(57)【要約】【課題】試験空間内での複数の発光（発光体の発光）を、複数の光ファイバで並行して導いた上で、少ない数の受光手段を配置するのみで全ての発光を測定でき、且つ、低コストで測定装置を提供する。【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１２１〜１２４外へと伝達する複数本の第１光ファイバ１１０Ａと、恒温槽１２１〜１２４外に配置され且つ入力側に複数本の第１光ファイバ１１０Ａが接続される光スイッチ１１４と、光スイッチ１１４の出力側に接続され且つ第１光ファイバ１１０Ａより少ない本数の第２光ファイバ１１０Ｂと、第２光ファイバ１１０Ｂに接続され、伝達された光を受光する分光器１１６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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験空間内に配置された発光体の光を前記試験空間外へと伝達する複数本の第１光ファイバと、
前記試験空間外に配置され且つ入力側に前記複数本の第１光ファイバが接続される光スイッチと、
該光スイッチの出力側に接続され且つ前記第１光ファイバより少ない本数の第２光ファイバと、
該第２光ファイバに接続され、伝達された光を受光する受光手段と、を備える
ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記受光手段が、分光器である
ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記第２光ファイバが１本である
ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記光スイッチが、回転ステージによって前記第１光ファイバから前記第２光ファイバへの光の伝達を切り換える
ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記光スイッチが、Ｘステージによって前記第１光ファイバから前記第２光ファイバへの光の伝達を切り換える
ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記光スイッチが、ＸＹステージによって前記第１光ファイバから前記第２光ファイバへの光の伝達を切り換える
ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記光スイッチでは、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとがそれぞれコリメータレンズを介して接続可能とされている
ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記光スイッチ内における前記第１光ファイバの端面と前記第２光ファイバの端面とが、所定の空間を有して直接対向可能とされている
ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記第２光ファイバのコア径が、前記第１光ファイバのコア径よりも大である
ことを特徴とする発光体の発光特性測定装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ４２と、該カラーＣＣＤカメラ４２の出力を処理して輝度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。
【０００４】
このように構成することで、特殊な環境化（例えば高温・高圧）に設定した各恒温槽３１〜３４内でのセル８の光を、光ファイバ４１を介して恒温槽外へと導き、セル８のエージング（経年変化）試験を容易に行うことが可能とされている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３１１２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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（試験空間）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、セルの輝度や色度を検知測定するため、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一度に（同時に）光ファイバによって試験空間外へと導いているため、短時間で大量の発光体を測定することが可能であった。
【０００７】
この検査装置を更に発展させ、例えば発光体のスペクトル等についても測定したいと考えた発明者は、光ファイバに分光器（受光手段）を取り付けて検査装置を構成する着想を得た。
【０００８】
しかしながら、複数の光ファイバにて発光体の光を試験空間から導いている場合、この複数の光ファイバ毎に分光器を取り付ける構成では、単体でも高価な分光器の数に比例して、装置全体としてのコストが飛躍的に高くなるという問題があった。しかし、測定する毎に手作業により分光器を付け替えていたのでは、測定に時間が掛かってしまうだけでなく、測定の再現性も低下してしまう。
【０００９】
