JP2006337456A - Light emitting device and checking method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数の発光素子を基板面に配列することで発光領域を形成し、当該発光領域に配列された前記発光素子を利用して、例えば感光体に対する露光もしくは画像表示を行う発光装置に関し、特に製造工程において前記発光素子の発光特性を検査する場合において好適な構成を具備した発光装置とその発光特性の検査方法に関する。 The present invention relates to a light-emitting device that forms a light-emitting region by arranging a plurality of light-emitting elements on a substrate surface and uses the light-emitting elements arranged in the light-emitting region to perform exposure or image display on a photoreceptor, for example. In particular, the present invention relates to a light emitting device having a suitable structure in the case of inspecting the light emission characteristics of the light emitting element in the manufacturing process and a method for inspecting the light emission characteristics.
例えば感光体上に潜像を書き込むための露光方式としては、高速化、小型化、高信頼性などの観点から従来よりLEDアレイ方式が多用されている。このLEDアレイ方式に利用される露光ディバイスとしては、多数の微小な発光ダイオードを基板上に直線状に配列した構成のものが利用される。この場合、多数の微小な発光ダイオードを一枚の基板上に一度にパターニングすることが不可能であるため、予め個々に形成された微小な発光ダイオードを精度よく基板上に配列させる必要がある。このために、各LEDチップの配列誤差を少なくするための高精度な実装技術が必要となり、これに伴い製造コストが高騰するなどの問題点を抱えている。 For example, as an exposure method for writing a latent image on a photoconductor, an LED array method has been frequently used from the viewpoint of speeding up, downsizing, and high reliability. As an exposure device used in this LED array system, a configuration in which a large number of minute light emitting diodes are linearly arranged on a substrate is used. In this case, since it is impossible to pattern a large number of minute light emitting diodes on a single substrate at a time, it is necessary to accurately arrange the minute light emitting diodes formed in advance on the substrate. For this reason, a highly accurate mounting technique for reducing the arrangement error of each LED chip is required, and this causes problems such as an increase in manufacturing cost.
そこで、前記した露光装置において、LEDに代わる露光ディバイスとして有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子を用いた例が、次に示す特許文献1および2などに開示されている。これによれば、有機ELによる発光素子が基板面に直線状に配列させた構成とされ、一枚の基板上に前記発光素子をパターニング化させることが可能である。このために、前記したようなLEDチップを直線状に多数配列させる際の実装上の困難さが避けられ、低コスト化を図ることができる。
図1は、前記した露光装置に用いられる露光ディバイスとして、有機EL素子を採用した構成例を示している。すなわち、基板1上にはR(赤)、G(緑)、B(青)の各色を発光する有機EL素子Er,Eg,Ebがそれぞれ直線状に配列されると共に、これらは互いに隣接して配置されている。すなわち、隣接する各R,G,BのEL素子によってカラー発光素子を構成し、このカラー発光素子が直線状に配列された構成にされている。
FIG. 1 shows a configuration example in which an organic EL element is employed as an exposure device used in the exposure apparatus described above. That is, organic EL elements Er, Eg, and Eb that emit light of R (red), G (green), and B (blue) are linearly arranged on the
図2は前記した1つの有機EL素子の積層構造の例を示したものである。この有機EL素子は、基本的にはガラス等の透明基板1上に、例えばITOによる透明電極(陽極)2と発光機能層3、およびアルミ合金などによる金属電極(陰極)4とが順次積層されることで構成されている。
FIG. 2 shows an example of the laminated structure of one organic EL element described above. In this organic EL element, a transparent electrode (anode) 2 made of, for example, ITO, a light emitting
そして、前記発光機能層3は有機化合物による単一の発光層3a、あるいは有機正孔輸送層3bと発光層3aによる二層構造、または有機正孔輸送層3bと発光層3aおよび有機電子輸送層3cからなる三層構造、さらには前記透明電極2と正孔輸送層3bとの間に正孔注入層3dを、また前記金属電極4と電子輸送層3cとの間に電子注入層3eを挿入した多層構造になされる場合もある。そして、前記発光機能層3において発生する光は、矢印で示したように前記透明電極2および透明基板1を介して外部に導出される。
The light emitting
