JP3773499B2 - 発光素子の外部量子効率測定方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子の外部量子効率測定方法及び装置に係り、特に、計算による想定値を用いることなく、有機エレクトロルミネッセント（ＥＬと略する）素子の外部量子効率を実測することが可能な、発光素子の外部量子効率測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発光物質に有機物を用いた有機ＥＬ素子を、携帯電話の表示パネル、カーオーディオの表示パネル、動画・静止画用表示パネル、デジタルスチルカメラの画像表示用、その他各種の表示装置に使用するべく、研究が進められている。この有機ＥＬ素子の評価項目の１つに、外部量子効率があり、その測定方法を実用化することが望まれている。
【０００３】
従来、積分球を用いて光源の外部量子効率を測定する方法は特許文献１に記載され、太陽電池の内部量子効率を測定する方法は特許文献２に記載され、外部励起光によって励起された蛍光の量子効率を計測する方法は特許文献３に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２８２３２７５号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５３４７４号公報
【特許文献３】
特開平９−２９２２８１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機ＥＬ素子や、これを多数用いたフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の外部量子効率を計測するものではなく、輝度計での計測データと、デバイスの発光特性の過程から、計算による想定値を得るのみで、実測できないという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、有機ＥＬ素子や、これを用いたＦＰＤの外部量子効率を実測可能とすることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、積分球に配設した発光素子を電流駆動し、その際の発光スペクトルを計測することによる発光素子の外部量子効率測定方法において、前記発光素子は有機ＥＬ素子であって、前記積分球は上下動可能なステージを有し、前記ステージを下方位置として前記有機ＥＬ素子の上面のみを前記積分球内に露出させた時の発光スペクトルの計測値と、前記ステージを上方位置として前記有機ＥＬ素子の上面と側面を前記積分球内に露出させた時の発光スペクトルの計測値の差に基づいて、前記有機ＥＬ素子の側面の外部量子効率を算出することで、前記課題を解決したものである。
【０００９】
本発明は、又、発光素子が配設される積分球と、該積分球に配設した発光素子を電流駆動する手段と、該発光素子の発光スペクトルを計測するための分光装置とを有する発光素子の外部量子効率測定装置であって、前記積分球は上下動可能なステージを有し、前記発光素子としての有機ＥＬ素子を前記積分球に出入れして、前記ステージを下方位置として前記有機ＥＬ素子の上面のみを前記積分球内に露出させた時の発光スペクトルの計測値と、前記ステージを上方位置として前記有機ＥＬ素子の上面と側面を前記積分球内に露出させた時の発光スペクトルの計測値から前記有機ＥＬ素子の側面の外部量子効率を算出することを特徴とする発光素子の外部量子効率測定装置を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、有機ＥＬ素子の測定に適用した本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の第１実施形態は、図１に示す如く、有機ＥＬ素子（以下単に素子とも称する）８が配設される積分球１０と、前記素子８を電流駆動すると共に、駆動電流Ｉ及び駆動電圧Ｖを測定するための駆動・計測回路２０と、前記素子８の発光スペクトルを計測するための分光装置４０と、これらを制御すると共に、得られたデータを処理するための制御・処理装置６０とから主に構成されている。
【００１３】
前記積分球１０の内径は、例えば２００ｍｍ、内面材質は例えば硫酸バリウムとされるとともに、盲蓋１２が設けられ、ここに必要に応じて色彩輝度計１４が取付可能とされている。
【００１４】
前記素子８は、上下機構１８により上下動可能なステージ１６上に配設される。
【００１５】
前記駆動計測回路２０は、ＥＬパルス電源２２及び必要に応じて選択される直流電圧発生器２４と、これらを選択するための切換器２６と、電流計２８及び電圧計３０を含んでいる。
【００１６】
前記分光装置４０は、例えばロータリソレノイドにより必要に応じて挿入されるフィルタ４２と、レンズ４４と、光量を調整して絞るため、例えば手動により設定される５段階のアパーチャ４６と、例えばロータリソレノイドにより駆動されるシャッタ４８と、例えば複数（図では２枚）の凹面回折格子５０Ａ、５０Ｂを備えたポリクロメータ５０と、該ポリクロメータ５０の出力を検出するためのＣＣＤエリアイメージセンサを備えたマルチチャンネル検出器５２とを含んで構成されている。
【００１７】
