発光分布推定方法、発光分布推定装置、発光分布推定プログラム、記録媒体、表示素子、画像表示装置
【課題】 有機ＥＬ素子における発光層内の発光分布を効率的かつ高精度に推定することができる発光分布推定方法を提供すること。
【解決手段】 十分に信頼できる各データ、例えば、ＥＬスペクトルの測定データＩＥＬ（λ），ＰＬスペクトルの測定データＩＰＬ（λ），光取出し効率の算出データη（λ，ｘ）に基づいて、有機ＥＬ素子における発光層のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。また、ＷＥＬ（ｘ）の推定の際に有機ＥＬ素子に追加的な構成を添加する必要がないので、有機ＥＬ素子の本来の構成を生かして効率良くＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。
【解決手段】 十分に信頼できる各データ、例えば、ＥＬスペクトルの測定データＩＥＬ（λ），ＰＬスペクトルの測定データＩＰＬ（λ），光取出し効率の算出データη（λ，ｘ）に基づいて、有機ＥＬ素子における発光層のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。また、ＷＥＬ（ｘ）の推定の際に有機ＥＬ素子に追加的な構成を添加する必要がないので、有機ＥＬ素子の本来の構成を生かして効率良くＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光分布推定方法、発光分布推定装置、発光分布推定プログラム、記録媒体、表示素子、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられ光を反射可能な第２電極と、を備える表示素子が知られている。このような表示素子としては、いわゆるＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）などが知られており、より具体的には、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子や無機ＥＬ素子などが知られている。
【０００３】
図１０は、有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
この図において、有機ＥＬ素子１は、ガラスなどの透明材料によって構成される透明基板１１と、ＩＴＯ（Indium tin oxide）などによって構成される透明な陽極１２（第１電極）と、正孔輸送層１３と、発光層１４（発光体）と、電子輸送層１５と、金属などによって構成され光を反射可能な陰極１６（第２電極）と、が順次積層されることによって構成されている。陽極１２および陰極１６は電源２に接続されており、陽極１２から陰極１６へ向かう電界Ｅが発生されるようになっている。このような電界Ｅの下、陽極１２から正孔輸送層１３へと注入された正孔（図１０では、「＋」、によって表示する）は陰極１６側に輸送され、陰極１６から電子輸送層１５へと注入された電子（図１０では、「−」、によって表示する）は陽極１２側に輸送される。そして、正孔および電子は発光層１４内で再結合し、励起状態にある正孔‐電子対（以下、励起子、という）が生成される。その後、励起子のエネルギーは発光層１４を構成する発光材料に渡され、発光材料が励起して発光する。このときの発光スペクトルは主として発光材料の性質に応じて決まり、発光材料としてＡｌｑ３のみを用いた場合には、波長λ０≒５３０ｎｍにおいて強度が最大の発光スペクトルになることが知られている。なお、発光層１４は、１種類の発光材料のみによって構成することもできるし、また、２種類以上の材料、例えば、ホスト材料とドーパント材料とによって構成することもできる。発光層１４内において生成された光は、透明な陽極１２および透明基板１１を通して、有機ＥＬ素子１外に出射されるようになっている。
【０００４】
以上のような構成の有機ＥＬ素子１において、表示性能を向上させるために、陽極１２および陰極１６との間にピーク波長λ０の光に対する共振構造を形成してピーク波長λ０の光を増幅する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、陽極１２、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５を併せた層の光学距離Ｌ（＝Σｎｄ：但し、ｎは各層の屈折率、ｄは各層の厚み、を表す）と、陰極１６によって光が反射される際の位相シフトΦと、を含む以下の式（１）を満たすように有機ＥＬ素子１を構成することによって、共振構造を形成することができる。
【０００５】
【数１】
【０００６】
説明の簡素化のため、以下、陰極１６が理想的な導電体であり、かつ、陰極１６に接する電子輸送層１５が理想的な透明体である場合を例にとって説明する。この場合、陰極１６での位相シフトはΦ＝−πとなる。したがって、式（１）を以下の式（２）に変形することができる。
【０００７】
【数２】
【０００８】
さらに、式（２）を変形すると、以下の式（３）が得られる。
【０００９】
【数３】
【００１０】
このように、ピーク波長λ０の光に対する共振構造を形成するためには、光学距離Ｌをピーク波長λ０の１／４倍，３／４倍，・・・にすればよいことがわかる。
【００１１】
図１１に、光学距離Ｌをピーク波長λ０の３／４倍とした場合に形成される共振構造において生じるピーク波長λ０の定在波形を模式的に示す。なお、説明の都合上、この図においては、正孔輸送層１３，発光層１４，電子輸送層１５を一体的に図示している。実線の波形は陽極１２側に進行する光を表し、破線の波形は陰極１６側に進行する光を表す。陰極１６の表面から光学距離λ０／４だけ隔たった位置Ａは定在波形の腹になっており、陰極１６の表面から光学距離λ０／２だけ隔たった位置Ｂは定在波形の節になっている。
【００１２】
以上のようなピーク波長λ０の光に対する共振構造を利用して有機ＥＬ素子１の表示性能を最大限に高めるためには、定在波形における腹の位置Ａを含むように発光層１４を形成することはもちろん、特に、発光層１４内の発光分布における最大発光位置を定在波形における腹の位置Ａに一致させることが好ましい。したがって、有機ＥＬ素子１の表示性能を高めるためには、発光層１４内の発光分布に関する情報が不可欠である。
【００１３】
発光層１４内での発光は、前述したように、励起子（正孔‐電子対）の生成が原因となって起こるので、発光層１４内の発光分布は、発光層１４内における励起子の生成分布とも解釈することができる。しかしながら、発光層１４内の励起子の生成分布（発光層１４内の発光分布）は、陽極１２の仕事関数、陰極１６の仕事関数、各層１３，１４，１５を構成する物質のキャリア（正孔・電子）移動度、イオン化ポテンシャル、エネルギーギャップなどの様々な量に依存して決まるため、演算によって算出することは非常に困難である。また、発光層１４内の発光分布を直接測定することも困難である。これは、透明な陽極１２および透明基板１１を通して有機ＥＬ素子１外に出射される光が、発光層１４内の各位置において生成された光の混合光であるため、これを測定しても発光分布に関する情報を取得することが困難だからである。
【００１４】
そこで、発光層１４内の発光分布を演算や測定によって直接取得する代わりに、これを推定しようとする技術の開発が試みられており、現在、例えば以下の２つの発光分布推定方法が知られている。
【００１５】
第１の発光分布推定方法では、陽極１２の仕事関数、陰極１６の仕事関数、各層１３，１４，１５を構成する物質のキャリア移動度、イオン化ポテンシャル、エネルギーギャップなどの発光分布を決定する様々な量を予め測定しておき、これらの測定量に基づいて設定した物理モデルを用いて有機ＥＬ素子１の発光シミュレーションを行い、このシミュレーション結果に基づいて発光分布を推定する。
【００１６】
第２の発光分布推定方法（例えば、非特許文献１参照）では、図１２に示すように、発光層１４内に微小な厚みを有するドープ層１７を添加し、有機ＥＬ素子１外に出射される光の強度を測定する。光強度の測定は、発光層１４内におけるドープ層１７の位置を順次変えながら、複数回に渡って順次行われる。そして、発光層１４内におけるドープ層１７の位置と、測定された光強度との間の相関関係に基づいて、（ドープ層１７が添加されていない）発光層１４内の発光分布が推定される。
【００１７】
【特許文献１】国際公開第０１／０３９５５４号パンフレット
【非特許文献１】C.W.Tang, S.A.VanSlyke, and C.H.Chen, J.Appl.Phys. 65(9), 3610, (1989)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、現時点では有機ＥＬ素子１の発光層１４の発光メカニズムが十分に解明されていないため、前記第１の発光分布推定方法における発光シミュレーションに用いる物理モデルの妥当性を十分な精度をもって判断することができない。そのため、推定された発光分布が正しいか否かを正確に検証することはできず、前記第１の発光分布推定方法では十分な信頼性が確保されないという問題があった。
【００１９】
また、前記第２の発光分布推定方法では、発光層１４にドープ層１７を追加的に添加しているが、ドープ層１７を構成する物質は、エネルギーギャップが発光層１４を構成するホスト材料よりも小さく、かつ、ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）準位およびＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）準位が、発光層１４を構成するホスト材料の対応する準位よりも内側に存在することが多いので、ドープ層１７は正孔や電子の移動の障害になりやすい。そのため、前記第２の発光分布推定方法では、（ドープ層１７が添加されていない）本来の発光層１４の発光状態が正確に再現されないおそれがあり、推定精度に問題があった。また、発光層１４内にドープ層１７を添加する煩雑な作業を、発光層１４内においてドープ層１７を添加する位置を順次変えながら複数回に渡って繰り返し行わなくてはならないので、作業効率が悪く、コストがかかってしまうという問題も生じていた。
【００２０】
本発明の目的は、表示素子における発光体内の発光分布を効率的かつ高精度に推定することができる発光分布推定方法、発光分布推定装置、発光分布推定プログラム、記録媒体、表示素子、画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の発光分布推定方法は、印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定方法であって、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、電界励起出射光スペクトル、という）を測定する電界励起出射光スペクトル測定工程と、前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（以下、光取出し効率、という）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出工程と、前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定工程と、が設けられることを特徴とする。
【００２２】
まず、用語の意味について説明する。
「発光分布」は、発光体内の発光の分布を意味し、発光体内の位置ｘについての関数ＷＥＬ（ｘ）として表すことができる。前述したように、発光分布ＷＥＬ（ｘ）は、発光体内における励起子の生成分布とも解釈することができる。なお、発光分布ＷＥＬ（ｘ）が電界励起に基づくものであることを明示するために、以下の説明では、発光分布ＷＥＬ（ｘ）を、特に、「ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）」と表現することがある。
「発光スペクトル」は、発光体によって発光される光のスペクトルを意味し、光の波長λの関数としての光強度ＩＬ（λ）として表すことができる。前述したように、発光スペクトルは、主として発光体を構成する材料の性質に応じて決まる。しかしながら、発光体が２種類以上の材料によって構成されている場合には、その材料組成によっても発光スペクトルは変化する。例えば、ホスト材料内にドーパント材料が分散されることにより発光体が構成されている場合には、ドーパント材料からの発光が主となるが、ホスト材料の誘電率や密度によってドーパント材料の発光スペクトルは変化する。また、ドーパント材料の添加濃度によっても、濃度消光や自己吸収の影響により発光スペクトルが変化する。
「光取出し効率」は、発光体内の位置ｘにおいて波長λの光が生成された場合に、そのうち第１電極を通して表示素子外に出射される光の割合を意味し、波長λおよび位置ｘについての関数η（λ，ｘ）として表すことができる。
「電界励起出射光スペクトル」は、第１電極および第２電極によって電界を印加して発光体を励起・発光させた場合に第１電極を通して表示素子外に出射される光のスペクトルを意味し、光の波長λの関数としての光強度ＩＥＬ（λ）として表すことができる。
なお、添え字「ＥＬ（Electro Luminescence）」は、電界励起に関係することを意味する。
【００２３】
続いて、表示素子の表示メカニズムを以上の用語を用いて説明する。
まず、第１電極および第２電極によって電界が印加されると、発光体は発光分布ＷＥＬ（ｘ）に応じて発光する。すなわち、発光体内の位置ｘでは、ＷＥＬ（ｘ）に応じた数の励起子が生成され、ＷＥＬ（ｘ）に応じた強度の光が生成される。
このとき、位置ｘで生成されるＷＥＬ（ｘ）に応じた強度の光は、光強度ＩＬ（λ）によって表される発光スペクトルを有している（∵発光スペクトルは、発光体を構成する物質に応じて決まり、発光体内の位置ｘには無関係）。したがって、位置ｘにおいて生成される波長λの光の強度は、積ＷＥＬ（ｘ）・ＩＬ（λ）に応じて決まる。
そして、この光（波長λ，生成位置ｘ）は、光取出し効率η（λ，ｘ）に応じて第１電極を通して表示素子外に出射される。このため、位置ｘにおいて生成された波長λの光のうち、第１電極を通して表示素子外に出射される光の強度は、積ＷＥＬ（ｘ）・ＩＬ（λ）・η（λ，ｘ）に応じて決まる。
この積ＷＥＬ（ｘ）・ＩＬ（λ）・η（λ，ｘ）を位置ｘについて積分すれば、第１電極を通して表示素子外に出射される波長λの光の強度に相当する量を算出することができる。そして、この算出量は、電界励起出射光スペクトルにおける波長λの光強度ＩＥＬ（λ）に相当する。
したがって、各項にかけるべき規格化定数などを無視すれば、以下の式（４）が成立する。
【００２４】
【数４】
【００２５】
このように、電界励起出射光スペクトルＩＥＬ（λ）は、発光分布ＷＥＬ（ｘ），発光スペクトルＩＬ（λ），光取出し効率η（λ，ｘ）の３つの量に基づいて定まっているが、見方を変えれば、発光分布ＷＥＬ（ｘ）を、その他の３つの量に基づいて推定することができることが分かる。
【００２６】
本発明の発光分布推定方法によれば、電界励起出射光スペクトルＩＥＬ（λ）を測定しており、かつ、光取出し効率η（λ，ｘ）を表示素子の各構成要素の特性に基づいて算出しているので、これら２つの量と発光スペクトルＩＬ（λ）とに基づいて発光体内の発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。なお、発光スペクトルＩＬ（λ）は、発光体を構成する物質に応じて決まるので、当該構成物質を対象とする試験などによって予め測定しておくことも可能である。また、後述するように、光励起出射光スペクトルに基づいて発光スペクトルＩＬ（λ）を算出することも可能である。
【００２７】
以上のような本発明の発光分布推定方法では、３つの量ＩＥＬ（λ），η（λ，ｘ），ＩＬ（λ）に基づいて発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定しているが、この際、式（４）に基づく演算処理を行えば十分であり、従来の第１の発光分布推定方法のように理論、実験面で十分確立されていない物理モデルを設定して発光シミュレーションを行う必要がない。したがって、本発明の発光分布推定方法によれば、十分に信頼できる前記３つの量に基づいて、発光分布ＷＥＬ（ｘ）を高精度に推定することができる。
【００２８】
また、本発明の発光分布推定方法によれば、従来の第２の発光分布推定方法のように発光体にドープ層のような追加的な構成を添加することなく、表示素子の本来の構成を生かして発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができるので、推定精度を向上させることができる。また、発光体にドープ層のような追加的な構成を添加する煩雑な作業を行わなくて済むので、作業効率を向上させることができ、作業コストを低減させることができる。
【００２９】
また、本発明の発光分布推定方法では、前記発光体を励起・発光させることが可能な励起光を照射して当該発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、光励起出射光スペクトル、という）を測定する光励起出射光スペクトル測定工程と、前記光励起出射光スペクトルおよび前記光取出し効率に基づいて前記発光スペクトルを算出する発光スペクトル算出工程と、が設けられ、前記発光分布推定工程では、前記発光スペクトル算出工程において算出された前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する、ことが好ましい。
【００３０】
ここで、「光励起出射光スペクトル」は、励起光を照射して発光体を励起・発光させた場合に第１電極を通して表示素子外に出射される光のスペクトルを意味し、光の波長λの関数としての光強度ＩＰＬ（λ）として表すことができる。
なお、添え字「ＰＬ（Photo Luminescence）」は、光励起に関係することを意味する。
【００３１】
光励起の場合には、電界励起の場合の式（４）と同様の以下の式（５）が成り立つ。
【００３２】
【数５】
【００３３】
ここで、ＷＰＬ（ｘ）は、光励起による発光体内の発光分布を意味する。なお、発光分布ＷＰＬ（ｘ）が光励起に基づくものであることを明示するために、以下の説明では、発光分布ＷＰＬ（ｘ）を、特に、「ＰＬ発光分布ＷＰＬ（ｘ）」と表現することがある。
発光分布ＷＰＬ（ｘ）は、発光体内における励起光の強度分布Ｌ（ｘ）に応じて決まる。特に、強度分布Ｌ（ｘ）が略一様であると仮定できる場合には、発光分布ＷＰＬ（ｘ）も略一様である。そこで、ＷＰＬ（ｘ）＝ＷＰＬ０（定数）と置けば、式（５）を以下の式（６）に変形することができる。
【００３４】
【数６】
【００３５】
そして、以下の式（７）のように、光取出し効率η（λ，ｘ）のｘについての積分値をη０（λ）と置いて、式（６）を発光スペクトルＩＬ（λ）についてとけば以下の式（８）が得られる。
