(57)【要約】  【課題】  試料の温調の精度を高めて分析精度を向上させるとともに、試料上の測定部位の目視確認を容易に行えるようにする。  【解決手段】  試料２２を水平に載置する試料台２３自体を熱伝導性の良好な材質から構成することで温調ブロックとし、ペルチエ素子２５により試料台２３を加熱・冷却する。試料台２３中央には測定窓２４が開口され、試料２２は試料台２３上に発光面を下に向けてセットされる。試料２２は発光面側から加熱・冷却され、且つ測定窓２４の面積は小さいので、測定部位の温度は目標温度とほぼ等しくなる。また、測定窓２４の直下には鉛直軸２７を中心に回転自在の反射鏡２６が設置され、反射鏡２６を前に向けることにより、鏡面の中に測定部位を映して目視で確認することができる。【選択図】  図３
2005069760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平板形状の試料から放出される光を測光部に導入し、その光を波長分散させて光検出器により検出することで発光スペクトルを表す情報を取得する発光スペクトル測定装置において、
a)前記試料の測定面を下に向けた状態で該試料を載置するためのものであり、該試料の下面の測定部位が覗くように測定窓が開口され、且つそれ自体が高い熱伝導性を有する材料から成る試料台と、
b)該試料台を加熱又は冷却するために該試料台と熱的に接触して配置された加熱・冷却手段と、
を備えることを特徴とする発光スペクトル測定装置。
【請求項２】
前記測定窓の下方に配置された反射鏡を含む光反射手段をさらに備え、該光反射手段は、前記測定窓を通して試料の測定部位から放出される光を反射鏡で反射させて前記測光部に導入し得る第１状態と、試料の測定部位を反射鏡に映して外部から視認可能な状態とする第２状態とが切り替え自在であることを特徴とする請求項１に記載の発光スペクトル測定装置。
【請求項３】
前記光反射手段は、前記測定窓の直下に位置し水平面に対して傾斜した唯一の反射鏡と、該反射鏡を鉛直軸を中心に回動させる回転機構と、を備え、該回転機構により前記反射鏡の向きを変化させることで第１状態と第２状態とが切り替わることを特徴とする請求項２に記載の発光スペクトル測定装置。
【請求項４】
前記光反射手段は、第１状態及び第２状態にそれぞれ対応して異なる方向を向く２つの反射鏡と、その２つの反射鏡のいずれかを選択的に前記測定窓の直下に位置させる反射鏡移動手段と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の発光スペクトル測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光源からの発光光のスペクトルを測定する発光スペクトル測定装置に関し、更に詳しくは、例えば有機ＥＬパネル等の平板形状を有する試料の発光スペクトルを測定するのに好適な発光スペクトル測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ等の自己発光型の薄型ディスプレイの開発に伴って、薄型平板状の発光体の発光特性（輝度、色度など）を高い精度で測定する装置の要求が非常に強まっており、こうした要求に応えるための装置が製品化されている（例えば非特許文献１、２など参照）。
【０００３】
例えば非特許文献１に開示された従来の測定装置では、平板形状の試料は垂直に立てた状態で保持され、その試料の発光面から略水平方向に放出された測定光を輝度計で検出するとともに光ファイバを介して分光器へと導入する、という構成を採っている。また、有機ＥＬ素子の発光特性の温度依存性を測定したいという要望が大きいため、非特許文献２に記載の従来の測定装置では、電子冷熱素子により試料の温調を行えるようにしている。試料を温調する場合、その温調手段が測定光を遮らないようにする必要があるため、従来、垂直に立てた状態で保持した試料の背面側に接触するように温調ブロックを設け、この温調ブロックから伝導する熱によって試料が所定温度に維持されるようにしている。
【０００４】
しかしながら、こうした従来の構成では、背面側から試料を加熱・冷却するため、試料の熱伝導率や試料の厚さなどによっては試料上の測定部位の実際の温度と目標温度との差が大きくなり、これが測定精度を損なう一因となっていた。また、有機ＥＬパネルの測定等においては、試料上の測定部位の確認を目視で行いたいという要望が強いが、従来の構成ではこうした目視確認を行うことは困難であった。
