JP2008128988A - 発光体の発光特性測定装置及びその測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光経路相互間の特性差を補正することによって、発光体の輝度を正確に測定する。
【解決手段】恒温槽１２１〜１２４内に配置された有機ＥＬ素子１４０の光を恒温槽外へと導く複数の光ファイバ１１０と、光ファイバ１１０により導かれた光を一度に検知するためのＣＣＤイメージセンサ１１６と、ＣＣＤイメージセンサ１１６の前面に配置される光学レンズ１１４と、光学レンズ１１４の収差を補正するための補正手段と、を備えて発光体の発光特性測定装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光体の発光特性を測定するための装置に関する。

従来図４及び図５記載の発光素子の検査装置が知られている（特許文献１参照）。

この検査装置は、検査対象のセル（発光体：例えば２ｍｍ角）８が搭載されたパネル（例えば５０ｍｍ角）６が、複数枚ずつ収容される複数台（図では４台）の恒温槽（試験空間）３１〜３４と、各セル８の光を恒温槽３１〜３４外に導くための、複数本の光ファイバ４１が束ねられたファイババンドル４０と、該ファイババンドル４０で導かれた光を恒温槽３１〜３４外で検知するためのカラーＣＣＤカメラ４２と、該カラーＣＣＤカメラ４２の出力を処理して輝度値Ｂ及び色度を計算する画像処理装置４４と、各セル８毎に設けられた、電源モジュール５０と、各電源モジュール５０を制御するための電源モジュール制御回路５２と、測定対象となるチャネルを選択して、対応する電源モジュール５０から駆動電源を与えるためのチャネルセレクタ５４と、該チャネルセレクタ５４で選択されたセル８の駆動電圧（Ｖ）、電流（Ｉ）を測定する電気特性計測器５６と、前記恒温槽３１〜３４を制御する集中管理コントローラ６０と、これらを制御するパソコン（ＰＣ）６２とを備えている。

このように構成することで、各恒温槽３１〜３４内に配置されるセル８の光は、光ファイバ４１を介して恒温槽外へと導かれる。その結果、光ファイバ４１（ファイババンドル４０）の出力側に配置されるカラーＣＣＤカメラ４２によって、複数台の恒温槽３１〜３４内にそれぞれ収容された複数のセル８の光を一度に検知することが可能となっている。

特開２００４−３１１２０９号公報

特許文献１に記載される検査装置は、所定条件（例えば高温・高圧）の恒温槽から、光ファイバによって恒温槽外へとセルの光を導いた上で、ＣＣＤカメラによって撮像した画像を基に測定をすることで、より簡易且つ正確な（恒温槽に光学安定性が保証されない測定用窓等を設けることなく測定可能という意味において正確な）測定が可能となっていた。又、複数の発光体の光をそれぞれ別の光ファイバで導いた上で、ＣＣＤカメラによって光ファイバの束（光ファイババンドル）の端面を一度に（同時に）撮像し検知測定するため、大量の発光体の測定を短時間で処理することが可能であった。

しかしながら、複数の光ファイバによって光を導き、ＣＣＤカメラによって単に撮像した場合には、光経路間の特性差（例えば、ＣＣＤカメラの受光素子であるＣＣＤイメージセンサの前面（光ファイバ出力端面側）に配置される光学レンズのレンズ収差）の影響によって、測定に誤差が生じることがあった。この特性差が存在すると、例えば、各光ファイバによって同等の光が伝達されていながら、各光ファイバの光学レンズに対する位置等に起因して、ＣＣＤカメラには「異なる光」として捉えられてしまう。

本発明は、かかる問題点を解決するべくなされたものであって、光経路相互間の特性差による測定誤差を排除した発光体の発光特性測定装置及びその方法を提供するものである。

本発明は、試験空間内に配置された発光体の光を試験空間外へと伝達する複数の光経路と、該複数の光経路により導かれた光を一度に検知するための検知手段と、前記複数の光経路相互間の特性差を補正するための補正手段と、を備えて発光体の発光特性測定装置を構成することによって、上記課題を解決するものである。