【００３６】
【数７】
【００３７】
【数８】
【００３８】
このように、発光スペクトル算出工程では、光励起出射光スペクトルＩＰＬ（λ）および光取出し効率η（λ，ｘ）に基づいて発光スペクトルＩＬ（λ）を算出することができる。
【００３９】
以上のような発光分布推定方法によれば、表示素子に組み込まれた発光体の実際の発光状態に基づいて発光スペクトルＩＬ（λ）を高精度に算出することができるので、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定精度を向上させることができる。
【００４０】
また、本発明の発光分布推定方法では、前記発光スペクトル算出工程では、前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記光励起出射光スペクトル測定工程での前記発光体内における前記励起光の強度分布を算出し、当該強度分布、前記光取出し効率、前記光励起出射光スペクトルに基づいて前記発光スペクトルを算出する、ことが好ましい。
【００４１】
発光体内の強度分布Ｌ（ｘ）が略一様であるとの前記仮定が成り立たない場合には、発光体内の発光分布ＷＰＬ（ｘ）も略一様ではなく、ばらつきが生じる。
しかしながら、強度分布Ｌ（ｘ）は、表示素子の各構成要素の特性（屈折率など）に基づいて正確に算出することが可能である。そのため、発光体内の発光分布ＷＰＬ（ｘ）も正確に算出することが可能である。この場合、前記仮定の下での式（５）から式（８）までの式変形は成り立たないが、代わりに、式（５）を以下の式（９）に変形することができる。
【００４２】
【数９】
【００４３】
ここで、右辺の各量ＩＰＬ（λ），ＷＰＬ（ｘ），η（λ，ｘ）は、いずれも測定あるいは算出されているので、式（９）によって発光スペクトルＩＬ（λ）を算出することができる。
【００４４】
以上のような発光分布推定方法によれば、発光体内の強度分布Ｌ（ｘ）のばらつきを加味した上で、発光スペクトルＩＬ（λ）を高精度に算出することができるので、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定精度を向上させることができる。
【００４５】
また、本発明の発光分布推定方法では、前記発光分布推定工程では、前記発光体内の発光分布の候補（以下、発光分布候補、という）を任意に設定する発光分布候補設定工程と、前記発光体が前記発光分布候補に基づいて発光したと仮定した場合に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、電界励起出射光スペクトル候補、という）を、当該発光分布候補、前記発光スペクトル、前記光取出し効率に基づいて算出する電界励起出射光スペクトル候補算出工程と、前記電界励起出射光スペクトル候補を、前記電界励起出射光スペクトルと比較し、両者の差異が所定範囲以内であるときは、当該電界励起出射光スペクトル候補の算出に用いた前記発光分布候補を、前記発光体内の発光分布であると推定するスペクトル比較工程と、が設けられることが好ましい。
【００４６】
発光分布候補設定工程において設定されるＥＬ発光分布候補（ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の候補）をＷＥＬ’（ｘ）と置く。電界励起出射光スペクトル候補算出工程では、式（４）のＷＥＬ（ｘ）にＷＥＬ’（ｘ）を代入することによって得られる以下の式（１０）にしたがって電界励起出射光スペクトル候補ＩＥＬ’（λ）を算出する。
【００４７】
【数１０】
【００４８】
スペクトル比較工程では、算出されたＩＥＬ’（λ）を、測定されたＩＥＬ（λ）と比較し、両者の差異が所定範囲以内であるときは、ＩＥＬ’（λ）の算出に用いたＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を、発光体内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）であると推定する。
【００４９】
以上のような発光分布推定方法によれば、実際のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）に基づいて生成されるスペクトルＩＥＬ（λ）に近いスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）を生成するＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を実際のＥＬ発光分布であると推定しているので、推定されたＥＬ発光分布（候補）ＷＥＬ’（ｘ）と実際のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）との差異を所定範囲以内に抑えることができ、高精度にＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。
【００５０】
また、本発明の発光分布推定方法では、前記スペクトル比較工程では、複数のサンプル波長を設定し、前記電界励起出射光スペクトル候補における前記各サンプル波長に対する各強度データ、および、前記電界励起出射光スペクトルにおける前記各サンプル波長に対する各強度データ、の個々の差の二乗の総和が所定閾値以下であるときは、当該電界励起出射光スペクトル候補の算出に用いた前記発光分布候補を、前記発光体内の発光分布であると推定する、ことが好ましい。
【００５１】
スペクトル比較工程においてＮ個のサンプル波長λｉ＝λ１，λ２，・・・，λＮ（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）を設定した場合、スペクトル候補ＩＥＬ’（λ）における各サンプル波長λｉに対する各強度データＩＥＬ’（λｉ）、および、スペクトルＩＥＬ（λ）における各サンプル波長λｉに対する強度データＩＥＬ（λｉ）、の個々の差の二乗の総和Δ
【００５２】
【数１１】
【００５３】
が算出されて閾値Δ０と比較され、スペクトル候補ＩＥＬ’（λ）の算出に用いた発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を発光分布ＷＥＬ（ｘ）と推定してよいか否かが判定される。
なお、連続的なサンプル波長を設定した場合には、式（１１）の右辺をλについての積分を用いて書き換えればΔを算出することができる。
【００５４】
以上のような発光分布推定方法によれば、数学的な手法に基づいて、安定した精度で発光分布を推定することができる。
【００５５】
また、本発明の発光分布推定装置は、印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定装置であって、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させる電界印加手段と、前記電界印加手段による電界の印加の際に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル）を測定する電界励起出射光スペクトル測定手段と、前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（光取出し効率）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出手段と、前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００５６】
また、本発明の発光分布推定装置では、前記発光体を励起・発光させることが可能な励起光を照射して当該発光体を励起・発光させる励起光照射手段と、前記励起光照射手段による励起光の照射の際に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（光励起出射光スペクトル）を測定する光励起出射光スペクトル測定手段と、前記光励起出射光スペクトルおよび前記光取出し効率に基づいて前記発光スペクトルを算出する発光スペクトル算出手段と、が設けられ、前記発光分布推定手段は、前記発光スペクトル算出手段によって算出された前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する、ことが好ましい。
【００５７】
また、本発明の発光分布推定装置では、前記発光分布推定手段は、前記発光体内の発光分布の候補（発光分布候補）を任意に設定する発光分布候補設定手段と、前記発光体が前記発光分布候補に基づいて発光したと仮定した場合に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル候補）を、当該発光分布候補、前記発光スペクトル、前記光取出し効率に基づいて算出する電界励起出射光スペクトル候補算出手段と、前記電界励起出射光スペクトル候補を、前記電界励起出射光スペクトルと比較し、両者の差異が所定範囲以内であるときは、当該電界励起出射光スペクトル候補の算出に用いた前記発光分布候補を、前記発光体内の発光分布であると推定するスペクトル比較手段と、を備えることが好ましい。
【００５８】
以上のような構成の本発明の発光分布推定装置は、前述した本発明の発光分布推定方法を実施するための構成を備えているので、本発明の発光分布推定方法と同じ各作用・効果を奏することができる。
【００５９】
また、本発明の発光分布推定装置では、光のスペクトルを測定可能な単一のスペクトル測定手段が設けられ、当該単一のスペクトル測定手段が、前記電界励起出射光スペクトル測定手段として機能し、かつ、前記光励起出射光スペクトル測定手段として機能する、ことが好ましい。
【００６０】
このような構成の発光分布推定装置によれば、電界励起出射光スペクトル測定手段および光励起出射光スペクトル測定手段として単一のスペクトル測定手段を設ければよいので、発光分布推定装置の部品点数および部品コストを低減させることができる。
【００６１】
また、本発明の発光分布推定プログラムは、印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定プログラムであって、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル）を測定する電界励起出射光スペクトル測定工程と、前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（光取出し効率）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出工程と、前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定工程と、を発光分布推定装置に組み込まれたコンピュータに実行させる、ことを特徴とする。
【００６２】
また、本発明の記録媒体は、前記発光分布推定プログラムが記録され、発光分布推定装置に組み込まれたコンピュータによって読み取り可能である、ことを特徴とする。
【００６３】
以上のような構成の本発明の発光分布推定プログラムおよび記録媒体は、前述した本発明の発光分布推定方法を実施するために利用されるので、本発明の発光分布推定方法と同じ各作用・効果を奏することができる。
【００６４】
また、本発明の表示素子は、印加された電界に基づいて励起され、波長λ０において強度が最大の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられ光を反射可能な第２電極と、を備える表示素子であって、当該表示素子は、前記波長λ０の光に対する共振構造が前記第１電極および前記第２電極の間に形成されるように構成され、前記発光分布推定方法に基づいて推定された前記発光体内の発光分布における最大発光位置と、前記共振構造において生じる前記波長λ０の定在波形における腹の位置と、が互いに一致している、ことを特徴とする。
【００６５】
このような構成の表示素子によれば、発光体内の発光分布における最大発光位置が、ピーク波長λ０の定在波形における腹の位置に一致しているので、ピーク波長λ０の光に対する共振構造を利用して表示素子の表示性能を最大限に高めることができる。
【００６６】
また、本発明の画像表示装置は、複数の表示画素を有する画像表示装置であって、前記個々の表示画素が、前記表示素子によって構成されている、ことを特徴とする。
【００６７】
このような構成の画像表示装置によれば、前述した本発明の表示素子によって表示画素が構成されているので、表示性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る発光分布推定方法を実施するための構成を示すブロック線図である。
【００６９】
有機ＥＬ素子１は、本発明の表示素子を構成している。有機ＥＬ素子１は、既に説明した図１０に示される構成を備えている。ここでは、繰り返しになるので、説明を省略する。
【００７０】
電界印加手段２（図１０では、電源２に相当する）は、陽極１２および陰極１６によって電界Ｅを正孔輸送層１３，発光層１４，電子輸送層１５に印加して、発光層１４を励起・発光させる。このとき、陽極１２および透明基板１１を通して有機ＥＬ素子１から出射される光のスペクトルが電界励起出射光スペクトル（以下、記載の簡略化のため、ＥＬスペクトル、と略することがある）ＩＥＬ（λ）である。
【００７１】
励起光照射手段３は、図示しない光源と光ファイバ３１とを備えて構成され、発光層１４を励起・発光させることが可能な励起光を光ファイバ３１の先端から照射して発光層１４を励起・発光させる。このとき、陽極１２および透明基板１１を通して有機ＥＬ素子１から出射される光のスペクトルが光励起出射光スペクトル（以下、説明の簡略化のため、ＰＬスペクトル、と略することがある）ＩＰＬ（λ）である。
【００７２】
なお、励起光としては、例えば、紫外領域および可視領域を含むブロードな連続スペクトル光を出射可能なランプ（例えば、キセノンランプ）の光から分光器によって抽出した単色光や、レーザ光を利用することができる。
【００７３】
また、励起光の特性としては、半値幅が２０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには１０ｎｍ以下であることがより好ましい。半値幅が２０ｎｍよりも広いと、励起光スペクトルとＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）との重なりが大きくなり、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定精度に悪影響を及ぼす可能性があるからである。
【００７４】
また、励起光は、発光層１４のみを選択的に励起・発光させる波長を有することが好ましい。前述したように、電界励起時における発光層１４の発光は、発光層１４に含まれる発光材料が励起することによって起こるので、電界励起時と同等の発光状態を実現させるために発光材料のみを選択的に励起・発光させる波長の励起光を利用することが重要である。具体的には、発光材料および発光材料以外の材料（正孔輸送層１３，電子輸送層１５の構成材料）の光吸収スペクトルを測定し、発光材料の光吸収量が大きく、かつ、発光材料以外の材料の光吸収量が小さい波長を、励起光の波長とすればよい。さらに、発光材料がホスト材料およびそれに添加されるドーパント材料からなる場合には、ホスト材料の光吸収スペクトルも測定し、ドーパント材料の光吸収量が大きく、かつ、ホスト材料の光吸収量が小さい波長を、励起光の波長とすることが好ましい。
【００７５】
スペクトル測定手段４は、分光放射輝度計や分光光度計など、波長λごとの光の強度を測定可能な計器によって構成され、有機ＥＬ素子１から出射されるＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）およびＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）を測定する。このため、スペクトル測定手段４は、電界励起出射光スペクトル測定手段、および、光励起出射光スペクトル測定手段、を構成している。
【００７６】
制御手段５は、光取出し効率算出手段５１と、発光スペクトル算出手段５２と、発光分布推定手段５３と、を備えて構成されている。
【００７７】
光取出し効率算出手段５１は、有機ＥＬ素子１の各構成要素の特性に基づいて、発光層１４内において生成される光のうち陽極１２を通して出射される光の割合（光取出し効率η（λ，ｘ））を、発光層１４内において光が生成される各位置ｘごと、および、当該各位置ｘにて生成される光の各波長λごと、に算出する。
【００７８】
発光スペクトル算出手段５２は、スペクトル測定手段４によって測定されたＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）、および、光取出し効率算出手段５１によって算出された光取出し効率η（λ，ｘ）、に基づいて発光層１４の発光スペクトルＩＬ（λ）を算出する。
【００７９】
発光分布推定手段５３は、発光スペクトル算出手段５２によって算出された発光スペクトルＩＬ（λ）、光取出し効率算出手段５１によって算出された光取出し効率η（λ，ｘ）、スペクトル測定手段４によって測定されたＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）に基づいて発光層内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定する。
発光分布推定手段５３は、発光分布候補設定手段５３１と、電界励起出射光スペクトル候補算出手段５３２と、スペクトル比較手段５３３と、を備えて構成されている。
【００８０】
発光分布候補設定手段５３１は、発光層１４内のＥＬ発光分布の候補（ＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ））を任意に設定する。
【００８１】
電界励起出射光スペクトル候補算出手段５３２は、発光層１４がＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）に基づいて発光したと仮定した場合に陽極１２および透明基板１１を通して有機ＥＬ素子１から出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル候補（以下、記載の簡略化のため、ＥＬスペクトル候補、と略することがある）ＩＥＬ’（λ））を、発光分布候補設定手段５３１によって設定されたＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（λ）、発光スペクトル算出手段５２によって算出された発光スペクトルＩＬ（λ）、光取出し効率算出手段５１によって算出された光取出し効率η（λ，ｘ）、に基づいて算出する。