【０００５】
【非特許文献１】“有機EL発光効率測定装置 EL1003”、［online］、プレサイスゲージ株式会社、［平成１５年８月６日検索］、インターネット〈URL : http://www.p-gauges.com/products3/EL1003.pdf〉
【非特許文献２】“有機EL評価システム ELS-1500”、「有機EL製造工程と島津の評価機器」カタログ、株式会社島津製作所
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、試料の測定部位の温度を高い精度で目標温度に調節することにより測定精度を向上させることができる発光スペクトル測定装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、測定者による試料上の測定部位の目視確認が容易であるような発光スペクトル測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために成された本発明は、略平板形状の試料から放出される光を測光部に導入し、その光を波長分散させて光検出器により検出することで発光スペクトルを表す情報を取得する発光スペクトル測定装置において、
a)前記試料の測定面を下に向けた状態で該試料を載置するためのものであり、該試料の下面の測定部位が覗くように測定窓が開口され、且つそれ自体が高い熱伝導性を有する材料から成る試料台と、
b)該試料台を加熱又は冷却するために該試料台と熱的に接触して配置された加熱・冷却手段と、
を備えることを特徴としている。
【発明の実施の形態及び効果】
【０００８】
本発明に係る発光スペクトル測定装置では、その上面に試料を略水平に載置する試料台自体が試料に熱（温熱又は冷熱）を加える温調ブロックとして機能する。さらにまた、試料台に測定窓を開口させてそこから下方に測定光を取り出すことで、試料の表面（測定部位と同一面）からの加熱を実現している。こうした発光スペクトル測定装置においては、同時に測定したい又は同時に測定する必要がある試料上の測定部位は比較的狭い範囲である。したがって、上記測定窓の開口面積は小さくてよい。そのため、温調ブロックである試料台と接触している試料部分と測定部位との間の距離は短い。それにより、測定部位の温度と試料台の温度との差は殆どなくなり、試料の厚さや試料の熱伝導率に拘わらず、所定温度における発光特性や発光特性の温度依存性等を高い精度で以て測定することができる。
【０００９】
また本発明に係る発光スペクトル測定装置では、前記測定窓の下方に配置された反射鏡を含む光反射手段をさらに備え、該光反射手段は、前記測定窓を通して試料の測定部位から放出される光を反射鏡で反射させて前記測光部に導入し得る第１状態と、試料の測定部位を反射鏡に映して外部から視認可能な状態とする第２状態とが切り替え自在である構成とすることが好ましい。
【００１０】
この構成では、測定実行時には光反射手段を第１状態に設定しておき、測定者が試料の測定部位を目視で観察したい場合には光反射手段を第２状態に切り替える。第２状態では反射鏡の中に測定部位が映るので、これによって測定者は測定部位の状態や位置などを実際に目視で確認することができる。
【００１１】
光反射手段の一態様として、前記光反射手段は、前記測定窓の直下に位置し水平面に対して傾斜した唯一の反射鏡と、該反射鏡を鉛直軸を中心に回動させる回転機構と、を備え、該回転機構により前記反射鏡の向きを変化させることで第１状態と第２状態とが切り替わる構成とすることができる。この構成によれば、測定時と試料観察時とで反射鏡が共通化でき、コスト的に有利であるとともに省スペース性に優れる。
【００１２】
また、光反射手段の別の態様として、前記光反射手段は、第１状態及び第２状態にそれぞれ対応して異なる方向を向く２つの反射鏡と、その２つの反射鏡のいずれかを選択的に前記測定窓の直下に位置させる反射鏡移動手段と、を備える構成としてもよい。この構成によれば、測定時と試料観察時とに対応してそれぞれ反射鏡を設ける必要はあるものの、反射鏡移動手段はスライド式でよいのでその機構は簡単になり、信頼性が向上する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の一実施例である有機ＥＬパネル測定装置について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】
