WO2007115774A1 - Lichtunterstütztes testen eines optoelektronischen moduls - Google Patents

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Bernhard Gunter Mueller
Ralf Schmid
Matthias Brunner
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Applied Materials Gmbh
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    • G02F1/136254—Checking; Testing

Definitions

  • the present invention relates to a method for testing an optoelectronic module and to an apparatus for testing an optoelectronic module.
  • the present invention relates to a method for detecting defective elements of an optoelectronic module and to a device for detecting defective elements of an optoelectronic module.
  • the optoelectronic module has in particular the shape of a display element.
  • pixel is understood to mean the complete RGB pixel, which is typically composed of three pixels, in which case each of the three pixels is responsible for one of the three primary colors, namely red, green and blue.
  • pixel is understood to mean a unit of an optoelectronic module which comprises a thin-film transistor, a pair of electrodes and a capacitor.
  • each pixel is typically connected via control lines, i. Gate lines and data lines activated.
  • control lines i. Gate lines and data lines activated.
  • none or only a very few of, for example, several million pixels may be defective.
  • the individual pixels are often tested with a corpuscular beam.
  • the corpuscular beam can either be used to detect the charge applied via the leads and / or to apply charge to a pixel electrode.
  • the testing of the optoelectronic modules often takes place in such a way that a certain voltage pattern is applied to all pixels via the gate and data lines. Subsequently, for example, the individual pixels are irradiated by means of an electron beam and the resulting secondary electrons are measured. The measurement is supported by a counterpotential between the surface to be tested and the detector, which allows to filter low-energy secondary electrons and thus obtain information about the energy distribution of the secondary electrons. Depending on the voltage applied to the pixels, there is a typical energy range of the secondary electrons. Larger deviations from this mean that the driven pixel has a defect, which, for example, As a result, the secondary electrons emitted from this pixel are too slow to overcome the opposing field applied in front of the detector. As part of a reporting system, the defect and the position of the defect are saved. Depending on the optoelectronic module, the defect can be repaired based on this information.
  • amorphous silicon which, for example, has not been completely removed in a lithographic step from areas which should actually be completely unmasked during the etching.
  • the amorphous silicon defect produced in the lithography step can result in the corresponding pixel being short-circuited and thus always producing the same polarization independently of the applied signals on the gate and data lines. The pixel is so defective and would have to be repaired. If too many pixels are defective, it is no longer economical to repair the optoelectronic module to be tested.
  • an apparatus for testing an optoelectronic module having a first source for generating an electromagnetic beam or particle beam, a second source for illuminating the optoelectronic module and a detector.
  • the first source is for retrieving test results and the second source is for measuring a defect.
  • the second source is shaped and positioned such that the illumination incident on the optoelectronic module has a substantially homogeneous intensity within a region comprising a plurality of pixels of the optoelectronic module. Essentially, in this context, deviations below 15%, typically below 10%, can occur.
  • the plurality of pixels is for example between 50x50 and 1000x1000 such. 500x500.
  • the area within which homogeneous illumination takes place is typically the test area in which all pixels can be checked by deflecting the beam from the first source. For example, the area may range between 200mm x 200mm to 600mm x 600mm.
  • the second source typically includes at least one LED.
  • An LED is a light emitting diode.
  • the LEDs can be equidistant from each other.
  • the opto-electrical module is typically a module that is an element of a color screen and can be used as a screen for personal computers, portable computers, televisions, etc. Liquid crystals and color filters are usually not included in the optoelectronic module.
  • the transistors are thin-film transistors (TFTs).
  • the optoelectronic module is the bottom plate of a screen, the bottom plate comprising a plurality of thin film transistors, a plurality of electrodes, and a plurality of capacitors typical module not yet included.
  • the second source is typically located between the opto-electronic module under test and the first source.
  • the first source is arranged between the optoelectronic module and the second source, or in which the two sources are mounted at a height. It is also conceivable that the two sources are mounted in a common holder.
  • large optoelectronic modules are tested such that the apparatus for testing comprises at least two first sources, at least two second sources, and at least two detectors. In other words, it means that parallel testing is possible.
  • the optoelectronic module to be tested according to the invention comprises at least one million pixels.
  • the second source provides light with a wavelength of at most 800 nm. In other typical embodiments, the second source provides light having a wavelength of at least 400 nm, typically at least 550 nm.
  • a method of testing an optoelectronic module comprising: a. Illuminating the optoelectronic module; b. Directing an electromagnetic beam or particle beam; and c. Detecting defects in the optoelectronic module.
  • the detection takes place only within a period of time in which a voltage applied to a defect-free thin-film transistor of the optoelectronic module has dropped to a maximum of 80% or 60%.
  • the electromagnetic beam or particle beam is typically directed to the opto-electronic module or to a detector unit.
  • the voltage is measured on at least one pixel of the optoelectronic module. Based on the voltage across a plurality of pixels, an average voltage value may be calculated and the measurement of the voltage of each pixel compared with the average voltage value. A pixel is classified as defective if the measured voltage value deviates by more than a limiting percentage from the average voltage value. Typical limit percentages are between 20% and 40%, especially between 25% and 35%, such as 30%.
  • the illumination preceding the end of the measurement should typically take place only for a time interval in which the voltage across a defect-free thin-film transistor of the optoelectronic module has not fallen by more than 20% or 30%, at most 50%.
  • the lighting may be completed either when the measurement starts, or the lighting may be continued during the measurement.
  • the testing can take place in a vacuum chamber.
  • the device according to the invention may contain one or a plurality of vacuum chambers.
  • the vacuum chambers of the plurality of vacuum chambers may typically provide vacuums of different levels. This means that at least the beams of the first source are guided in a vacuum chamber. It is typical that the detector is also located in the vacuum chamber. Alternatively, it is also possible to test in an open environment. In particular, the light of the second source may be room light.
  • Fig. 1 Exemplary pixel of an opto-electrical module
  • FIG. 2 Exemplary defective pixel from an optoelectrical module
  • Fig. 3 a first embodiment of the present invention
  • Fig. 4 a second embodiment of the present invention
  • Fig. 5 a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 6, 7 Two possible embodiments of the second source
  • FIG. 8 shows a cross section through a detail from FIG. 6
  • Fig. 9,11 time signal digrams to two embodiments of the testing according to the invention.
  • FIG. 13 Measurement results as a function of the illumination duration preceding the measurement.
  • Fig. 1 shows an exemplary pixel of an optoelectronic module.
  • the electrodes 104 are driven by logic (not shown) via the data line 101 and the gate line 102. That is, when both a signal applied to the gate line 102, which switches the thin-film transistor 103 on passage, as well as a data signal is applied to the data line 101, is applied to the electrodes 104 of the pixel, a voltage that typically Wei ⁇ se causes the molecules align in a different direction than they tion and thus rotate the polarization direction of the light passing through them by a certain angle.
  • the liquid crystal and color filters are typically not included in the optoelectronic module which is tested according to the invention.
  • the structure of Fig. 1 further includes the capacitor 105.
  • a capacitor connected to the electrodes of the liquid crystal is typically used so that the voltage applied by driving the illustrated cell does not immediately drop when on the gate line and data line no longer voltage at the same time.
  • the capacitor 105 may be connected to the gate line of an adjacent pixel or, as shown in FIG. 1, to ground.
  • ground is understood to mean a common layer to which the capacitors of all pixels are connected, which may be grounded, although there are also embodiments in which it is not earthed, but on a defined, more typical one Way adjustable value is located.
  • FIG. 2 is intended to illustrate an example defect of amorphous silicon that can be found in accordance with the invention.
  • the optoelectronic module typically comprises silicon and / or amorphous silicon.
  • the amorphous silicon is typically deposited to form the TFT, after which it is removed again in the regions outside the transistor, for example by a masking step and a subsequent etching step. It is possible that, for example due to contamination, the mask is damaged, or that the etching process as such is not carried out without errors, so that residues of the amorphous silicon remain outside of the TFT. These residues can lead to the malfunction of the pixel, z. Because they produce a short circuit in the event that they are illuminated.
  • optoelectronic modules in particular LCD screens in normal operation, comprise a light source which is able to cover all the pixels from behind, ie. H. from the side facing away from the user, illuminated with, for example, white polarized light.
  • the polarization direction is rotated in the liquid crystal.
  • the polarization direction can be rotated such that the light can not pass through the screen cover plate provided between the liquid crystal and the user, which is provided with a polarization filter.
  • the corresponding pixel remains dark.
  • the pixel has a defect due to an amorphous silicon residue, this can cause a short circuit under light and the corresponding pixel always appears bright or always dark, regardless of the applied signal.
  • the fabrication of the transistor 103 includes, among other things, the deposition and etching of amorphous silicon.
  • the region in which the amorphous silicon is provided, particularly within the thin film transistor, is masked while all regions outside it without a mask.
  • a typical dry chemical etching step is performed. In the example shown in FIG. 2, it has happened that even after the etching step, the remainder 107 of amorphous silicon is left outside the TFTs.
  • the amorphous silicon is non-conductive as long as no light falls on it. Therefore, if the pixel shown in Fig. 2 is tested in the dark by the prior art methods, no defect can be detected, and the amorphous silicon behaves as an insulator.
  • the defect 107 shown in FIG. 2 triggers a short circuit between electrode 104 and ground 106, so that the pixel shown is defective overall.
  • the inventive testing of the pixel comprises the step of illuminating the pixel with a certain dose of light.
  • the amorphous silicon 107 is conductive and, in the example shown, causes the charge applied via the data line 101 and gate line 102, which is located at the electrode 104 of the pixel, to flow directly to the ground 106 during the test. The defect 107 can thereby be detected (for the test procedure in detail see later).
  • Fig. 3 shows a first embodiment of the device 1 for testing according to the present invention.
  • the apparatus comprises a first source 11 for generating an electromagnetic or particulate beam 15.
  • the generated beam is an electron beam; Also conceivable are ion beams.
  • electromagnetic radiation in particular from the visible spectrum, can be used for testing.
  • the generated beam 15 moves along the optical axis 14. In general, it is possible to focus the beam between the source and the optoelectric module to be tested, in particular to focus, collimate, align, filter, accelerate, decelerate, deflect, and or for astigmatism, etc.
  • the device for testing may comprise one or more of the following elements: optical lens, magnetic lens, electrostatic lens, combined electrostatic magnetic lens, Wien filter, condenser, aligner, collimators, deflectors, accelerator , Decelerators, apertures, stigmators, etc.
  • optical lens optical lens
  • magnetic lens electrostatic lens
  • electrostatic lens combined electrostatic magnetic lens
  • Wien filter condenser
  • aligner collimators
  • deflectors accelerator
  • Decelerators apertures
  • stigmators etc.
  • FIG. 3 a deflector 16 is shown by way of example, with the aid of which the beam can be deflected in order to control different points on the optoelectrical module 10 with the beam.
  • the deflector may generally be one or more electrodes or magnetic deflection coils.
  • the deflector may generally be one or more electrodes or magnetic deflection coils.
  • one or more mirrors or prisms may be used.
  • a deflector is not absolutely necessary if the actuation of different points on the optoelectronic module can take place via an exact movement system of the stage 9, wherein the movement system can move the optoelectric module 10 typically in the xy plane.
  • the xy plane is the plane that is substantially perpendicular to the optical axis of the device for testing.
  • the optical axis is typically defined by the direction of the beam of the first source.
  • the testing of all cells of the optoelectrical module can generally also be carried out in such a way that the surface to be tested is first divided into a plurality of test areas. With the help of one or more deflectors, all the cells within a test area are irradiated and tested in turn, whereby the movement system of the stage is not moved during this period. When the test area has been completely checked and the results stored, the motion system shifts the opto-electrical module so that all cells of a new test area can be irradiated and tested. In this way, the complete opto-electrical module can be tested. In this regard, it is typical, especially in view of the growing sizes of opto-electrical modules, to use multiple devices of the invention for testing an opto-electrical module in parallel.
  • the device according to the invention for testing an optoelectronic module comprises at least two first sources, at least two second sources, and at least two detection units.
  • the at least two devices for testing tested in parallel test different, typically adjacent, test areas in test mode.
  • the total test time for testing an opto-electronic module in the case of n parallel-operated devices for testing is reduced to about 1 / n of the time that would be needed in the case of only one device used for testing.
  • the typical size of the test areas is between 20x20 - 40x40 cm 2 , in particular around 30x30 cm 2 .
  • at least one of the deflectors used is able to provide in each direction a deflection of the beam of +/- 10-20 cm, in particular +/- 15 cm.
  • the beam 15 in FIG. 3 is directed to a cell of the optoelectronic module 10 to be tested.
  • the incident on the optoelectronic module beam 15 causes Se ⁇ kundärteilchen 17 arise and leave the optoelectronic module.
  • the number of secondary particles and the amount of their energy allow conclusions about defects within the irradiated cell of the optoelectronic module.
  • the secondary particles are mixed with the 13 measured.
  • the detector comprises a scintillator, a photomultiplier, and further units for reading out and evaluating the information obtained. It is also typical that a counterpotential can be applied shortly before the detector.
  • Reference numeral 12 represents an annular second source that typically illuminates the optoelectronic module 10 with red or green light. It is generally preferred that the source be shaped and positioned such that the light intensity on the optoelectronic module is constant or nearly constant within a complete test area. This creates identical test conditions for all pixels within the test area.
  • the TFT and the defects, in particular the defects of amorphous silicon are thereby illuminated with the same light intensity.