ところで、図1に示した構成の露光装置においては、その製造過程における検査工程において、各R,G,Bを発光するEL素子Er,Eg,Ebの個々における発光特性を測定する測定工程が実行される。その測定工程としては、例えば色彩計測器等の光学測定器を用いてR,G,Bの各色のEL素子による色度、輝度、色温度等が所定の範囲内であるか否かが検証される。 By the way, in the exposure apparatus having the configuration shown in FIG. 1, in the inspection process in the manufacturing process, a measurement process for measuring the light emission characteristics of each of the EL elements Er, Eg, Eb that emit light of R, G, B is executed. Is done. As the measurement process, for example, using an optical measuring instrument such as a color measuring instrument, it is verified whether the chromaticity, luminance, color temperature, etc. of the R, G, B EL elements are within a predetermined range. The
図3は前記した色彩計測器により素子の発光特性を測定する例を説明するものである。すなわち、被測定面(EL素子による発光面)11からの光は対物レンズ12および固定絞り13を介して射出立体角Ωが設定される。そして、固定絞り13を介した光はリレーレンズ14により平行光線になされ、視感度補正フィルタ15を介して光電変換器16に入射される。なお、前記視感度補正フィルタ15は、R,G,Bの各色のEL素子の測定に対応して例えばターレット回転により選択されるように構成されている。
FIG. 3 illustrates an example in which the light emission characteristics of the element are measured by the above-described color measuring instrument. In other words, the light from the surface to be measured (light emitting surface by the EL element) 11 has an emission solid angle Ω set through the objective lens 12 and the fixed aperture 13. Then, the light passing through the fixed diaphragm 13 is made into a parallel light beam by the
ところで、前記した露光装置においては益々その高解像度化の要求が高まり、これに伴い露光ディバイスとしての前記有機EL素子単体の発光面積はより微小化され、これが高密度に配列された構成が求められるようになっている。したがって、図3に示した色彩計測器などにより測定可能な被測定面の最小面積よりも、測定対象である発光素子単体の面積が小さくなる場合には、素子の正確な発光特性を測定することが不可能になる。 By the way, in the exposure apparatus described above, there is an increasing demand for higher resolution, and accordingly, the light emission area of the organic EL element alone as an exposure device is further miniaturized, and a configuration in which the light emission area is arranged at high density is required. It is like that. Therefore, when the area of the single light emitting element to be measured is smaller than the minimum area of the surface to be measured that can be measured by the color measuring instrument or the like shown in FIG. Becomes impossible.
すなわち、図1に示す符号Aは前記光学測定器による測定可能な最小面積の例を示しており、これに対して四角で区切られた素子単体の発光面積は、符号Aで示された測定可能な最小面積よりも小さな面積となる。この様な技術的な課題に対処するために複数の素子を同時に点灯させることで、測定可能な面積Aに対応した点灯領域を作ることも考えられるが、図1に示したように列毎に発光色が異なる前記した露光装置に用いられる発光装置においては、前記した手段を採用することも不可能となる。 That is, the symbol A shown in FIG. 1 shows an example of the minimum area that can be measured by the optical measuring instrument. On the other hand, the light emission area of a single element divided by a square is measurable as indicated by the symbol A. The area is smaller than the minimum area. In order to deal with such a technical problem, it is conceivable to create a lighting region corresponding to the measurable area A by simultaneously lighting a plurality of elements, but as shown in FIG. In the light emitting device used in the above-described exposure apparatus having a different emission color, it is impossible to adopt the above-described means.
この発明は、前記した問題点に着目してなされたものであり、光学測定器による測定可能な最小面積よりも小さな発光面積を有する発光素子を備えた例えば露光装置に適用される発光装置において、その発光特性を検査するに際して好適な構成を具備した発光装置とその発光特性の検査方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and in a light emitting device applied to, for example, an exposure apparatus provided with a light emitting element having a light emitting area smaller than the minimum area measurable by an optical measuring instrument, It is an object of the present invention to provide a light emitting device having a suitable configuration and a method for inspecting the light emission characteristics when inspecting the light emission characteristics.