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、試験空間内での複数の発光（発光体の発光）を、複数の光ファイバで並行して導いた上で、少ない数の分光器を配置するのみで全ての発光のスペクトルを測定でき、且つ、低コストで測定装置を提供することを基本的な課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、試験空間内に配置された発光体の光を前記試験空間外へと伝達する複数本の第１光ファイバと、前記試験空間外に配置され且つ入力側に前記複数本の第１光ファイバが接続される光スイッチと、該光スイッチの出力側に接続され且つ前記第１光ファイバより少ない本数の第２光ファイバと、該第２光ファイバに接続され、伝達された光を受光する受光手段と、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り、上記課題を解決するものである。
【００１１】
このように、試験空間内から複数本の第１光ファイバによって伝達されてくる発光体の光を、光スイッチによって切り換えて第２光ファイバに伝達し、更に第２光ファイバに接続した受光手段（例えば分光器）を介して測定することによって、第１光ファイバの本数分だけ受光手段を用意する必要がなく、コスト低減を図ることができる。又、測定する毎に光スイッチにより物理的に切り換えるため、手作業により分光器を付け替える必要がなく、測定時間が必要以上に掛かることもない。
【００１２】
特に、第２光ファイバが１本となるような構成とすれば、コスト低減という効果を最も顕著に発揮させることが可能となる。
【００１３】
光スイッチの具体的な構成は限定されないが、例えば、回転ステージによって前記第１光ファイバから前記第２光ファイバへの光の伝達を切り換えるような構成としたり、Ｘステージによって前記第１光ファイバから前記第２光ファイバへの光の伝達を切り換える構成としたり、ＸＹステージによって前記第１光ファイバから前記第２光ファイバへの光の伝達を切り換えるような構成とすることが可能である。
【００１４】
又、前記光スイッチでは、第１光ファイバと前記第２光ファイバとが、それぞれコリメータレンズを介して接続可能とされるような構成とすれば、切り換え時におけるアライメントのずれ（例えば上記ステージの切り換え時の位置ずれ）に起因する損失（光の損失）を低減することが可能となる。換言すると、切り換え時の各光ファイバの損失を低減することによって、切り換えの再現性を高く維持することができる。
【００１５】
又、前記光スイッチ内における前記第１光ファイバの端面と前記第２光ファイバの端面とを、所定の空間を有して直接対向可能に配置してもよい。このように構成すれば、部品点数を低減でき、コスト上昇を更に抑えることができる。このとき、前記第２光ファイバのコア径が、前記第１光ファイバのコア径よりも大となるように構成すれば、切り換え時におけるアライメントのずれの許容量を大きくすることができ、結果として、損失（光の損失）を低減することが可能となる。
【００１６】
なお、本発明における光スイッチは、光の方向を変換可能な「光セレクタ」をも含む概念である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明を適用することにより、高価な受光手段の数を減らすことができ、装置全体を低コストに実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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の全体構成図である。図２は、図１で示した光スイッチの具体的な構成例を示した図である。図３は、（Ａ）〜（Ｃ）いずれも、光スイッチの他の構成例を示した図である。
【００２０】
[発光特性測定装置の構成] 
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１４０を配置することが可能とされている。又、当該有機ＥＬ素子１４０のエージング（経年変化）試験を行なうために、恒温槽外部よりも例えば高温・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。
【００２１】
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。
【００２２】
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本の第１光ファイバ１１０Ａが設置されている。この第１光ファイバ１１０Ａ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、各第１光ファイバ１１０Ａ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。
【００２３】
第１光ファイバ１１０Ａは各恒温槽１２１〜１２４から外部へと敷設されている。各第１光ファイバは、恒温槽１２１〜１２４の外部において、光スイッチ１１４の入力部１１４Ａに接続されている（図２参照）。本実施形態では、予めコネクタ１５８が装着された光ファイバ（所謂パッチケーブル）が使用されており、ファイバに破損等が生じた場合に、容易に取り換えることができるような構成とされている。又、本実施形態における光スイッチ１１４では、第１光ファイバ１１０Ａが、コリメータレンズ１７０を介して光スイッチ１１４の入力部１１４Ａに接続されている。一方、当該光スイッチ１１４の出力部１１４Ｂには、１本の第２光ファイバ１１０Ｂが接続されている。なおここでも、第２光ファイバにはコネクタ１５８が予め装着された光ファイバ（所謂パッチケーブル）が使用されており、ファイバに破損等が生じた場合に、容易に取り替えることができるような構成とされている。又、第２光ファイバ１１０Ｂも、コリメータレンズ１７０を介して光スイッチ１１４の出力部１１４Ｂに接続されている。