  • the conductivity of the TFT thus increases in all pixels in the same or almost the same way and the conductivity of the defects of amorphous silicon thus increases in all pixels in each case in the same or almost the same way.
  • the position of the second source may generally be above the optoelectronic module or below the optoelectronic module, ie on the side of the radiation source or on the side of the optoelectronic module opposite it. In the latter case, it is typical for the display to be on a stage which is transparent to the wavelength of the second source. Furthermore, the second source may also be stray light from the environment.
  • the second source typically provides red light.
  • the light may for example have a wavelength between 550 and 800 nm, such as. B. 630 nm.
  • green light from the second source can be provided. Both red and green light is useful to substantially improve the conductivity of amorphous silicon.
  • the detection of the secondary particles is carried out with a detector unit comprising a scintillator and a photomultiplier. The influence of stray light and reflected light reaching the detector on the photomultiplier can be reduced if red light is generated at the second source.
  • the optoelectronic module typically has contact elements (so-called contact pads), via which an electrical contact to a test unit can be produced.
  • the device according to the invention typically allows the beam of the first source to be directed to individual pixels of the optoelectronic module. This means that only one essential part of the beam falls on adjacent pixels. Insignificant here is understood to mean a proportion of not more than 20%.
  • FIG. 4 is an illustration of a second embodiment of an apparatus for testing the present invention.
  • numerous further elements are shown by way of example in this embodiment. It is emphasized, however, that this is merely an illustrative illustration and that the elements of FIG. 4 are by no means necessarily required to practice the invention.
  • only the features specified in the independent claims of the present application are required.
  • FIG. 4 shows, like FIG. 3, a device for testing in which the first source represents a particle beam source.
  • the first source which comprises a cathode I Ia and an anode I Ib, generates a beam 15 of particles, for example of electrons.
  • the anode can simultaneously act as a shutter.
  • a grid 11c may be arranged which is at a certain potential.
  • the beam initially moves in a channel 27, the so-called "liner tube", toward the optoelectronic module 10.
  • a condenser lens 21 Between the anode and the optoelectronic module, a condenser lens 21, two further lenses 22 and 23, which are a projecting and focus lens, are shown by way of example Stigmator 24, electrostatic deflector 28 and magnetic deflector 16.
  • the stigmator is used to correct for astigmatic errors in the beam
  • One deflector is typically used for fine deflection, another deflector for coarse steering
  • the electrostatic deflector is used Deflector for the fine deflection, while the magnetic deflector causes the main deflection
  • the fine deflection can be made very promptly due to the use of an electrostatic deflector
  • the second light source 12 is shown as a ring of LEDs (light emitting diodes), the ring in general and not to the present embodiment limited is arranged such that the optical axis forms the ring center.
  • a conductive grid 25 is arranged, to which a voltage can be applied.
  • any type of spectrometer or energy filter may be arranged instead of the grating.
  • the device according to the invention for testing optoelectronic modules may comprise means for energy filtering the secondary particles.
  • the detector of FIG. 4 consists of a scintillator 13a, a photomultiplier 13b and a light detector 13c. Not shown in Fig. 4 is the logic for evaluating the signals received in the detector. Such logic is typically connected to the test unit (not shown), which applies a certain voltage pattern to the optoelectronic module, as well as the means for energy filtering the secondary particles, such as e.g. B.
  • the grid 25 in Fig. 4th Figure 4 further shows stepper motors 26 for mechanical alignment of the cathode and the vacuum pumping system 20 which is responsible for establishing a vacuum within the apparatus for testing.
  • the pumping system has a plurality of exhaust nozzles attached to the device according to the invention for testing.
  • the pumping system has two exhaust nozzles.
  • vacuums of different strengths are produced in different chambers of the device according to the invention.
  • the optoelectronic module is connected to the test unit 18, which applies voltage to the data and gate lines of the optoelectronic module according to the test pattern used. Not shown in Fig. 4 is the stage.
  • octopole plates 29a and 29b are shown.
  • the octopole plates 29b are provided with a static potential for generating a suction field.
  • the secondary electrons are thereby accelerated upwards. This is also known by the term "collecting" of the secondary particles 12.
  • the second source 12 may be shaped and mounted so as to assist in collecting in the event of a voltage applied thereto
  • the octopole plates 29a are dynamically driven in response to the primary beam It should be emphasized, however, that these octopole plates are not necessarily required for carrying out the testing according to the invention
  • the octopole plates 29b represent exemplary embodiments of a static detection unit and the octopole plates 29a represent exemplary embodiments of a dynamic detection unit. Such detection units may be included in embodiments of the device according to the invention in general.
  • Fig. 5 shows another embodiment of the present invention.
  • the optoelectronic module 10 to be tested is illuminated from below with the light of a second source 12. From above, the electromagnetic radiation emanating from the source 11 is transmitted to the lower detector 13d, wherein, by way of example, a deflection of the beam direction by means of the prism 19 is shown.
  • the radiation of the first source may, for example, be light from the visible spectrum.
  • the detector 13d, e tests the optoelectronic module for defects.
  • the lower detector 13d may, for. B. crystals, which react differently depending on the applied electric field strength.
  • the detector is placed in close proximity to the opto-electronic module for testing, with the distance between the opto-electronic module and detector typically on the order of 10 1 ⁇ m, such as 10 ⁇ m. B. 30 microns, lies.
  • the crystals react differently.
  • This different response can be read off the upper source 13e via the light of the first source returned by the lower detector 13d.
  • the light of the source 12 may also be the ambient light of the room.
  • FIGS. 6 and 7 show two exemplary embodiments of the second source 12.
  • FIG. 6 shows an arrangement of LEDs 120 that has the shape of a ring 121.
  • FIG. 7 shows an arrangement of LEDs 120 having the shape of an inner ring 121 and an outer ring 122.
  • the second source includes a plurality of individual light spot sources.
  • a typical light source is an LED.
  • the light spot sources represent the end pieces of a glass fiber connection to a common light source.
  • a flat light source such as a conventional light bulb or tube.
  • filters in particular color filters, or diffusers can additionally be attached.
  • LEDs have the advantage that light of known and substantially uniform wavelength is generated. However, the light from LEDs is also directed. Therefore, it is typical for a plurality of LEDs to be arranged in such a way that a light intensity which is as uniform as possible in terms of strength is produced on the region of the optoelectronic module to be tested. Typically, more than 20, 25 or 50 LEDs are arranged. For example, 80 or 100 LEDs may be arranged on a ring. The orientation of the LEDs is directed substantially perpendicular to the optoelectronic module. Essentially in this case means that deviations in the range of up to 20 ° to 30 ° are possible.
  • FIG. 9 shows by way of example a section of a second source, the cross section being shown through one side of the annularly arranged plurality of LEDs.
  • the LED 120 shown is mounted in the ring in a recess 31.
  • the recess has walls 34 which lead away from the root 32 of the LED at a defined angle.
  • the beam region 33 of the LED 120 is already restricted to a defined angular range.
  • the beam region 33 bounded by the walls 34 has an aperture angle of between 20 ° and 90 °, often between 30 ° and 60 °, such as 45 °.
  • the LED in general and not limited to the present embodiment, is typically located in the recess such that the head tip of the LED is still within the recess and does not look beyond it.
  • the distance 35 between the head tip of the LED and the edge of the second source is a few mm, e.g. B. between 1/4 mm and 4 mm, in particular 1 mm.
  • the LED is oriented at an angle of 14 ° to the optical axis 14 of the device according to the invention for testing.
  • the orientation is indicated by the line numbered 30.
  • the optical axis 14, located in the center the annular second source 12 is also shown in Fig. 8.
  • the lines marked 14 and 30 in FIG. 8 have an angle of approximately 14 °. Angles of 2 °, 5 °, 10 °, 13 ° and 17 ° also lead to a good homogeneity in the intensity distribution.
  • the ring In an annular and equidistant arrangement of about 80 LEDs, the ring has a diameter of about 40 cm, and at an orientation of about 14 ° to the optical axis and a distance of about 23 cm between the annular second source and the surface to be tested of the optoelectronic module, an excellent, almost homogeneous light intensity can be generated on the optoelectronic module. It should be emphasized, however, that these are merely exemplary values, and there are a variety of other ways to produce a high degree of intensity homogeneity in the area of the optoelectronic module under test.
  • the outer material of the LEDs used is typically an insulator. In order to avoid that in particular backscattered electrons accumulate on the LEDs and thus may possibly lead to disturbing fields, it is possible to attach means for discharging charges in front of the LED. These can in particular be a conductive network.
  • the material in which the LEDs are mechanically anchored is typically a conductor. As a result, not only can charged secondary particles and particles scattered back from the optoelectronic module flow away, but the second source can be set to a certain potential, which assists in collecting the secondary particles (see the description of FIG. 4). Typical potentials of the second source are between 0 and -100 V.
  • FIGS. 9 and 11 show the time course of two embodiments of the testing according to the invention, wherein according to the embodiment described in Fig. 9, a short pulse of light precedes the measuring and takes place according to the embodiment described in Fig. 11, a constant illumination.
  • FIGS. 10 and 12 show, by way of example, the voltage profile at a defect of amorphous silicon and at a defect-free thin-film transistor for the embodiments from FIGS. 9 and 11.
  • the light of the second source used may in particular be all the light sources described so far.
  • the test unit is a circuit known in the prior art, at whose outputs a plurality of signals of different heights can be tapped at different times.
  • the test unit may be, for example, a computer having an input unit, such as an input unit.
  • a presentation unit such.
  • B. a screen a computing unit, such.
  • a CPU central processing unit
  • B. a storage unit such.
  • B. a non-volatile memory for example.
  • a hard disk, and / or a volatile memory such.
  • B. a random access memory (RAM) has.
  • Fig. 9 shows the timing of a test procedure.
  • a voltage is applied to the data line at time t ⁇ . This usually happens shortly before also the gate is opened at time tl. Between t1 and t2 both the gate is open and a signal on the data line. This process is also called “driving.” At time t2, the gate is again blocked, for example, by being reset to a zero potential, or to a negative potential, as shown in Fig. 9.
  • the gate is disabled when the applied voltage falls below the voltage on the data line, and the signal on the data line will typically be delayed thereafter - namely, to the gate
  • the data signal can either be set to 0, or switched to a different value than it was between t ⁇ and t3, which in turn has the advantage that a defect in the transistor, which leads to the fact that, despite the fact that the transistor is actually blocked, this causes the changed data signal to pass through, after a short wait
  • the optoelectronic module is illuminated with a controlled, short light pulse of length t5-t4.
  • Typical light doses of such a light pulse are between 5 lxs (lux * seconds) and 30 lxs, in particular between 10 lxs and 20 lxs such. B. 13 lxs.
  • B. has 1,300 Ix.
  • the term "illuminance” refers to the illuminance in the plane of the optoelectronic module and not to the illuminance at the second source itself.
  • the illumination duration may be between 0.001s and 0.1s, such as 0.01s
  • the second source operates for a period of 0.01 s with an illuminance of 1300 lx, resulting in a light dose of 13 lxs
  • the illumination period is typically chosen such that the amorphous silicon of the defects becomes conductive for a sufficient period of time if the potential previously applied in the pixel can flow off the defect at a rate such that the voltage drop can be detected in the subsequent measurement, this typically means that at least 20% or 30% of the charge in the defective one
  • the lighting period must be before the Measurement be chosen according to the embodiment described in Fig.
  • time t * -t6 is typically on the order of 10 ° s, e.g. B. between 0.5 s and 5 s.
  • a so-called "refresh" must now take place, which means that, as long as the method for testing has not yet been completed, the description and illumination procedure, as shown, for example, in FIG. That is, first the data signal is opened again (time t ⁇ ), then a gate voltage is applied (t1), etc. The entire procedure is repeated until all the pixels of the area to be tested of the optoelectronic module or the complete one optoelectronic module were examined for defects.
  • FIG. 10 shows the voltage drop across a defect-free thin-film transistor ("TFT") and a defect of amorphous silicon (“a-Si defect”) during and after illumination.
  • TFT defect-free thin-film transistor
  • a-Si defect defect of amorphous silicon
  • the voltage in a pixel with an a-Si defect is well different from the voltage in a pixel in which there is no defect and the voltage drop is caused only by the defect-free transistor from the time t5 .
  • the voltage in the TFT has also dropped to such a low value due to the known and unavoidable leakage currents in the TFT that the difference to the voltage in a pixel with a defect amorphous silicon is no longer sufficiently clear.
  • the time of the measurement t6 may generally coincide with the time of the completion of the lighting t5. Alternatively, it is possible to wait a short time between the completion of the illumination and the beginning of the measurement. Furthermore, it is possible to start the measurement already before the lighting is finished. In this regard, however, Make sure that the voltage in a typical a-Si defect at the start of the measurement has already dropped sufficiently compared to the voltage at the defect-free TFT.
  • Fig. 11 shows a slight modification of the method described in Fig. 9, which is that instead of a short pulse of light, the optoelectronic module is constantly illuminated by the second source. For the driving process, this means little or no difference compared to the method of FIG. 9.
  • the pixel is driven and is at a certain voltage.
  • the light from the second source illuminates the pixel so that the amorphous silicon is conductive and voltage can drain.
  • defects of amorphous silicon become conductive and lead to a drop in the voltage.
  • the increased conductivity of the amorphous silicon in the transistor caused by the light also leads to a voltage drop across the transistor.
  • the measurement period in the embodiment of Fig. 11 is limited by the time t7. This results from the fact that the light of the second source remains switched on during the entire measurement.
