JP2005322428A - 有機ｅｌ評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光しない程度の低電圧を試料に印加した際の電流値表示が負値となることがある。
【解決手段】 電気条件設定欄２０にＮｕｌｌ制御のチェックボックス２２を設け、該ボックス２２にチェックマークを記入することで表示上のゼロ点設定を変更可能とする。すなわち、Ｎｕｌｌ制御モードでは、試料に電力供給線を接続し且つ印加電圧を０Ｖに設定した状態で、試料に流れる電流の測定値を表示上のゼロ点に定める。このとき逆方向電流が流れていてもその電流値がゼロ点となるので、表示上の電流値は試料に流れる電流の真値ではないものの、実際に試料に流れる電流が順方向、逆方向のいずれであっても、表示上の電流値を全て正の範囲に収めることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）の輝度や発光スペクトル等の特性を測定するための有機ＥＬ評価装置に関する。

有機ＥＬ素子は発光体としてジアミン酸などの有機物を使用した自己発光型のディスプレイであり、発光体として硫化亜鉛などの無機物を利用した無機ＥＬ素子よりも格段に低い直流電圧（５〜１０Ｖ程度）で動作する等の特徴があり、今後のディスプレイ素子として非常に有望視されている。近年、こうした有機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提案又は製品化されている（例えば特許文献１、非特許文献１など参照）。

製造工程で使用される有機ＥＬ評価装置では評価項目が限られており、操作性や取扱いの容易性が重要視される。これに対し、主として研究・開発用に用いられる有機ＥＬ評価装置では様々な機能が要求されるが、これまでは必ずしも使用者の使い勝手が十分に考慮されたものではなかった。そのため、次のような問題点がある。

すなわち、従来の有機ＥＬ評価装置では、測定対象である有機ＥＬ素子を定電圧又は定電流駆動するのが一般的である。そして、例えば有機ＥＬ素子に印加する定電圧の電圧値を順次ステップ状に増加させながら、各電圧において素子に流れる電流値や発光光の輝度、波長などを測定することが行われる。有機ＥＬ素子は陽極から陰極に向かって（つまり順方向）に電流が流れる際に発光するが、その特性上、発光が生じるよりも低い電圧を陽極、陰極間に印加した状態及び電圧を印加しない状態でも僅かながら逆方向に電流が流れることがある。そのため、従来の有機ＥＬ評価装置において電圧−電流特性を取得すると、０Ｖ〜低電圧の領域では電流値がマイナスとして表示されることがあり、電流値の差や変動量を計算しにくい場合があった。

また、従来の有機ＥＬ評価装置では、上記のように印加電圧又は供給電流を変化させながら輝度変化を測定することによって、電圧−輝度特性、電流−輝度特性を得ることができる。輝度（発光エネルギー）の変化範囲は印加電圧や電流の設定範囲に依存するが、この設定範囲を広くした場合には輝度の変化範囲が非常に大きくなり、こうした特性を画面上に２次元グラフで表示したときに測定者がその変化状況を十分に把握しにくい場合があった。さらにまた、従来の有機ＥＬ評価装置では、有機ＥＬの発光強度スペクトルを測定することも可能であったが、測定者が容易に理解できるような形式でこうした測定結果を画面上に表示するようになっていなかった。

特開平１０−３２１３６７号公報 "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

本発明はこうした課題に鑑みて成されたものであり、その主たる目的は、使用者にとって使い易く、且つ測定結果を視覚的に理解し易い状態で表示することができる有機ＥＬ評価装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された第１発明は、試料である有機ＥＬ素子に定電圧を印加する電圧印加手段と、該試料に流れる電流を測定する電流測定手段とを具備する有機ＥＬ評価装置において、
前記電圧印加手段を試料に接続して電圧を印加しない状態における前記電流測定手段による初期測定値を表示上の電流ゼロ値に設定して、該試料に電圧を印加したときに該試料に流れる電流を表示する第１表示モードと、前記電圧印加手段を試料に接続しない状態における前記電流測定手段による初期測定値を表示上の電流ゼロ値に設定して、該試料に電圧を印加したときに該試料に流れる電流を表示する第２表示モードとのいずれか一方を、測定者が選択するための選択手段、を備えることを特徴としている。

また、上記課題を解決するために成された第２発明は、試料である有機ＥＬ素子に定電圧を印加又は定電流を流し、それに応じて該試料が発する光の輝度を測定する機能を有する有機ＥＬ評価装置において、
a)試料に印加する電圧値又は電流値を第１軸に、測定された輝度又はそれに相当する指標値を第２軸にとった２次元グラフを作成するグラフ作成手段と、
b)前記２次元グラフの第２軸の目盛について等間隔目盛と対数目盛とを測定者が選択するための選択手段と、
c)前記２次元グラフを画面上に表示する表示手段と、
を備えることを特徴としている。