【００２４】
光スイッチ１１４においては、若干の隙間Ｇを有しつつ、第１光ファイバ１１０Ａの端面（より正確には第１光ファイバ１１０Ａの出力側端面に配置されたコリメータレンズ１７０）と第２光ファイバ１１０Ｂの端面（より正確には第２光ファイバ１１０Ａの入力側端面に配置されたコリメータレンズ１７０）とが対向できるように配置されている。又、光スイッチ１１４の出力部１１４ＢはＸステージ１６０に連結固定されており、入力部１１４Ａに対して上下方向（図２において上下方向）に相対移動することが可能とされている。
【００２５】
光スイッチでは、切り換えによる高い再現性が必要とされるが、特に上記のように、コリメータレンズを使用して第１光ファイバ１１０Ａと第２光ファイバとを対向させるようにすれば、切り換え時のアライメントのずれに起因する損失を低減することによって、切り換えの再現性を高く維持することができる。
【００２６】
なお、光スイッチ１１４の構成は、上記のものに限定されるものではない。例えば、図３（Ａ）に示すように、入力部１１４Ａに縦横に配列接続された第１光ファイバ１１０Ａに対して、第２光ファイバ１１０Ｂが接続された出力部１１４Ｂが、ＸＹステージ１６０´によって縦横に自由に切り換えられるような構成としてもよい。又、図３（Ｂ）に示すように、円盤状の入力部１１４Ａに円周状に配列接続された第１光ファイバ１１０Ａに対して、回転ステージ（図示しない）によって出力部１１４Ｂを回転自在に構成し、当該回転によって第１光ファイバ１１０Ａと第２光ファイバ１１０Ｂとの接続を切り換えるような構成としてもよい。なお、上記ではいずれも第２光ファイバ１１０Ｂが１本の構成を例に挙げて説明しているが、図３（Ｃ）に示すように、出力部１１４Ｂ側にも複数本の第２光ファイバ１１０Ｂを接続し、一度に切り換えるような構成とすることも可能である。この場合には、例えば分光器等の受光手段（後述）が、それぞれの第２光ファイバ１１０Ｂに接続されることとなる。
【００２７】
又、場合によっては、出力部１１４Ｂ側を固定しておき、入力部１１４Ａ側を各ステージによって移動させるような構成を採用することも可能である。
【００２８】
又、必ずしも上記のようなステージによる切り替えだけでなく、例えば、ポリゴンミラー、リターンミラー、プリズム（図示略）等を用いると共にその回転角度を制御して意図する方向に反射させる機構によって切り換えを行なうような構成としてもよい。このような構成の場合には、入力側の光ファイバも出力側の光ファイバも不動とすることができ、光ファイバの損傷を抑制することができる。
【００２９】
なお、本実施形態では、各光ファイバ１１０Ａ、１１０Ｂ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光の伝達特性に差が生じることが無いように配慮されている。
【００３０】
第２光ファイバ１１０Ｂは、分光器（受光手段）１１６に接続されており、当該分光器１１６によって、伝達されてきた光を分光することが可能とされている。又、分光器１１６には検出器（例えばスペクトラムアナライザ）１１８が接続されており、分光器１１６で分光された光が、検出器１１８によって検知測定可能とされている。
【００３１】
なお、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及び検出器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等をモニタ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。
【００３２】
[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。
【００３３】
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（例えば高温・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。
【００３４】
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素子に通電する等適宜選択可能である。）、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。
【００３５】
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）により保持された第１光ファイバ１１０Ａの入力側端面から当該第１光ファイバ１１０Ａを介して恒温槽１２１〜１２４外へと導かれる。
【００３６】
第１光ファイバ１１０Ａによって、恒温槽１２１〜１２４の外へと導かれた光は、光スイッチ１１４へと入り、当該光スイッチ１１４の切り換え状況に応じて、第２光ファイバ１１０Ｂへと伝達される。第２光ファイバ１１０Ｂに伝達された光は、分光器１１６によって分光された上で、検出器１１８によって検知測定されることとなる。又、検出器１１８による検出結果（測定結果）はＰＣ１３０のモニタに表示される（更にはプリントアウトされる）。