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる発光装置の好ましい形態は、請求項1に記載のとおり、複数の発光素子を配列することで発光領域を形成し、当該発光領域に配列された前記発光素子を利用して感光体に対する露光もしくは画像表示を行う発光装置であって、前記発光領域外に感光体に対する露光もしくは画像表示に寄与しないモニタ用発光素子を少なくとも1つ備え、前記モニタ用発光素子の発光面積が、前記発光領域に配列された個々の発光素子の発光面積よりも大きく形成されている点に特徴を有する。 In a preferred embodiment of the light emitting device according to the present invention made to solve the above-described problems, a light emitting region is formed by arranging a plurality of light emitting elements, and the light emitting device is arranged in the light emitting region. A light-emitting device that performs exposure or image display on a photoreceptor using the light-emitting element, and includes at least one monitor light-emitting element that does not contribute to exposure or image display on the photoreceptor outside the light-emitting area, The light emitting area of the light emitting element for use is characterized in that it is formed larger than the light emitting area of the individual light emitting elements arranged in the light emitting region.
また、前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる検査方法は、請求項9に記載のとおり、前記した構成の発光装置における前記発光領域に配列された発光素子の発光特性を検査する検査方法であって、前記モニタ用発光素子に対して駆動電流を供給して発光駆動させる発光駆動工程と、発光状態の前記モニタ用発光素子からの光を取り込んで、光計測手段による発光特性を測定する測定工程とを実行することを特徴とする。
The inspection method according to the present invention, which has been made to solve the above-described problem, inspects the light emission characteristics of the light emitting elements arranged in the light emitting region in the light emitting device having the above structure, as set forth in
以下、この発明にかかる発光装置およびその検査方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態においては、すでに説明した各図に示す構成要素と同一の機能を果たす部分を同一符号で示している。 Hereinafter, a light emitting device and an inspection method thereof according to the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. In the embodiments described below, portions that perform the same functions as the constituent elements shown in the drawings described above are denoted by the same reference numerals.
図4に示す実施の形態においてはR,G,Bの各色を発光する有機ELによる発光素子Er,Eg,Ebがそれぞれ直線状に、かつ互いに隣接して基板1上に積層されることにより形成されている。すなわち、この発光素子Er,Eg,Ebによって発光領域を形成しており、これらが前記したように感光体に対する露光ディバイスとして機能することになる。
In the embodiment shown in FIG. 4, the light emitting elements Er, Eg, and Eb by organic EL that emit each color of R, G, and B are formed on the
一方、前記した発光領域を形成する素子Er,Eg,Ebの配列パターンの長手方向両端には、モニタ用発光素子が同じく基板1上に積層されることにより形成されている。この図4に示す実施の形態においてはR,G,Bの各色に対応するモニタ用発光素子としてER,EG,EBが基板1上に積層形成されており、これらは発光領域を形成する前記素子Er,Eg,Ebと同一の層構造に構成されている。
On the other hand, monitor light-emitting elements are also formed on the
すなわち、前記モニタ用発光素子ER,EG,EBと、発光領域を形成する発光素子Er,Eg,Ebとは有機EL素子により構成され、同一の成膜工程において同時に基板1上に形成されている。したがって、モニタ用発光素子と発光領域を形成する発光素子とはR,G,Bの各色毎において電気的な特性を揃えることができ、その発光駆動電流に対する輝度特性および順方向電圧などについて、それぞれ略同一の温度依存特性および経時変化の特性を持たせたものとすることができる。
That is, the light emitting elements ER, EG, EB for monitoring and the light emitting elements Er, Eg, Eb forming the light emitting region are composed of organic EL elements, and are simultaneously formed on the
加えて、前記モニタ用発光素子ER,EG,EBは、その成膜面積が発光領域を形成する前記発光素子Er,Eg,Ebの個々に比較して遥かに大きな面積となるように構成されている。これにより、モニタ用発光素子は図3に基づいて説明した光学的な測定器による測定可能な最小面積Aよりも大きな発光面積になされている。なお、前記した発光素子の光学的な特性を測定するためには、前記モニタ用発光素子ER,EG,EBと前記発光領域に配列された発光素子Er,Eg,Ebとは、個別に発光制御できるように構成されていることが望ましい。 In addition, the monitor light emitting elements ER, EG, and EB are configured so that their film-forming areas are much larger than the individual light emitting elements Er, Eg, and Eb that form the light emitting region. Yes. As a result, the light emitting element for monitoring has a light emitting area larger than the minimum area A measurable by the optical measuring instrument described with reference to FIG. In order to measure the optical characteristics of the light emitting elements, the light emitting elements ER, EG, and EB for monitoring and the light emitting elements Er, Eg, and Eb arranged in the light emitting region are individually controlled to emit light. It is desirable to be able to configure.