例えば、前記複数の光経路が、複数の光ファイバと該複数の光ファイバと前記検知手段との間に配置される光学レンズで構成される場合、少なくとも光学レンズの物理的特性により、光学レンズを通過した光は、その周辺の光量が低下する（周辺光量低下）。このことに起因して、発光体の発光特性（例えば輝度）が仮に同一であったとしても、検知手段（例えばＣＣＤイメージセンサ）で撮像する際に、該当する光ファイバの出力側端面の位置（撮像域内の位置）によって、測定結果に差が生じてしまう。

これらの事実に着目した発明者は、この特性差（例えば光量の低下度合い）を予め係数（補正係数）として取得しておき、この補正係数によってＣＣＤイメージセンサの測定値を補正することによって、特性差（周辺光量低下）をキャンセルし、正確な測定結果を取得することを可能としたものである。

測定対象となる発光体は種々のものが想定できるが、特に有機エレクトロルミネッセンス（以下単に「有機ＥＬ」という場合がある。）素子のエージング（経年変化：輝度低下）試験等に利用すれば、簡易に正確な測定をすることが可能となる。

又、本発明は、試験空間内に配置された発光体の光を複数の光経路によって試験空間外へと伝達する工程と、前記複数の光経路により伝達された光を検知手段により一度に検知する工程と、検知結果に対して前記複数の光経路相互間の特性差を補正する工程と、を含む発光体の発光特性測定方法としても捕らえることができ、上記同様の効果を得ることができる。この際、前記複数の光経路相互間の特性差を補正する工程は、前記試験空間内に配置される前記発光体の代わりに試験用光源を配置して該試験用光源を発光させる工程と、前記複数の光経路のうち特定の光経路によって導かれた前記試験用光源の発光を前記検知手段によって検知する第１検知工程と、他の光経路によって導かれた前記試験用光源の発光を前記検知手段によって検知する第２検知工程と、前記第２検知工程の検知結果を前記第１検知工程の検知結果と同一の値にするために乗じる数値を補正係数として取得する工程と、を経て取得された補正係数により補正される。このような工程によって得られた補正係数を利用することにより、光学レンズの収差を正確にキャンセルすることができる。

本発明を適用することにより、光経路の特性差（例えばレンズ収差）の影響を受けることなく、正確な測定が可能となる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例を示した発光体の発光特性測定装置１００の全体構成図であり、図２は、図１における矢示II部周辺（ＣＣＤイメージセンサと光ファイバの関係）を示した模式図であり、図３は、ＣＣＤイメージセンサの映像（光ファイババンドルの端面の映像）を示す模式図である。

[発光特性測定装置の構成]
発光特性測定装置１００の全体構造は、背景技術で説明した検査装置と略同一であるが、重複する部分も含め再度説明する。

発光特性測定装置１００は、有機ＥＬ素子（発光体）１４０が配置される複数の恒温槽（試験空間）１２１、１２２、１２３、１２４を備えている。この各恒温槽１２１〜１２４内には、複数の有機ＥＬ素子を配置することが可能とされている。又、当該有機ＥＬ素子のエージング（経年変化）試験を行なうために、恒温槽外部よりも高温・高圧の条件とされている。各恒温槽１２１〜１２４内の諸条件は、各恒温槽１２１〜１２４に接続された恒温槽集中管理コントローラ１２０によって管理されている。

各恒温槽１２１〜１２４内に配置される有機ＥＬ素子１４０には、それぞれ対応する電源モジュール１５４が接続されており、この電源モジュール１５４によって電力（発光のための電力）が供給される。各電源モジュール１５４は、電源モジュール制御回路１５６によって制御されている。電源モジュール１５４からの電力は、チャネルセレクタ１５０によって適宜選択されて有機ＥＬ素子１４０へと供給される。又、チャネルセレクタ１５０には、電気特性計測器１５２が接続されており、有機ＥＬ素子１４０に供給されている電流値（Ｉ）及び電圧値（Ｖ）を計測することが可能である。