  • the amorphous silicon in the transistors is therefore conductive during the measurement so that the voltage of the pixels can flow continuously through the (defect-free) transistors.
  • the refresh must take place and the entire procedure from, for example, FIG. 11 must be repeated.
  • the period of time that can be measured in the case of a second source that remains lit is generally much less than the time period available to measure when the illumination is off during the measurement period.
  • the time available for measuring according to the embodiment described in FIG. 11 is, for example, a maximum of 50-80 ms. Will the measuring afterwards still continuing, it is hardly possible to distinguish defective from defect-free pixels.
  • larger wait times between drive (t3) and measurement (t6) can be selected. This has the advantage that even defects that only lead to a slow voltage drop can be detected.
  • Fig. 12 shows the voltage drop in the TFT and in the a-Si defect in the embodiment of Fig. 11 that the illumination is turned on before, during, and after the measurement.
  • the voltage VO present after the driving on the TFT and the a-Si defect drops significantly in the a-Si defect due to the illumination in a comparatively short time, while the decrease in the TFT takes place more slowly. Due to the continuous lighting, however, the voltage drop in the TFT is much more pronounced compared to the situation in which the lighting is switched off again after a short time.
  • the time window in which a measurement can be performed is defined by [t6; t7].
  • the voltage at a defect-free pixel is still sufficiently different from the voltage at a pixel that has a defect of amorphous silicon.
  • the voltage drop in a defect-free pixel due to the leakage current in the TFT which is significantly more pronounced by the illumination than the leakage current through an unlit TFT, is so strong that defective and defect-free pixels can no longer be distinguished with sufficient certainty.
  • a refresh must take place.
  • the pixels are set to a certain voltage according to one of the methods described in FIGS. 9 and 11, for example.
  • all pixels are set to the same voltage, such. B. +/- 5 V or +/- 15 V.
  • the pixels are alternately occupied with a positive and a negative voltage.
  • additional defects can be found due to which leakage currents occur between two adjacent pixels.
  • all even-numbered pixels in a row can be driven to + 10V, while all odd-numbered pixels in the row are driven to -10V.
  • the optoelectronic module is divided into several test areas to be tested.
  • the movement system of the stage makes it possible to move the optoelectronic module such that the different test areas can be approached via the movement system.
  • the motion system is at rest; the pixels are controlled via the deflectors installed in the electron microscope.
  • the beam may be deflected in both the x and y directions.
  • the xy plane is defined as a plane perpendicular to the optical axis of the electron beam microscope.
  • the electron beam is directed to this pixel per pixel for a period of time.
  • the secondary particles - typically secondary electrons - are measured, normally spectroscopic means or energy filters, such.
  • the secondary particles typically leave the opto-electronic module with energy composed of two components.
  • the first component results from the energy distribution of emitted secondary particles typical for the material to be tested.
  • the second component results from the voltage of the pixel. If this is negative, this leads to an increased energy of the secondary particles. If this is positive, the energies of the secondary particles are smaller than after the typical energy distribution of secondary electrons on the material to be tested. For example, if the voltage is 0 or close to 0 due to a defect, the total energy is substantially equal to the energy from the first component.
  • the evaluation of the measured data is typically carried out in a comparison algorithm for all pixels. If, for example, all the pixels are set to -15 V during the driving, and the measurement takes place so long that a maximum of 10% of the voltage has already dropped in the defect-free pixels, this means that the secondary electrons emitted by defect-free pixels, have at least 13.5 eV. Typically, they then have energies of up to about 25 eV, with the energies composed of the two components mentioned above. In this example, the secondary electrons on defect-free pixels, in addition to their typical energy distribution with energies up to 10 eV, receive an additional energy of 13.5 eV - 15 eV, which is caused by the applied negative voltage.
  • Pixels in which, for example, due to an amorphous silicon defect, the voltage has fallen to, for example, 60% of the original voltage are defective and should be detected as such.
  • the resulting voltage in the defective pixel is -9V.
  • the grid placed in front of the detector is set to a voltage of -15V. This means that almost all secondary particles emitted by defect-free pixels reach the detector and are detected there.
  • the secondary particles emitted from the defective pixel having only a voltage of -9V can not largely overcome the counterpotential of -15V. More specifically, only the secondary particles from the defective pixel can reach the detector which, due to its first energy component, is at least 6 eV to have. This leads to a significant difference in the detector results between defect-free pixels and defective pixels.
  • the number of measured secondary electrons can be visualized.
  • a high number can be represented as a bright point, a comparatively low number as a dark point. Comparatively low means compared to the number measured at the pixels of the vicinity or the entire area to be tested.
  • Fig. 13 shows such an optical representation.
  • Reference numerals 41-45 refer to different measurement results of a measurement performed on the same test area of an optoelectronic module, wherein the dose of light irradiated to the optoelectronic module prior to measurement varied. In the measurement result designated 41 only slight differences in the brightness can be detected. The light dose radiated before the measurement was 0 lxs, i. there was no illumination before the measurement.
  • the defect 107 of amorphous silicon is already visible, since significantly fewer secondary electrons could be measured here.
  • the contrast between defect-free and defective pixels begins to decline as the light dose continues to increase.
  • the measurement was performed with the measurement result 44 with a previous light dose of 32.5 lxs and the measurement with the measurement result 45 with a preceding light dose of 65 lxs.
  • the comparatively higher dose of light already causes the number of secondary electrons emitted by defect-free pixels also to decrease.
  • the contrast between defect-free and defective pixels is reduced as light dose increases.
  • the number of secondary electrons emitted by a pixel is set in relation to an average value composed of the corresponding number of secondary electrons emitted from the adjacent pixels.
  • small areas with, for example, 4x4, 8x8, or 10x10 pixels are used as a basis for calculating the average value.
  • the comparison can always be done locally with the neighboring pixels. It is customary not to compare the measured numbers of pixels, but a normalized detector value.
  • a normalized average detector value may be, for example, 120 in one embodiment. If the normalized detector value of a pixel deviates from a previously defined limit value, then this pixel is considered to be defective. Typical limits are between 20% and 40%, especially at 30%.
  • the normalized average detector value is z. For example, at 70.
  • the normalized detector value of the defective pixel is, for example, 60. The defective pixel can therefore no longer be classified as defective, since the difference to the defect-free pixels has become too small. The measurement can only be continued after another refresh.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung (1) zum Testen eines optoelektronischen Moduls (10) zur Verfügung, die eine erste Quelle (11) zum Erzeugen eines elektromagnetischen Strahls oder Teilchenstrahls (15), eine zweite Quelle (12) zum Beleuchten des optoelektronischen Moduls (10) und einen Detektor (13) umfasst. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Testen eines optoelektronischen Moduls (10) zur Verfügung gestellt, das Beleuchten des optoelektronischen Moduls (10), Richten eines elektromagnetischen Strahls oder Teilchenstrahls (15), und Detektieren von Defekten in dem optoelektronischen Modul (10) umfasst. Durch das zu dem elektromagnetischen Strahl oder Teilchenstrahl (15) zusätzliche Beleuchten werden Defekte sichtbar gemacht, die ohne Beleuchten nicht detektierbar wären.

Description

Lichtunterstütztes Testen eines optoelektronischen Moduls
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Testen eines optoelektronischen Modules sowie auf eine Vorrichtung zum Testen eines optoelektronischen Moduls. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Detektieren von fehlerhaften Elementen eines optoelektronischen Moduls sowie eine Vorrichtung zum Detektieren von fehlerhaften Elementen eines optoelektronischen Moduls. Das optoelektronische Modul hat dabei insbesondere die Gestalt eines Anzeigeelements.
Mit steigender Nachfrage für Bildschirmelemente ohne Bildröhre wachsen die Anforderungen für Flüssigkristallanzeigen (LCD) und anderen Anzeigeelemente, bei denen Schaltelemente wie zum Beispiel Dünnfilmtransistoren (TFT) verwendet werden. Bei diesen Anzeigeelementen sind die Bildpunkte matrixförmig angeordnet. Unter „Bildpunkt" soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung der vollständige RGB-Pixel verstanden werden, der typischer Weise aus drei Pixeln zusammengesetzt ist. In diesem Fall ist jedes der drei Pixel für jeweils eine der drei Grundfarben, nämlich rot, grün und blau verantwortlich. Unter Pixel soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung eine Einheit eines optoelektronischen Moduls verstanden werden, die einen Dünnschichttransistor, ein Elektrodenpaar und einen Kondensator umfasst.
Die Schaltelemente jedes Pixels werden in der Regel über Steuerleitungen, d.h. Gateleitungen und Datenleitungen angesteuert. Um eine gute Bildqualität der Anzeigeelemente zu gewährleisten, dürfen keine oder nur sehr wenige der zum Beispiel mehrere Millionen Pixel defekt sein. Um eine kostengünstige Produktion zu gewährleisten, ist es daher vor allem für die immer größer werdenden Anzeigeelemente wichtig, leistungsfähige Online-Testverfahren zur Verfügung zustellen. Bei diesen Testverfahren werden die einzelnen Pixel häufig mit einem Korpuskularstrahl getestet. Der Korpuskularstrahl kann entweder dazu verwendet werden, die über die Zuleitungen aufgebrachte Ladung zu detektieren und/oder Ladung auf eine Pixel-Elektrode aufzubringen.
Das Testen der optoelektronischen Module findet häufig derart statt, dass an sämtliche Pixel über die Gate- und Datenleitungen ein gewisses Spannungsmuster angelegt wird. Anschließend werden beispielsweise mittels eines Elektronenstrahls die einzelnen Pixel bestrahlt und die entstehenden Sekundärelektronen gemessen. Die Messung wird unterstützt durch ein zwischen zu testender Oberfläche und Detektor angeordnetes Gegenpotenzial, das erlaubt, niederenergetische Sekundärelektronen zu filtern und somit Informationen über die Energieverteilung der Sekundärelektronen zu erhalten. In Abhängigkeit der an den Pixeln angelegten Spannung gibt es einen typischen Energiebereich der Sekundärelektronen. Größere Abweichungen hiervon bedeuten, dass das angesteuerte Pixel einen Defekt aufweist, der beispiels- weise dazu führt, dass die Sekundärelektronen, die von diesem Pixel aus emittiert werden, zu langsam sind, um das vor dem Detektor angelegte Gegenfeld zu überwinden. Im Rahmen eines Berichtsystems werden der Defekt sowie die Position des Defekts gespeichert. Je nach optoelektronischem Modul kann der Defekt auf dieser Information aufbauend ausgebessert werden.
Es hat sich gezeigt, dass durch Testverfahren im Stand der Technik, wie zum Beispiel durch das im vorherigen Absatz beschriebene Testverfahren, gewisse Fehlerarten nicht detek- tiert werden können. Ein Beispiel für einen derartigen Fehler ist amorphes Silizium, das zum Beispiel in einem Lithographieschritt nicht vollständig aus Gebieten abgetragen wurde, die während des Ätzens eigentlich vollständig unmaskiert sein sollten. Der in dem Lithographieschritt entstandene amorphe Silizium-Defekt kann bei regulärem Betrieb des zu testenden optoelektronischen Moduls dazu führen, dass das entsprechende Pixel kurzgeschlossen ist und somit unabhängig von den angelegten Signalen an den Gate- und Datenleitungen stets die gleiche Polarisierung erzeugt. Der Pixel ist also defekt und müsste repariert werden. Sind zu viele Pixel fehlerhaft, ist es nicht mehr wirtschaftlich, das zu testende optoelektronische Modul zu reparieren. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen optoelektronischer Module zur Verfügung zu stellen, das die Probleme im Stand der Technik überwindet. Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen optoelektronischer Module zur Verfügung zu stellen, wobei das Verfahren und die Vorrichtung geeignet sind, Fehler in den zu testenden optoelektronischen Modulen aufzufinden, die im Stand der Technik nicht oder nur unvollständig auffindbar waren.
Die Aufgabe wird zumindest teilweise gelöst durch die Vorrichtungen nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 31. Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Testen eines optoelektronischen Moduls mit einer ersten Quelle zum Erzeugen eines elektromagnetischen Strahls oder Teilchenstrahls, einer zweiten Quelle zum Beleuchten des optoelektronischen Moduls und einem Detektor zur Verfügung gestellt.
Typischer Weise dient die erste Quelle dem Abrufen von Testergebnissen und die zweite Quelle der Messbarmachung eines Defekts. In anderen Worten bedeutet dies, dass die Mes¬ sung als solche über die Strahlung oder die Teilchen der ersten Quelle vorgenommen wird, während die zweite Quelle eine Veränderung in dem zu messenden Material hervorruft, so dass defekte Pixel messbar werden, die sich ohne die Strahlung der zweiten Quelle nicht von defektfreien Pixel unterscheiden würden. Typischer Weise ist die zweite Quelle derart geformt und positioniert ist, dass die auf das optoelektronische Modul fallende Beleuchtung innerhalb eines eine Vielzahl von Pixeln des optoelektronischen Moduls umfassenden Gebiets eine im Wesentlichen homogene Intensität aufweist. Im Wesentlichen bedeutet in diesen Zusammenhang, dass Abweichungen unter 15%, typischer Weise unter 10% auftreten können. Die Vielzahl von Pixeln liegt beispielsweise zwischen 50x50 und 1000x1000 wie z. B. 500x500. Das Gebiet, innerhalb dessen eine homogene Beleuchtung stattfindet, ist typischer Weise das Testgebiet, in dem sämtliche Pixel durch Ablenkung des Strahls der ersten Quelle überprüft werden können. Das Gebiet kann zum Beispiel einen Bereich zwischen 200 mm x 200 mm bis 600 mm x 600 mm umfassen.