前記した構成を利用して発光素子の光学的な特性を測定するには、R,G,Bの各色毎のモニタ用発光素子に対して個別に駆動電流を供給して発光駆動させると共に、この時のモニタ用発光素子からの光を取り込んで、例えば図3に示した形態の光計測手段により発光特性(例えば前記した色度、輝度、色温度等)を、R,G,Bの各色毎に測定する工程が実行される。これにより、同一基板上に配列された発光素子Er,Eg,Ebの発光特性が所定の規格内にあるか否かを検証することができる。 In order to measure the optical characteristics of the light emitting element using the above-described configuration, the monitor light emitting element for each color of R, G, and B is individually supplied with a driving current to drive light emission. The light from the monitor light emitting element is taken in, and the light emission characteristics (for example, the chromaticity, luminance, color temperature, etc. described above) are set for each color of R, G, B by the light measuring means of the form shown in FIG. The step of measuring is performed. Thereby, it is possible to verify whether or not the light emission characteristics of the light emitting elements Er, Eg, and Eb arranged on the same substrate are within a predetermined standard.
前記モニタ用発光素子ER,EG,EBは、前記したように発光素子の光学的な特性を検証することに利用できるだけでなく、前記各モニタ用発光素子に所定の定電流を供給した場合に発生する順方向電圧を利用することで、各発光素子Er,Eg,Ebの温度依存性および経時変化に基づく輝度特性を補償するために利用することができる。図5はこれを実現させる一例を説明するものである。 The monitor light emitting elements ER, EG, and EB can be used not only for verifying the optical characteristics of the light emitting elements as described above, but also when a predetermined constant current is supplied to each of the monitor light emitting elements. By using the forward voltage to be used, it can be used to compensate for the temperature dependence of each light emitting element Er, Eg, Eb and the luminance characteristics based on the change over time. FIG. 5 illustrates an example for realizing this.
符号1はすでに説明した発光装置を構成する基板を示しており、これには前記したとおり、モニタ用発光素子ER,EG,EBが配置されている。また、発光領域を形成する発光素子Er,Eg,Ebはそれぞれn個配列されており、説明の便宜上、これらに1〜nの符号を付けて示している。
一方、モニタ用発光素子ER,EG,EBにそれぞれ定電流を供給する定電流源IR,IG,IBがそれぞれ備えられ、これら定電流源より各モニタ用発光素子に定電流を供給した時に発生する順方向電圧VfR,VfG,VfBが、それぞれサンプルホールド回路8R,8G,8Bに供給されるように構成されている。そして、前記各サンプルホールド回路8R,8G,8Bによってホールドされた順方向電圧VfR,VfG,VfBは、各DC−DCコンバータ9R,9G,9Bに対してそれぞれ制御電圧として供給されるように構成されている。 On the other hand, constant current sources IR, IG, and IB for supplying constant currents to the monitor light emitting elements ER, EG, and EB, respectively, are provided, and are generated when constant currents are supplied from the constant current sources to the monitor light emitting elements. The forward voltages VfR, VfG, and VfB are configured to be supplied to the sample and hold circuits 8R, 8G, and 8B, respectively. The forward voltages VfR, VfG, and VfB held by the sample and hold circuits 8R, 8G, and 8B are respectively supplied to the DC-DC converters 9R, 9G, and 9B as control voltages. ing.