【００３７】
本実施形態では、複数の第１光ファイバ１１０Ａに対して第２光ファイバ１１０Ｂが１本として構成され、光スイッチ１１４によって適宜光の伝達経路を切り換えることによって、全ての第１光ファイバ１１０Ａの光を単一の分光器１１６へと導出可能としている。このような構成を採用していることから、高価な分光器等の受光手段を１セットのみ配置するだけで足り、コスト低減効果が最も顕著となっている。又、光スイッチ１１４によって物理的に切り換えることから、手作業により分光器１１６等の受光手段を付け替える必要がなく、測定時間が必要以上に掛かることもなく、又、再現性もよい。
【００３８】
又、本実施形態では、光スイッチ１１４における第１光ファイバ１１０Ａと第２光ファイバ１１０Ｂとは、それぞれコリメータレンズ１７０を介して光スイッチに接続されている。即ち、一旦コリメータレンズ１７０によって第１光ファイバ１１０Ａから伝達されてきた光を平行光にした上で、更に同一のコリメータレンズ１７０によって第２光ファイバ１１０Ｂへと戻している。このように構成することによって、光スイッチ１１４による切り換え時のアライメントのずれに対する許容範囲が広がり、ずれに起因する損失（光の損失）を低減することが可能となっている。例えば、コリメータレンズを使用した場合、出射光の広がり角（半角）をファイバ単体での出射光の広がり角の１／１０程度とすることができる。しかもビーム径がコリメータレンズの有効径よりも十分に小さくなっていることから、レンズとファイバとの接続に仮にずれが生じた場合でも、直ちに損失へと繋がってしまうことは無い。従って、コリメータレンズにより平行光にした後に、再び同じ光学系で受光すれば、反射による損失が多少発生するものの、アライメントのずれによる損失を極めて小さくでき、再現性のよい光スイッチを構成することが可能となっている。
【００３９】
勿論、コリメータレンズを介することなく、直接第１光ファイバ１１０Ａの端面（出力側端面）と第２光ファイバ１１０Ｂの端面（入力側端面）とを対向させる、所謂「突合せ」によりスイッチを構成することも可能である。そのように構成すれば、コリメータレンズの分だけ更にコストを低減することが可能となる。又、現在の技術水準におけるステージ（Ｘステージ、ＸＹステージ、回転ステージ等）の精度は、用途によってはコリメータレンズを介した接続でなくとも十分に対応することができる水準にあると考えられ、この場合は、市販のステージを活用することも可能である。なお、直接対向させる（突合せる）場合には、第１光ファイバ１１０Ａのコア径よりも第２光ファイバ１１０Ｂのコア径が大きくなるように、ファイバを構成してもよい。そのように構成すれば、光スイッチ１１４による切り換え時のアライメントのずれに対する許容範囲が広がり、ずれに起因する損失（光の損失）を低減することが可能である。即ち、互いの光ファイバのコア径が同じ場合には、両者のアライメントが僅かにずれただけでも損失の増大に直結するが、受け側の光ファイバ（第２光ファイバ１１０Ｂ）のコア径を大きく設定しておくことによって、アライメントに多少のずれが生じた場合でも有効に受けることができ、接続のばらつきを低減し、再現性を増大させることができる。
【００４０】
なお、上記の説明では、第２光ファイバ１１０Ｂに接続される受光手段が分光器として説明しているが、これに限定されるものではなく、一旦積分球に接続したり、イメージセンサに接続したり、これらを組み合わせて接続することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
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）やＬＥＤ等の各種発光体のエージング（経年変化）試験等に特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】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２】光スイッチの構成例を示した図
【図３】光スイッチの他の構成例（Ａ）〜（Ｃ）を示した図
【図４】特許文献１に記載される発光素子の検査装置
【図５】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】
【００４３】
１００…発光特性測定装置
１１０Ａ…第１光ファイバ
１１０Ｂ…第２光ファイバ
１１２…バンドラ
１１４…光スイッチ
１１４Ａ…光スイッチ入力部
１１４Ｂ…光スイッチ出力部
１１６…分光器
１１８…検出器
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
１５０…チャネルセレクタ
１５２…電機特性計測器
１５４…電源モジュール
１５６…電源モジュール制御回路
１５８…コネクタ
１６０…Ｘステージ
１７０…コリメータレンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008058274.tif 000006
【図５】
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