前記制御・処理装置６０は、センサ・システムコントローラ６２と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）６４と、プリンタ６６とを含んでいる。
【００１８】
以下、図２を参照して、測定手順を説明する。
【００１９】
まず、ステップ１００で、図３に示す如く、ステージ１６を下方位置として、素子８の上面だけを積分球１０内に露出させ、素子上面からの発光特性Ｐｕ（λ）を計測する。
【００２０】
次いで、ステップ１１０で、ステージ１６を上に移動して、図４に示す如く、素子８の上面及び側面を全て積分球１０内に露出させ、ステップ１２０で、素子８の上面及び側面からの発光特性Ｐｕ（λ）とＰｓ（λ）の総和Ｐｔ＝Ｐｕ＋Ｐｓを計測する。
【００２１】
そして、ステップ１３０で、ステップ１００で測定した試料上面からの発光特性Ｐｕ（λ）と、ステップ１２０で測定した試料の上面と側面からの発光特性の総和Ｐｔ（λ）との差Ｐｓ＝Ｐｔ−Ｐｕにより、素子の上面と側面からの発光特性を個別に計測する。
【００２２】
この際、発光特性（スペクトル分布）と同時に、その時の電気特性を駆動・計測回路２０の電流計２８や電圧計３０で同時計測し、更に、ＥＬパルス電流２２や直流電圧発生器２４により駆動電流又は電圧の任意のパターンを時系列的に出力し、様々な条件下での発光特性を自動計測することができる。
【００２３】
このようにして、素子の上面、側面等、素子構造上の注目部位からの発光特性を、独立、個別に計測可能である。特に、有機ＥＬ素子の場合には、側面からの発光量も４０％程度あり、無視できないものである。
【００２４】
本実施形態においては、試料素子８をステージ１６に載置して積分球１０に臨む位置を変更可能としているので、素子の上面や側面等、素子構造上の注目部位からの発光特性を、独立、個別に計測可能である。
【００２５】
なお、第１実施形態においては、分光装置４０を用いていたが、図１に２点鎖線で示したように、盲蓋１２の代りに色彩輝度計１４を配設して、輝度と色度を計測することも可能である。
【００２６】
あるいは、図５に示す第２実施形態のように、内部励起光を入射するための励起光入口７０を積分球１０に設けて、外部励起光による蛍光の発光特性を計測したり、燐光の発光特性を計測することも可能である。
【００２７】
又、図６に示す第３実施形態のように、積分球１０の上方に設けた光源７２から擬似太陽光をＦＰＤ６に照射して、擬似太陽光下でのＦＰＤ６の発光特性を計測して、屋外発光特性を計測することも可能である。
【００２８】
更に、図７に示す第４実施形態のように、大直径の積分球１１を用いることにより、大画面ＦＰＤ７の発光特性も計測可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、ＦＰＤとして用いられる有機ＥＬ素子やＦＰＤの外部量子効率を実測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の全体構成を示す構成図
【図２】第１実施形態の測定手順を示す流れ図
【図３】第１実施形態で、試料上面からの発光特性を計測している状態を示す断面図
【図４】同じく、試料の上面と側面からの発光特性の総和を計測している状態を示す断面図
【図５】本発明の第２実施形態の要部構成を示す断面図
【図６】同じく第３実施形態の要部構成を示す断面図
【図７】同じく第４実施形態の要部構成を示す断面図
【符号の説明】
６…フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）
８…有機ＥＬ素子
１０…積分球
１４…色彩輝度計
１６…ステージ
１８…上下機構
２０…駆動・計測回路
４０…分光装置
５０…ポリクロメータ
５２…マルチチャンネル検出器
６０…制御・処理装置
Claims (2)
- 積分球に配設した発光素子を電流駆動し、その際の発光スペクトルを計測することによる発光素子の外部量子効率測定方法において、
前記発光素子は有機ＥＬ素子であって、
前記積分球は上下動可能なステージを有し、
前記ステージを下方位置として前記有機ＥＬ素子の上面のみを前記積分球内に露出させた時の発光スペクトルの計測値と、
前記ステージを上方位置として前記有機ＥＬ素子の上面と側面を前記積分球内に露出させた時の発光スペクトルの計測値の差に基づいて、
前記有機ＥＬ素子の側面の外部量子効率を算出することを特徴とする発光素子の外部量子効率測定方法。 - 発光素子が配設される積分球と、
該積分球に配設した発光素子を電流駆動する手段と、
該発光素子の発光スペクトルを計測するための分光装置とを有する発光素子の外部量子効率測定装置であって、
前記積分球は上下動可能なステージを有し、
前記発光素子としての有機ＥＬ素子を前記積分球に出入れして、
前記ステージを下方位置として前記有機ＥＬ素子の上面のみを前記積分球内に露出させた時の発光スペクトルの計測値と、前記ステージを上方位置として前記有機ＥＬ素子の上面と側面を前記積分球内に露出させた時の発光スペクトルの計測値から前記有機ＥＬ素子の側面の外部量子効率を算出することを特徴とする発光素子の外部量子効率測定装置。
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