JP2005069938A - 電子部品の試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子機器、電子部品等の寿命試験又は加速試験を実行するに際し、外部からのノイズを出来る限り減少し得る試験装置を提供すること
【解決手段】 被試験物を固定し、該試験物に対する加熱手段及び冷却手段を有するテストヘッドと、前記テストヘッドの周囲を囲み、その内部に一定温度の液体を循環させているチャンバと、前記チャンバの１つの壁面に形成され、被試験物を視認出来るようにした少なくとも１つの透明板窓と、前記チャンバの外部に配置され、前記被試験物からの発光を前記透明窓板を通して測定する光学的測定装置とを備えた試験装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、試験装置、具体的には、電子部品、電子機器等に対する寿命試験又は加速試験を実行するための試験装置に関する。

電子部品、電子機器等の製造メーカでは、これら製品に対する信頼性を確保するため、様々な寿命試験又は加速試験が行われている。

このような寿命試験又は加速試験の試験方法は、各種の試験規格、例えば日本工業規格(JIS: Japanese Industrial Standard)、米国軍用規格(MIL Specification)等により、規定されている。

寿命試験又は加速試験は、通常、電子機器、電子部品等を現場で実際に使用する温度環境より過酷な高温・低温環境に曝し、電子機器、電子部品等の経時的性能劣化を加速させて、その性能劣化状況を測定する試験である。試験方法を規定する試験規格には、一般に、高温試験（加熱試験）、低温試験（冷却試験）、及び温度サイクル試験（加熱・冷却繰り返し試験）が規定されている。

試験規格は明確に定められているものの、試験期間中に、被試験物に対して作用（影響）する外部からの熱的、光学的又は化学的な要因（悪影響，外乱，ノイズ）に関しては、余り関心が払われていなかった。そのため、寿命試験又は加速試験が、試験規格に沿って忠実に実行されているか否かに関して充分に検討されていなかった。

寿命試験又は加速試験は、試験規格に定められた試験方法に沿って忠実に実行しないと、試験結果に信頼性がなくなる。

従って、試験期間中に、被試験物に対して作用（影響）する外部からの熱的、光学的又は化学的なノイズを出来る限り排除した試験装置が必要である。

本発明は、上述の問題点に鑑みて、電子機器、電子部品等の寿命試験又は加速試験を実行するに際し、外部からのノイズを出来る限り減少し、試験規格等で規定された試験法を忠実に実行し得る試験装置を提供することを目的とする。

本発明に係る試験装置は、被試験物に対して寿命試験又は加速試験を実行する試験装置であって、被試験物を加熱する手段及び冷却する手段と、前記加熱する手段及び冷却する手段の周囲を囲み、外部からの熱的外乱を遮蔽する熱的バリア手段と、被試験物の光学的特性を測定するため、被試験物を視認出来る位置に配置された光学的測定手段と、被試験物及び前記光学的測定装置の周囲を囲み、光学的外乱を遮蔽する光学的バリア手段とを備えている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、被試験物は、発光素子又は発光素子から形成された表示装置である。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、前記熱的バリア手段は、被試験物を収納する容器の壁内部に常温の水を通過させることにより形成される。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、前記光学的測定手段と被試験物の間は、被試験物を視認出来るように、前記熱的バリア手段の一部に少なくとも１個の開口が設けられ、該開口に透明部材がはめ込まれている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、前記開口の位置、個数及びサイズは、被試験物の被測定箇所からの発光の内、前記光学的測定装置に対して直線的に到達する光線のみを透過させ、他の光線は遮断するように決定されている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、更に、前記透明部材の内側表面に対して不活性ガスを連続的に流すことにより、曇り発生防止手段を備えている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、前記光学的バリア手段は、被試験物及び前記光学的測定装置の周囲を囲み、内側壁を黒色にした暗箱からなり、外部から侵入する光学的外乱及び被試験物が発した光の反射光による光学的外乱の発生を防止している。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、更に、ＸＹ位置決め装置を備え、前記光学的測定装置に対して被試験物を位置決め可能にしている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、更に、前記ＸＹ位置決め装置に、複数個の被試験物を載置している。