前記各DC−DCコンバータ9R,9G,9Bは、前記各サンプルホールド回路8R,8G,8Bによりそれぞれホールドされた順方向電圧VfR,VfG,VfBに基づいて、各発光素子Er1〜Ern,Eg1〜Egn,Eb1〜Ebnに対して供給する駆動電圧の値を制御するように機能する。すなわち、コンバータ9Rからは前記VfRに基づいて駆動電圧VHRが出力され、コンバータ9Gからは前記VfGに基づいて駆動電圧VHGが出力され、同様にコンバータ9Bからは前記VfBに基づいて駆動電圧VHBが出力される。なお、前記各DC−DCコンバータはバッテリを一次側電源とする昇圧型のコンバータを構成している。 Each of the DC-DC converters 9R, 9G, and 9B is based on the forward voltages VfR, VfG, and VfB held by the sample and hold circuits 8R, 8G, and 8B, and the light emitting elements Er1 to Ern and Eg1 to Egn. , Eb1 to Ebn function to control the value of the drive voltage supplied to them. That is, the converter 9R outputs the drive voltage VHR based on the VfR, the converter 9G outputs the drive voltage VHG based on the VfG, and similarly the converter 9B outputs the drive voltage VHB based on the VfB. Is done. Each DC-DC converter constitutes a boost converter using a battery as a primary power source.
前記した構成によると、R,G,Bに対応する各モニタ用発光素子ER,EG,EBにおける順方向電圧VfR,VfG,VfBに基づいて、同じくR,G,Bに対応する各発光素子Er1〜Ern,Eg1〜Egn,Eb1〜Ebnに対して供給される駆動電圧の値VHR,VHG,VHBが個々に制御されるので、R,G,Bごとに動作温度および経時変化に対応した適切な補償動作を実現させることができる。 According to the above-described configuration, each light emitting element Er1 corresponding to R, G, B is also based on the forward voltage VfR, VfG, VfB in each monitor light emitting element ER, EG, EB corresponding to R, G, B. Since the drive voltage values VHR, VHG, and VHB supplied to Ern, Eg1 to Egn, and Eb1 to Ebn are individually controlled, each of R, G, and B can be appropriately adapted to the operating temperature and changes with time. Compensation operation can be realized.
ところで、図4に示した構成による有機EL素子を用いた発光装置においては、EL素子自体が大気中の湿気を受けて酸化され易く、発光特性を劣化させるという問題を抱えている。そこで、この種の発光装置においてはEL素子を基板との間で封止部材によって封止する構成が採用される。 By the way, the light emitting device using the organic EL element having the configuration shown in FIG. 4 has a problem that the EL element itself is easily oxidized by receiving moisture in the atmosphere and deteriorates the light emission characteristics. Therefore, this type of light-emitting device employs a configuration in which the EL element is sealed with a sealing member between the substrate and the substrate.
図6は、その構成を断面図で示したものであり、これは図4に示す発光装置の上面を封止部材によって封止した構成において、中央で切断した状態の縦断面図で示している。なお、図6に示す構成においてはすでに説明した各モニタ用発光素子をER,G,Bとして示しており、また発光領域に配列された各発光素子をEr,g,bとして示している。この図6に示す構成においては、モニタ用発光素子と発光領域に配列された発光素子とは、それぞれに独立した封止空間を有する封止部材5によって、基板1との間において封止されている。なお符号5aは、モニタ用発光素子と発光領域との間を区画する隔壁を示しており、符号6は封止部材5と基板1との間に介在された接着剤を模式的に示している。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the configuration, which is shown in a vertical cross-sectional view in a state where the top surface of the light-emitting device shown in FIG. 4 is sealed with a sealing member and cut at the center. . In the configuration shown in FIG. 6, the monitor light emitting elements already described are indicated as ER, G, and B, and the light emitting elements arranged in the light emitting region are indicated as Er, g, and b. In the configuration shown in FIG. 6, the monitoring light emitting elements and the light emitting elements arranged in the light emitting region are sealed between the
そして前記モニタ用発光素子を、図5に示したように温度および経時変化に基づく輝度補償のために利用する構成の発光装置においては、図6に示した封止構成の状態で、そのまま利用することができる。また製造工程において前記モニタ用発光素子を発光特性の計測のみに利用する場合においては、前記測定工程の実行後に前記モニタ用発光素子を形成した基板1および封止部材5の一部を切除するようになされる。