【００８２】
スペクトル比較手段５３３は、電界励起出射光スペクトル候補算出手段５３２によって算出されたＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）を、スペクトル測定手段４によって測定されたＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）と比較し、両者の差異が所定範囲以内であるときは、ＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）の算出に用いたＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を、発光層１４内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）であると推定する。
【００８３】
以上の構成において、電界印加手段２，励起光照射手段３，スペクトル測定手段４，制御手段５は、陽極１２および陰極１６によって電界Ｅを印加した場合における発光層１４内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定する発光分布推定装置を構成している。
【００８４】
続いて、このような発光分布推定装置を用いたＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定手順について図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００８５】
Ｓ１（Ｓは工程の意。以下同様）では、有機ＥＬ素子１を作成する。
【００８６】
［電界励起出射光スペクトル測定工程］
Ｓ２では、制御手段５の制御の下、電界印加手段２が陽極１２および陰極１６の間に電圧を印加し、陽極１２から陰極１６に向かう電界Ｅを発生させる。この電界Ｅの下で、発光層１４が励起・発光する。
Ｓ３では、制御手段５の制御の下、スペクトル測定手段４が、有機ＥＬ素子１から出射される光のスペクトル（ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ））を測定する。なお、ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）は、そのピーク強度によって規格化されている。
【００８７】
［光励起出射光スペクトル測定工程］
Ｓ４では、制御手段５の制御の下、励起光照射手段３が有機ＥＬ素子１に励起光を照射し、発光層１４を励起・発光させる。
Ｓ５では、制御手段５の制御の下、スペクトル測定手段４が、有機ＥＬ素子１から出射される光のスペクトル（ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ））を測定する。なお、ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）は、そのピーク強度によって規格化されている。
【００８８】
［光取出し効率算出工程］
Ｓ６では、有機ＥＬ素子１の各構成要素の特性を測定する。具体的には、各構成要素の材料の屈折率ｎと吸収係数ｋとを測定する。ここでは、特に、精度の高い発光分布推定を行うために、公知の測定方法を利用して屈折率ｎおよび吸収係数ｋの波長分散特性を測定する。ここで、公知の測定方法としては、例えば、エリプソメータを用いる方法、垂直反射スペクトル測定データを理論式にフィッティングして波長分散特性データを算出する方法を利用することができる。なお、以上の測定は、有機ＥＬ素子１とは別に予め用意されている各構成要素の各サンプルについて行えばよく、有機ＥＬ素子１自体を測定対象として測定を行う必要はない。
【００８９】
Ｓ７では、光取出し効率算出手段５１が、各サンプルについて測定された屈折率ｎおよび吸収係数ｋの波長分散特性に基づいて、光取出し効率η（λ，ｘ）を算出する。この計算は、例えば、以下の２つの公知の計算方法によって行うことができる。
【００９０】
（１）発光層１４内で生成される光が平面波であると近似し、有機ＥＬ素子１を構成する各層間における多重反射を考慮した計算方法（平面波近似法）
（２）媒体中の電磁波（光）の伝播を記述するマックスウェル方程式を時間および空間で差分化し、１階偏微分により計算解析空間の電磁波（光）強度を求める方法（ＦＤＴＤ法）
【００９１】
ここでは、（１）の平面波近似法について概説する。この方法の概略は以下の通りである。
ａ）波長λの光について、有機ＥＬ素子１を構成する各層（第ｊ層：但し、ｊ＝１，２，・・・，Ｊ）の位相膜厚δｊを算出する。
ｂ）波長λの光について、以下の式（１２）によって定義される各層の光学インピーダンスＹｊをｓ偏光、ｐ偏光のそれぞれについて算出する。
【００９２】
【数１２】
【００９３】
ｃ）波長λの光について、以下の式（１３）によって定義される各層の特性マトリクスＭｊをｓ偏光、ｐ偏光のそれぞれについて算出する。
【００９４】
【数１３】
【００９５】
ｄ）発光層１４において生成された波長λの光は、次の３通りのうちいずれか１通りの振る舞いを示す。
i）透明基板１１の空気と接する界面（図１０では、上面）を透過して有機ＥＬ素子１から出射される。
ii）透明基板１１の空気と接する界面において反射される。
iii）陰極１６の表面において反射される。
以上の３通りの振る舞いi），ii），iii）にそれぞれ対応する振幅透過率ｔ１，振幅反射率ｒ１，振幅反射率ｒ２を算出する。
【００９６】
ｅ）振幅透過率ｔ１，振幅反射率ｒ１，振幅反射率ｒ２に基づいて、発光層１４内の位置ｘにおいて生成される光のうち多重干渉により有機ＥＬ素子１外に出射される光の振幅強度を算出する。
ｆ）発光層１４内の位置ｘにおいて生成される波長λの光のポインティングベクトルの時間平均値、および、この光のうち有機ＥＬ素子１外に出射される光のポインティングベクトルの時間平均値を求め、当該２つの値の比を計算することにより、位置ｘにおいて生成される波長λの光に対する光取出し効率η（λ，ｘ）を算出する。
【００９７】
なお、ポインティングベクトルとは、電界ベクトルＥ、磁界ベクトルＨを有する電磁波が媒体中を進行するときのエネルギーを表しており、媒体の屈折率がｎであるとき、その時間平均値は、次の式（１４）のように電界ベクトルＥの２乗に比例する量になっている。
【００９８】
【数１４】
【００９９】
［発光スペクトル算出工程］
Ｓ８では、発光スペクトル算出手段５２が、Ｓ５において測定されたＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）と、Ｓ７において算出された光取出し効率η（λ，ｘ）とに基づいて、発光層１４の発光スペクトルＩＬ（λ）を算出する。
【０１００】
このとき、光励起による発光層１４内のＰＬ発光分布をＷＰＬ（ｘ）とすれば、前記式（５）が成立する。ＰＬ発光分布ＷＰＬ（ｘ）は、Ｓ４およびＳ５における発光層１４内での励起光の強度分布Ｌ（ｘ）に応じて決まる。有機ＥＬ素子１の外部から照射された励起光は、有機ＥＬ素子１の内部において発生する光と同様に、有機ＥＬ素子１内部における各層間の界面にて多重反射するので、有機ＥＬ素子１内部での励起光の強度分布Ｌ（ｘ）は厳密には一様でない。しかしながら、有機ＥＬ素子１における発光層１４の光学膜厚が励起光の波長λｅに比べて十分に小さい（例えば、λｅ×０．２よりも小さい）場合には、励起光の強度分布Ｌ（ｘ）を一様と近似することができる。この場合、ＰＬ発光分布ＷＰＬ（ｘ）も一様と近似することができるから、ＷＰＬ（ｘ）＝ＷＰＬ０（定数）と置いて、前記式（５）を、前記式（６），前記式（７）を経て、前記式（８）に変形することができ、発光スペクトルＩＬ（λ）を算出することができる。
【０１０１】
一方、発光層１４の光学膜厚が比較的大きい（例えば、λｅ×０．２よりも大きい）場合には、励起光の強度分布Ｌ（ｘ）を一様と近似することはできない。しかしながら、Ｓ７で利用したような公知の計算方法によって励起光の強度分布Ｌ（ｘ）を正確に算出することが可能である。この場合、Ｌ（ｘ）に基づくＰＬ発光分布ＷＰＬ（ｘ）も正確に算出することが可能である。したがって、前記式（５）を前記式（９）に変形することができ、発光スペクトルＩＬ（λ）を算出することができる。
【０１０２】
［発光分布候補設定工程］
Ｓ９では、発光分布候補設定手段５３１が、ユーザの設定操作や、制御手段５のメモリ（図示せず）に予め記憶されている発光分布候補設定プログラムなどに基づいて、ＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を設定する。なお、ＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）は、発光層１４の厚み方向に沿って積分すると１になるように規格化されている。すなわち、ＷＥＬ’（ｘ）は、次の式（１５）を満たすように設定される。なお、式（１５）におけるｄは発光層１４の厚みである。
【０１０３】
【数１５】
【０１０４】
［電界励起出射光スペクトル候補算出工程］
Ｓ１０では、電界励起出射光スペクトル候補算出手段５３２が、ＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ），発光スペクトルＩＬ（λ），光取出し効率η（λ，ｘ）に基づき、前記式（１０）にしたがってＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）を算出する。
なお、以下の式（１６）によって、電界励起時に生成される光に対する平均的な光取出し効率ηＥＬ’（λ）を定義すれば、前記式（１０）を以下の式（１７）に書き換えることができ、ＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）が、発光スペクトルＩＬ（λ）と平均的な光取出し効率ηＥＬ’（λ）との積として表されることが分かる。
【０１０５】
【数１６】
【０１０６】
【数１７】
【０１０７】
［スペクトル比較工程］
Ｓ１１では、スペクトル比較手段５３３がＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）とＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）とを比較し、Ｓ１２では、両者の差異が所定範囲以内であるか否かが判定される。
具体的には、スペクトル比較手段５３３は、Ｎ個のサンプル波長λｉ＝λ１，λ２，・・・，λＮ（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）を設定し、ＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）における各サンプル波長λｉに対する各強度データＩＥＬ’（λｉ）、および、ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）における各サンプル波長λｉに対する強度データＩＥＬ（λｉ）、の個々の差の二乗の総和Δを前記式（１１）に基づいて算出し、所定の閾値Δ０と比較する。そして、Δ≦Δ０であるとき（Ｓ１２においてＹｅｓと判定される）は、Ｓ１３へと進んで、スペクトル比較手段５３３は、Ｓ１０においてＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）の算出に用いたＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）をＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）と推定する。また、Δ＞Δ０であるとき（Ｓ１２においてＮｏと判定される）は、Ｓ９へと戻って、新たなＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）が設定される。
【０１０８】
＜実施形態の効果＞
以上のような実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
従来の第１の発光分布推定方法のように理論、実験面で十分確立されていない物理モデルを設定して発光シミュレーションを行う必要がなく、十分に信頼できるデータ（ＩＥＬ（λ），η（λ，ｘ），ＩＬ（λ）など）に基づく演算によって、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を高精度に推定することができる。
【０１０９】
また、従来の第２の発光分布推定方法のように発光層１４にドープ層のような追加的な構成を添加することなく、有機ＥＬ素子１の本来の構成を生かしてＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができるので、推定精度を向上させることができる。また、発光層１４にドープ層のような追加的な構成を添加する煩雑な作業を行わなくて済むので、作業効率を向上させることができ、作業コストを低減させることができる。
【０１１０】
また、発光層１４を励起光によって励起・発光させた際に測定されるＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）に基づいて発光スペクトルＩＬ（λ）を算出しているので、有機ＥＬ素子１に組み込まれた発光層１４の実際の発光状態に基づいて発光スペクトルＩＬ（λ）を高精度に算出することができ、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定精度を向上させることができる。
【０１１１】
また、ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）を測定する際における発光層１４内の励起光の強度分布Ｌ（ｘ）のばらつきを加味して発光スペクトルＩＬ（λ）を高精度に算出することができるので、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定精度を向上させることができる。
【０１１２】
また、実際のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）に基づいて生成されるＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）に近いＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）を生成するＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を実際のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）であると推定しているので、推定されたＥＬ発光分布（候補）ＷＥＬ’（ｘ）と実際のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）との差異を所定範囲以内に抑えることができ、高精度にＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。
【０１１３】
また、スペクトル候補ＩＥＬ’（λ）における各サンプル波長λｉに対する各強度データＩＥＬ’（λｉ）、および、スペクトルＩＥＬ（λ）における各サンプル波長λｉに対する強度データＩＥＬ（λｉ）、の個々の差の二乗の総和Δ（式（１１））と、閾値Δ０との比較という数学的な手法に基づいて、安定した精度でＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。
【０１１４】
また、単一のスペクトル測定手段４によってＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）およびＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）の２つのスペクトルを測定することができるので、部品点数および部品コストを低減させることができる。
【０１１５】
＜変形例＞
本発明は、以上で説明した実施形態によって限定されるものではなく、この実施形態を、本発明の目的を達成できる範囲内において変形したものであれば、本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１６】
例えば、前記実施形態では、有機ＥＬ素子１を発光分布推定対象の表示素子としていたが、これに限らず、例えば、無機ＥＬ素子などのＬＥＤを対象として発光分布を推定することも可能である。
【０１１７】
また、前記実施形態では、第２電極としての陰極１６が光を反射可能に構成していたが、陽極１２と同様に光を透過可能に構成してもよい。
【０１１８】
また、前記実施形態では、発光スペクトルＩＬ（λ）を、測定されたＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）に基づいて算出していたが、発光スペクトルＩＬ（λ）は、発光層１４を構成する物質に応じて決まるので、当該構成物質を対象とする試験などによってＩＬ（λ）を予め測定しておくことも可能である。
【０１１９】
また、前記実施形態では、任意に設定したＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を利用したＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定方法について説明していたが、推定方法はこれに限られない。要するに、発光スペクトルＩＬ（λ），光取出し効率η（λ，ｘ），ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）に基づいた推定方法であれば、本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１２０】
また、前記実施形態では、ＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）とＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）との比較に当たって、ΔとΔ０とを比較していたが、スペクトルの比較方法はこれに限られない。
【０１２１】
また、前記実施形態では、発光層１４内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定方法について説明したが、当該推定方法をコンピュータに実行させる発光分布推定プログラムや、当該発光分布推定プログラムが記録され、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１２２】