図１は本実施例の有機ＥＬパネル測定装置の全体構成図である。この装置は、分光器や光検出器等を含む測光部２を内蔵した紫外可視分光光度計１と、分光光度計１の試料室設置空間に装填された有機ＥＬパネル測定ユニット１０と、分光光度計１により取得された検出データを受けて各種のデータ処理を行ったり分光光度計１の動作制御を行うためのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３と、有機ＥＬパネル測定ユニット１０にそれぞれ接続された温度制御装置４、冷却水循環装置５及び直流電源６と、から構成されている。この測定装置では、有機ＥＬパネル測定ユニット１０に代えて他のユニットを装填することにより、有機ＥＬパネル以外の他の発光体の発光測定や適宜の試料の透過又は反射による吸光度、反射率等の測定が行える。
【００１５】
本実施例の測定装置では、有機ＥＬパネル測定ユニット１０の構造に特徴を有する。図２は有機ＥＬパネル測定ユニット１０の概略的な外観正面図である。この有機ＥＬパネル測定ユニット１０において、その最上部には上から被せられる着脱可能なカバーによって略密閉される試料装着室１１を備える。試料をセットする際にはカバーを外し、後述するように試料をセットした後にはカバーを閉める。必要に応じてパージ管１２を介して内部の不純物ガスをパージする。この試料装着室１１の下は前面に着脱式の試料位置確認用の蓋体１４を有する光学室１３になっており、その左方の前面には、温度制御装置４と接続される温度制御モニタ用コネクタの接続部１６、直流電源６と接続される直流電源用コネクタの接続部１７、デジタルマルチメータ（図示せず）と接続されるデジタルマルチメータ用コネクタの接続部１８、温度制御装置４と接続される温度制御駆動用コネクタの接続部１９などのコネクタ接続部１５が纏められている。
【００１６】
図３は試料装着室１１のカバーと蓋体１４とを取り外した状態の要部の正面概略図である。試料装着室１１内には、上面が水平面に形成された試料台２３と、該試料台２３上に略水平に載置された試料２２の上面から該試料２２を押さえ付けるための試料押さえ機構２０とを備える。試料押さえ機構２０は、図示しないモータの駆動力によって押さえ板２１が上下に移動する構造となっている。試料２２をセットする際には、押さえ板２１を最も上昇させた状態で試料２２を測定面（発光面）を下向きにして試料台２３上に載置する。その後、モータを駆動させて押さえ板２１を降下させて、試料台２３との間に試料２２を挟み込む。
【００１７】
試料台２３は測定部位に相当する略中央箇所に測定窓２４が上下に貫通して設けられており、試料２２の下面の測定部位から放出される光はこの測定窓２４を通して略鉛直下方に導かれる。ここでは、試料台２３の上面のサイズをφ２０ｍｍ、測定窓２４の開口サイズをφ３．５ｍｍとしているが、これは一例であってこれに限定されるものではない。
【００１８】
試料台２３は熱伝導性の良好な金属から成るものであって、温調ブロック（恒温ブロック）としても機能する。この試料台２３の下面に密着して、加熱・冷却手段としてのペルチエ素子２５が配設されている。試料台２３に密着して取り付けられた図示しない温度センサで検知された温度が目標温度となるように、温度制御装置４からペルチエ素子２５に駆動電流が供給される。試料台２３はその全体がほぼ均一に目標温度となるから、測定窓２４の開口部に面した試料２２の周囲は試料台２３から伝達される熱によって目標温度のごく近傍に維持される。さらに測定窓２４の開口面積は小さいから、測定窓２４の開口部に面していて試料台２３には直接接触していない部分の温度も目標温度にきわめて近くなる。
【００１９】
一般に有機ＥＬ素子の発光特性の温度依存性を測定したいという要望は大きいが、上記構成によれば試料２２の測定部位を高い精度で以て温調することができるので、目標温度における発光特性を正確に測定することが可能となる。
【００２０】