Die zweite Quelle umfasst typischer Weise mindestens eine LED. Eine LED ist eine light emitting diode. Die LEDs können zueinander äquidistant sein.
Bei dem optoelektrischen Modul handelt es sich typischer Weise um ein Modul, das Element eines (Farb-)Büdschirms ist und Einsatz als Bildschirm für Personal Computers, tragbare Computer, Fernsehapparate etc. finden kann. Flüssigkristalle und Farbfilter sind in dem optoelektronischen Modul meist noch nicht enthalten. Typischer Weise handelt es sich bei den Transistoren um so genannte Dünnschichttransistoren („thin film transistors"; TFT). Es ist typisch, dass in einem fertigen Bildschirm pro Pixel ein oder mehrere Dünnschichttransistoren sowie ein oder mehrere Elektrodenpaare vorgesehen sind. Des Weiteren kann pro Pixel ein oder mehrere Kondensatoren vorgesehen sein. Der Kondensator dient normaler Weise dazu, dass die Spannung an dem Flüssigkristall nicht sofort abfällt, wenn der entsprechende Transistor abgeschaltet wird. Typischer Weise bilden die Gesamtheit aller Pixel samt Flüssigkristallen ein LCD. Weitere Elemente des LCD können Farbfilter sowie die Bildschirmdeckplatte sein. In typischen Ausführungsformen ist das optoelektronische Modul die Bodenplatte eines Bildschirms, wobei die Bodenplatte eine Vielzahl von Dünnschichttransistoren, eine Vielzahl von Elektroden, und eine Vielzahl von Kondensatoren umfasst. Flüssigkristalle sind bei dem erfindungsgemäß zu testenden optoelektronischen Modul typischer Weise noch nicht enthalten.
Die zweite Quelle ist typischer Weise zwischen dem zu testenden optoelektronischen Modul und der ersten Quelle angeordnet. Daneben sind Ausführungsformen möglich, bei denen die erste Quelle zwischen optoelektronischem Modul und zweiter Quelle angeordnet ist, oder, bei denen die beiden Quellen auf einer Höhe angebracht sind. Es ist auch denkbar, dass die beiden Quellen in einer gemeinsamen Halterung angebracht sind. Typischer Weise werden große optoelektronische Module derart getestet, dass die Vorrichtung zum Testen wenigstens zwei erste Quellen, wenigstens zwei zweite Quellen, und wenigstens zwei Detektoren umfasst. In anderen Worten bedeutet das, dass ein paralleles Testen möglich ist. Es finden sich Anwendungen, in denen mindestens 10.000 Pixel auf dem optoelektronischen Modul enthalten sind. Typischer Weise umfasst das erfindungsgemäß zu testende optoelektronische Modul mindestens eine Million Pixel.
Typischer Weise stellt die zweite Quelle Licht mit einer Wellenlänge von höchstens 800 nm zur Verfügung. In weiteren typischen Ausfuhrungsformen stellt die zweite Quelle Licht mit einer Wellenlänge von mindestens 400 nm, typischer Weise von mindestens 550 nm zur Verfügung.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Testen eines optoelektronischen Moduls zur Verfugung gestellt, das umfasst: a. Beleuchten des optoelektronischen Moduls; b. Richten eines elektromagnetischen Strahls oder Teilchenstrahls; und c. Detektieren von Defekten in dem optoelektronischen Modul.
Durch das zu dem Richten des elektromagnetischen Strahls oder Teilchenstrahls zusätzliche Beleuchten werden Defekte sichtbar gemacht, die ohne Beleuchten nicht detektierbar wären.
Typischer Weise findet das Detektieren nur innerhalb eines Zeitraums statt, in dem eine an einen defektfreien Dünnschichttransistor des optoelektronischen Moduls angelegte Spannung auf maximal 80% oder 60% abgesunken ist. Der elektromagnetische Strahl oder Teilchenstrahl wird typischer Weise auf das optoelektronische Modul oder auf eine Detektoreinheit gerichtet. Typischer Weise wird die Spannung an mindestens einem Pixel des optoelektronischen Moduls gemessen. Auf Basis der Spannung an einer Vielzahl von Pixeln kann ein Durchschnittsspannungswert berechnet und die Messung der Spannung von jedem Pixel mit dem Durchschnittsspannungswert verglichen werden. Ein Pixel wird dann als defekt klassifiziert, wenn der gemessene Spannungswert um mehr als einen Grenzprozentsatz von dem Durchschnittsspannungswert abweicht. Typische Grenzprozentsätze liegen zwischen 20% und 40%, insbesondere zwischen 25% und 35% wie zum Beispiel bei 30%. Das dem Ende der Messung vorangehende Beleuchten sollte typischer Weise nur für ein Zeitintervall stattfinden, in dem die Spannung an einem defektfreien Dünnschichttransistor des optoelektronischen Moduls nicht um mehr als 20% bzw. 30%, maximal 50%, abgesunken ist. Das Beleuchten kann entweder abgeschlossen sein, wenn das Messen startet, oder das Beleuchten kann während des Messens fortgesetzt werden. Das Testen kann in einer Vakuumkammer stattfinden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine oder eine Mehrzahl von Vakuumkammern enthalten. Die Vakuumkammern der Mehrzahl von Vakuumkammern können typischer Weise Vakuen unterschiedlichen Niveaus zur Verfügung stellen. Das bedeutet, dass wenigstens die Strahlen der ersten Quelle in einer Vakuumkammer geführt werden. Es ist typisch, dass auch der Detektor in der Vakuumkammer angeordnet ist. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass in einer offenen Umgebung getestet wird. Insbesondere kann es sich bei dem Licht der zweiten Quelle um Raumlicht handeln.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : Beispielhaftes Pixel aus einem optoelektrischen Modul;
Fig. 2: Beispielhaftes fehlerhaftes Pixel aus einem optoelektrischen Modul;
Fig. 3: Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4: Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5: Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6, 7: Zwei mögliche Ausführungsformen der zweiten Quelle;
Fig. 8: Einen Querschnitt durch einen Ausschnitt aus Fig. 6;
Fig. 9,11: Zeit-Signal Digramme zu zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Testens;
Fig. 10, 12: Darstellung des Spannungsabfalls in einem Defekt aus amorphen Silizium und einem Dünnschichttransistor bei kurzer bzw. anhaltender Beleuchtung; und
Fig. 13: Messergebnisse in Abhängigkeit der dem Messen vorangegangenen Beleuchtungsdauer.
Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Pixel aus einem optoelektronischen Modul. Die Elektroden 104 werden durch eine Logik (nicht gezeigt) über die Datenleitung 101 und die Gateleitung 102 angesteuert. Das heißt, wenn sowohl ein Signal an der Gateleitung 102 anliegt, das den Dünnschichttransistor 103 auf Durchlass schaltet, als auch ein Datensignal an der Datenleitung 101 anliegt, liegt an den Elektroden 104 des Pixels eine Spannung an, die typischer Wei¬ se verursacht, dass sich die Moleküle in einer anderen Richtung ausrichten als sie ohne Span- nung ausgerichtet waren und somit die Polarisationsrichtung des durch sie durchtretenden Lichts um einen gewissen Winkel drehen. Der Flüssigkristall und Farbfilter sind in dem optoelektronischen Modul, das erfindungsgemäß getestet wird, typischer Weise noch nicht enthalten. Der Aufbau von Fig. 1 enthält des Weiteren den Kondensator 105. Ein mit den Elektroden des Flüssigkristalls verbundener Kondensator dient typischer Weise dazu, dass die Spannung, die durch ein Ansteuern der dargestellten Zelle angelegt wird, nicht sofort abfallt, wenn an der Gateleitung und Datenleitung nicht mehr gleichzeitig Spannung anliegt. Der Kondensator 105 kann beispielsweise mit der Gateleitung eines benachbarten Pixels oder, wie in Fig. 1 dargestellt, mit Masse verbunden sein. Unter Masse wird in diesem Zusammenhang ein gemeinsames Potenzial („common layer") verstanden, mit dem die Kondensatoren aller Pixel verbunden sind. Dieses kann geerdet sein. Allerdings gibt es auch Ausführungsformen, in denen es nicht geerdet ist, sondern auf einem definierten, typischer Weise einstellbaren Wert liegt.
Fig. 2 soll einen beispielhaften Defekt aus amorphem Silizium darstellen, der erfindungs- gemäß aufgefunden werden kann. Das optoelektronische Modul umfasst typischer Weise Silizium und/oder amorphes Silizium. Das amorphe Silizium wird typischer Weise zur Herstellung der TFT abgeschieden, wobei es danach in den Bereichen außerhalb des Transistors beispielsweise durch einen Maskierungsschritt und einen hierauf folgenden Ätzschritt wieder entfernt wird. Es ist möglich, dass beispielsweise auf Grund einer Verunreinigung die Maske beschädigt ist, oder dass der Ätzvorgang als solches nicht fehlerfrei durchgeführt wird, so dass Reste des amorphen Siliziums außerhalb des TFT übrig bleiben. Diese Reste können zum Fehlverhalten des Pixels führen, z. B. da sie in dem Fall, dass sie beleuchtet werden, einen Kurzschluss produzieren. Häufig umfassen optoelektronische Module, insbesondere LCD Bildschirme im normalen Betrieb eine Lichtquelle, die sämtliche Pixel von hinten, d. h. von der dem Benutzer abgewandten Seite, mit bspw. weißem polarisiertem Licht beleuchtet. Je nach angelegter Spannung an den einzelnen Elektroden des Pixels wird die Polarisationsrichtung im Flüssigkristall gedreht. Dabei kann die Polarisationsrichtung derart gedreht werden, dass das Licht die zwischen Flüssigkristall und Benutzer liegende Bildschirmdeckplatte, die mit einem Polarisationsfilter versehen ist, nicht passieren kann. In diesem Fall bleibt der entsprechende Pixel dunkel. Weist der Pixel jedoch einen Defekt auf Grund eines amorphen Silizium-Rests auf, kann dieser bewirken, dass unter Lichteinfall ein Kurzschluss entsteht und der entsprechende Bildpunkt unabhängig von dem angelegten Signal stets hell oder stets dunkel erscheint.
Die Herstellung des Transistors 103 umfasst unter Anderem das Abscheiden und Ätzen von amorphem Silizium. Das Gebiet, in dem das amorphe Silizium vorgesehen ist, insbesondere innerhalb des Dünnfilmtransistors, wird maskiert, während alle Gebiete außerhalb davon ohne Maske sind. Ein typischer Weise trockenchemischer Ätzschritt wird durchgeführt. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist es passiert, dass auch nach dem Ätzschritt der Rest 107 aus amorphem Silizium außerhalb der TFTs übrig geblieben ist. Das amorphe Silizium ist, solange kein Licht darauf fällt, nicht leitend. Wird das in Fig. 2 gezeigte Pixel daher mit den Methoden aus dem Stand der Technik im Dunklen getestet, kann kein Fehler detektiert werden, das amorphe Silizium verhält sich als Isolator. Für den Einsatz der Zelle in einem optoe- lektrischen Modul ist es aber typisch, dass Licht durch die Zelle durchtritt. Mit steigender Lichtintensität verliert das amorphe Silizium zunehmend seine Isolatoreigenschaften und gewinnt an elektrischer Leitfähigkeit. Damit löst der in Fig. 2 dargestellte Defekt 107 im Betrieb des optoelektronischen Moduls einen Kurzschluss zwischen Elektrode 104 und Masse 106 aus, so dass das gezeigte Pixel insgesamt defekt ist. Das erfϊndungsgemäße Testen des Pixels umfasst den Schritt des Beleuchtens des Pixels mit einer gewissen Lichtdosis. Dadurch wird das amorphe Silizium 107 leitend und führt im gezeigten Beispiel dazu, dass während des Tests die über die Datenleitung 101 und Gateleitung 102 aufgebrachte Ladung, die an der Elektrode 104 des Pixels liegt, direkt zur Masse 106 abfließen kann. Der Defekt 107 kann dadurch detektiert werden (zu dem Testverfahren im Detail siehe später).
Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Testen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung umfasst eine erste Quelle 11 zum Erzeugen eines elektromagnetischen oder korpuskularen Strahls 15. Typischer Weise handelt es sich bei dem erzeugten Strahl um einen Elektronenstrahl; denkbar sind außerdem Ionenstrahlen. Alternativ können elektromagnetische Strahlen insbesondere aus dem sichtbaren Spektrum zum Testen eingesetzt werden. Auch wenn in dieser Anmeldung immer wieder beispielhaft Bezug auf eine Vorrichtung mit einer Elektronenstrahlquelle genommen wird, soll dies nicht einschränkend verstanden werden. Der erzeugte Strahl 15 bewegt sich entlang der optischen Achse 14. Im Allgemeinen ist es möglich, den Strahl zwischen Quelle und dem zu testenden optoelektri- schen Modul zu bündeln, insbesondere zu fokussieren, kollimieren, ausrichten, filtern, beschleunigen, abbremsen, ablenken, und/oder für Astigmatismus korrigieren, etc. Hierzu kann die Vorrichtung zum Testen eine oder mehrere der folgenden Elemente aufweisen: Optische Linse, magnetische Linse, elektrostatische Linse, kombiniert elektrostatisch-magnetische Linse, Wien-filter, Kondensor, Ausrichter, Kollimatoren, Deflektoren, Beschleuniger, Abbremser, Blenden, Stigmatoren usw. Im Fall von Teilchenstrahlen ist es möglich, dass die Teilchen nach der Quelle auf eine hohe Geschwindigkeit gebracht werden, indem sie beispielsweise durch Beschleunigungselektroden durchgeführt werden, und kurz vor dem Auftreffen auf dem optoelektrischen Modul wieder abgebremst werden. Dies hat den Vorteil, dass Wechselwirkungen zwischen den Teilchen, die den Strahl aufweiten, reduziert werden können. In Fig. 3 ist beispielhaft ein Deflektor 16 gezeigt, mit dessen Hilfe der Strahl umgelenkt werden kann, um verschiedene Punkte auf dem optoelektrischen Modul 10 mit dem Strahl anzusteuern. Im Fall eines Teilchenstrahls kann es sich bei dem Deflektor im Allgemeinen um einen oder mehrere Elektroden oder magnetische Ablenkspulen handeln. Im Fall eines elektromagnetischen Strahls können beispielsweise eine oder mehrere Spiegel oder Prismen eingesetzt werden. Ein Deflektor ist nicht zwingend notwendig, wenn die Ansteuerung verschiedener Punkte auf dem optoelektronischen Modul über ein exaktes Bewegungssystem der Bühne 9 erfolgen kann, wobei das Bewegungssystem das optoelektrische Modul 10 typischer Weise in der x-y-Ebene bewegen kann. Die x-y-Ebene ist die Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse der Vorrichtung zum Testen steht. Die optische Achse wird typischer Weise durch die Richtung des Strahls der ersten Quelle definiert. Das Testen sämtlicher Zellen des optoelektrischen Moduls kann im Allgemeinen auch derart erfolgen, dass die zu testende Oberfläche zunächst in eine Vielzahl von Testgebieten eingeteilt wird. Mit Hilfe eines oder mehrerer Deflektoren werden der Reihe nach sämtliche Zellen innerhalb eines Testgebiets bestrahlt und getestet, wobei das Bewegungssystem der Bühne in diesem Zeitraum nicht bewegt wird. Wurde das Testgebiet vollständig überprüft und wurden die Ergebnisse gespeichert, verschiebt das Bewegungssystem das optoelektrische Modul derart, dass sämtliche Zellen eines neuen Testgebiets bestrahlt und getestet werden können. Auf diese Weise kann das vollständige optoelektrische Modul getestet werden. Diesbezüglich ist es insbesondere angesichts der wachsenden Größen optoelektrischer Module typisch, dass mehrere erfϊndungsge- mäße Vorrichtungen zum Testen eines optoelektrischen Moduls parallel eingesetzt werden. Anders ausgedrückt umfasst in diesem Fall die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Testen eines optoelektronischen Moduls wenigstens zwei erste Quellen, wenigstens zwei zweite Quellen, und wenigstens zwei Detektionseinheiten. Die parallel betriebenen wenigstens zwei Vorrichtungen zum Testen überprüfen im Testbetrieb unterschiedliche, typischer Weise benachbarte, Testgebiete. Die gesamte Testdauer zum Testen eines optoelektronischen Moduls im Fall von n parallel betriebenen Vorrichtungen zum Testen reduziert sich auf etwa l/n der Zeit, die im Fall nur einer eingesetzten Vorrichtung zum Testen benötigt werden würde. Die typische Größe der Testgebiete liegt zwischen 20x20 - 40x40 cm2, insbesondere um die 30x30 cm2. Typischer Weise ist zumindest einer der eingesetzten Deflektoren in der Lage, in jede Richtung eine Ablenkung des Strahls von +/- 10-20 cm, insbesondere von +/- 15 cm zur Verfügung zu stellen.
Der Strahl 15 in Fig. 3 wird auf eine zu testende Zelle des optoelektronischen Moduls 10 gerichtet. Der auf das optoelektronische Modul auftreffende Strahl 15 verursacht, dass Se¬ kundärteilchen 17 entstehen und das optoelektronische Modul verlassen. Die Anzahl der Sekundärteilchen und die Höhe ihrer Energie erlauben Rückschlüsse auf Defekte innerhalb der bestrahlten Zelle des optoelektronischen Moduls. Die Sekundärteilchen werden mit dem De- tektor 13 gemessen. Typischer Weise umfasst der Detektor einen Szintillator, einen Photo- multiplier, und weitere Einheiten zum Auslesen und Auswerten der erhaltenen Informationen. Es ist darüber hinaus typisch, dass kurz vor dem Detektor ein Gegenpotenzial angelegt werden kann. Hierzu ist es typisch, dass bspw. ein Gitter oder ein Elektrodenring, auf das bzw. den ein Potenzial gelegt werden kann, vor dem Detektor 13 angeordnet ist. Je nach angelegter Spannung werden alle Sekundärteilchen gefiltert, die das angelegte Potenzial nicht überwinden können. Diese verursachen keinen Ausschlag im Detektor. Alternativ kann eine Energiefilterung auch mit Hilfe eines Magnetfeldes oder einer Kombination aus einem Magnetfeld und einem elektrischen Feld durchgeführt werden. Bezugszeichen 12 stellt eine ringförmige zweite Quelle dar, die typischer Weise das optoelektronische Modul 10 mit rotem oder grünem Licht beleuchtet. Es ist allgemein bevorzugt, dass die Quelle derart geformt und positioniert ist, dass die Lichtintensität auf dem optoelektronische Modul innerhalb eines vollständigen Testgebiets konstant oder nahezu konstant ist. Dadurch werden für alle Pixel innerhalb des Testgebiets identische Testbedingungen geschaffen. Insbesondere werden dadurch die TFT sowie die Defekte, insbesondere die Defekte aus amorphem Silizium, mit gleicher Lichtintensität beleuchtet. Die Leitfähigkeit der TFT steigt somit in allen Pixeln jeweils in gleicher oder nahezu gleicher Weise an und die Leitfähigkeit der Defekte aus amorphem Silizium steigt somit in allen Pixeln jeweils in gleicher oder nahezu gleicher Weise an. Die Position der zweiten Quelle kann im Allgemeinen oberhalb des optoelektronischen Moduls oder unterhalb des optoelektronischen Moduls sein, d.h. auf der Seite der Strahlenquelle oder auf der ihr gegenüberliegenden Seite des optoelektronischen Moduls. Im letzteren Fall ist es typisch, dass das Display auf einer Bühne liegt, die für die Wellenlänge der zweiten Quelle durchsichtig ist. Des Weiteren kann es sich bei der zweiten Quelle auch um Streulicht aus der Umgebung handeln.
Die zweite Quelle stellt typischer Weise rotes Licht zur Verfügung. Das Licht kann beispielsweise eine Wellenlänge zwischen 550 und 800 nm haben, wie z. B. von 630 nm. Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch grünes Licht von der zweiten Quelle zur Verfügung gestellt werden. Sowohl rotes als auch grünes Licht ist geeignet, die Leitfähigkeit von amorphen Silizium wesentlich zu verbessern. Typischer Weise wird die Detektion der Sekundärteilchen mit einer Detektoreinheit vorgenommen, die einen Szintillator und einen Photomul- tiplier umfasst. Der Einfluss von Streulicht und reflektiertem Licht, das den Detektor erreicht, auf den Photomultiplier kann reduziert werden, wenn an der zweiten Quelle rotes Licht erzeugt wird.
Das optoelektronische Modul weist typischer Weise Kontaktelemente (so genannte Kon- taktpads) auf, über die ein elektrischer Kontakt zu einer Testeinheit hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es typischer Weise, den Strahl der ersten Quelle auf einzelne Pixel des optoelektronischen Moduls zu richten. Dies bedeutet, dass nur ein un- wesentlicher Teil des Strahls auf benachbarte Pixel fällt. Unter unwesentlich wird hier ein Anteil von nicht mehr als 20% verstanden.
Fig. 4 ist eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Testen der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu den bereits aus Fig. 3 bekannten Elementen sind in dieser Ausführungsform beispielhaft zahlreiche weitere Elemente dargestellt. Es wird jedoch betont, dass es sich dabei lediglich um eine illustrierende Darstellung handelt, und die Elemente aus Fig. 4 keinesfalls zwingend zur Ausführung der Erfindung erforderlich sind. Zum Ausführen der Erfindung sind lediglich die Merkmale erforderlich, die in den unabhängigen Ansprüchen der vorliegenden Anmeldung angegeben sind.
Fig. 4 zeigt wie Fig. 3 eine Vorrichtung zum Testen, bei der die erste Quelle eine Teil- chenstrahlquelle darstellt. Die erste Quelle 11, die eine Kathode I Ia und eine Anode 1 Ib um- fasst, erzeugt einen Strahl 15 aus Teilchen, zum Beispiel aus Elektronen. Die Anode kann gleichzeitig als Blende fungieren. Vor der Kathode I Ia kann ein Gitter 11c angeordnet sein, das auf einem gewissen Potenzial liegt. Der Strahl bewegt sich zunächst in einem Kanal 27, dem sog. „liner tube", auf das optoelektronische Modul 10 zu. Zwischen Anode und optoelektronischem Modul sind beispielhaft eingezeichnet eine Kondensorlinse 21, zwei weitere Linsen 22 und 23, die eine Projektiv- und Fokuslinse darstellen, der Stigmator 24, der elektrostatische Deflektor 28 und der magnetische Deflektor 16. Der Stigmator dient zur Behebung astigmatischer Fehler in dem Strahl. Ein Deflektor wird typischer Weise für eine Feinauslenkung genutzt, ein weiterer Deflektor für eine Grobauslenkung. In vorliegendem Beispiel sorgt der elektrostatische Deflektor für die Feinauslenkung, während der magnetische Deflektor die Hauptauslenkung verursacht. Die Feinauslenkung kann auf Grund der Benutzung eines elektrostatischen Deflektors sehr zeitnah vorgenommen werden. Die zweite Lichtquelle 12 wird als Ring von LEDs (light emitting diodes) dargestellt, wobei der Ring im Allgemeinen und nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt derart angeordnet ist, dass die optische Achse den Ringmittelpunkt bildet. Kurz vor dem Detektor ist ein leitfähiges Gitter 25 angeordnet, an das eine Spannung angelegt werden kann. Im Allgemeinen kann statt des Gitters jede Art von Spektrometer oder Energiefilter angeordnet sein. In anderen Worten kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Testen von optoelektronische Modul Mittel zum Energiefiltern der Sekundärteilchen umfassen. Der Detektor aus Fig. 4 besteht aus einem Szintilla- tor 13a, einen Photomultiplier 13b und einem Lichtdetektor 13c. Nicht gezeigt in Fig. 4 ist die Logik zum Auswerten der im Detektor erhaltenen Signale. Eine derartige Logik ist typischer Weise mit der Testeinheit (nicht gezeigt) verbunden, die ein gewisses Spannungsmuster an das optoelektronische Modul anlegt, sowie den Mitteln zum Energiefiltern der Sekundärteilchen wie z. B. das Gitter 25 in Fig. 4. Fig. 4 zeigt des Weiteren Schrittmotoren 26 zur mechanischen Ausrichtung der Kathode sowie das Vakuumpumpsystem 20, das dafür zuständig ist, ein Vakuum innerhalb der Vorrichtung zum Testen herzustellen. Es ist möglich, dass das Pumpsystem mehrere Absaugstutzen aufweist, die an der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Testen angebracht sind. In dem Beispiel von Fig. 4 weist das Pumpsystem zwei Absaugstutzen auf. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass Vakuen unterschiedlicher Stärken in verschiedenen Kammern der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt werden. Das optoelektronische Modul ist an die Testeinheit 18 angeschlossen, das an die Daten- und Gateleitungen des optoelektronische Modul gemäß dem verwendeten Testmuster Spannung anlegt. Nicht gezeigt in Fig. 4 ist die Bühne.