また、前記実施形態に記載された発光分布推定方法に基づいて推定された発光層１４内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）における最大発光位置と、光を透過可能な陽極１２および光を反射可能な陰極１６の間に形成される発光層１４の発光スペクトルＩＬ（λ）におけるピーク波長λ０の光に対する共振構造において生じるピーク波長λ０の定在波形における腹の位置と、が互いに一致するように構成された表示素子（有機ＥＬ素子１）も本発明の技術的範囲に含まれる。このような構成の表示素子によれば、ピーク波長λ０の光に対する共振構造を利用して表示素子の表示性能を最大限に高めることができる。
【０１２３】
また、このような構成の表示素子を表示画素として有する表示性能の高い画像表示装置も本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０１２４】
次に、本発明の実施例について説明する。
［装置の構成］
図１に示される装置の各構成要素を、以下の各部品を用いて構成した。
電界印加手段２：定電流発生器
励起光照射手段３：モノクロ光源ＳＭ−５（分光計器社製）。これは、３００Ｗキセノンランプ，分光器，光ファイバによって構成される。キセノンランプの光を分光器によって分光して所望の波長を有する単色光（励起光：半値幅１５ｎｍ）を抽出し、光ファイバの先端から有機ＥＬ素子１の面に対して４５°の角度で照射する。
スペクトル測定手段４：分光放射輝度計ＣＳ１０００Ａ（コニカミノルタ社製）
制御手段５：平面波近似法によって光取出し効率η（λ,ｘ）を算出するプログラム、および、ＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）とＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）とを比較し、前記実施形態のＳ１１〜Ｓ１３にしたがってＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定するプログラム、を格納
【０１２５】
［Ｓ１：有機ＥＬ素子の作成］
ガラス基板１１上にＩＴＯをスパッタリングにより成膜して陽極１２を形成し、さらにその上にＮＰＤ，Ａｌｑ３，Ａｌなどを順次真空蒸着法により成膜して正孔輸送層１３（ＮＰＤ），発光層１４（Ａｌｑ３），電子輸送層１５（Ａｌｑ３），陰極１６（Ａｌ）を形成して、ＮＰＤ層およびＡｌｑ３層の厚みが互いに異なる以下の３つの有機ＥＬ素子１を作成する（以下、互いに区別するために３つの有機ＥＬ素子１を、それぞれ、素子α、素子β、素子γと表記する）。なお、以上の説明においては、発光層１４と電子輸送層１５とを互いに区別していたが、本実施例の素子構成では、発光層１４および電子輸送層１５はＡｌｑ３のみによって構成された一体的な層になっている。
【０１２６】
（１）素子α：基板（ガラス：０．７ｍｍ）／陽極（ＩＴＯ：１４０ｎｍ）／正孔輸送層（ＮＰＤ：４０ｎｍ）／発光層および電子輸送層（Ａｌｑ３：８０ｎｍ）／陰極（Ａｌ：１５０ｎｍ）
（２）素子β：基板（ガラス：０．７ｍｍ）／陽極（ＩＴＯ：１４０ｎｍ）／正孔輸送層（ＮＰＤ：６０ｎｍ）／発光層および電子輸送層（Ａｌｑ３：６０ｎｍ）／陰極（Ａｌ：１５０ｎｍ）
（３）素子γ：基板（ガラス：０．７ｍｍ）／陽極（ＩＴＯ：１４０ｎｍ）／正孔輸送層（ＮＰＤ：８０ｎｍ）／発光層および電子輸送層（Ａｌｑ３：４０ｎｍ）／陰極（Ａｌ：１５０ｎｍ）
【０１２７】
［Ｓ２〜Ｓ３：ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）の測定］
電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となる条件下で定電流発生器（電界印加手段２）によって、陽極１２（ＩＴＯ）および陰極１６（Ａｌ）間に電界Ｅを印加したところ、素子α，β,γはいずれも緑色に発光した。そして、この緑色光を分光放射輝度計（スペクトル測定手段４）によって測定し、素子α,β,γのそれぞれについて、ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）のデータを取得した（なお、ＩＥＬ（λ）は、そのピーク強度によって規格化されている）。図３に、ＩＥＬ（λ）を示す。素子α，β，γの順に、ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）のピーク波長が短くなっていることがわかる。
【０１２８】
［Ｓ４〜Ｓ５：ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）の測定］
励起光照射手段３を用いて、波長４３０ｎｍ、半値幅１５ｎｍの励起光（図４参照）を、素子α，β，γのそれぞれの面に対して４５°の角度で照射したところ、電界励起時（Ｓ２〜Ｓ３）と同様、緑色の発光が観測された。そして、この緑色光を、ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）の測定に用いたのと同じ分光放射輝度計によって測定し、素子α，β，γのそれぞれについて、ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）のデータを取得した（なお、ＩＰＬ（λ）は、そのピーク強度によって規格化されている）。図４に、ＩＰＬ（λ）を示す。図３のＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）と同様、素子α，β，γの順に、ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）のピーク波長が短くなっていることがわかる。
【０１２９】
［Ｓ６〜Ｓ７：光取出し効率η（λ，ｘ）の算出］
ガラス基板上に、陽極１２材料のＩＴＯ（１４０ｎｍ）、正孔輸送層１３材料のＮＰＤ（４０ｎｍ）、発光層１４および電子輸送層１５材料のＡｌｑ３（４０ｎｍ）、陰極１６材料のＡｌ（１０ｎｍ）の薄膜をそれぞれ作製した。そして、光学式屈折率測定装置ＦｉｌｍＴＥＫ３０００（ＳＣＩ社製）を用いて、それぞれの薄膜の屈折率ｎと吸収係数ｋを測定した。測定された屈折率ｎと吸収係数ｋを用いて、平面波近似法により光取出し効率η（λ，ｘ）を算出した。図５，図６，図７に、素子α，β，γの光取出し効率η（λ，ｘ）をそれぞれ示す。なお、これらの図におけるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのデータは、発光層１４を構成するＡｌｑ３層を５等分したときの各面における光取出し効率を表している。
【０１３０】
［Ｓ８：発光スペクトルＩＬ（λ）の算出］
図４のＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）と、図５〜図７の光取出し効率η（λ，ｘ）とに基づいて、素子α，β，γのそれぞれについて発光スペクトルＩＬ（λ）を算出した。図８に、算出された発光スペクトルＩＬ（λ）を示す。素子α，β，γが同一のピーク波長を有していることがわかる。これは、前述したように、発光スペクトルＩＬ（λ）のピーク波長が発光層１４を構成する物質に応じて決まり、発光層１４の厚みなどには無関係であるからである。逆に、図８の算出データから、測定された図４のＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）が同一の物質（Ａｌｑ３）からの発光であることがわかる。
【０１３１】
［Ｓ９〜Ｓ１３：ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定］
以上の工程で取得された測定データおよび算出データに基づいて、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定した。図９に、素子α，β，γのそれぞれについてのＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定結果を示す。この図の横軸は、陽極１２としてのＩＴＯ層の表面（正孔輸送層１３と接する面）からの距離（単位：ｎｍ）を表している。また、この図中のＡ，Ｂ，Ｃの各位置は、それぞれ、素子α，β，γにおける正孔輸送層１３（ＮＰＤ）と発光層１４（Ａｌｑ３）との境界面の各位置を表している。この推定結果により、発光層１４を構成するＡｌｑ３の膜厚が８０ｎｍのとき（素子α）は、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）が２０ｎｍ以上の幅に渡っており、Ａｌｑ３の膜厚が小さくなるほど（素子α→素子β→素子γ）ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の幅が狭くなっていき、Ａｌｑ３の膜厚が４０ｎｍのとき（素子γ）は、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の幅が１５ｎｍ程度になることなどが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明は、自発光表示素子の発光体内の発光分布の推定に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明に係る発光分布推定方法を実施するための構成を示すブロック線図である。
【図２】ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定手順を示すフローチャートである。
【図３】有機ＥＬ素子α，β，γのそれぞれについてのＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）の測定データを示す図である。
【図４】有機ＥＬ素子α，β，γのそれぞれについてのＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）の測定データを示す図である。
【図５】有機ＥＬ素子αの光取出し効率η（λ，ｘ）を示す図である。
【図６】有機ＥＬ素子βの光取出し効率η（λ，ｘ）を示す図である。
【図７】有機ＥＬ素子γの光取出し効率η（λ，ｘ）を示す図である。
【図８】有機ＥＬ素子α，β，γのそれぞれについての発光スペクトルＩＬ（λ）の算出データを示す図である。
【図９】有機ＥＬ素子α，β，γのそれぞれについてのＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定結果を示す図である。
【図１０】有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】有機ＥＬ素子の共振構造において生じる定在波形を模式的に示す断面図である。
【図１２】従来の発光分布推定方法を実施するための構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１…有機ＥＬ素子
２…電界印加手段
３…励起光照射手段
４…スペクトル測定手段
５…制御手段
１１…透明基板
１２…陽極
１３…正孔輸送層
１４…発光層
１５…電子輸送層
１６…陰極
５１…光取出し効率算出手段
５２…発光スペクトル算出手段
５３…発光分布推定手段
５３１…発光分布候補設定手段
５３２…電界励起出射光スペクトル候補算出手段
５３３…スペクトル比較手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光分布推定方法、発光分布推定装置、発光分布推定プログラム、記録媒体、表示素子、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられ光を反射可能な第２電極と、を備える表示素子が知られている。このような表示素子としては、いわゆるＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）などが知られており、より具体的には、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子や無機ＥＬ素子などが知られている。
【０００３】
図１０は、有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
この図において、有機ＥＬ素子１は、ガラスなどの透明材料によって構成される透明基板１１と、ＩＴＯ（Indium tin oxide）などによって構成される透明な陽極１２（第１電極）と、正孔輸送層１３と、発光層１４（発光体）と、電子輸送層１５と、金属などによって構成され光を反射可能な陰極１６（第２電極）と、が順次積層されることによって構成されている。陽極１２および陰極１６は電源２に接続されており、陽極１２から陰極１６へ向かう電界Ｅが発生されるようになっている。このような電界Ｅの下、陽極１２から正孔輸送層１３へと注入された正孔（図１０では、「＋」、によって表示する）は陰極１６側に輸送され、陰極１６から電子輸送層１５へと注入された電子（図１０では、「−」、によって表示する）は陽極１２側に輸送される。そして、正孔および電子は発光層１４内で再結合し、励起状態にある正孔‐電子対（以下、励起子、という）が生成される。その後、励起子のエネルギーは発光層１４を構成する発光材料に渡され、発光材料が励起して発光する。このときの発光スペクトルは主として発光材料の性質に応じて決まり、発光材料としてＡｌｑ３のみを用いた場合には、波長λ０≒５３０ｎｍにおいて強度が最大の発光スペクトルになることが知られている。なお、発光層１４は、１種類の発光材料のみによって構成することもできるし、また、２種類以上の材料、例えば、ホスト材料とドーパント材料とによって構成することもできる。発光層１４内において生成された光は、透明な陽極１２および透明基板１１を通して、有機ＥＬ素子１外に出射されるようになっている。
【０００４】
以上のような構成の有機ＥＬ素子１において、表示性能を向上させるために、陽極１２および陰極１６との間にピーク波長λ０の光に対する共振構造を形成してピーク波長λ０の光を増幅する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、陽極１２、正孔輸送層１３、発光層１４、電子輸送層１５を併せた層の光学距離Ｌ（＝Σｎｄ：但し、ｎは各層の屈折率、ｄは各層の厚み、を表す）と、陰極１６によって光が反射される際の位相シフトΦと、を含む以下の式（１）を満たすように有機ＥＬ素子１を構成することによって、共振構造を形成することができる。
【０００５】
【数１】
【０００６】
説明の簡素化のため、以下、陰極１６が理想的な導電体であり、かつ、陰極１６に接する電子輸送層１５が理想的な透明体である場合を例にとって説明する。この場合、陰極１６での位相シフトはΦ＝−πとなる。したがって、式（１）を以下の式（２）に変形することができる。
【０００７】
【数２】
【０００８】
さらに、式（２）を変形すると、以下の式（３）が得られる。
【０００９】
【数３】
【００１０】
このように、ピーク波長λ０の光に対する共振構造を形成するためには、光学距離Ｌをピーク波長λ０の１／４倍，３／４倍，・・・にすればよいことがわかる。
【００１１】
図１１に、光学距離Ｌをピーク波長λ０の３／４倍とした場合に形成される共振構造において生じるピーク波長λ０の定在波形を模式的に示す。なお、説明の都合上、この図においては、正孔輸送層１３，発光層１４，電子輸送層１５を一体的に図示している。実線の波形は陽極１２側に進行する光を表し、破線の波形は陰極１６側に進行する光を表す。陰極１６の表面から光学距離λ０／４だけ隔たった位置Ａは定在波形の腹になっており、陰極１６の表面から光学距離λ０／２だけ隔たった位置Ｂは定在波形の節になっている。
【００１２】
以上のようなピーク波長λ０の光に対する共振構造を利用して有機ＥＬ素子１の表示性能を最大限に高めるためには、定在波形における腹の位置Ａを含むように発光層１４を形成することはもちろん、特に、発光層１４内の発光分布における最大発光位置を定在波形における腹の位置Ａに一致させることが好ましい。したがって、有機ＥＬ素子１の表示性能を高めるためには、発光層１４内の発光分布に関する情報が不可欠である。
【００１３】
発光層１４内での発光は、前述したように、励起子（正孔‐電子対）の生成が原因となって起こるので、発光層１４内の発光分布は、発光層１４内における励起子の生成分布とも解釈することができる。しかしながら、発光層１４内の励起子の生成分布（発光層１４内の発光分布）は、陽極１２の仕事関数、陰極１６の仕事関数、各層１３，１４，１５を構成する物質のキャリア（正孔・電子）移動度、イオン化ポテンシャル、エネルギーギャップなどの様々な量に依存して決まるため、演算によって算出することは非常に困難である。また、発光層１４内の発光分布を直接測定することも困難である。これは、透明な陽極１２および透明基板１１を通して有機ＥＬ素子１外に出射される光が、発光層１４内の各位置において生成された光の混合光であるため、これを測定しても発光分布に関する情報を取得することが困難だからである。
【００１４】
そこで、発光層１４内の発光分布を演算や測定によって直接取得する代わりに、これを推定しようとする技術の開発が試みられており、現在、例えば以下の２つの発光分布推定方法が知られている。
【００１５】
第１の発光分布推定方法では、陽極１２の仕事関数、陰極１６の仕事関数、各層１３，１４，１５を構成する物質のキャリア移動度、イオン化ポテンシャル、エネルギーギャップなどの発光分布を決定する様々な量を予め測定しておき、これらの測定量に基づいて設定した物理モデルを用いて有機ＥＬ素子１の発光シミュレーションを行い、このシミュレーション結果に基づいて発光分布を推定する。
【００１６】
第２の発光分布推定方法（例えば、非特許文献１参照）では、図１２に示すように、発光層１４内に微小な厚みを有するドープ層１７を添加し、有機ＥＬ素子１外に出射される光の強度を測定する。光強度の測定は、発光層１４内におけるドープ層１７の位置を順次変えながら、複数回に渡って順次行われる。そして、発光層１４内におけるドープ層１７の位置と、測定された光強度との間の相関関係に基づいて、（ドープ層１７が添加されていない）発光層１４内の発光分布が推定される。
【００１７】
【特許文献１】国際公開第０１／０３９５５４号パンフレット
【非特許文献１】C.W.Tang, S.A.VanSlyke, and C.H.Chen, J.Appl.Phys. 65(9), 3610, (1989)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、現時点では有機ＥＬ素子１の発光層１４の発光メカニズムが十分に解明されていないため、前記第１の発光分布推定方法における発光シミュレーションに用いる物理モデルの妥当性を十分な精度をもって判断することができない。そのため、推定された発光分布が正しいか否かを正確に検証することはできず、前記第１の発光分布推定方法では十分な信頼性が確保されないという問題があった。