さらにまた、上記課題を解決するために成された第３発明は、試料である有機ＥＬ素子に定電圧を印加又は定電流を流し、それに応じて該試料が発する光の発光スペクトルを測定する機能を有する有機ＥＬ評価装置において、
a)試料に印加する電圧値又は電流値を第１軸に、試料が発する光の波長又は波数を第２軸に、該光の輝度又はそれに相当する指標値を第３軸にとった３次元グラフを作成するグラフ作成手段と、
b)該３次元グラフを画面上に表示する表示手段と、
を備えることを特徴としている。

第１発明に係る有機ＥＬ評価装置において、第２表示モードは従来通りの通常の表示を行うモードであり、試料に流れる真の電流値を表示することができる反面、逆方向に電流が流れるときには表示上の電流値はマイナスになる。これに対し、第１表示モードでは、逆方向に電流が流れる場合にその電流値が最大となる状態での初期測定値を表示上の電流ゼロ値に設定しており、試料に電圧を印加したときの測定値と上記初期測定値との差分が表示されることになるため、表示上の電流値は試料に流れる真値ではないものの電流値がマイナスになることはない。したがって、例えば或る２つの電流値の差を容易に確認することができ、特に低電圧印加時の電流値の差を求める際に非常に便利である。

また、第２発明に係る有機ＥＬ評価装置によれば、電圧−輝度特性、電流−輝度特性の測定結果を２次元グラフとして画面上に表示する際に、必要に応じて測定者が輝度軸の目盛を対数目盛にすることができるので、輝度が幅広い変化範囲を有する場合でもこれを見易く表示することができ、変化度合いが小さい部分についてもその変化が捉え易くなる。

さらにまた、第３発明に係る有機ＥＬ評価装置によれば、有機ＥＬ素子の特性として特に重要である電圧（又は電流）−波長−輝度（発光エネルギー）の関係を３次元グラフとして画面上に表示することができるので、測定者が特性を直感的に理解し易い。また、必要に応じて３次元グラフの任意の部分を切り出した２次元グラフを作成して描画できるようにしておくことにより、波長と輝度との関係や印加電圧（電流）と輝度との関係などを詳細に確認することもできる。

本発明の一実施例である有機ＥＬ評価装置について、図１〜図６を参照して説明する。

図１は本実施例の有機ＥＬ評価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３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の動作制御を行ったりするためのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）７と、有機ＥＬパネル測定ユニット３にそれぞれ接続された電源ユニット４、温度制御装置５、及び冷却水循環装置６と、から構成されている。

電源ユニット４は、測定ユニット３内の所定位置に装着された評価対象の有機ＥＬパネル（以下、単に試料という）Ｓを駆動するための電圧又は電流を発生するための電力発生部と、定電圧駆動時に試料Ｓに流れる電流を測定するための電流測定部とを含み、ＰＣ７による制御の下に、試料に電圧を印加又は電流を供給しつつ、電圧印加時には電流を測定する。

また、電源ユニット４からの試料Ｓに駆動電圧又は電流が印加されたときに、試料Ｓは自己発光し、その発光光は分光光度計１に導入される。分光光度計１は予め設定された波長範囲及び波長間隔に従って、導入された発光光について波長毎に強度信号、つまり発光エネルギー又は輝度を検出し、その検出データをＰＣ７へと送る。ＰＣ７はこの検出データに基づいて例えば発光スペクトルを算出する。

この装置では、測定に関わる各部の動作制御、取得した測定データの処理、処理結果の表示などが全てＰＣ７で行われる。すなわち、ＰＣ７には有機ＥＬ評価用の制御／処理ソフトウエアがインストールされており、ＰＣ７上でこのソフトウエアを実行することにより有機ＥＬ評価のための各種の測定が行えるようになっている。

上記構成を有する本実施例の有機ＥＬ評価装置では、測定結果の表示の設定と該設定に対応した表示方法に特徴を有する。以下に、その特徴について説明する。

試料Ｓの電圧−電流特性を測定する際には、試料Ｓに印加する電圧を一定に維持した状態で電流を測定し、測定値が取得できたならば印加電圧値を変更する、という手順が採られる。従来、表示上の電流値のゼロ点（以下、ゼロ点とは表示上のゼロ点のことをいう）としては、試料に電圧を印加するための電力供給線を接続しない状態での電流測定値をゼロ点に定めている。それに対し、この実施例の有機ＥＬ評価装置では、電流値のゼロ点の設定方法を２種類設け、測定者がいずれかの方法を選択できるようにしている。

