平均值之基礎。故持續進行與相鄰像素之比較。因此，通常不比較從像素測得的數目，而是比較一經過重整後之偵測器偵測值。在一實施例中，平均偵測值例如為120，若一像素之偵測值低於一事先定義之界限時，則該像素被認定具有缺陷。此一界限通常為20%至40%，尤其是30%。故在實施例中，若像素之偏差為+/-30%以上時，意即，像素之偵測值小於120 × 0.7 = 84或大於120 × 1.3 = 156時，此像素則會被認定為具有缺陷。換言之，當一像素之偵測值 與平均偵測值的比例在0.7與1.3之間時，此像素則被認定為無缺陷。若此比例在0.7之下或1.3之上時，此像素則被認定為具有缺陷。此一資料會被儲存。

當光電模組在測量之前被照射太久時，所有像素，包括無缺陷像素，皆出現明顯的電壓降。因此，若平均偵測值例如為70，具有缺陷像素之偵測值例如為60，則由於其偵測值與無缺陷像素之偵測值的差異太小，此具有缺陷像素便不再被認定為有缺陷。此時，便需進行一更新後，才可繼續測量。

上述測量方法只用於說明本發明之一實施例，本發明之範疇並不受此實施例所限。基本上，前述之像素及位於偵測器前方的分光元件皆可被施加不同於前述之實施例中所敘述的電壓。

上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧測試裝置

9‧‧‧平台

10‧‧‧光電模組

11‧‧‧第一射線源

11a‧‧‧陰極

11b‧‧‧陽極

11c‧‧‧光柵

12‧‧‧第二射線源

13‧‧‧偵測器

13a‧‧‧閃爍器

13b‧‧‧光電倍增管

13c‧‧‧光偵測器

13d‧‧‧下偵測器

13e‧‧‧上偵測器

14‧‧‧光軸

15‧‧‧射線

16‧‧‧致偏器

17‧‧‧二次粒子

18‧‧‧測試單元

19‧‧‧稜鏡

20‧‧‧真空幫浦系統

21‧‧‧聚光透鏡

22,23‧‧‧透鏡

24‧‧‧消像散器

25‧‧‧導電光柵

26‧‧‧步進馬達

27‧‧‧通道

28‧‧‧靜電致偏器

29a,29b‧‧‧八極板

30‧‧‧發光二極體方向

31‧‧‧凹槽

32‧‧‧底側

33‧‧‧照射範圍

34‧‧‧內壁

101‧‧‧資料線路

102‧‧‧閘極線路

103‧‧‧薄膜電晶體

104‧‧‧電極

105‧‧‧電容器

106‧‧‧接地端

107‧‧‧缺陷

120‧‧‧發光二極體

121‧‧‧環

122‧‧‧外環

圖1係一光電模組之像素。

圖2係一光電模組之有缺陷像素。

圖3係本發明第一實施例。

圖4係本發明第二實施例。

圖5係本發明第三實施例。

圖6及7係第二射線源兩可行實施例。

圖8係圖6之截面圖。

圖9及11係本發明兩實施例之時間-信號圖。

圖10及12係短暫或連續照射時薄膜電晶體與非晶矽缺陷之電壓降之圖。

圖13係配合照射時間之測量結果。

1‧‧‧測試裝置

9‧‧‧平台

10‧‧‧光電模組

11‧‧‧第一射線源

12‧‧‧第二射線源

13‧‧‧偵測器

14‧‧‧光軸

15‧‧‧射線

16‧‧‧致偏器

17‧‧‧二次粒子

Claims (24)

1. 一種用以測試一光電模組之裝置，包括：一第一射線源，用以產生一電磁射線或粒子射線；一第二射線源，用以照射該光電模組；一偵測器；以及該第二射線源之一控制單元，該控制單元用以開啟及關閉該第二射線源且在導引該電磁射線或粒子射線之前便完成對於該光電模組之照射，其中該控制單元控制該第二射線源以在測量缺陷前照射該光電模組，照射該光電模組的時間介於100 μs至0.5 s之間。
2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第一射線源係用於產生測試結果，該第二射線源係用於使一缺陷為可測量。
3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第二射線源是以以下的方式來形成且定位：在包含該光電模組之複數個像素的一區域內，入射於該光電模組上之照射具有一實質上均勻的強度。
4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第二射線源包括至少一發光二極體。
5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該光電模組包括矽及/或非晶矽。
6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該光電模組為一螢幕之底板，其中該底板包括複數個薄膜電晶體、複 數個電極及複數個電容器。
7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第二射線源設置於以下當中之一者：在該光電模組之上方或在該光電模組之下方。
8. 如申請專利範圍第1項之裝置，更包括一測試單元，該測試單元設有複數個接點以與施加至該光電模組上的複數個連接元件電性連接，該裝置更包括一電路，以於該測試單元產生電子信號。
9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該第二射線源之該控制單元使該第二射線源與施加至該測試單元的一電子信號同步。
10. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第一射線源為一粒子射線源，以產生一粒子射線，且其中來自該第一射線源之射線用以產生二次粒子，該等二次粒子由該偵測器所測量。
11. 如申請專利範圍第1項之裝置，包括一平台，該平台用以承載該光電模組，其中該第二射線源設置在承載該光電模組之該平台的下方。
12. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中，該第二射線源提供來自可見光譜的紅光。
13. 如申請專利範圍第1項之裝置，更包括一電子測量電路，該電子測量電路用以測量該光電模組之像素中所儲存的電壓，其中該電子測量電路是與該光電模組之該等連接元件連接。
14. 一種用以測試一光電模組之方法，包括下述步驟：照射該光電模組，照射該光電模組的時間介於100 μs至0.5 s之間；導引一電磁射線或粒子射線至該光電模組上，其中在導引該電磁射線或粒子射線之前便完成照射該光電模組；施加一電壓至該光電模組；以及偵測該光電模組中之複數個缺陷。
15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，該電磁射線或該粒子射線是由一第一射線源產生，並使用一第二射線源照射該光電模組。
16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，該光電模組包括複數個薄膜電晶體，且只有在該光電模組之無缺陷薄膜電晶體的電壓下降至不超過原施加電壓之40%的一段時間內偵測該光電模組。
17. 如申請專利範圍第14項之方法，更包括測量該光電模組之複數個像素之電壓的步驟；其中由該等像素之電壓的測量結果可求出一電壓平均值，且每一該等像素電壓的測量值是與該電壓平均值互相比較，其中若一像素電壓的測量值偏離該電壓平均值達到一特定百分比的界限，該像素則被認定為有缺陷。
18. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，在定位該射線之前或定位該射線時照射該光電模組，及/或在偵測之前或偵測時照射該光電模組。
19. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，只有在該 光電模組之無缺陷的薄膜電晶體的電壓下降至不超過原施加電壓之20%的一段時間內照射該光電模組。
20. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，在導引該射線之前照射該光電模組，且在導引該射線之前便完成該照射。
21. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該照射是以以下的方式來執行：入射於在包含該光電模組之複數個像素的一區域內之照射為實質上均勻。
22. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，對該光電模組施加一電壓以驅動該光電模組，且其中在驅動該光電模組與偵測該光電模組之間設有一等待時間。
23. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，對該光電模組之照射強度約為500至1,500勒克斯(lx)。
24. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，偵測該光電模組之該等缺陷的步驟包括測量二次電子，其中該等二次電子係由一電子射線在該光電模組處所產生；且其中該測試方法是在一真空腔內進行。