【００１９】
また、前記第２の発光分布推定方法では、発光層１４にドープ層１７を追加的に添加しているが、ドープ層１７を構成する物質は、エネルギーギャップが発光層１４を構成するホスト材料よりも小さく、かつ、ＨＯＭＯ（Highest Occupied Molecular Orbital）準位およびＬＵＭＯ（Lowest Unoccupied Molecular Orbital）準位が、発光層１４を構成するホスト材料の対応する準位よりも内側に存在することが多いので、ドープ層１７は正孔や電子の移動の障害になりやすい。そのため、前記第２の発光分布推定方法では、（ドープ層１７が添加されていない）本来の発光層１４の発光状態が正確に再現されないおそれがあり、推定精度に問題があった。また、発光層１４内にドープ層１７を添加する煩雑な作業を、発光層１４内においてドープ層１７を添加する位置を順次変えながら複数回に渡って繰り返し行わなくてはならないので、作業効率が悪く、コストがかかってしまうという問題も生じていた。
【００２０】
本発明の目的は、表示素子における発光体内の発光分布を効率的かつ高精度に推定することができる発光分布推定方法、発光分布推定装置、発光分布推定プログラム、記録媒体、表示素子、画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の発光分布推定方法は、印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定方法であって、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、電界励起出射光スペクトル、という）を測定する電界励起出射光スペクトル測定工程と、前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（以下、光取出し効率、という）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出工程と、前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定工程と、が設けられることを特徴とする。
【００２２】
まず、用語の意味について説明する。
「発光分布」は、発光体内の発光の分布を意味し、発光体内の位置ｘについての関数ＷＥＬ（ｘ）として表すことができる。前述したように、発光分布ＷＥＬ（ｘ）は、発光体内における励起子の生成分布とも解釈することができる。なお、発光分布ＷＥＬ（ｘ）が電界励起に基づくものであることを明示するために、以下の説明では、発光分布ＷＥＬ（ｘ）を、特に、「ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）」と表現することがある。
「発光スペクトル」は、発光体によって発光される光のスペクトルを意味し、光の波長λの関数としての光強度ＩＬ（λ）として表すことができる。前述したように、発光スペクトルは、主として発光体を構成する材料の性質に応じて決まる。しかしながら、発光体が２種類以上の材料によって構成されている場合には、その材料組成によっても発光スペクトルは変化する。例えば、ホスト材料内にドーパント材料が分散されることにより発光体が構成されている場合には、ドーパント材料からの発光が主となるが、ホスト材料の誘電率や密度によってドーパント材料の発光スペクトルは変化する。また、ドーパント材料の添加濃度によっても、濃度消光や自己吸収の影響により発光スペクトルが変化する。
「光取出し効率」は、発光体内の位置ｘにおいて波長λの光が生成された場合に、そのうち第１電極を通して表示素子外に出射される光の割合を意味し、波長λおよび位置ｘについての関数η（λ，ｘ）として表すことができる。
「電界励起出射光スペクトル」は、第１電極および第２電極によって電界を印加して発光体を励起・発光させた場合に第１電極を通して表示素子外に出射される光のスペクトルを意味し、光の波長λの関数としての光強度ＩＥＬ（λ）として表すことができる。
なお、添え字「ＥＬ（Electro Luminescence）」は、電界励起に関係することを意味する。
【００２３】
続いて、表示素子の表示メカニズムを以上の用語を用いて説明する。
まず、第１電極および第２電極によって電界が印加されると、発光体は発光分布ＷＥＬ（ｘ）に応じて発光する。すなわち、発光体内の位置ｘでは、ＷＥＬ（ｘ）に応じた数の励起子が生成され、ＷＥＬ（ｘ）に応じた強度の光が生成される。
このとき、位置ｘで生成されるＷＥＬ（ｘ）に応じた強度の光は、光強度ＩＬ（λ）によって表される発光スペクトルを有している（∵発光スペクトルは、発光体を構成する物質に応じて決まり、発光体内の位置ｘには無関係）。したがって、位置ｘにおいて生成される波長λの光の強度は、積ＷＥＬ（ｘ）・ＩＬ（λ）に応じて決まる。
そして、この光（波長λ，生成位置ｘ）は、光取出し効率η（λ，ｘ）に応じて第１電極を通して表示素子外に出射される。このため、位置ｘにおいて生成された波長λの光のうち、第１電極を通して表示素子外に出射される光の強度は、積ＷＥＬ（ｘ）・ＩＬ（λ）・η（λ，ｘ）に応じて決まる。
この積ＷＥＬ（ｘ）・ＩＬ（λ）・η（λ，ｘ）を位置ｘについて積分すれば、第１電極を通して表示素子外に出射される波長λの光の強度に相当する量を算出することができる。そして、この算出量は、電界励起出射光スペクトルにおける波長λの光強度ＩＥＬ（λ）に相当する。
したがって、各項にかけるべき規格化定数などを無視すれば、以下の式（４）が成立する。
【００２４】
【数４】
【００２５】
このように、電界励起出射光スペクトルＩＥＬ（λ）は、発光分布ＷＥＬ（ｘ），発光スペクトルＩＬ（λ），光取出し効率η（λ，ｘ）の３つの量に基づいて定まっているが、見方を変えれば、発光分布ＷＥＬ（ｘ）を、その他の３つの量に基づいて推定することができることが分かる。
【００２６】
本発明の発光分布推定方法によれば、電界励起出射光スペクトルＩＥＬ（λ）を測定しており、かつ、光取出し効率η（λ，ｘ）を表示素子の各構成要素の特性に基づいて算出しているので、これら２つの量と発光スペクトルＩＬ（λ）とに基づいて発光体内の発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。なお、発光スペクトルＩＬ（λ）は、発光体を構成する物質に応じて決まるので、当該構成物質を対象とする試験などによって予め測定しておくことも可能である。また、後述するように、光励起出射光スペクトルに基づいて発光スペクトルＩＬ（λ）を算出することも可能である。
【００２７】
以上のような本発明の発光分布推定方法では、３つの量ＩＥＬ（λ），η（λ，ｘ），ＩＬ（λ）に基づいて発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定しているが、この際、式（４）に基づく演算処理を行えば十分であり、従来の第１の発光分布推定方法のように理論、実験面で十分確立されていない物理モデルを設定して発光シミュレーションを行う必要がない。したがって、本発明の発光分布推定方法によれば、十分に信頼できる前記３つの量に基づいて、発光分布ＷＥＬ（ｘ）を高精度に推定することができる。
【００２８】
また、本発明の発光分布推定方法によれば、従来の第２の発光分布推定方法のように発光体にドープ層のような追加的な構成を添加することなく、表示素子の本来の構成を生かして発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができるので、推定精度を向上させることができる。また、発光体にドープ層のような追加的な構成を添加する煩雑な作業を行わなくて済むので、作業効率を向上させることができ、作業コストを低減させることができる。
【００２９】
また、本発明の発光分布推定方法では、前記発光体を励起・発光させることが可能な励起光を照射して当該発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、光励起出射光スペクトル、という）を測定する光励起出射光スペクトル測定工程と、前記光励起出射光スペクトルおよび前記光取出し効率に基づいて前記発光スペクトルを算出する発光スペクトル算出工程と、が設けられ、前記発光分布推定工程では、前記発光スペクトル算出工程において算出された前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する、ことが好ましい。
【００３０】
ここで、「光励起出射光スペクトル」は、励起光を照射して発光体を励起・発光させた場合に第１電極を通して表示素子外に出射される光のスペクトルを意味し、光の波長λの関数としての光強度ＩＰＬ（λ）として表すことができる。
なお、添え字「ＰＬ（Photo Luminescence）」は、光励起に関係することを意味する。
【００３１】
光励起の場合には、電界励起の場合の式（４）と同様の以下の式（５）が成り立つ。
【００３２】
【数５】
【００３３】
ここで、ＷＰＬ（ｘ）は、光励起による発光体内の発光分布を意味する。なお、発光分布ＷＰＬ（ｘ）が光励起に基づくものであることを明示するために、以下の説明では、発光分布ＷＰＬ（ｘ）を、特に、「ＰＬ発光分布ＷＰＬ（ｘ）」と表現することがある。
発光分布ＷＰＬ（ｘ）は、発光体内における励起光の強度分布Ｌ（ｘ）に応じて決まる。特に、強度分布Ｌ（ｘ）が略一様であると仮定できる場合には、発光分布ＷＰＬ（ｘ）も略一様である。そこで、ＷＰＬ（ｘ）＝ＷＰＬ０（定数）と置けば、式（５）を以下の式（６）に変形することができる。
【００３４】
【数６】
【００３５】
そして、以下の式（７）のように、光取出し効率η（λ，ｘ）のｘについての積分値をη０（λ）と置いて、式（６）を発光スペクトルＩＬ（λ）についてとけば以下の式（８）が得られる。
【００３６】
【数７】
【００３７】
【数８】
【００３８】
このように、発光スペクトル算出工程では、光励起出射光スペクトルＩＰＬ（λ）および光取出し効率η（λ，ｘ）に基づいて発光スペクトルＩＬ（λ）を算出することができる。
【００３９】
以上のような発光分布推定方法によれば、表示素子に組み込まれた発光体の実際の発光状態に基づいて発光スペクトルＩＬ（λ）を高精度に算出することができるので、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定精度を向上させることができる。
【００４０】
また、本発明の発光分布推定方法では、前記発光スペクトル算出工程では、前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記光励起出射光スペクトル測定工程での前記発光体内における前記励起光の強度分布を算出し、当該強度分布、前記光取出し効率、前記光励起出射光スペクトルに基づいて前記発光スペクトルを算出する、ことが好ましい。
【００４１】
発光体内の強度分布Ｌ（ｘ）が略一様であるとの前記仮定が成り立たない場合には、発光体内の発光分布ＷＰＬ（ｘ）も略一様ではなく、ばらつきが生じる。
しかしながら、強度分布Ｌ（ｘ）は、表示素子の各構成要素の特性（屈折率など）に基づいて正確に算出することが可能である。そのため、発光体内の発光分布ＷＰＬ（ｘ）も正確に算出することが可能である。この場合、前記仮定の下での式（５）から式（８）までの式変形は成り立たないが、代わりに、式（５）を以下の式（９）に変形することができる。
【００４２】
【数９】
【００４３】
ここで、右辺の各量ＩＰＬ（λ），ＷＰＬ（ｘ），η（λ，ｘ）は、いずれも測定あるいは算出されているので、式（９）によって発光スペクトルＩＬ（λ）を算出することができる。
【００４４】
以上のような発光分布推定方法によれば、発光体内の強度分布Ｌ（ｘ）のばらつきを加味した上で、発光スペクトルＩＬ（λ）を高精度に算出することができるので、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定精度を向上させることができる。
【００４５】
また、本発明の発光分布推定方法では、前記発光分布推定工程では、前記発光体内の発光分布の候補（以下、発光分布候補、という）を任意に設定する発光分布候補設定工程と、前記発光体が前記発光分布候補に基づいて発光したと仮定した場合に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、電界励起出射光スペクトル候補、という）を、当該発光分布候補、前記発光スペクトル、前記光取出し効率に基づいて算出する電界励起出射光スペクトル候補算出工程と、前記電界励起出射光スペクトル候補を、前記電界励起出射光スペクトルと比較し、両者の差異が所定範囲以内であるときは、当該電界励起出射光スペクトル候補の算出に用いた前記発光分布候補を、前記発光体内の発光分布であると推定するスペクトル比較工程と、が設けられることが好ましい。
【００４６】
発光分布候補設定工程において設定されるＥＬ発光分布候補（ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の候補）をＷＥＬ’（ｘ）と置く。電界励起出射光スペクトル候補算出工程では、式（４）のＷＥＬ（ｘ）にＷＥＬ’（ｘ）を代入することによって得られる以下の式（１０）にしたがって電界励起出射光スペクトル候補ＩＥＬ’（λ）を算出する。
【００４７】
【数１０】
【００４８】
スペクトル比較工程では、算出されたＩＥＬ’（λ）を、測定されたＩＥＬ（λ）と比較し、両者の差異が所定範囲以内であるときは、ＩＥＬ’（λ）の算出に用いたＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を、発光体内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）であると推定する。
【００４９】
以上のような発光分布推定方法によれば、実際のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）に基づいて生成されるスペクトルＩＥＬ（λ）に近いスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）を生成するＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を実際のＥＬ発光分布であると推定しているので、推定されたＥＬ発光分布（候補）ＷＥＬ’（ｘ）と実際のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）との差異を所定範囲以内に抑えることができ、高精度にＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。
【００５０】
また、本発明の発光分布推定方法では、前記スペクトル比較工程では、複数のサンプル波長を設定し、前記電界励起出射光スペクトル候補における前記各サンプル波長に対する各強度データ、および、前記電界励起出射光スペクトルにおける前記各サンプル波長に対する各強度データ、の個々の差の二乗の総和が所定閾値以下であるときは、当該電界励起出射光スペクトル候補の算出に用いた前記発光分布候補を、前記発光体内の発光分布であると推定する、ことが好ましい。
【００５１】
スペクトル比較工程においてＮ個のサンプル波長λｉ＝λ１，λ２，・・・，λＮ（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）を設定した場合、スペクトル候補ＩＥＬ’（λ）における各サンプル波長λｉに対する各強度データＩＥＬ’（λｉ）、および、スペクトルＩＥＬ（λ）における各サンプル波長λｉに対する強度データＩＥＬ（λｉ）、の個々の差の二乗の総和Δ
【００５２】
【数１１】
【００５３】
が算出されて閾値Δ０と比較され、スペクトル候補ＩＥＬ’（λ）の算出に用いた発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を発光分布ＷＥＬ（ｘ）と推定してよいか否かが判定される。
なお、連続的なサンプル波長を設定した場合には、式（１１）の右辺をλについての積分を用いて書き換えればΔを算出することができる。
【００５４】
以上のような発光分布推定方法によれば、数学的な手法に基づいて、安定した精度で発光分布を推定することができる。
【００５５】
また、本発明の発光分布推定装置は、印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定装置であって、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させる電界印加手段と、前記電界印加手段による電界の印加の際に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル）を測定する電界励起出射光スペクトル測定手段と、前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（光取出し効率）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出手段と、前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００５６】
また、本発明の発光分布推定装置では、前記発光体を励起・発光させることが可能な励起光を照射して当該発光体を励起・発光させる励起光照射手段と、前記励起光照射手段による励起光の照射の際に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（光励起出射光スペクトル）を測定する光励起出射光スペクトル測定手段と、前記光励起出射光スペクトルおよび前記光取出し効率に基づいて前記発光スペクトルを算出する発光スペクトル算出手段と、が設けられ、前記発光分布推定手段は、前記発光スペクトル算出手段によって算出された前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する、ことが好ましい。
【００５７】
また、本発明の発光分布推定装置では、前記発光分布推定手段は、前記発光体内の発光分布の候補（発光分布候補）を任意に設定する発光分布候補設定手段と、前記発光体が前記発光分布候補に基づいて発光したと仮定した場合に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル候補）を、当該発光分布候補、前記発光スペクトル、前記光取出し効率に基づいて算出する電界励起出射光スペクトル候補算出手段と、前記電界励起出射光スペクトル候補を、前記電界励起出射光スペクトルと比較し、両者の差異が所定範囲以内であるときは、当該電界励起出射光スペクトル候補の算出に用いた前記発光分布候補を、前記発光体内の発光分布であると推定するスペクトル比較手段と、を備えることが好ましい。