Des Weiteren sind in Fig. 4 Oktopolplatten 29a und 29b gezeigt. Die Oktopolplatten 29b werden mit einem statischen Potenzial zum Erzeugen eines Absaugfeldes versehen. Die Sekundärelektronen werden dadurch nach oben beschleunigt. Dies ist auch unter dem Begriff „Einsammeln" der Sekundärteilchen bekannt. Die zweite Quelle 12 kann derart geformt und angebracht sein, dass sie im Fall einer hieran angelegten Spannung das Einsammeln unterstützt. Die Oktopolplatten 29a werden dynamisch in Abhängigkeit des Primärstrahls angesteuert. Sie dienen dazu, die Sekundärelektronen zum Detektor 13a-c zu beschleunigen. Es sei jedoch betont, dass diese Oktopolplatten nicht zwingend zum Ausführen des erfindungsgemäßen Testens erforderlich sind. Die Oktopolplatten 29b stellen beispielhafte Ausführungsformen einer statischen Detektionseinheit und die Oktopolplatten 29a stellen beispielhafte Ausführungsformen einer dynamischen Detektionseinheit dar. Derartige Detektionseinheiten können in Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Allgemeinen enthalten sein.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Ausfuhrungsform gemäß Fig. 5 wird das zu testende optoelektronische Modul 10 von unten mit dem Licht einer zweiten Quelle 12 beleuchtet. Von oben wird die von der Quelle 11 ausgehende elektromagnetische Strahlung auf den unteren Detektor 13d gesendet, wobei beispielhaft eine Umlenkung der Strahlrichtung mit Hilfe des Prismas 19 dargestellt ist. Die Strahlung der ersten Quelle kann beispielsweise Licht aus dem sichtbaren Spektrum sein. Der Detektor 13d,e testet das optoelektronische Modul nach Defekten. Der untere Detektor 13d kann z. B. Kristalle umfassen, die je nach auf sie einwirkender elektrischer Feldstärke unterschiedlich stark reagieren. In diesem Fall wird der Detektor zum Testen in große Nähe zu dem optoelektronischen Modul gebracht, wobei der Abstand zwischen optoelektronischem Modul und Detektor typischer Weise in der Größenordnung von 101 μm, wie z. B. 30 um, liegt. Je nach angelegter Spannung reagieren die Kristalle unterschiedlich. Diese unterschiedliche Reaktion kann über das vom unteren Detektor 13d zurückgesandte Licht der ersten Quelle an einem oberen Detektor 13e abgelesen werden. Das Licht der Quelle 12 kann auch das Umgebungslicht des Raums sein. Figuren 6 und 7 zeigen zwei beispielhafte Ausfuhrungsformen der zweiten Quelle 12. Fig. 6 zeigt eine Anordnung von LEDs 120, die die Form eines Rings 121 aufweist. Fig. 7 zeigt eine Anordnung von LEDs 120, die die Form eines inneren Rings 121 und eines äußeren Rings 122 aufweist. Typischer Weise umfasst die zweite Quelle eine Vielzahl von einzelnen Lichtpunktquellen. Eine typische Lichtpunktquelle ist eine LED. Daneben ist es typisch, dass die Lichtpunktquellen die Endstücke einer Glasfaserverbindung zu einer gemeinsamen Lichtquelle darstellen. Es ist ferner typisch, dass als zweite Quelle eine flächige Lichtquelle benutzt wird, wie beispielsweise eine herkömmliche Glühbirne oder Leuchtröhre. Ferner können zusätzlich Filter, insbesondere Farbfilter, oder Diffusoren angebracht werden.
Die Benutzung von LEDs hat den Vorteil, dass Licht bekannter und im Wesentlichen einheitlicher Wellenlänge erzeugt wird. Das Licht von LEDs ist jedoch auch gerichtet. Daher ist es typisch, dass eine Vielzahl von LEDs derart angeordnet wird, dass eine in der Stärke möglichst einheitliche Lichtintensität auf dem zu testenden Gebiet des optoelektronischen Moduls entsteht. Es werden typischer Weise mehr als 20, 25 oder 50 LEDs angeordnet. Zum Beispiel können auf einem Ring 80 oder 100 LEDs angeordnet sein. Die Orientierung der LEDs ist im Wesentlichen senkrecht auf das optoelektronische Modul gerichtet. Im Wesentlichen bedeutet in diesem Fall, dass Abweichungen im Bereich von bis zu 20° bis 30° möglich sind. So hat sich in Experimenten gezeigt, dass eine leicht gerichtete Anordnung eine sehr einheitlich Intensitätsverteilung auf dem zu testenden Gebiet des optoelektronische Moduls erlaubt. Die LEDs wurden dabei in einem Ring gemäß Fig. 6 oder Fig. 7 angeordnet, wobei ihre Ausrichtung in einem Winkel von 14° zur optischen Achse der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgte. Im Allgemeinen fuhren Ausrichtungswinkel zwischen 0° und 25° zu guten Ergebnissen, insbesondere Winkel zwischen 10° und 20°. In Fig. 9 ist beispielhaft ein Ausschnitt einer zweiten Quelle gezeigt, wobei der Querschnitt durch eine Seite der ringförmig angeordneten Mehrzahl von LEDs gezeigt ist. Die gezeigte LED 120 ist in dem Ring in einer Vertiefung 31 befestigt. Die Vertiefung weist Wände 34 auf, die in einem definierten Winkel von der Wurzel 32 der LED wegfuhren. Hierdurch wird der Strahlbereich 33 der LED 120 bereits auf einen definierten Winkelbereich eingeschränkt. Typischer Weise weist der durch die Wände 34 begrenzte Strahlbereich 33 einen Öffnungswinkel von zwischen 20° und 90° auf, häufig zwischen 30° und 60° wie zum Beispiel 45°. Die LED ist im Allgemeinen und nicht beschränkt auf die vorliegende Ausführungsform typischer Weise derart in der Vertiefung angeordnet, dass die Kopfspitze der LED sich noch innerhalb der Vertiefung befindet und nicht darüber hinausschaut. Typischer Weise ist der Abstand 35 zwischen Kopf spitze der LED und dem Rand der zweiten Quelle einige mm, z. B. zwischen 1/4 mm und 4 mm, insbesondere 1 mm. Des Weiteren ist die LED in einem Winkel von 14° zur optischen Achse 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Testen ausgerichtet. Die Ausrichtung wird durch die Linie mit der Referenznummer 30 angezeigt. Die optische Achse 14, die sich im Mittelpunkt der ringförmigen zweiten Quelle 12 befindet, ist in Fig. 8 ebenfalls eingezeichnet. Die mit 14 und mit 30 gekennzeichneten Linien aus Fig. 8 weisen einen Winkel von ca. 14° auf. Winkel von 2°, 5°, 10°, 13° und 17° führen ebenfalls zu einer guten Homogenität in der Intensitätsverteilung. Bei einer ringförmigen und äquidistanten Anordnung von ca. 80 LEDs, wobei der Ring einen Durchmesser von ca. 40 cm aufweist, sowie bei einer Ausrichtung von ca. 14° zur optischen Achse und einem Abstand von ca. 23 cm zwischen der ringförmigen zweiten Quelle und der zu testenden Oberfläche des optoelektronischen Moduls, kann eine hervorragende, nahezu homogene Lichtintensität auf dem optoelektronische Modul erzeugt werden. Es sei jedoch betont, dass dies nur exemplarische Werte sind, und es eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten gibt, ein hohes Maß an Intensitätshomogenität auf dem zu testenden Gebiet der optoelektronische Modul herzustellen.
Das Außenmaterial der eingesetzten LEDs ist typischer Weise ein Isolator. Um zu vermeiden, dass sich insbesondere rückgestreute Elektronen an den LEDs ansammeln und somit evtl. zu störenden Feldern führen können, ist es möglich, vor der LED Mittel zum Ableiten von Ladungen anzubringen. Diese können insbesondere ein leitfahiges Netz sein. Das Material, in dem die LEDs mechansich verankert sind, ist typischer Weise ein Leiter. Dadurch können nicht nur geladene Sekundärteilchen und von dem optoelektronische Modul zurückgestreute Teilchen abfließen, sondern die zweite Quelle kann auf ein gewisses Potenzial gesetzt werden, das das Einsammeln der Sekundärteilchen unterstützt (vgl. die Beschreibung zu Fig. 4). Typische Potenziale der zweiten Quelle liegen zwischen 0 und -100 V.
Die Figuren 9 und 11 zeigen den zeitlichen Verlauf von zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Testens, wobei gemäß der in Fig. 9 beschriebenen Ausführungsform ein kurzer Lichtimpuls dem Messen vorangeht und gemäß der in Fig. 11 beschriebenen Ausführungsform eine ständige Beleuchtung stattfindet. Die Figuren 10 und 12 zeigen zu den Ausführungsformen aus Fig. 9 und 11 jeweils beispielhaft den Spannungsverlauf an einem Defekt aus amorphem Silizium und an einem defektfreien Dünnschichttransistor. Bei dem verwendeten Licht der zweiten Quelle kann es sich insbesondere um sämtliche bisher beschriebenen Lichtquellen handeln. Die Testeinheit ist eine im Stand der Technik bekannte Schaltung, an deren Ausgängen mehrere Signale verschiedener Höhe zu unterschiedlichen Zeitpunkten abgegriffen werden können. Die Testeinheit kann beispielsweise ein Computer sein, der eine Eingabeeinheit, wie z. B. eine Maus und/oder eine Tastatur, eine Darstellungseinheit, wie z. B. einen Bildschirm, eine Recheneinheit, wie z. B. eine CPU (central processing unit), und eine Speichereinheit, wie z. B. einen Permanentspeicher, bspw. eine Festplatte, und/oder einen flüchtigen Speicher, wie z. B. einen RAM (Random Access Memory), aufweist.
Fig. 9 zeigt den zeitlichen Verlaufeines Testvorgangs. Mittels der Testeinheit wird zum Zeitpunkt tθ eine Spannung an die Datenleitung angelegt. Dies erfolgt in der Regel kurz bevor auch das Gate zum Zeitpunkt tl geöffnet wird. Zwischen tl und t2 ist sowohl das Gate geöffnet, als auch ein Signal an der Datenleitung. Dieser Vorgang wird auch das „Treiben" genannt. Zum Zeitpunkt t2 wird das Gate wiederum gesperrt, indem es beispielsweise wieder auf ein Nullpotenzial gelegt wird, oder, wie in Fig. 9 gezeigt, auf ein negatives Potenzial. Letzteres hat den Vorteil, dass Defekte innerhalb des Gates wie z. B. ein Kurzschluss zwischen Gate- und Datenleitung detektiert werden können. Im Allgemeinen ist das Gate gesperrt, wenn die angelegte Spannung die Spannung an der Datenleitung unterschreitet. Das Signal an der Datenleitung wird typischer Weise erst danach - nämlich zum Zeitpunkt t3 - verändert. Das Treiben ist abgeschlossen. Zum Zeitpunkt t3 kann das Datensignal entweder auf 0 gesetzt werden, oder auf einen anderen Wert geschaltet werden, als er zwischen tθ und t3 vorlag. Letzteres hat wiederum den Vorteil, dass ein Defekt im Transistor, der dazu führt, dass trotz eigentlich gesperrtem Transistor dieser das veränderte Datensignal passieren lässt, entdeckt werden kann. Nach einer kurzen Wartezeit zwischen t3 und t4 wird in der Ausfuhrungsform von Fig. 9 das optoelektronische Modul mit einem kontrollierten, kurzen Lichtimpuls der Länge t5-t4 beleuchtet. Typische Lichtdosen eines solchen Lichtimpulses liegen zwischen 5 lxs (lux* Sekunden) und 30 lxs, insbesondere zwischen 10 lxs und 20 lxs wie z. B. 13 lxs. Die verwendete Lichtdosis wird typischer Weise mit einem Licht erreicht, das zwischen 500 Ix und 2.500 Ix Beleuchtungsstärke (1 Ix=I lm/m2), insbesondere zwischen 1.000 Ix und 1.500 Ix wie z. B. 1.300 Ix aufweist. Der Ausdruck „Beleuchtungsstärke" bezieht sich auf die Beleuchtungsstärke in der Ebene des optoelektronischen Moduls und nicht auf die Beleuchtungsstärke an der zweiten Quelle selbst. Die Beleuchtungsdauer kann beispielsweise zwischen 0.001 s und 0.1 s gewählt werden, wie z. B. 0.01 s. Wird also die zweite Quelle für einen Zeitraum von 0.01 s mit einer Beleuchtungsstärke von 1.300 Ix betrieben, ergibt sich eine Lichtdosis von 13 lxs. Der Beleuchtungszeitraum wird typischer Weise derart gewählt, dass das amorphe Silizium der Defekte für einen ausreichenden Zeitraum leitfähig wird. Der Zeitraum ist ausreichend, wenn das in dem Pixel zuvor angelegte Potenzial über den Defekt in einer Stärke abfließen kann, dass der Spannungsabfall bei der nun folgenden Messung detektiert werden kann. Dies bedeutet typischer Weise, dass bei der Messung zumindest 20 % oder 30 % der Ladung in dem defekten Pixel bereits abgeflossen sein sollten. Gleichzeitig darf der Beleuchtungszeitraum vor der Messung gemäß der in Fig. 9 beschriebenen Ausführungsform nicht zu lange gewählt werden, weil dann die Ladung auch merklich über das amorphe Silizium des defektfreien Transistors abfließen würde und somit ein defektes Pixel nicht mehr von einem defektfreien Transistor unterscheidbar wäre.. Die Wartezeit zwischen t4 und t3 kann im Allgemeinen auch weggelassen werden, dann wäre t3=t4. Der Vorteil einer Wartezeit ist jedoch, dass sich die Spannung nach Umschalten der Datenleitung zum Zeitpunkt t3 etwas sta¬ bilisiert, bevor dann bei t4 die Beleuchtung angeschaltet wird. Typische Wartezeiten für das Zeitintervall zwischen Abschluss des Treibens (t3) und Beleuchtung (t4) liegen zwischen 50-100μs. Wenn die Lichtquelle wie in Fig. 9 gezeigt während der Messung ausgeschaltet ist, unterliegt die Messung keinem Zeitdruck, der über die bekannten Zeitgrenzen aus dem Stand der Technik hinausgeht. Da die Spannung auch in den defektfreien Pixeln auch ohne Beleuchtung allmählich abfallt, ist zu einem gewissen Zeitpunkt t*>t6 von allen Pixeln so viel Ladung abgeflossen, dass keine sinnvollen Messergebnisse mehr erreicht werden können. Die Zeit t*-t6 liegt typischer Weise in der Größenordnung von 10° s, z. B. zwischen 0.5 s und 5 s. Um das Testen des optoelektronischen Moduln fortzusetzen, muss nun ein so genannter „Refresh" stattfinden. Das bedeutet, dass - sofern das Verfahren zum Testen noch nicht abgeschlossen ist - die Beschreibe- und Beleuchtungsprozedur, wie z. B. in Fig. 9 gezeigt, von neuem gestartet wird. Das heißt, zunächst wird wieder das Datensignal geöffnet (Zeitpunkt tθ), dann eine Gatespannung angelegt (tl) etc. Die gesamte Prozedur wird so oft wiederholt, bis sämtliche Pixel des zu testenden Gebiets des optoelektronischen Moduls bzw. des vollständigen optoelektronischen Moduls auf Defekte untersucht wurden.