すなわち、測定者が測定に先立ってＰＣ７の入力部８で所定の操作を行うと、図２に示すような電気条件設定欄２０を含むウインドウ画面が表示部９に表示される。この電気条件設定欄２０には、定電圧駆動（電圧印加モード）又は定電流駆動（電流印加モード）のいずれかを択一的に選択するためのラジオボタン２１と、詳細な駆動条件（例えば電圧値等）を数値として入力設定するための条件設定ページ２３とが設けられているが、そのほかに、Ｎｕｌｌ制御のチェックボックス２２が設けられている。図２ではこのチェックボックス２２にチェックマークが記入された状態となっており、これは本発明における第１表示モードとしてのヌル（Ｎｕｌｌ）制御モードが選択された状態である。一方、チェックボックス２２にチェックマークが記入されないときには、本発明における第２表示モードとしての通常制御モードが選択された状態となる。

ヌル制御モードが選択された状態では、電圧−電流特性の測定の際に、試料Ｓに電力供給線を接続した状態で且つ印加電圧を０Ｖに設定した状態で、試料Ｓに流れる電流の測定値をゼロ点に定める。有機ＥＬでは素子の特性上、印加電圧が０Ｖであるとき及び発光が生じない程度の低電圧が印加されたときに逆方向に電流が流れることがある。この逆方向電流の電圧値は印加電圧が０Ｖである場合が最大となる。そこで、印加電圧が０Ｖであるときに試料Ｓに流れる電流値を表示上のゼロ点と定め、試料Ｓに駆動電圧を印加したときに試料Ｓに流れる電流値と上記ゼロ点の電流値との差を表示上の電流値として規定すれば、印加電圧を０Ｖから徐々に上昇させていったとき又は逆に或る電圧値から徐々に０Ｖまで下げていったときに、実際に試料Ｓに流れる電流が順方向、逆方向のいずれであっても、表示上の電流値を全て正の範囲に収めることができる。

すなわち、ヌル制御モードにおいては、有機ＥＬの電圧−電流特性として表示される電流値は真の電流値ではないものの、全てが正の範囲に収まることによって、例えば任意の２つの低印加電圧に対する電流値の差を求めたいような場合に、簡単にその結果をみることができる。

一方、通常制御モードが選択された状態では、電圧−電流特性の測定の際に、試料Ｓに電力供給線が接続されない状態での電流測定部による測定値をゼロ点に定める。したがって、このときには試料Ｓに流れる真の電流値が表示されることなるが、逆方向に電流が流れる状況では表示上ではマイナスの電流値となる。
このように、本実施例の有機ＥＬ評価装置では、測定の目的等に応じて測定者がいずれの表示方法を採るのかを選択することができる。

次に、本実施例の有機ＥＬ評価装置において測定結果をグラフ表示する際の表示設定の方法とその表示について説明する。

図３は本実施例の有機ＥＬ評価装置における、２次元グラフ表示の設定入力プロパティを示す図である。２次元グラフのチェックボックス３１にチェックマークが記入されると、この２次元グラフ表示設定入力プロパティ３０が有効になる。プロパティ３０内には、ｘ軸設定欄３２、ｙ軸設定欄３３が設けられ、両設定欄３２、３３において目盛形式としては、プルダウンメニュー３４により通常目盛と対数目盛とが選択可能となっている。また、軸種別としては、ｘ軸に対して時間、電圧、波長などが、ｙ軸に対して、輝度、波長などがプルダウンメニューにより選択可能となっている。

いま、ｘ軸の軸種別を時間、目盛形式を通常目盛、ｙ軸の１軸目軸種別を輝度、目盛形式を通常目盛（但し、２軸目軸種別は選択せず）としたときに表示される２次元グラフの一例を図４（Ａ）に示す。また、図４（Ａ）と同一の測定結果を、ｙ軸の目盛形式を対数目盛に変更した状態で表示される２次元グラフの一例を図４（Ｂ）に示す。このように２次元グラフのｘ軸、ｙ軸をそれぞれ自由に通常目盛、対数目盛に設定することにより、急激な変化を含むような測定結果を見易く表示することができる。特に電圧の設定範囲を広くした場合には輝度の変化範囲が非常に広くなる場合があるが、図４（Ｂ）に示すように輝度軸を対数目盛とすることにより、広い範囲全体を表示しながら輝度が低い領域の変化状態も捉え易くすることができる。

また、上述したように本実施例の有機ＥＬ評価装置では或る印加電圧又は電流に対して試料Ｓの発光光の発光スペクトルを求めることができる。印加電圧又は電流を順次変更することにより、その印加電圧又は電流毎の発光スペクトルが得られるから、ＰＣ７ではこのデータを基に設定電圧（又は電流）、波長（又は波数）、発光エネルギー（輝度）をディメンジョンとした３次元グラフを作成し、これを表示部９の画面上に表示する。図５は本実施例の有機ＥＬ評価装置における、設定電圧、波長、発光エネルギー（輝度）をディメンジョンとした３次元グラフ表示の一例を示す図である。