【００５８】
以上のような構成の本発明の発光分布推定装置は、前述した本発明の発光分布推定方法を実施するための構成を備えているので、本発明の発光分布推定方法と同じ各作用・効果を奏することができる。
【００５９】
また、本発明の発光分布推定装置では、光のスペクトルを測定可能な単一のスペクトル測定手段が設けられ、当該単一のスペクトル測定手段が、前記電界励起出射光スペクトル測定手段として機能し、かつ、前記光励起出射光スペクトル測定手段として機能する、ことが好ましい。
【００６０】
このような構成の発光分布推定装置によれば、電界励起出射光スペクトル測定手段および光励起出射光スペクトル測定手段として単一のスペクトル測定手段を設ければよいので、発光分布推定装置の部品点数および部品コストを低減させることができる。
【００６１】
また、本発明の発光分布推定プログラムは、印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定プログラムであって、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル）を測定する電界励起出射光スペクトル測定工程と、前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（光取出し効率）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出工程と、前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定工程と、を発光分布推定装置に組み込まれたコンピュータに実行させる、ことを特徴とする。
【００６２】
また、本発明の記録媒体は、前記発光分布推定プログラムが記録され、発光分布推定装置に組み込まれたコンピュータによって読み取り可能である、ことを特徴とする。
【００６３】
以上のような構成の本発明の発光分布推定プログラムおよび記録媒体は、前述した本発明の発光分布推定方法を実施するために利用されるので、本発明の発光分布推定方法と同じ各作用・効果を奏することができる。
【００６４】
また、本発明の表示素子は、印加された電界に基づいて励起され、波長λ０において強度が最大の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられ光を反射可能な第２電極と、を備える表示素子であって、当該表示素子は、前記波長λ０の光に対する共振構造が前記第１電極および前記第２電極の間に形成されるように構成され、前記発光分布推定方法に基づいて推定された前記発光体内の発光分布における最大発光位置と、前記共振構造において生じる前記波長λ０の定在波形における腹の位置と、が互いに一致している、ことを特徴とする。
【００６５】
このような構成の表示素子によれば、発光体内の発光分布における最大発光位置が、ピーク波長λ０の定在波形における腹の位置に一致しているので、ピーク波長λ０の光に対する共振構造を利用して表示素子の表示性能を最大限に高めることができる。
【００６６】
また、本発明の画像表示装置は、複数の表示画素を有する画像表示装置であって、前記個々の表示画素が、前記表示素子によって構成されている、ことを特徴とする。
【００６７】
このような構成の画像表示装置によれば、前述した本発明の表示素子によって表示画素が構成されているので、表示性能を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る発光分布推定方法を実施するための構成を示すブロック線図である。
【００６９】
有機ＥＬ素子１は、本発明の表示素子を構成している。有機ＥＬ素子１は、既に説明した図１０に示される構成を備えている。ここでは、繰り返しになるので、説明を省略する。
【００７０】
電界印加手段２（図１０では、電源２に相当する）は、陽極１２および陰極１６によって電界Ｅを正孔輸送層１３，発光層１４，電子輸送層１５に印加して、発光層１４を励起・発光させる。このとき、陽極１２および透明基板１１を通して有機ＥＬ素子１から出射される光のスペクトルが電界励起出射光スペクトル（以下、記載の簡略化のため、ＥＬスペクトル、と略することがある）ＩＥＬ（λ）である。
【００７１】
励起光照射手段３は、図示しない光源と光ファイバ３１とを備えて構成され、発光層１４を励起・発光させることが可能な励起光を光ファイバ３１の先端から照射して発光層１４を励起・発光させる。このとき、陽極１２および透明基板１１を通して有機ＥＬ素子１から出射される光のスペクトルが光励起出射光スペクトル（以下、説明の簡略化のため、ＰＬスペクトル、と略することがある）ＩＰＬ（λ）である。
【００７２】
なお、励起光としては、例えば、紫外領域および可視領域を含むブロードな連続スペクトル光を出射可能なランプ（例えば、キセノンランプ）の光から分光器によって抽出した単色光や、レーザ光を利用することができる。
【００７３】
また、励起光の特性としては、半値幅が２０ｎｍ以下であることが好ましく、さらには１０ｎｍ以下であることがより好ましい。半値幅が２０ｎｍよりも広いと、励起光スペクトルとＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）との重なりが大きくなり、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定精度に悪影響を及ぼす可能性があるからである。
【００７４】
また、励起光は、発光層１４のみを選択的に励起・発光させる波長を有することが好ましい。前述したように、電界励起時における発光層１４の発光は、発光層１４に含まれる発光材料が励起することによって起こるので、電界励起時と同等の発光状態を実現させるために発光材料のみを選択的に励起・発光させる波長の励起光を利用することが重要である。具体的には、発光材料および発光材料以外の材料（正孔輸送層１３，電子輸送層１５の構成材料）の光吸収スペクトルを測定し、発光材料の光吸収量が大きく、かつ、発光材料以外の材料の光吸収量が小さい波長を、励起光の波長とすればよい。さらに、発光材料がホスト材料およびそれに添加されるドーパント材料からなる場合には、ホスト材料の光吸収スペクトルも測定し、ドーパント材料の光吸収量が大きく、かつ、ホスト材料の光吸収量が小さい波長を、励起光の波長とすることが好ましい。
【００７５】
スペクトル測定手段４は、分光放射輝度計や分光光度計など、波長λごとの光の強度を測定可能な計器によって構成され、有機ＥＬ素子１から出射されるＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）およびＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）を測定する。このため、スペクトル測定手段４は、電界励起出射光スペクトル測定手段、および、光励起出射光スペクトル測定手段、を構成している。
【００７６】
制御手段５は、光取出し効率算出手段５１と、発光スペクトル算出手段５２と、発光分布推定手段５３と、を備えて構成されている。
【００７７】
光取出し効率算出手段５１は、有機ＥＬ素子１の各構成要素の特性に基づいて、発光層１４内において生成される光のうち陽極１２を通して出射される光の割合（光取出し効率η（λ，ｘ））を、発光層１４内において光が生成される各位置ｘごと、および、当該各位置ｘにて生成される光の各波長λごと、に算出する。
【００７８】
発光スペクトル算出手段５２は、スペクトル測定手段４によって測定されたＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）、および、光取出し効率算出手段５１によって算出された光取出し効率η（λ，ｘ）、に基づいて発光層１４の発光スペクトルＩＬ（λ）を算出する。
【００７９】
発光分布推定手段５３は、発光スペクトル算出手段５２によって算出された発光スペクトルＩＬ（λ）、光取出し効率算出手段５１によって算出された光取出し効率η（λ，ｘ）、スペクトル測定手段４によって測定されたＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）に基づいて発光層内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定する。
発光分布推定手段５３は、発光分布候補設定手段５３１と、電界励起出射光スペクトル候補算出手段５３２と、スペクトル比較手段５３３と、を備えて構成されている。
【００８０】
発光分布候補設定手段５３１は、発光層１４内のＥＬ発光分布の候補（ＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ））を任意に設定する。
【００８１】
電界励起出射光スペクトル候補算出手段５３２は、発光層１４がＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）に基づいて発光したと仮定した場合に陽極１２および透明基板１１を通して有機ＥＬ素子１から出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル候補（以下、記載の簡略化のため、ＥＬスペクトル候補、と略することがある）ＩＥＬ’（λ））を、発光分布候補設定手段５３１によって設定されたＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（λ）、発光スペクトル算出手段５２によって算出された発光スペクトルＩＬ（λ）、光取出し効率算出手段５１によって算出された光取出し効率η（λ，ｘ）、に基づいて算出する。
【００８２】
スペクトル比較手段５３３は、電界励起出射光スペクトル候補算出手段５３２によって算出されたＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）を、スペクトル測定手段４によって測定されたＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）と比較し、両者の差異が所定範囲以内であるときは、ＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）の算出に用いたＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を、発光層１４内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）であると推定する。
【００８３】
以上の構成において、電界印加手段２，励起光照射手段３，スペクトル測定手段４，制御手段５は、陽極１２および陰極１６によって電界Ｅを印加した場合における発光層１４内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定する発光分布推定装置を構成している。
【００８４】
続いて、このような発光分布推定装置を用いたＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定手順について図２のフローチャートを参照しながら説明する。
【００８５】
Ｓ１（Ｓは工程の意。以下同様）では、有機ＥＬ素子１を作成する。
【００８６】
［電界励起出射光スペクトル測定工程］
Ｓ２では、制御手段５の制御の下、電界印加手段２が陽極１２および陰極１６の間に電圧を印加し、陽極１２から陰極１６に向かう電界Ｅを発生させる。この電界Ｅの下で、発光層１４が励起・発光する。
Ｓ３では、制御手段５の制御の下、スペクトル測定手段４が、有機ＥＬ素子１から出射される光のスペクトル（ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ））を測定する。なお、ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）は、そのピーク強度によって規格化されている。
【００８７】
［光励起出射光スペクトル測定工程］
Ｓ４では、制御手段５の制御の下、励起光照射手段３が有機ＥＬ素子１に励起光を照射し、発光層１４を励起・発光させる。
Ｓ５では、制御手段５の制御の下、スペクトル測定手段４が、有機ＥＬ素子１から出射される光のスペクトル（ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ））を測定する。なお、ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）は、そのピーク強度によって規格化されている。
【００８８】
［光取出し効率算出工程］
Ｓ６では、有機ＥＬ素子１の各構成要素の特性を測定する。具体的には、各構成要素の材料の屈折率ｎと吸収係数ｋとを測定する。ここでは、特に、精度の高い発光分布推定を行うために、公知の測定方法を利用して屈折率ｎおよび吸収係数ｋの波長分散特性を測定する。ここで、公知の測定方法としては、例えば、エリプソメータを用いる方法、垂直反射スペクトル測定データを理論式にフィッティングして波長分散特性データを算出する方法を利用することができる。なお、以上の測定は、有機ＥＬ素子１とは別に予め用意されている各構成要素の各サンプルについて行えばよく、有機ＥＬ素子１自体を測定対象として測定を行う必要はない。
【００８９】
Ｓ７では、光取出し効率算出手段５１が、各サンプルについて測定された屈折率ｎおよび吸収係数ｋの波長分散特性に基づいて、光取出し効率η（λ，ｘ）を算出する。この計算は、例えば、以下の２つの公知の計算方法によって行うことができる。
【００９０】
（１）発光層１４内で生成される光が平面波であると近似し、有機ＥＬ素子１を構成する各層間における多重反射を考慮した計算方法（平面波近似法）
（２）媒体中の電磁波（光）の伝播を記述するマックスウェル方程式を時間および空間で差分化し、１階偏微分により計算解析空間の電磁波（光）強度を求める方法（ＦＤＴＤ法）
【００９１】
ここでは、（１）の平面波近似法について概説する。この方法の概略は以下の通りである。
ａ）波長λの光について、有機ＥＬ素子１を構成する各層（第ｊ層：但し、ｊ＝１，２，・・・，Ｊ）の位相膜厚δｊを算出する。
ｂ）波長λの光について、以下の式（１２）によって定義される各層の光学インピーダンスＹｊをｓ偏光、ｐ偏光のそれぞれについて算出する。
【００９２】
【数１２】
【００９３】
ｃ）波長λの光について、以下の式（１３）によって定義される各層の特性マトリクスＭｊをｓ偏光、ｐ偏光のそれぞれについて算出する。
【００９４】
【数１３】
【００９５】
ｄ）発光層１４において生成された波長λの光は、次の３通りのうちいずれか１通りの振る舞いを示す。
i）透明基板１１の空気と接する界面（図１０では、上面）を透過して有機ＥＬ素子１から出射される。
ii）透明基板１１の空気と接する界面において反射される。
iii）陰極１６の表面において反射される。
以上の３通りの振る舞いi），ii），iii）にそれぞれ対応する振幅透過率ｔ１，振幅反射率ｒ１，振幅反射率ｒ２を算出する。
【００９６】
ｅ）振幅透過率ｔ１，振幅反射率ｒ１，振幅反射率ｒ２に基づいて、発光層１４内の位置ｘにおいて生成される光のうち多重干渉により有機ＥＬ素子１外に出射される光の振幅強度を算出する。
ｆ）発光層１４内の位置ｘにおいて生成される波長λの光のポインティングベクトルの時間平均値、および、この光のうち有機ＥＬ素子１外に出射される光のポインティングベクトルの時間平均値を求め、当該２つの値の比を計算することにより、位置ｘにおいて生成される波長λの光に対する光取出し効率η（λ，ｘ）を算出する。
【００９７】
なお、ポインティングベクトルとは、電界ベクトルＥ、磁界ベクトルＨを有する電磁波が媒体中を進行するときのエネルギーを表しており、媒体の屈折率がｎであるとき、その時間平均値は、次の式（１４）のように電界ベクトルＥの２乗に比例する量になっている。
【００９８】
【数１４】
【００９９】
［発光スペクトル算出工程］
Ｓ８では、発光スペクトル算出手段５２が、Ｓ５において測定されたＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）と、Ｓ７において算出された光取出し効率η（λ，ｘ）とに基づいて、発光層１４の発光スペクトルＩＬ（λ）を算出する。
【０１００】
このとき、光励起による発光層１４内のＰＬ発光分布をＷＰＬ（ｘ）とすれば、前記式（５）が成立する。ＰＬ発光分布ＷＰＬ（ｘ）は、Ｓ４およびＳ５における発光層１４内での励起光の強度分布Ｌ（ｘ）に応じて決まる。有機ＥＬ素子１の外部から照射された励起光は、有機ＥＬ素子１の内部において発生する光と同様に、有機ＥＬ素子１内部における各層間の界面にて多重反射するので、有機ＥＬ素子１内部での励起光の強度分布Ｌ（ｘ）は厳密には一様でない。しかしながら、有機ＥＬ素子１における発光層１４の光学膜厚が励起光の波長λｅに比べて十分に小さい（例えば、λｅ×０．２よりも小さい）場合には、励起光の強度分布Ｌ（ｘ）を一様と近似することができる。この場合、ＰＬ発光分布ＷＰＬ（ｘ）も一様と近似することができるから、ＷＰＬ（ｘ）＝ＷＰＬ０（定数）と置いて、前記式（５）を、前記式（６），前記式（７）を経て、前記式（８）に変形することができ、発光スペクトルＩＬ（λ）を算出することができる。
【０１０１】
一方、発光層１４の光学膜厚が比較的大きい（例えば、λｅ×０．２よりも大きい）場合には、励起光の強度分布Ｌ（ｘ）を一様と近似することはできない。しかしながら、Ｓ７で利用したような公知の計算方法によって励起光の強度分布Ｌ（ｘ）を正確に算出することが可能である。この場合、Ｌ（ｘ）に基づくＰＬ発光分布ＷＰＬ（ｘ）も正確に算出することが可能である。したがって、前記式（５）を前記式（９）に変形することができ、発光スペクトルＩＬ（λ）を算出することができる。
【０１０２】
［発光分布候補設定工程］
Ｓ９では、発光分布候補設定手段５３１が、ユーザの設定操作や、制御手段５のメモリ（図示せず）に予め記憶されている発光分布候補設定プログラムなどに基づいて、ＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を設定する。なお、ＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）は、発光層１４の厚み方向に沿って積分すると１になるように規格化されている。すなわち、ＷＥＬ’（ｘ）は、次の式（１５）を満たすように設定される。なお、式（１５）におけるｄは発光層１４の厚みである。
【０１０３】
【数１５】
【０１０４】
［電界励起出射光スペクトル候補算出工程］
Ｓ１０では、電界励起出射光スペクトル候補算出手段５３２が、ＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ），発光スペクトルＩＬ（λ），光取出し効率η（λ，ｘ）に基づき、前記式（１０）にしたがってＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）を算出する。