In Fig. 10 ist der Spannungsabfall an einem defektfreien Dünnschichttransistor („TFT") und einem Defekt aus amorphem Silizium („a-Si Defekt") während und nach der Beleuchtung dargestellt. Anfangs liegt die Spannung am TFT und am a-Si Defekt bei VO. Dies entspricht der Spannung, die sich nach dem Treiben eingestellt hat. Ohne Licht nimmt die Spannung nur sehr langsam ab, in dem in Fig. 10 dargestellten Maßstab ist dies kaum zu erkennen. Wird zum Zeitpunkt t4 die Beleuchtung eingeschaltet, findet bis zum Zeitpunkt t5, d.h. so lange die Beleuchtung auf das optoelektronische Modul gerichtet wird, ein deutlicher Spannungsabfall im a-Si Defekt statt. Auch im Transistor ist ein Spannungsabfall zu erkennen, allerdings ist dieser deutlich kleiner ausgeprägt als der Spannungsabfall im Defekt aus amorphem Silizium. Nach Abschalten der Beleuchtung, d.h. nach t5, fallt die Spannung im TFT und im a-Si Defekt nur sehr langsam ab. Das langsame Abfallen ist bedingt durch die stets vorhandenen Leckströme. Für die Messung bedeutet dies, dass die Spannung in einem Pixel mit einem a-Si Defekt ab dem Zeitpunkt t5 gut zu unterscheiden ist von der Spannung in einem Pixel, in dem es keinen Defekt gibt, und der Spannungsabfall lediglich durch den defektfreien Transistor verursacht wird. Zu einem späteren Zeitpunkt, der einige Sekunden nach t5 bzw. t6 liegen kann, ist die Spannung im TFT auf Grund der bekannten und nicht verhinderbaren Leckströme im TFT ebenfalls auf einen solchen niedrigen Wert abgesunken, dass der Unterschied zur Spannung in einem Pixel mit einem Defekt aus amorphen Silizium nicht mehr hinreichend deutlich ist. In diesem Fall muss, um die Messung fortzusetzen, ein Refresh stattfinden. Der Zeitpunkt der Messung t6 kann im Allgemeinen mit dem Zeitpunkt der Beendigung der Beleuchtung t5 zusammenfallen. Alternativ ist es möglich, eine geringe Zeit zwischen Beendigung der Beleuchtung und Beginn der Messung abzuwarten. Ferner ist es möglich, die Messung bereits vor Beendigung der Beleuchtung zu beginnen. Diesbezüglich ist allerdings dar- auf zu achten, dass die Spannung in einem typischen a-Si Defekt zum Messbeginn im Vergleich zur Spannung am defektfreien TFT bereits hinreichend abgefallen sein sollte.
Fig. 11 zeigt eine geringe Abwandlung von dem in Fig. 9 beschriebenen Verfahren, die darin besteht, dass anstelle eines kurzen Lichtimpulses das optoelektronische Modul von der zweiten Quelle ständig beleuchtet wird. Für den Treibevorgang bedeutet dies im Vergleich zu dem Verfahren aus Fig. 9 keinen oder keinen wesentlichen Unterschied. Zum Zeitpunkt t3 ist das Pixel getrieben und liegt auf einer gewissen Spannung. Das Licht der zweiten Quelle beleuchtet das Pixel, so dass das amorphe Silizium hierin leitend ist und Spannung abfließen kann. Wie bereits erwähnt, werden dadurch Defekte aus amorphem Silizium leitend und führen zum Abfall der Spannung. Darüber hinaus, wenngleich auch in einer geringeren Ausprägung, führt auch die durch das Licht hervorgerufene erhöhte Leitfähigkeit des amorphen Siliziums im Transistor zu einem Spannungsabfall über den Transistor. Diese beiden Umstände sollten bei der Wahl der Zeitpunkte t6 und t7 berücksichtigt werden. Denn: Zwischen t3 und t7 muss ein hinreichend langer Zeitraum liegen, dass Spannung über die Defekte aus amorphem Silizium abfallen kann. Das bedeutet, es kann nicht direkt nach dem Treiben mit der Messung begonnen werden, da in diesem Fall manche Defekte aus amorphem Silizium noch nicht sichtbar gemacht werden konnten, weil die Spannung eine gewisse Zeit braucht, um abzufallen. Gleichzeitig darf das Zeitintervall zwischen dem Ende des Treibens (t3) und dem Beginn der Messung (t6) nicht zu groß gewählt werden, da in diesem Fall Spannung nicht nur in den defekten Pixeln abgefallen wäre, sondern auch in den defektfreien Pixeln, und zwar über das amorphe Silizium in den Dünnschichttransistoren. Im Allgemeinen sollten bis zum Ende des Messvorgangs defektfreie Pixel nicht mehr als maximal 10% bzw. maximal 20-30% der ursprünglich angelegten Spannung verloren haben.
Des Weiteren ist der Messzeitraum in der Ausführungsform aus Fig. 11 durch den Zeitpunkt t7 begrenzt gezeigt. Dieser ergibt sich daher, dass das Licht der zweiten Quelle während der gesamten Messung angeschaltet bleibt. Das amorphe Silizium in den Transistoren ist daher während der Messung derart leitfähig, dass die Spannung der Pixel kontinuierlich über die (defektfreien) Transistoren abfließen kann. Zum Zeitpunkt t7 bzw. kurz danach ist es also nicht mehr möglich, in der Messung zu unterscheiden, ob der gemessene Spannungsabfall tatsächlich von einem Defekt verursacht wurde oder aber von den defektfreien Transistoren. Zu diesem Zeitpunkt muss also der Refresh stattfinden, und die gesamte Prozedur aus bspw. Fig. 11 wiederholt werden. Der Zeitraum, in dem im Fall einer weiterhin leuchtenden zweiten Quelle gemessen werden kann, ist im Allgemeinen wesentlich kleiner als der zur Messung zur Verfügung stehende Zeitraum, wenn die Beleuchtung im Messzeitraum ausgeschaltet ist. Unter wesentlich kleiner werden hier Zeitunterschiede in der Höhe wenigstens einer Größenordnung verstanden. Der zum Messen zur Verfügung stehende Zeitraum gemäß der in Fig. 11 beschriebenen Ausführungsform beträgt bspw. maximal 50-80 ms. Wird das Messen danach noch weiter fortgesetzt, ist es kaum noch möglich, defekte von defektfreien Pixeln zu unterscheiden. Das an Fig. 9 beispielhaft dargestellte Testverfahren, das vor der Messung das optoelektronische Modul lediglich mit einer kurzen Lichtdosis bestrahlt, erfordert im Allgemeinen daher weniger Refreshzyklen als das Testverfahren, bei dem eine konstante Beleuchtung stattfindet. Darüber hinaus können größere Wartezeiten zwischen Treiben (t3) und Messung (t6) gewählt werden. Dies hat den Vorteil, dass auch Defekte, die nur zu einem langsamen Spannungsabfall führen, detektiert werden können.
Fig. 12 zeigt den Spannungsabfall im TFT und im a-Si Defekt in der Ausführungsform von Fig. 11, dass die Beleuchtung vor, während, und nach der Messung angeschaltet ist. Die nach dem Treiben am TFT und am a-Si Defekt anliegende Spannung VO fällt im a-Si Defekt auf Grund der Beleuchtung in vergleichsweise kurzer Zeit deutlich ab, während sich der Abfall im TFT langsamer vollzieht. Auf Grund der anhaltenden Beleuchtung ist jedoch der Spannungsabfall im TFT deutlich ausgeprägter im Vergleich zu der Situation, in der die Beleuchtung nach kurzer Zeit wieder abgeschaltet wird. Das Zeitfenster, in dem eine Messung durchgeführt werden kann, wird durch [t6;t7] definiert. In diesem Zeitintervall ist die Spannung an einem defektfreien Pixel noch hinreichend deutlich zu unterscheiden von der Spannung an einem Pixel, das einen Defekt aus amorphem Silizium aufweist. Nach t7 ist jedoch auch der Spannungsabfall in einem defektfreien Pixel auf Grund des Leckstroms im TFT, der durch die Beleuchtung wesentlich ausgeprägter ist als der Leckstrom durch einen unbeleuchteten TFT, so stark, dass defekte und defektfreie Pixel nicht mehr mit hinreichender Sicherheit unterschieden werden können. Bevor das Testen fortgeführt wird, muss ein Refresh stattfinden.
Die Messung wird im Folgenden beispielhaft unter Verwendung eines Elektronenstrahl- mikroskops erklärt. Zunächst werden die Pixel beispielsweise nach einem der in den Figuren 9 und 11 beschriebenen Verfahren auf eine gewisse Spannung gelegt. Typischer Weise werden alle Pixel dabei auf die gleiche Spannung gelegt, wie z. B. +/-5 V oder +/-15 V. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Pixel alternierend mit einer positiven und einer negativen Spannung belegt werden. In diesem Fall können zusätzlich Defekte aufgefunden werden, auf Grund derer Leckströme zwischen zwei benachbarten Pixeln auftreten. Beispielsweise können alle geradzahligen Pixel einer Reihe auf +10 V getrieben werden, während alle ungeradzahligen Pixel der Reihe auf -10 V getrieben werden. Es ist sinnvoll, in diesem Fall in der benachbarten Reihe alle ungeradzahligen Pixel auf -10 V zu legen und alle geradzahligen Pixel auf +10 V. Hierdurch wird erreicht, dass die vier nächsten Nachbarn von jedem Pixel eine entgegengesetzte Spannung aufweisen als sie der Pixel selbst hat.
Das optoelektronische Modul wird -je nach Größe und Ablenkmöglichkeiten innerhalb des Elektronenstrahlmikroskops - in mehrere zu testende Testgebiete eingeteilt. Das Bewegungssystem der Bühne erlaubt es, das optoelektronische Modul derart zu bewegen, dass die unterschiedlichen Testgebiete über das Bewegungssystem angefahren werden können. Während des Testens eines Testgebiets ruht das Bewegungssystem; die Ansteuerung der Pixel erfolgt über die in dem Elektronenmikroskop eingebauten Deflektoren. Typischer Weise kann der Strahl sowohl in der x-Richtung, als auch in der y-Richtung abgelenkt werden. Die x-y- Ebene wird als zur optischen Achse des Elektronenstrahhnikroskops senkrechte Ebene definiert. Der Elektronenstrahl wird pro Pixel für einen gewissen Zeitraum auf dieses Pixel gelenkt. Die Sekundärteilchen - typischer Weise Sekundärelektronen - werden gemessen, wobei normaler Weise spektroskopische Mittel oder Energiefilter, wie z. B. ein mit einem Potenzial belegbares Gitter, vor den Detektor vorgesehen sind. Die Sekundärteilchen verlassen das optoelektronische Modul typischer Weise mit einer Energie, die sich aus zwei Komponenten zusammensetzt. Die erste Komponente ergibt sich aus der für das zu testende Material typischen Energieverteilung von emittierten Sekundärteilchen. Die zweite Komponente ergibt sich aus der Spannung des Pixels. Ist diese negativ, führt dies zu einer erhöhten Energie der Sekundärteilchen. Ist diese positiv, sind die Energien der Sekundärteilchen kleiner als nach der typischen Energieverteilung von Sekundärelektronen auf dem zu testenden Material. Ist die Spannung beispielsweise auf Grund eines Defekts gleich 0 oder nahe 0, entspricht die Gesamtenergie im Wesentlichen der Energie aus der ersten Komponente.
Die Auswertung der gemessenen Daten erfolgt typischer Weise in einem Vergleichsalgorithmus für alle Pixel. Werden beispielsweise sämtliche Pixel während des Treibens auf -15 V gesetzt, und findet die Messung so lange statt, dass in den defektfreien Pixeln maximal 10% der Spannung bereits abgefallen ist, so bedeutet dies, dass die Sekundärelektronen, die von defektfreien Pixel emittiert werden, mindestens 13.5 eV aufweisen. Typischer Weise haben sie dann Energien von bis zu ca. 25 eV, wobei sich die Energien aus den beiden oben genannten Komponenten zusammensetzen. In diesem Beispiel erhalten die Sekundärelektronen auf defektfreien Pixeln also neben der für sie typischen Energieverteilung mit Energien bis zu 10 eV eine zusätzliche Energie von 13.5 eV - 15 eV, die durch die angelegte negative Spannung verursacht wird. Pixel, bei denen bspw. auf Grund eines amorphen Silizium Defekts die Spannung auf bspw. 60% der ursprünglichen Spannung abgesunken ist, sind defekt und sollten als solches detektiert werden können. In diesem Beispiel mit 60% ist die resultierende Spannung in dem defekten Pixel -9 V. Das vor dem Detektor angebrachte Gitter wird beispielsweise auf eine Spannung von -15 V gelegt. Das bedeutet, dass nahezu alle Sekundärteilchen, die von defektfreien Pixeln emittiert werden, zu dem Detektor gelangen und dort detektiert werden. Die Sekundärteilchen, die von dem defekten Pixel, das nur noch eine Spannung von -9 V aufweist, emittiert werden, können jedoch größtenteils das Gegenpotenzial von - 15 V nicht überwinden. Genauer gesagt können nur die Sekundärteilchen von dem defekten Pixel den Detektor erreichen, die auf Grund ihrer ersten Energiekomponente mindestens 6 eV haben. Dies führt zu einem deutlichen Unterschied in den Detektorergebnissen zwischen de- tektfreien Pixeln und defekten Pixeln.
