Jun’ya Tsutsumi（研究员）、Tatsuo Hasekawa（首席研究经理）以及米乐m6官方网站（AIST；院长：Ryoji Chubachi）柔性材料基础团队、柔性电子研究中心（主任：Toshihide Kamata）的其他人员开发了一种新的成像技术，用于集体检查晶体管有机检查的性能分布。由大量晶体管组成的信息终端设备（包括电子纸和显示器）的制造过程中的时间。

信息技术和社会的最新进步对控制显示设备中每个像素的开/关的有源背板制造技术的发展产生了强烈的需求。最有前途的解决方案是基于印刷的制造技术（“印刷电子”技术），因为它在制造大面积设备且能耗相当低方面具有巨大优势。然而，对于由大量晶体管组成的有源背板，目前还没有快速、集中的检测技术，这一直是实现印刷制造的瓶颈。在这项研究中，研究人员开发了一种新的栅极调制成像（GMI）技术，该技术利用CCD面传感器来检测由晶体管栅极偏置引起的有机半导体光学透射率和反射率的微小变化。通过该技术获得的晶体管性能分布图像，可以快速集体检查有源背板有机晶体管的性能分布。

这项技术的详细信息将在线发表在欧洲科学期刊上，有机电子*.

印刷电子技术可以通过卷对卷工艺生产大面积的电子器件，例如显示器和传感器片，无需使用巨大的真空设施，生产率很高，因此该技术有望彻底改变未来的电子行业。

这种创新技术的实际实施需要复杂的基本技术，以实现可重复且统一的设备性能。特别是有源背板的制造过程需要对数百万个晶体管的性能分布进行快速、集中的检测，因此需要创新的检测技术。

AIST一直在广泛的方面推动印刷电子技术的研究和开发。部分研发重点是基于印刷的有源背板制造以及对其设备性能的快速检查。对于由数百万个晶体管组成的有源背板的检查，传统的电气测量技术需要花费不切实际的时间。 （假设检查一个晶体管需要一分钟，那么总的检查时间约为两年！）此外，如果我们使用用于液晶显示器的集体检查技术，则很难检查导致亮度不均匀和显示速率降低的晶体管的性能分布（迁移率和响应时间），而可以检测到导致坏点的缺陷晶体管。为了实现有源背板性能分布的快速集体检查，研究人员开发了一种新技术，可以可视化施加栅极偏压引起的有机晶体管光学透射率和反射率的微小变化。

这项工作的一部分得到了日本科学技术振兴机构通过创新研究与开发计划 (S-Innovation) 的战略促进支持，“基于聚合物的柔性显示器的开发：新型高性能聚合物半导体及其印刷 AM-TFT 的创新。”

图1显示了所开发的GMI技术的示意图。当通过施加栅极偏压在有机晶体管中积累电荷载流子时，其有机半导体层的光学透射率和反射率会发生轻微变化（10^-4)。在 GMI 测量中，栅极偏置应用于有源背板中配置的所有晶体管，并捕获处于导通和截止状态的晶体管的光学图像。然后通过图像处理获得开启和关闭状态之间的图像差异，即门调制（GM）图像。断开连接）可以被集体检测到。

图1：GMI技术示意图

图2显示了有机晶体管阵列的GM图像。黄色部分对应于工作晶体管引起的透过率变化，而没有对比度的另一部分对应于有缺陷的晶体管。 GM 图像的强度与晶体管特性显示出明显的相关性：高迁移率晶体管表现出高 GM 强度。这表明可以从GM图像的强度集中检查导致显示亮度不均匀的晶体管的迁移率分布。

图2有机晶体管阵列的GMI测量结果

向晶体管施加栅极偏压后，可以在各种定时获得GM图像，从而可以检查晶体管的响应时间分布。如图 3 所示，施加栅极偏压后，晶体管表现出从截止状态到导通状态的逐渐变化。从放大图像可以看出，沟道有划痕的晶体管由于载流子积累无效而表现出非常慢的响应时间。该功能可以集中检查导致显示速率降低的晶体管响应时间分布。

图 3 随时间发展的 GM 图像

开发的 GMI 技术的特点允许快速、集中地检查大量晶体管的性能分布。当采用市售的400万像素CCD传感器作为分辨率为200 ppi的晶体管阵列的GMI并且假设成像视野为1 cm时²，传感器一次测量（约10分钟）即可获取6200个晶体管的GM图像。如果并行配置高速CCD面阵传感器（例如400个），则可以在几分钟内完成对由超过25亿个晶体管组成的有源背板的检测。

研究人员计划提高 GMI 技术的灵敏度和速度以及成像区域扩展，以将该系统安装到实际的有源背板印刷生产线上。