なお、以下の式（１６）によって、電界励起時に生成される光に対する平均的な光取出し効率ηＥＬ’（λ）を定義すれば、前記式（１０）を以下の式（１７）に書き換えることができ、ＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）が、発光スペクトルＩＬ（λ）と平均的な光取出し効率ηＥＬ’（λ）との積として表されることが分かる。
【０１０５】
【数１６】
【０１０６】
【数１７】
【０１０７】
［スペクトル比較工程］
Ｓ１１では、スペクトル比較手段５３３がＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）とＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）とを比較し、Ｓ１２では、両者の差異が所定範囲以内であるか否かが判定される。
具体的には、スペクトル比較手段５３３は、Ｎ個のサンプル波長λｉ＝λ１，λ２，・・・，λＮ（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）を設定し、ＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）における各サンプル波長λｉに対する各強度データＩＥＬ’（λｉ）、および、ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）における各サンプル波長λｉに対する強度データＩＥＬ（λｉ）、の個々の差の二乗の総和Δを前記式（１１）に基づいて算出し、所定の閾値Δ０と比較する。そして、Δ≦Δ０であるとき（Ｓ１２においてＹｅｓと判定される）は、Ｓ１３へと進んで、スペクトル比較手段５３３は、Ｓ１０においてＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）の算出に用いたＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）をＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）と推定する。また、Δ＞Δ０であるとき（Ｓ１２においてＮｏと判定される）は、Ｓ９へと戻って、新たなＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）が設定される。
【０１０８】
＜実施形態の効果＞
以上のような実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
従来の第１の発光分布推定方法のように理論、実験面で十分確立されていない物理モデルを設定して発光シミュレーションを行う必要がなく、十分に信頼できるデータ（ＩＥＬ（λ），η（λ，ｘ），ＩＬ（λ）など）に基づく演算によって、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を高精度に推定することができる。
【０１０９】
また、従来の第２の発光分布推定方法のように発光層１４にドープ層のような追加的な構成を添加することなく、有機ＥＬ素子１の本来の構成を生かしてＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができるので、推定精度を向上させることができる。また、発光層１４にドープ層のような追加的な構成を添加する煩雑な作業を行わなくて済むので、作業効率を向上させることができ、作業コストを低減させることができる。
【０１１０】
また、発光層１４を励起光によって励起・発光させた際に測定されるＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）に基づいて発光スペクトルＩＬ（λ）を算出しているので、有機ＥＬ素子１に組み込まれた発光層１４の実際の発光状態に基づいて発光スペクトルＩＬ（λ）を高精度に算出することができ、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定精度を向上させることができる。
【０１１１】
また、ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）を測定する際における発光層１４内の励起光の強度分布Ｌ（ｘ）のばらつきを加味して発光スペクトルＩＬ（λ）を高精度に算出することができるので、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定精度を向上させることができる。
【０１１２】
また、実際のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）に基づいて生成されるＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）に近いＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）を生成するＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を実際のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）であると推定しているので、推定されたＥＬ発光分布（候補）ＷＥＬ’（ｘ）と実際のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）との差異を所定範囲以内に抑えることができ、高精度にＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。
【０１１３】
また、スペクトル候補ＩＥＬ’（λ）における各サンプル波長λｉに対する各強度データＩＥＬ’（λｉ）、および、スペクトルＩＥＬ（λ）における各サンプル波長λｉに対する強度データＩＥＬ（λｉ）、の個々の差の二乗の総和Δ（式（１１））と、閾値Δ０との比較という数学的な手法に基づいて、安定した精度でＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定することができる。
【０１１４】
また、単一のスペクトル測定手段４によってＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）およびＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）の２つのスペクトルを測定することができるので、部品点数および部品コストを低減させることができる。
【０１１５】
＜変形例＞
本発明は、以上で説明した実施形態によって限定されるものではなく、この実施形態を、本発明の目的を達成できる範囲内において変形したものであれば、本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１６】
例えば、前記実施形態では、有機ＥＬ素子１を発光分布推定対象の表示素子としていたが、これに限らず、例えば、無機ＥＬ素子などのＬＥＤを対象として発光分布を推定することも可能である。
【０１１７】
また、前記実施形態では、第２電極としての陰極１６が光を反射可能に構成していたが、陽極１２と同様に光を透過可能に構成してもよい。
【０１１８】
また、前記実施形態では、発光スペクトルＩＬ（λ）を、測定されたＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）に基づいて算出していたが、発光スペクトルＩＬ（λ）は、発光層１４を構成する物質に応じて決まるので、当該構成物質を対象とする試験などによってＩＬ（λ）を予め測定しておくことも可能である。
【０１１９】
また、前記実施形態では、任意に設定したＥＬ発光分布候補ＷＥＬ’（ｘ）を利用したＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定方法について説明していたが、推定方法はこれに限られない。要するに、発光スペクトルＩＬ（λ），光取出し効率η（λ，ｘ），ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）に基づいた推定方法であれば、本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１２０】
また、前記実施形態では、ＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）とＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）との比較に当たって、ΔとΔ０とを比較していたが、スペクトルの比較方法はこれに限られない。
【０１２１】
また、前記実施形態では、発光層１４内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定方法について説明したが、当該推定方法をコンピュータに実行させる発光分布推定プログラムや、当該発光分布推定プログラムが記録され、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１２２】
また、前記実施形態に記載された発光分布推定方法に基づいて推定された発光層１４内のＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）における最大発光位置と、光を透過可能な陽極１２および光を反射可能な陰極１６の間に形成される発光層１４の発光スペクトルＩＬ（λ）におけるピーク波長λ０の光に対する共振構造において生じるピーク波長λ０の定在波形における腹の位置と、が互いに一致するように構成された表示素子（有機ＥＬ素子１）も本発明の技術的範囲に含まれる。このような構成の表示素子によれば、ピーク波長λ０の光に対する共振構造を利用して表示素子の表示性能を最大限に高めることができる。
【０１２３】
また、このような構成の表示素子を表示画素として有する表示性能の高い画像表示装置も本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０１２４】
次に、本発明の実施例について説明する。
［装置の構成］
図１に示される装置の各構成要素を、以下の各部品を用いて構成した。
電界印加手段２：定電流発生器
励起光照射手段３：モノクロ光源ＳＭ−５（分光計器社製）。これは、３００Ｗキセノンランプ，分光器，光ファイバによって構成される。キセノンランプの光を分光器によって分光して所望の波長を有する単色光（励起光：半値幅１５ｎｍ）を抽出し、光ファイバの先端から有機ＥＬ素子１の面に対して４５°の角度で照射する。
スペクトル測定手段４：分光放射輝度計ＣＳ１０００Ａ（コニカミノルタ社製）
制御手段５：平面波近似法によって光取出し効率η（λ,ｘ）を算出するプログラム、および、ＥＬスペクトル候補ＩＥＬ’（λ）とＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）とを比較し、前記実施形態のＳ１１〜Ｓ１３にしたがってＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定するプログラム、を格納
【０１２５】
［Ｓ１：有機ＥＬ素子の作成］
ガラス基板１１上にＩＴＯをスパッタリングにより成膜して陽極１２を形成し、さらにその上にＮＰＤ，Ａｌｑ３，Ａｌなどを順次真空蒸着法により成膜して正孔輸送層１３（ＮＰＤ），発光層１４（Ａｌｑ３），電子輸送層１５（Ａｌｑ３），陰極１６（Ａｌ）を形成して、ＮＰＤ層およびＡｌｑ３層の厚みが互いに異なる以下の３つの有機ＥＬ素子１を作成する（以下、互いに区別するために３つの有機ＥＬ素子１を、それぞれ、素子α、素子β、素子γと表記する）。なお、以上の説明においては、発光層１４と電子輸送層１５とを互いに区別していたが、本実施例の素子構成では、発光層１４および電子輸送層１５はＡｌｑ３のみによって構成された一体的な層になっている。
【０１２６】
（１）素子α：基板（ガラス：０．７ｍｍ）／陽極（ＩＴＯ：１４０ｎｍ）／正孔輸送層（ＮＰＤ：４０ｎｍ）／発光層および電子輸送層（Ａｌｑ３：８０ｎｍ）／陰極（Ａｌ：１５０ｎｍ）
（２）素子β：基板（ガラス：０．７ｍｍ）／陽極（ＩＴＯ：１４０ｎｍ）／正孔輸送層（ＮＰＤ：６０ｎｍ）／発光層および電子輸送層（Ａｌｑ３：６０ｎｍ）／陰極（Ａｌ：１５０ｎｍ）
（３）素子γ：基板（ガラス：０．７ｍｍ）／陽極（ＩＴＯ：１４０ｎｍ）／正孔輸送層（ＮＰＤ：８０ｎｍ）／発光層および電子輸送層（Ａｌｑ３：４０ｎｍ）／陰極（Ａｌ：１５０ｎｍ）
【０１２７】
［Ｓ２〜Ｓ３：ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）の測定］
電流密度が１０ｍＡ／ｃｍ２となる条件下で定電流発生器（電界印加手段２）によって、陽極１２（ＩＴＯ）および陰極１６（Ａｌ）間に電界Ｅを印加したところ、素子α，β,γはいずれも緑色に発光した。そして、この緑色光を分光放射輝度計（スペクトル測定手段４）によって測定し、素子α,β,γのそれぞれについて、ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）のデータを取得した（なお、ＩＥＬ（λ）は、そのピーク強度によって規格化されている）。図３に、ＩＥＬ（λ）を示す。素子α，β，γの順に、ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）のピーク波長が短くなっていることがわかる。
【０１２８】
［Ｓ４〜Ｓ５：ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）の測定］
励起光照射手段３を用いて、波長４３０ｎｍ、半値幅１５ｎｍの励起光（図４参照）を、素子α，β，γのそれぞれの面に対して４５°の角度で照射したところ、電界励起時（Ｓ２〜Ｓ３）と同様、緑色の発光が観測された。そして、この緑色光を、ＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）の測定に用いたのと同じ分光放射輝度計によって測定し、素子α，β，γのそれぞれについて、ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）のデータを取得した（なお、ＩＰＬ（λ）は、そのピーク強度によって規格化されている）。図４に、ＩＰＬ（λ）を示す。図３のＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）と同様、素子α，β，γの順に、ＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）のピーク波長が短くなっていることがわかる。
【０１２９】
［Ｓ６〜Ｓ７：光取出し効率η（λ，ｘ）の算出］
ガラス基板上に、陽極１２材料のＩＴＯ（１４０ｎｍ）、正孔輸送層１３材料のＮＰＤ（４０ｎｍ）、発光層１４および電子輸送層１５材料のＡｌｑ３（４０ｎｍ）、陰極１６材料のＡｌ（１０ｎｍ）の薄膜をそれぞれ作製した。そして、光学式屈折率測定装置ＦｉｌｍＴＥＫ３０００（ＳＣＩ社製）を用いて、それぞれの薄膜の屈折率ｎと吸収係数ｋを測定した。測定された屈折率ｎと吸収係数ｋを用いて、平面波近似法により光取出し効率η（λ，ｘ）を算出した。図５，図６，図７に、素子α，β，γの光取出し効率η（λ，ｘ）をそれぞれ示す。なお、これらの図におけるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのデータは、発光層１４を構成するＡｌｑ３層を５等分したときの各面における光取出し効率を表している。
【０１３０】
［Ｓ８：発光スペクトルＩＬ（λ）の算出］
図４のＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）と、図５〜図７の光取出し効率η（λ，ｘ）とに基づいて、素子α，β，γのそれぞれについて発光スペクトルＩＬ（λ）を算出した。図８に、算出された発光スペクトルＩＬ（λ）を示す。素子α，β，γが同一のピーク波長を有していることがわかる。これは、前述したように、発光スペクトルＩＬ（λ）のピーク波長が発光層１４を構成する物質に応じて決まり、発光層１４の厚みなどには無関係であるからである。逆に、図８の算出データから、測定された図４のＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）が同一の物質（Ａｌｑ３）からの発光であることがわかる。
【０１３１】
［Ｓ９〜Ｓ１３：ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定］
以上の工程で取得された測定データおよび算出データに基づいて、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）を推定した。図９に、素子α，β，γのそれぞれについてのＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定結果を示す。この図の横軸は、陽極１２としてのＩＴＯ層の表面（正孔輸送層１３と接する面）からの距離（単位：ｎｍ）を表している。また、この図中のＡ，Ｂ，Ｃの各位置は、それぞれ、素子α，β，γにおける正孔輸送層１３（ＮＰＤ）と発光層１４（Ａｌｑ３）との境界面の各位置を表している。この推定結果により、発光層１４を構成するＡｌｑ３の膜厚が８０ｎｍのとき（素子α）は、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）が２０ｎｍ以上の幅に渡っており、Ａｌｑ３の膜厚が小さくなるほど（素子α→素子β→素子γ）ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の幅が狭くなっていき、Ａｌｑ３の膜厚が４０ｎｍのとき（素子γ）は、ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の幅が１５ｎｍ程度になることなどが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明は、自発光表示素子の発光体内の発光分布の推定に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明に係る発光分布推定方法を実施するための構成を示すブロック線図である。
【図２】ＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定手順を示すフローチャートである。
【図３】有機ＥＬ素子α，β，γのそれぞれについてのＥＬスペクトルＩＥＬ（λ）の測定データを示す図である。