図５では、発光スペクトル表示欄４０中に３次元グラフ４１が含まれている。このように３次元グラフ４１で表示を行うことにより、設定電圧、波長、及び発光エネルギーの関係を直感的に分かり易く示すことができる。但し、場合によっては、或る設定電圧における波長と発光エネルギーとの関係や或る波長における設定電圧と発光エネルギーとの関係を詳しく観察したいこともある。そこで、その場合には、図５中に示すメニューウインドウ４２を表示させてその中の「切り出しグラフ」を選択する。すると、その下の階層のメニュー４３として「マウスでクリックした位置を切り出す」と「手入力にて切り出し位置を指定」の２つの選択肢が現れる。

前者を選択した場合、３次元グラフ４１上で見たい位置を測定者がマウスでクリックすることにより２次元グラフを切り出すことができる。これによって、厳密な位置ではないものの２次元グラフを簡単に切り出して表示させることができる。他方、後者を選択した場合、３次元グラフ４１の中の見たい電圧／電流、波長を測定者が数値としてキーボードから手入力することにより２次元グラフを切り出すことができる。これによって、クリック操作よりも手は掛かるものの厳密な位置での２次元グラフの切り出しが可能となる。図６はこうした切り出し操作を行った結果として表示される、２次元グラフの表示の一例である。

上記実施例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。

本発明の一実施例である有機ＥＬ評価装置の全体構成図。 本実施例の有機ＥＬ評価装置において表示される電気条件設定欄を含むウインドウ画面を示す図。 本実施例の有機ＥＬ評価装置における２次元グラフ表示の設定入力プロパティを示す図。 本実施例の有機ＥＬ評価装置における２次元グラフ表示の一例を示す図。 本実施例の有機ＥＬ評価装置における、設定電圧、波長、発光エネルギー（輝度）をディメンジョンとした３次元グラフ表示の一例を示す図。 図５中の３次元グラフから所望の部分を切り出した２次元グラフの表示の一例を示す図。

符号の説明

１…紫外可視分光光度計
２…測光部
３…有機ＥＬパネル測定ユニット
４…電源ユニット
７…ＰＣ
８…入力部
９…表示部
２０…電気条件設定欄
２１…ラジオボタン
２２…チェックボックス
２３…条件設定ページ
３０…２次元グラフ表示設定入力プロパティ
３１…チェックボックス
３２…ｘ軸設定欄
３３…ｙ軸設定欄
３４…プルダウンメニュー
４０…発光スペクトル表示欄
４１…３次元グラフ
４２…メニューウインドウ
４３…メニュー
Ｓ…試料

Claims (3)

1. 試料である有機ＥＬ素子に定電圧を印加する電圧印加手段と、該試料に流れる電流を測定する電流測定手段とを具備する有機ＥＬ評価装置において、
   前記電圧印加手段を試料に接続して電圧を印加しない状態における前記電流測定手段による初期測定値を表示上の電流ゼロ値に設定して、該試料に電圧を印加したときに該試料に流れる電流を表示する第１表示モードと、前記電圧印加手段を試料に接続しない状態における前記電流測定手段による初期測定値を表示上の電流ゼロ値に設定して、該試料に電圧を印加したときに該試料に流れる電流を表示する第２表示モードとのいずれか一方を、測定者が選択するための選択手段、を備えることを特徴とする有機ＥＬ評価装置。
2. 試料である有機ＥＬ素子に定電圧を印加又は定電流を流し、それに応じて該試料が発する光の輝度を測定する機能を有する有機ＥＬ評価装置において、
   a)試料に印加する電圧値又は電流値を第１軸に、測定された輝度又はそれに相当する指標値を第２軸にとった２次元グラフを作成するグラフ作成手段と、
   b)前記２次元グラフの第２軸の目盛について等間隔目盛と対数目盛とを測定者が選択するための選択手段と、
   c)前記２次元グラフを画面上に表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とする有機ＥＬ評価装置。
3. 試料である有機ＥＬ素子に定電圧を印加又は定電流を流し、それに応じて該試料が発する光の発光スペクトルを測定する機能を有する有機ＥＬ評価装置において、
   a)試料に印加する電圧値又は電流値を第１軸に、試料が発する光の波長又は波数を第２軸に、該光の輝度又はそれに相当する指標値を第３軸にとった３次元グラフを作成するグラフ作成手段と、
   b)該３次元グラフを画面上に表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とする有機ＥＬ評価装置。

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