Pro Pixel können die Anzahl der gemessenen Sekundärelektronen optisch dargestellt werden. Eine hohe Anzahl kann als heller Punkt, eine vergleichsweise niedrige Anzahl kann als dunkler Punkt dargestellt werden. Vergleichsweise niedrig bedeutet im Vergleich zu der Anzahl, die an den Pixeln der näheren Umgebung oder des gesamten zu testenden Gebietes gemessen wurden. Fig. 13 zeigt eine derartige optische Darstellung. Die Referenznummern 41-45 beziehen sich unterschiedliche Messergebnisse einer durchgeführten Messung an dem gleichen Testgebiet eines optoelektronischen Moduls, wobei die Lichtdosis, die vor Messung auf das optoelektronische Modul aufgestrahlt wurde, variierte. In dem mit 41 bezeichneten Messergebnis können nur geringe Unterschiede in der Helligkeit erkannt werden. Die vor der Messung aufgestrahlte Lichtdosis war 0 lxs, d.h. es fand keine Beleuchtung vor der Messung statt. Dadurch wurde der Defekt aus amorphem Silizium nicht leitfähig; er kann nicht detek- tiert werden. Die Lichtdosis bei der zweiten Messung, der Messergebnis mit der Nummer 42 bezeichnet wird, lag bei 6.5 lxs. Der Defekt 107 aus amorphem Silizium ist bereits sichtbar, da hier deutlich weniger Sekundärelektronen gemessen werden konnten. Noch deutlicher wird der Unterschied in dem Messergebnis 43, das bei einer Messung mit 13 lxs gemessen wurde. Der Kontrast zwischen defektfreien und defekten Pixeln beginnt jedoch mit weiterhin wachsender Lichtdosis zu sinken. So wurde die Messung mit dem Messergebnis 44 mit einer vorangehenden Lichtdosis von 32.5 lxs und die Messung mit dem Messergebnis 45 mit einer vorangehenden Lichtdosis von 65 lxs durchgeführt. Die vergleichsweise höhere Lichtdosis verursacht bereits, dass die Anzahl von Sekundärelektronen, die von defektfreien Pixeln emittiert werden, ebenfalls sinkt. Der Kontrast zwischen defektfreien und defekten Pixeln reduziert sich bei nun steigender Lichtdosis.
Typischer Weise wird die Anzahl der von einem Pixel emittierten Sekundärelektronen in Relation zu einem Durchschnittswert gesetzt, der sich aus der entsprechenden Anzahl von den benachbarten Pixeln emittierten Sekundärelektronen zusammensetzt. Typischer Weise werden kleine Gebiete mit bspw. 4x4, 8x8, oder 10x10 Pixeln als Ausgangsbasis zur Berechnung des Durchschnittswertes herangezogen. Somit kann der Vergleich stets lokal mit den benachbarten Pixeln erfolgen. Dabei ist es üblich, nicht die gemessenen Anzahlen von Pixeln zu vergleichen, sondern einen normierten Detektorwert. Ein normierter Durchschnittsdetektorwert kann in einem Ausführungsbeispiel bspw. 120 sein. Weicht nun der normierte Detektorwert eines Pixel derart davon ab, dass es einen zuvor definierten Grenzwert überschreitet, so gilt dieses Pixel als fehlerhaft. Typische Grenzwerte liegen zwischen 20% und 40%, insbesondere bei 30%. Ist in dem vorliegenden Beispiel bei einem Pixel also eine Abweichung von über +/- 30% festzustellen, d.h. ist der normierte Detektorwert bei diesem Pixel kleiner als 120*0.7=84 oder größer als 120*1.3=156, wird dieses Pixel als fehlerhaft klassifiziert. In anderen Worten, liegt das Verhältnis des normierten Detektorwertes eines Pixels zu dem normierten Durchschnittsdetektorwert zwischen 0.7 und 1.3, so wird das entsprechende Pixel als defektfrei klassifiziert. Liegt das Verhältnis unterhalb 0.7 oder oberhalb von 1.3, so wird das Pixel als fehlerhaft klassifiziert. Diese Information wird jeweils gespeichert.
Ist das optoelektronische Modul vor der Messung zu lange beleuchtet worden, so hat bereits überall, d.h. auch bei den defektfreien Pixeln, ein deutlicher Spannungsabfall stattgefunden. Der normierte Durchschnittsdetektorwert liegt z. B. bei 70. Der normierte Detektorwert des defekten Pixels liegt bspw. bei 60. Das defekte Pixel kann daher nicht mehr als defekt klassifiziert werden, da der Unterschied zu den defektfreien Pixel zu gering geworden ist. Die Messung kann erst nach einem weiteren Refresh fortgesetzt werden.
Die Darstellung des Messverfahrens war lediglich ein Beispiel, um die Anschaulichkeit der vorliegenden Anmeldung zu erhöhen. Dies darf keinesfalls einschränkend verstanden werden. Grundsätzlich können und werden an die Pixel und die vor dem Detektor angebrachten spektroskopischen Mittel im Allgemeinen Spannungen aller möglichen Höhen angelegt. Diese können sich auch um Größenordnungen der Spannung in dem oben beschriebenen Messbeispiel unterscheiden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Testen eines optoelektronischen Moduls (10), umfassend: a. eine erste Quelle (11) zum Erzeugen eines elektromagnetischen Strahls oder Teilchenstrahls (15); b. eine zweite Quelle (12) zum Beleuchten des optoelektronischen Moduls; und c. einen Detektor (13; 13a, 13b, 13c; 13d, 13e).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Quelle dem Erzeugen von Testergebnissen dient und die zweite Quelle der Messbarmachung eines Defekts (107) dient.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strahl der ersten Quelle auf einzelne Pixel (103, 104, 105) des optoelektronischen Moduls gerichtet werden kann.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Quelle eine ringförmige Lichtquelle ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Quelle derart geformt und positioniert ist, dass die auf das optoelektronische Modul fallende Beleuchtung innerhalb eines eine Vielzahl von Pixeln des optoelektronischen Moduls umfassenden Gebiets eine im Wesentüchen homogene Intensität aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Quelle mindestens eine LED (120) umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Quelle zwischen 50 und 100 LEDs (120) umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-7 , wobei die LEDs zueinander äquidistant sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite Quelle eine Vielzahl von LEDs um¬ fasst, die in einem ringförmigen Muster (121) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite Quelle eine Vielzahl von LEDs um- fasst, die in zwei zueinander beabstandeten ringförmigen Mustern (121, 122) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektrische Modul Silizium und/oder amorphes Silizium umfasst.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Modul die Bodenplatte eines Bildschirms darstellt, wobei die Bodenplatte eine Vielzahl von Dünnschichttransistoren (103), eine Vielzahl von Elektroden (104), und eine Vielzahl von Kondensatoren (105) umfasst.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl mindestens eine Million ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Quelle o- berhalb des optoelektronischen Moduls angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Quelle unterhalb des optoelektronischen Moduls angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Modul mindestens einen Transistor (103) aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend eine Testeinheit (18) mit Kontakten zum elektrischen Kontaktieren der Vorrichtung mit auf dem optoelektronischen Modul angebrachten Kontaktelementen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend eine Steuereinheit der zweiten Quelle zum An- und Ausschalten der zweiten Quelle und/oder zum Synchronisieren der zweiten Quelle mit einem an die Testeinheit angelegten elektrischen Signal.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, des Weiteren umfassend einen elektrischen Schaltkreis zum Erzeugen von elektrischen Signalen an der Testeinheit.
20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Quelle eine Teilchenstrahlquelle zum Erzeugen eines Teilchenstrahls ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Quelle eine Elektronenstrahlquelle zum Erzeugen eines Elektronenstrahls ist.
22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Quelle unter einer Bühne (9) zum Tragen des optoelektronischen Moduls angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Modul ein Teil eines LCDs ist.
24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Modul eine Bildschirmgrundplatte ist.
25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung wenigstens zwei erste Quellen, wenigstens zwei zweite Quellen, und wenigstens zwei Detektoren umfasst.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Quelle Licht aus dem sichtbaren Spektrum, insbesondere rotes Licht zur Verfügung stellt.
27. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren umfassend einen elektrischen Messschaltkreis zum Messen der in Pixeln des optischen Moduls gespeicherten Spannung, wobei der elektrische Messschaltkreis mit den Kontaktelementen des optoelektronischen Moduls verbunden ist.
28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, des Weiteren eine Bühne (9) zum Halten des optoelektronischen Moduls umfassend.
29. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Modul keine Flüssigkristalle aufweist.
30. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strahl der ersten Quelle dem Erzeugen von Sekundärteilchen dient, die von dem Detektor gemessen werden.
31. Verfahren zum Testen eines optoelektronischen Moduls, umfassend: a. Beleuchten des optoelektronischen Moduls; b. Richten eines elektromagnetischen Strahls oder Teilchenstrahls; und c. Detektieren von Defekten in dem optoelektronischen Modul.
32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei das der elektromagnetische Strahl oder Teilchenstrahl von einer ersten Quelle erzeugt wird und das Beleuchten mit Hilfe einer zweiten Quelle durchgeführt wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-32, wobei das Verfahren in einer Dunkelkammer durchgeführt wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-33, des Weiteren umfassend das Anlegen einer Spannung an das optoelektronische Modul.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-34, wobei das optoelektronische Modul Dünnschichttransistoren umfasst, und das Detektieren nur innerhalb eines Zeitraums stattfindet, in dem die Spannung an defektfreien Dünnschichttransistoren des optoelektronischen Moduls um nicht mehr als 20% der zuvor angelegten Spannung gesunken ist.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-35, wobei das optoelektronische Modul Dünnschichttransistoren umfasst, und das Detektieren nur innerhalb eines Zeitraums stattfindet, in dem die Spannung an defektfreien Dünnschichttransistoren des optoelektronischen Moduls um nicht mehr als 40% der zuvor angelegten Spannung gesunken ist.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-36, wobei der elektromagnetische Strahl oder Teilchenstrahl auf das optoelektronische Modul gerichtet wird.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-37, wobei der elektromagnetische Strahl oder Teilchenstrahl auf eine Detektoreinheit gerichtet wird.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-38, des Weiteren umfassend den Schritt des Messens der Spannung an mindestens einem Pixel des optoelektronischen Moduls.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-39, des Weiteren umfassend den Schritt des Messens der Spannung an einer Vielzahl von Pixeln des optoelektronischen Moduls.
41. Verfahren nach Anspruch 40, wobei auf Basis der Messergebnisse der Spannung an der Vielzahl der Pixel ein Durchschnittsspannungswert berechnet wird und die Mes- sung der Spannung von jedem Pixel mit dem Durchschnittsspannungswert verglichen wird.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 39-41, wobei ein Pixel als defekt klassifiziert wird, wenn der gemessene Spannungswert um mehr als einen Grenzprozentsatz von dem Durchschnittsspannungswert abweicht.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-42, wobei das Beleuchten vor und während des Richtens des Strahls und/oder vor und während des Detektieren stattfindet.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-43, wobei das Beleuchten vor dem Richten des Strahls abgeschlossen ist.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-44, wobei das Beleuchten für ein Zeitintervall zwischen 100 μs und 0.5 s stattfindet.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-45, wobei das Beleuchten für ein Zeitintervall zwischen 0.01 s und 0.1 s stattfindet.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-46, wobei das Beleuchten nur für ein Zeitintervall stattfindet, in dem die Spannung an einem defektfreien Dünnschichttransistor des optoelektronischen Moduls um nicht mehr als 10% der zuvor angelegten Spannung gesunken ist.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-47, wobei das Beleuchten nur für ein Zeitintervall stattfindet, in dem die Spannung an einem defektfreien Dünnschichttransistor des optoelektronischen Moduls um nicht mehr als 20% der zuvor angelegten Spannung gesunken ist.
49. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-48, des Weiteren umfassend den Schritt des Platzierens des optoelektronischen Moduls auf einer Bühne.
50. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-49, wobei die Spannung für einen Zeitraum an Kontaktelementen des optoelektrischen Moduls angelegt wird.
51. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-50, wobei das Beleuchten des optoelektronischen Moduls dem Richten eines Strahls vorangeht.
52. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-51, wobei das Beleuchten derart durchgeführt wird, dass die innerhalb eines eine Vielzahl von Pixeln des optoelektronischen Moduls umfassenden Gebiets eintreffende Beleuchtung im Wesentlichen homogen ist.
53. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-52, wobei durch das Anlegen einer Spannung an das optoelektronische Modul ein Treiben durchgeführt wird.
54. Vorrichtung nach Anspruch 53, wobei zwischen Treiben und Detektieren eine Wartezeit liegt.
55. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-54, wobei das Beleuchten derart stattfindet, dass die Beleuchtungsstärke auf dem optoelektronischen Modul bei etwa 500-1.500 Ix liegt.
56. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-55, wobei das Detektieren Messen von Sekundärelektronen, die von einem Elektronenstrahl auf dem optoelektronische Modul erzeugt wurden, umfasst.
57. Verfahren nach einem der Ansprüche 31-56, wobei das Testen in einer Vakuumkammer stattfindet.
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