又、各恒温槽１２１〜１２４内に配置される有機ＥＬ素子１４０の各々に対して、少なくとも１本の光ファイバ１１０が設置されている。この光ファイバ１１０の入力側端面は、有機ＥＬ素子１４０の発光を受光できる位置に配置されている。例えば、有機ＥＬ素子１４０の真正面（即ち垂直方向）から光を受けるような配置でもよいし、所定の角度から受光するように配置されていてもよい。これは測定しようとする発光特性の種類などにより、適宜変更することが可能である。なお、図示はしていないが、各光ファイバ１１０は、ホルダによって正確に保持された上で配置されている。

光ファイバ１１０は各恒温槽１２１〜１２４から外部へと敷設され、自身の出力側端面付近でバンドラ１１２によって１本に結束固定されている。これにより複数の（例えば８１本の：図３参照）の光ファイバ１１０がバンドル化されている。ここでは、各々の光ファイバ１１０が直接隣の光ファイバと接触しておらず、互いに縦横に所定の隙間を有する態様で等間隔に配列されたうえでバンドル化されている。なお、本実施形態では、光ファイバ１１０の出力側端面付近でのみバンドラ１１２によって結束されているが、より入力側に近い位置から結束するような構成としても良い。そのように構成すれば、複数の光ファイバ１１０の取り回し及び管理が容易となる。又、本実施形態では、各光ファイバ１１０は、光学的特性が均一化されたものが使用されており、光ファイバ自体によって誤差が生じることが無いように配慮されている。

バンドラ１１２によって結束された光ファイバ１１０の出力側にはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ（検知手段）１１６が配置されており、バンドル化された光ファイバ１１０の出力側端面を、撮像することが可能とされている。又、このＣＣＤイメージセンサ１１６の前面、即ち、当該センサ１１６とバンドル化された光ファイバ１１０の出力側端面の間には、光学レンズ１１４が配置されている。その結果、ＣＣＤイメージセンサ１１６がバンドル化された光ファイバ１１０の出力側端面全体を捉えることができ、且つ、効率よく光を受けることが可能となっている。本実施形態においては、当該光学レンズ１１４と光ファイバ１１０とが光経路を構成している。なお、この光学レンズ１１４は、必ずしも独立して存在するものでなくともよい。

ＣＣＤイメージセンサ１１６には、画像処理装置１１８が接続されており、ＣＣＤイメージセンサによって撮像された画像を、輝度、色度等の所定の発光特性情報へと変換することが可能とされている。即ち、恒温槽１２１〜１２４内での実際の発光と、光経路（光ファイバ１１０＋光学レンズ１１４）を介してＣＣＤイメージセンサ１１６で捉えられる光が輝度・色度等の観点で正確に対応するように光学レンズ１１４の色収差等が補正される。但し、ここでの補正はあくまでも「（特定の）光経路の入口側と出口側の対応付けのための補正」であって、本発明にかかる「光経路相互間の特性差の補正」とは次元が異なっている。

又、前述した電源モジュール制御回路１５６、電気特性計測器１５２、恒温槽集中管理コントローラ１２０及び画像処理装置１１８のいずれもが、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１３０に接続されており、各部の状態や測定結果を表示することができ、又、各部へ指令を出すことも可能とされている。

[発光特性測定装置の作用]
次に、発光特性測定装置の作用について説明する。

恒温槽１２１〜１２４内に測定対象となる有機ＥＬ素子１４０が配置されると、各恒温槽１２１〜１２４の内部環境が所定の条件（高温・高圧）にコントロールされる。これは、恒温槽集中管理コントローラ１２０によって集中的に管理されている。

次にチャネルセレクタ１５０によって、通電される有機ＥＬ素子１４０が選択された後（例えば、一部の有機ＥＬ素子に通電したり、全部の有機ＥＬ素子に通電する等自由である。）、電源モジュール１５４から有機ＥＬ素子１４０に対して電力が供給される。ここでの供給態様は、電源モジュール制御回路１５６によって制御されており、例えば、常に一定の電圧値（Ｖ）で供給したり、所定のタイミングで電圧値（Ｖ）を変化させながら供給される。

電力の供給を受けた有機ＥＬ素子１４０は、供給された電力に応じて発光する。この発光は、ホルダ（図示しない）により保持された光ファイバ１１０の入力側端面から当該光ファイバ１１０を介して恒温槽１２１〜１２４外へと導かれる。