【図４】有機ＥＬ素子α，β，γのそれぞれについてのＰＬスペクトルＩＰＬ（λ）の測定データを示す図である。
【図５】有機ＥＬ素子αの光取出し効率η（λ，ｘ）を示す図である。
【図６】有機ＥＬ素子βの光取出し効率η（λ，ｘ）を示す図である。
【図７】有機ＥＬ素子γの光取出し効率η（λ，ｘ）を示す図である。
【図８】有機ＥＬ素子α，β，γのそれぞれについての発光スペクトルＩＬ（λ）の算出データを示す図である。
【図９】有機ＥＬ素子α，β，γのそれぞれについてのＥＬ発光分布ＷＥＬ（ｘ）の推定結果を示す図である。
【図１０】有機ＥＬ素子の構成を模式的に示す断面図である。
【図１１】有機ＥＬ素子の共振構造において生じる定在波形を模式的に示す断面図である。
【図１２】従来の発光分布推定方法を実施するための構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１…有機ＥＬ素子
２…電界印加手段
３…励起光照射手段
４…スペクトル測定手段
５…制御手段
１１…透明基板
１２…陽極
１３…正孔輸送層
１４…発光層
１５…電子輸送層
１６…陰極
５１…光取出し効率算出手段
５２…発光スペクトル算出手段
５３…発光分布推定手段
５３１…発光分布候補設定手段
５３２…電界励起出射光スペクトル候補算出手段
５３３…スペクトル比較手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定方法であって、
前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、電界励起出射光スペクトル、という）を測定する電界励起出射光スペクトル測定工程と、
前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（以下、光取出し効率、という）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出工程と、
前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定工程と、
が設けられることを特徴とする発光分布推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発光分布推定方法において、
前記発光体を励起・発光させることが可能な励起光を照射して当該発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、光励起出射光スペクトル、という）を測定する光励起出射光スペクトル測定工程と、
前記光励起出射光スペクトルおよび前記光取出し効率に基づいて前記発光スペクトルを算出する発光スペクトル算出工程と、
が設けられ、
前記発光分布推定工程では、前記発光スペクトル算出工程において算出された前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する、
ことを特徴とする発光分布推定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の発光分布推定方法において、
前記発光スペクトル算出工程では、前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記光励起出射光スペクトル測定工程での前記発光体内における前記励起光の強度分布を算出し、当該強度分布、前記光取出し効率、前記光励起出射光スペクトルに基づいて前記発光スペクトルを算出する、
ことを特徴とする発光分布推定方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の発光分布推定方法において、
前記発光分布推定工程では、
前記発光体内の発光分布の候補（以下、発光分布候補、という）を任意に設定する発光分布候補設定工程と、
前記発光体が前記発光分布候補に基づいて発光したと仮定した場合に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、電界励起出射光スペクトル候補、という）を、当該発光分布候補、前記発光スペクトル、前記光取出し効率に基づいて算出する電界励起出射光スペクトル候補算出工程と、
前記電界励起出射光スペクトル候補を、前記電界励起出射光スペクトルと比較し、両者の差異が所定範囲以内であるときは、当該電界励起出射光スペクトル候補の算出に用いた前記発光分布候補を、前記発光体内の発光分布であると推定するスペクトル比較工程と、
が設けられることを特徴とする発光分布推定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の発光分布推定方法において、
前記スペクトル比較工程では、複数のサンプル波長を設定し、前記電界励起出射光スペクトル候補における前記各サンプル波長に対する各強度データ、および、前記電界励起出射光スペクトルにおける前記各サンプル波長に対する各強度データ、の個々の差の二乗の総和が所定閾値以下であるときは、当該電界励起出射光スペクトル候補の算出に用いた前記発光分布候補を、前記発光体内の発光分布であると推定する、
ことを特徴とする発光分布推定方法。
【請求項６】
印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定装置であって、
前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させる電界印加手段と、
前記電界印加手段による電界の印加の際に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル）を測定する電界励起出射光スペクトル測定手段と、
前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（光取出し効率）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出手段と、
前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定手段と、
を備えることを特徴とする発光分布推定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光分布推定装置において、
前記発光体を励起・発光させることが可能な励起光を照射して当該発光体を励起・発光させる励起光照射手段と、
前記励起光照射手段による励起光の照射の際に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（光励起出射光スペクトル）を測定する光励起出射光スペクトル測定手段と、
前記光励起出射光スペクトルおよび前記光取出し効率に基づいて前記発光スペクトルを算出する発光スペクトル算出手段と、
が設けられ、
前記発光分布推定手段は、前記発光スペクトル算出手段によって算出された前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する、
ことを特徴とする発光分布推定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の発光分布推定装置において、
光のスペクトルを測定可能な単一のスペクトル測定手段が設けられ、
当該単一のスペクトル測定手段が、前記電界励起出射光スペクトル測定手段として機能し、かつ、前記光励起出射光スペクトル測定手段として機能する、
ことを特徴とする発光分布推定装置。
【請求項９】
印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定プログラムであって、
前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル）を測定する電界励起出射光スペクトル測定工程と、
前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（光取出し効率）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出工程と、
前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定工程と、
を発光分布推定装置に組み込まれたコンピュータに実行させる、
ことを特徴とする発光分布推定プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載の発光分布推定プログラムが記録され、発光分布推定装置に組み込まれたコンピュータによって読み取り可能である、
ことを特徴とする記録媒体。
【請求項１１】
印加された電界に基づいて励起され、波長λ０において強度が最大の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられ光を反射可能な第２電極と、を備える表示素子であって、
当該表示素子は、前記波長λ０の光に対する共振構造が前記第１電極および前記第２電極の間に形成されるように構成され、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光分布推定方法に基づいて推定された前記発光体内の発光分布における最大発光位置と、前記共振構造において生じる前記波長λ０の定在波形における腹の位置と、が互いに一致している、
ことを特徴とする表示素子。
【請求項１２】
複数の表示画素を有する画像表示装置であって、
前記個々の表示画素が、請求項１１に記載の表示素子によって構成されている、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定方法であって、
前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、電界励起出射光スペクトル、という）を測定する電界励起出射光スペクトル測定工程と、
前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（以下、光取出し効率、という）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出工程と、
前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定工程と、
が設けられることを特徴とする発光分布推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の発光分布推定方法において、
前記発光体を励起・発光させることが可能な励起光を照射して当該発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、光励起出射光スペクトル、という）を測定する光励起出射光スペクトル測定工程と、
前記光励起出射光スペクトルおよび前記光取出し効率に基づいて前記発光スペクトルを算出する発光スペクトル算出工程と、
が設けられ、
前記発光分布推定工程では、前記発光スペクトル算出工程において算出された前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する、
ことを特徴とする発光分布推定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の発光分布推定方法において、
前記発光スペクトル算出工程では、前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記光励起出射光スペクトル測定工程での前記発光体内における前記励起光の強度分布を算出し、当該強度分布、前記光取出し効率、前記光励起出射光スペクトルに基づいて前記発光スペクトルを算出する、
ことを特徴とする発光分布推定方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の発光分布推定方法において、
前記発光分布推定工程では、
前記発光体内の発光分布の候補（以下、発光分布候補、という）を任意に設定する発光分布候補設定工程と、
前記発光体が前記発光分布候補に基づいて発光したと仮定した場合に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（以下、電界励起出射光スペクトル候補、という）を、当該発光分布候補、前記発光スペクトル、前記光取出し効率に基づいて算出する電界励起出射光スペクトル候補算出工程と、
前記電界励起出射光スペクトル候補を、前記電界励起出射光スペクトルと比較し、両者の差異が所定範囲以内であるときは、当該電界励起出射光スペクトル候補の算出に用いた前記発光分布候補を、前記発光体内の発光分布であると推定するスペクトル比較工程と、
が設けられることを特徴とする発光分布推定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の発光分布推定方法において、
前記スペクトル比較工程では、複数のサンプル波長を設定し、前記電界励起出射光スペクトル候補における前記各サンプル波長に対する各強度データ、および、前記電界励起出射光スペクトルにおける前記各サンプル波長に対する各強度データ、の個々の差の二乗の総和が所定閾値以下であるときは、当該電界励起出射光スペクトル候補の算出に用いた前記発光分布候補を、前記発光体内の発光分布であると推定する、
ことを特徴とする発光分布推定方法。
【請求項６】
印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定装置であって、
前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させる電界印加手段と、
前記電界印加手段による電界の印加の際に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル）を測定する電界励起出射光スペクトル測定手段と、
前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（光取出し効率）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出手段と、
前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定手段と、
を備えることを特徴とする発光分布推定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の発光分布推定装置において、
前記発光体を励起・発光させることが可能な励起光を照射して当該発光体を励起・発光させる励起光照射手段と、
前記励起光照射手段による励起光の照射の際に前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（光励起出射光スペクトル）を測定する光励起出射光スペクトル測定手段と、
前記光励起出射光スペクトルおよび前記光取出し効率に基づいて前記発光スペクトルを算出する発光スペクトル算出手段と、
が設けられ、
前記発光分布推定手段は、前記発光スペクトル算出手段によって算出された前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する、
ことを特徴とする発光分布推定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の発光分布推定装置において、
光のスペクトルを測定可能な単一のスペクトル測定手段が設けられ、
当該単一のスペクトル測定手段が、前記電界励起出射光スペクトル測定手段として機能し、かつ、前記光励起出射光スペクトル測定手段として機能する、
ことを特徴とする発光分布推定装置。
【請求項９】
印加された電界に基づいて励起され所定の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられる第２電極と、を備える表示素子において、前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加した場合における前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定プログラムであって、
前記第１電極および前記第２電極によって電界を印加して前記発光体を励起・発光させ、前記第１電極を通して出射される光のスペクトル（電界励起出射光スペクトル）を測定する電界励起出射光スペクトル測定工程と、
前記表示素子の各構成要素の特性に基づいて、前記発光体内において生成される光のうち前記第１電極を通して出射される光の割合（光取出し効率）を、前記発光体内において光が生成される各位置ごと、および、当該各位置にて生成される光の各波長ごと、に算出する光取出し効率算出工程と、
前記発光スペクトル、前記光取出し効率、前記電界励起出射光スペクトルに基づいて前記発光体内の発光分布を推定する発光分布推定工程と、
を発光分布推定装置に組み込まれたコンピュータに実行させる、
ことを特徴とする発光分布推定プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載の発光分布推定プログラムが記録され、発光分布推定装置に組み込まれたコンピュータによって読み取り可能である、
ことを特徴とする記録媒体。
【請求項１１】
印加された電界に基づいて励起され、波長λ０において強度が最大の発光スペクトルを有する光を発光可能な発光体と、当該発光体における一方の面側に設けられ光を透過可能な第１電極と、当該発光体における前記一方の面とは反対側の他方の面側に設けられ光を反射可能な第２電極と、を備える表示素子であって、
当該表示素子は、前記波長λ０の光に対する共振構造が前記第１電極および前記第２電極の間に形成されるように構成され、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の発光分布推定方法に基づいて推定された前記発光体内の発光分布における最大発光位置と、前記共振構造において生じる前記波長λ０の定在波形における腹の位置と、が互いに一致している、
ことを特徴とする表示素子。
【請求項１２】
複数の表示画素を有する画像表示装置であって、
前記個々の表示画素が、請求項１１に記載の表示素子によって構成されている、
ことを特徴とする画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−２７８０３５（Ｐ２００６−２７８０３５Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９２４１４（Ｐ２００５−９２４１４）
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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