光学室１３の内部にあって測定窓２４の直下には、水平面から４５°の角度で起立した状態に傾斜した反射鏡２６が鉛直軸２７を中心に回転自在に設けられている。この回転の角度範囲はちょうど９０°であり、図３に示すように反射鏡２６の鏡面が左方を向いたときに、試料２２から鉛直下方に放射された光が水平左方に向かうような第１状態（測定時状態）となる。一方、図４に示すように反射鏡２６の鏡面が前方を向いたときに反射鏡２６の中に測定部位の像３０が映り、これが前方から視認できるような第２状態（試料確認時状態）となる。この第１状態と第２状態との切り替えは反射鏡２６の回転によって達成され、ここではこの回転動作は手動で行われるが、モータ等により反射鏡を回転駆動する構成としてもよい。
【００２１】
以上のように、通常状態では反射鏡２６の位置を第１状態として蓋体１４を閉鎖しておき、測定者が試料の測定位置等の目視確認を行いたい場合には、蓋体１４を取り外して反射鏡２６を９０°回転させて第２状態とすればよい。こうして、簡単に試料２２の測定部位を目視で確認することができる。
【実施例２】
【００２２】
次に本発明の他の実施例による有機ＥＬパネル測定装置について説明する。上記実施例１との相違は、有機ＥＬパネル測定ユニット１０における測定時と試料位置確認時との切り換え機構の構成にあるので、その点について図５により説明する。図５は本実施例における有機ＥＬパネル測定ユニットと測光部の要部を上から見た状態の概略図である。
【００２３】
上記実施例１では測定時と試料位置確認時とで光路を切り替えるために、同一の反射鏡２６を鉛直軸２７を中心に回動させるようにしていたが、この実施例２では反射鏡として測定用の第１反射鏡２６１と試料位置確認用の第２反射鏡２６２との２つを設け、その２つの反射鏡２６１、２６２の位置をスライド移動機構により切り替えている。すなわち、図５において、後方側に鏡面が左方を向いた第１反射鏡２６１が設けられ、その前方に鏡面が前方を向いた第２反射鏡２６２が設けられ、その２つの反射鏡２６１、２６２はスライドレール４１上を前後方向に移動自在の移動台４０上に設置されている。
【００２４】
移動台４０が最も前方に移動された状態では、図５（ａ）に示すように、第１反射鏡２６１が測定窓２４の直下に位置するようになっており、測定窓２４を通して試料の測定部位から鉛直下方へ放出された光は第１反射鏡２６１で左方に反射されて測光部２へと入り、分光器２０１で波長分散されて光検出器２０２で検出される。一方、移動台４０が最も後方に移動された状態では、図５（ｂ）に示すように、第２反射鏡２６２が測定窓２４の直下に位置する。このときには測定窓２４内の測定部位の像が反射鏡２６２の鏡面の中に映り、前方からそれを見ることができる。このように、実施例１で反射鏡を回動させて第１状態と第２状態とを切り替える代わりに、移動台を最前方位置と最後方位置とで切り替えることにより、測定と試料位置確認との切り替えを実現することができる。
【００２５】
上記実施例１、２はいずれも本発明の一例にすぎないから、本発明の趣旨の範囲で適宜、変更、修正、追加を行っても本発明に包含されることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例である有機ＥＬパネル測定装置の全体構成図。
【図２】本実施例における有機ＥＬパネル測定ユニットの概略的な外観正面図。
【図３】試料装着室のカバーと蓋体とを取り外した状態の要部の概略図（測定時）。
【図４】図３で試料位置確認時の反射鏡の状態を示す図。
【図５】本発明の他の実施例における有機ＥＬパネル測定ユニットの特徴的な構成を示す概略上面図。
【符号の説明】
【００２７】
１…紫外可視分光光度計
２…測光部
３…パーソナルコンピュータ
４…温度制御装置
５…冷却水循環装置
６…直流電源
１０…有機ＥＬパネル測定ユニット
１１…試料装着室
１２…パージ管
１３…光学室
１４…蓋体
２０…試料押さえ機構
２１…試料押さえ板
２２…試料
２３…試料台
２４…測定窓
２５…ペルチエ素子
２６、２６１、２６２…反射鏡
２７…鉛直軸
４０…移動台
４１…スライドレール
【図１】
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【図２】
2005069760.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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