光ファイバ１１０によって、恒温槽１２１〜１２４の外へと導かれた光は、バンドル化された光ファイバ１１０の出力側端面から出力される。この出力された光は、光学レンズ１１４を介してＣＣＤイメージセンサ１１６に入り、電気信号へと変換され、更に画像処理された後、測定結果がＰＣ１３０のモニタに表示される（更にはプリントアウトされる）。

当該測定装置１００においては、この一連の流れの中で、光学レンズ１１４のレンズ収差（特に周辺光量低下）が補正された上で、ＰＣ１３０から出力される。即ち、光経路相互間の特性差が補正された上で、ＰＣ１３０から出力される。なお、当該補正は、以下で詳細に説明する方法によって取得された補正係数によって補正される（具体的には画像処理装置１１８からの信号（検知結果）に補正係数を乗じる）。又、本実施形態においての当該補正は、画像処理装置１１８からの信号（検知結果）に対してＰＣ１３０によって補正を行なっている。その他にも、例えば、画像処理装置１１８自体で補正が行なわれるような構成としてもよい。

[補正係数取得方法]
バンドル化された光ファイバ１１０の出力側端面を、光学レンズ１１４を介してＣＣＤイメージセンサ１１６によって撮像すると、例えば図３に示したような画像となる。各光ファイバ１１０は、バンドラ１１２によって等間隔に配列されている（ここでは縦横にそれぞれ９本ずつ合計８１本の光ファイバ１１０がバンドル化されている）。

このＣＣＤイメージセンサ１１６の撮像域αの中で、その中心付近に位置する光ファイバ１１０−１と、周辺付近に位置する光ファイバ１１０−５とを比較してみると、仮に両光ファイバ１１０−１、１１０−５出力側端面の光の出力が同一でも、ＣＣＤイメージセンサの画像としては周辺に近いほうの光ファイバ１１０−５が暗く撮像（検知）されてしまう。これは、光学レンズ自身に備わる「周辺光量低下」という現象である。その結果、図３の場合であれば、全ての光ファイバからの出力が同じでも、ＣＣＤイメージセンサ１１６が撮像した画像での明るさは、１１０−１＞１１０−２＞１１０−３＞１１０−４＞１１０−５の順に現れる。

そこで、ある特定の光ファイバを基準として（ここでは中心付近の光ファイバ１１０−１を基準とする：以下「基準光ファイバ」という）、以下の操作により特性差（ここでは周辺光量低下）をキャンセルするための補正係数を取得する。

最初に、安定して発光する（発光特性が一定の）試験用光源を用意する。

次に、この試験用光源を基準光ファイバ１１０−１の入力側端面（即ち発光体の配置位置）にて発光させる。更に、この発光により基準光ファイバ１１０−１の出力側端面の出力をＣＣＤイメージセンサ１１６にて撮像する。更に、この撮像した画像の基準光ファイバ１１０−１の出力側端面部分の輝度を測定する（例えばここでの測定結果を１００とする）。

次に、対象となる光ファイバ（ここでは周辺に位置する光ファイバ１１０−５とする：以下「対象光ファイバ」という）の入力側端面（即ち発光体の配置位置）にて同一の試験用光源を発光させる。更に、この発光により対象光ファイバ１１０−５の出力側端面の出力をＣＣＤイメージセンサ１１６にて撮像する。更に、この撮像した画像の対象光ファイバ１１０−５の出力側端面部分の輝度を測定する（例えばここでの測定結果を８０とする）。

そうすると、特性差（周辺光量低下）を補正するための補正係数は、
基準光ファイバの測定結果÷対象光ファイバの測定結果…（１）
として求めることができる。上記の場合であれば、１００÷８０＝１．２５となる。この補正係数を、光学レンズを介した実際の検知結果に対して乗じることによって、特性差（周辺光量低下）をキャンセルすることが可能となる。