更に、本発明に係る試験装置は、被試験物を固定するテストヘッドと、前記テストヘッドに熱的に接続され、試験物に対する加熱手段及び冷却手段を有するメインヘッドと、前記メインヘッドの周囲を囲み、その内部に一定温度の液体を通過させているチャンバと、前記チャンバの少なくとも１つの壁面に形成され、被試験物を視認出来るようにした少なくとも１つの透明板窓と、前記チャンバの外部に配置され、前記被試験物からの発光を前記透明窓板を通して測定する光学的測定装置とを備えている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、被試験物を固定するテストヘッドと、前記テストヘッドと前記メインヘッドは、一体に形成されている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、前記チャンバが、ＸＹ位置決め装置に載置され、前記光学的測定装置に対して、被試験物を位置決め可能にしている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、前記ＸＹ位置決め装置に、複数個の被試験物を載置している。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、更に、全体が、暗室又は暗箱に収納されている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、前記加熱手段は、前記テストヘッドに設けられたヒータより形成され、前記冷却手段は、前記テストヘッド内を通過する液体窒素からなる。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、前記チャンバは、その内部に常温の水を通過させている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、更に、前記透明板窓の内側表面に対して不活性ガスを連続的に流すことにより、曇り発生防止手段を備えている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、前記透明板窓の位置、個数及びサイズは、被試験物の被測定箇所からの発光の内、前記光学的測定装置に対して直線的に到達する光線のみを透過し、他の光線は遮断するように決定されている。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、被試験物は、発光素子又は発光素子から形成された表示装置である。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、前記光学的測定装置は、輝度計からなる。

更に、本発明に係る試験装置は、上述の試験装置であって、被試験物は、ＥＬ表示装置である。

本発明によれば、電子機器、電子部品等の寿命試験又は加速試験を実行するに際し、外部からのノイズを出来る限り減少し、試験規格等で規定された試験法を忠実に実行し得る試験装置を提供することが出来る。

以下、本発明に係る電子部品の試験装置の実施形態に関し、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面において同じ要素に対しては同じ符号を付して、重複した説明を省略する。
［寿命試験・加速試験の意義］
寿命試験又は加速試験と呼ばれる試験は、以下に説明するように、所定の規格に定められた内容を厳格に実行する必要がある。試験の内容は、被試験物（モデル）によって、当然に異なってくると考えられる。ここでは、一例として、ＥＬ（エレクトロルミネッセント）表示パネルに対する、温度に関する加速試験又は寿命試験について説明する。

ここで、「温度に関する」試験とは、加熱及び冷却の両方又はいずれか一方を意味する。「加速試験又は寿命試験」は、ＥＬ表示パネルの製品寿命を保障するための試験である。この試験としては、例えば、ＥＬ表示パネルを高温状態又は低温状態で所定の時間維持して、その性能劣化特性を継続的に測定する高温試験又は低温試験と、或いはＥＬ表示パネルを高温状態と低温状態に繰り返して晒して、同様にその性能劣化特性を継続的に測定する温度サイクル試験とがある。

ＥＬ表示パネルの開発・改良の際には、設計仕様として市場ニーズに沿って製品寿命（例えば、１０年）が決定される。加速試験又は寿命試験は、製品としてＥＬ表示パネルを市場に出荷する前に、この製品寿命を保障・確認するために実施される。

具体的には、試験方法は、米軍用規格MIL(Military Specification)又は日本工業規格JIS(JApanese Industrial Specification)等に規定された試験法に忠実にしたがって実施される。