Then, in the light emitting device configured to use the monitor light emitting element for luminance compensation based on temperature and changes with time as shown in FIG. 5, the monitoring light emitting element is used as it is in the sealed configuration shown in FIG. be able to. Further, in the case where the monitor light emitting element is used only for measuring the light emission characteristics in the manufacturing process, a part of the
図6に示す矢印は、その切除部分を示すものであり、矢印で示す部分よりモニタ用発光素子の配置領域を切除することにより、発光領域を残した図7に示す発光装置として利用することができる。図7に示した構成によると、封止部材5に形成された前記隔壁5aが、モニタ用発光素子の配置領域の切除後の封止を行うように作用する。
The arrow shown in FIG. 6 indicates the cut-out portion, and can be used as the light-emitting device shown in FIG. 7 in which the light-emitting area is left by cutting out the arrangement region of the monitor light-emitting element from the portion indicated by the arrow. it can. According to the configuration shown in FIG. 7, the partition wall 5a formed on the sealing
なお、以上説明した実施の形態においては、モニタ用発光素子を発光素子の配列パターンにおける長手方向の両端にそれぞれ形成しているが、これはいずれか一方のみに形成されていてもよい。また前記モニタ用発光素子は、R,G,Bに対応してそれぞれ形成されているが、これは発光領域に配列された発光素子の発光色に応じて、少なくとも2種類備えられた構成にされる場合もある。さらに、以上説明した実施の形態においては、露光装置に用いる発光装置として説明しているが、前記した構成は表示装置として利用することもできる。 In the embodiment described above, the monitor light emitting elements are formed at both ends in the longitudinal direction of the array pattern of the light emitting elements, but may be formed on only one of them. The monitor light emitting elements are formed corresponding to R, G, and B, respectively, which are configured to include at least two types according to the light emission colors of the light emitting elements arranged in the light emitting region. There is also a case. Furthermore, in the embodiment described above, the light emitting device used for the exposure apparatus is described, but the above-described configuration can also be used as a display device.
1 基板
2 透明電極(陽極)
3 発光機能層
4 金属電極(陰極)
5 封止部材
5a 隔壁
6 接着剤
ER,EG,EB モニタ用発光素子(有機EL素子)
Er,Eg,Eb 発光素子(有機EL素子)
1
3 Light emitting functional layer 4 Metal electrode (cathode)
5 Sealing member
Er, Eg, Eb Light emitting element (organic EL element)
Claims (11)
前記発光領域外に感光体に対する露光もしくは画像表示に寄与しないモニタ用発光素子を少なくとも1つ備え、前記モニタ用発光素子の発光面積が、前記発光領域に配列された個々の発光素子の発光面積よりも大きく形成されていることを特徴とする発光装置。 A light-emitting device that forms a light-emitting region by arranging a plurality of light-emitting elements, and performs exposure or image display on a photoconductor using the light-emitting elements arranged in the light-emitting region,
At least one monitor light emitting element that does not contribute to exposure or image display on the photoreceptor outside the light emitting area, and the light emitting area of the monitor light emitting element is larger than the light emitting area of each light emitting element arranged in the light emitting area. The light emitting device is characterized in that it is formed to be large.
前記モニタ用発光素子に対して駆動電流を供給して発光駆動させる発光駆動工程と、
発光状態の前記モニタ用発光素子からの光を取り込んで、光計測手段による発光特性を測定する測定工程と、
を実行することを特徴とする発光装置の検査方法。 An inspection method for inspecting light emission characteristics of light emitting elements arranged in the light emitting region in the light emitting device according to any one of claims 1 to 8,
A light emission drive step of driving the light emission by supplying a drive current to the monitor light emitting element;
A measurement step of taking light from the monitor light emitting element in a light emitting state and measuring the light emission characteristics by the light measuring means;
A method for inspecting a light emitting device, comprising:
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