このようにして順次全ての光ファイバについて補正係数を求めることによって、光経路全体の特性差（周辺光量低下）をキャンセルすることが可能となる。

全く同様に、例えば、この光学レンズ１１４の中心付近での色度特性が、周辺に移行するに従って漸次変化してゆく場合には、この変化分についても補正係数（上記同様の手法で取得した色度補正用の補正係数）を乗じることによってキャンセルすることができる。その結果、恒温槽１２１〜１２４内で同一の色度で発せられた光は、光学レンズ１１４に対してどの位置にあっても同一の色度として把握されるようになる。

なお、上記の方法では、１本ずつの光ファイバに対して繰り返し同じ作業をすることによって補正係数を取得しているが、全ての光ファイバに同時に均一且つ安定した光を入力することができる光源を用いて、一度に行なってもよい。

又、上記では、ＣＣＤイメージセンサの撮像域αの中心付近に位置する光ファイバを基準光ファイバとしているが、他の光ファイバを基準としてもよい。その場合は補正係数が「１」以下となる対象光ファイバが存在する可能性がある。

又、本実施形態では、各光ファイバ１１０は全て光学的に均一な光ファイバを用いることを前提に説明したが、例えば材質や長さの異なる（光伝達能等の光に対する特性の異なる）光ファイバが混じっていた場合、それらに起因する特性差を相殺する補正係数を取得することで各光ファイバ自身に起因して発生する特性差をもキャンセルすることが可能である。

有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子をはじめ、各種フラットディスプレイパネル（例えば、有機ＥＬ、液晶、プラズマ、電子ペーパー等）の発光特性の測定に好適である。

本発明の実施形態の一例を示した発光体の発光特性測定装置の全体構成図 図１における矢示II部周辺（ＣＣＤイメージセンサと光ファイバの関係）を示した模式図 ＣＣＤイメージセンサの映像（光ファイババンドルの端面の映像）を示す模式図 特許文献１に記載される発光素子の検査装置 図４における光ファイバの配線状態を示した模式図

符号の説明

１００…発光特性測定装置
１１０…光ファイバ（光経路）
１１２…バンドラ
１１４…光学レンズ（光経路）
１１６…ＣＣＤイメージセンサ
１１８…画像処理装置
１２０…恒温槽集中管理コントローラ
１２１〜１２４…恒温槽
１３０…ＰＣ
１４０…発光体（有機ＥＬ素子）
１５０…チャネルセレクタ
１５２…電気特性計測器
１５４…電源モジュール
１５６…電源モジュール制御回路

Claims (7)

1. 試験空間内に配置された発光体の光を試験空間外へと伝達する複数の光経路と、
   該複数の光経路により導かれた光を一度に検知するための検知手段と、
   前記複数の光経路相互間の特性差を補正するための補正手段と、を備えた
   ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
2. 請求項１において、
   前記複数の光経路には、少なくとも複数の光ファイバと該複数の光ファイバと前記検知手段との間に配置される光学レンズが含まれている
   ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
3. 請求項２において、
   前記光学レンズが、前記複数の光ファイバから出力される全ての光を前記検知手段に導くことが可能とされ、且つ前記特性差が該光学レンズの周辺光量低下に起因する特性差を含む
   ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記検知手段がＣＣＤイメージセンサである、
   ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記発光体が有機エレクトロルミネッセンス素子である
   ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
6. 試験空間内に配置された発光体の光を複数の光経路によって試験空間外へと伝達する工程と、
   前記複数の光経路により伝達された光を検知手段により一度に検知する工程と、
   検知結果に対して前記複数の光経路相互間の特性差を補正する工程と、を含む
   ことを特徴とする発光体の発光特性測定方法。
7. 請求項６において、
   前記複数の光経路相互間の特性差を補正する工程が、
   前記試験空間内に配置される前記発光体の代わりに試験用光源を配置して該試験用光源を発光させる工程と、
   前記複数の光経路のうち特定の光経路によって導かれた前記試験用光源の発光を前記検知手段によって検知する第１検知工程と、
   他の光経路によって導かれた前記試験用光源の発光を前記検知手段によって検知する第２検知工程と、
   前記第２検知工程の検知結果を前記第１検知工程の検知結果と同一の値にするために乗じる数値を補正係数として取得する工程と、を経て取得された補正係数により補正される
   ことを特徴とする発光体の発光特性測定方法。

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