本発明者は、このような加速試験又は寿命試験の役割、特に実際に製品との関係を次のように考えている。

米軍用規格ＭＩＬ又は日本工業規格ＪＩＳの試験法は、加速試験であるため、時間的にどの程度加速されるかに関して検討する必要がある。加速係数を求める為に、製品が使用される環境を考慮して特定の試験法方法が選択されると、その試験方法に従って、高温（加熱）状態で何時間処理、低温（冷却）状態で何時間処理、又は加熱後冷却状態を１サイクルとして所定のサイクルだけ処理、のいずれかの処理を実施しながら、ＥＬ表示パネル（試験サンプル）の経時的に加速状態にある性能特性（例えば、輝度特性）の劣化を測定する。一方、比較の対象として、実際の現場（フィールド）又は実験室内で比較的短期間（数ヶ月又は１〜２年）だけ動作（稼働）させた（即ち、実時間で劣化状態にある）、ＥＬ表示パネル（製品）の性能特性の経時劣化を測定する。横軸に時間、縦軸に性能特性（例えば、輝度）を目盛ったグラフ上に、両者のデータをプロットすることにより、実時間の性能劣化に対して加速試験による性能劣化の倍率（比率）が求められ、その選択された試験方法による経時劣化の加速係数を決定する。

こうして、加速試験又は寿命試験を採用することにより、実際の現場（フィールド）で製品寿命の期間だけ動作（稼働）させたＥＬ表示パネル（被試験物）の経時的性能劣化状況が、加速試験を用いて極めて短時間に実現できる。加速試験又は寿命試験では、勿論、ある種の安全係数を掛けて、設計仕様の製品寿命に対して１．２〜１．８倍程度長くした期間の試験を行っている。また、信頼性工学の観点より、製品の母集団からサンプル個数及びＡＱＬを決定し、試験が実施される。このようにして、電子機器、電子部品等の出荷前の製品（母集団）に対して加速試験又は寿命試験を実施することで、一定の信頼性（確率）のもとで、出荷される製品の製品寿命を保障する。

この加速係数は、今までの社内試験の結果によると、選択された試験法によっては１０の２〜４乗にもなる。即ち、高温２時間後低温２時間を１サイクルとした温度サイクル試験の場合、仮に加速係数が１０の３乗とすると、１サイクル（２＋２時間）の試験が、（２＋２）×１０^３＝４０００時間（約１６７日）に相当する。このため、試験法に定めた条件に対する僅かなエラー、外乱、ノイズ等が発生した場合、この影響も拡大され、試験結果に重大な影響を及ぼすことが考えられる。

従って、製品寿命を設計仕様通りに保障するためには、寿命試験又は加速試験は、規格に定められたとおり、僅かなエラー、外乱、ノイズ等をも排除して、極めて厳密に実施しなければならない。本発明は、本発明者のこのような認識から完成された。
［試験装置の構成］
以下、本発明に係る試験装置の実施例に関し、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、図面中、同じ要素に対しては同じ符号を用いて、重複した説明を省略する。

図１は、被試験物であるＥＬ表示パネル１と、試験装置の一部であるテストヘッド３及びメインヘッド２とを示す図である。

テストヘッド３及びメインヘッド２は、概して直方体の外形をなし、熱伝導性の良好な材質で形成され、例えば、銅，ステンレス等を用いて製造されている。所望により、テストヘッド３及びメインヘッド２は、一体として製造することも出来る。

テストヘッド３は、上面に、ＥＬ表示パネル１の設置場所である凹部４が形成されている。

テストヘッド３に設置されたＥＬ表示パネル１に対して、ＥＬ表示パネル駆動用の電源からのケーブル６が接続され、駆動する。ＥＬ表示パネルと設置したテストヘッド３を、メインヘッド２に対して固着して、熱的に接続されている。

図１では明らかでないが、メインヘッド２の内部は中空となっており、中空空間が形成されている。この中空空間の内部には、被試験物であるＥＬ表示パネル１を加熱するヒータ７が埋め込まれている。ヒータ７からのケーブル８は、図示していない駆動電源（温度制御装置）に接続されている。また、ＥＬ表示パネル自体の温度を温度センサ１１から取り込み、ヒータ駆動電圧を制御している。従って、このヒータ７は、ＥＬ表示パネル１を、試験装置使用者の設定した温度（高温）に常時維持することが出来る。

更に、この中空の空間の両端部には導管９，１０が夫々設けられ、被試験物１を冷却する冷媒、典型的には液体窒素をこの中空空間内に循環させるようになっている。図１では、符号９が液体窒素流入用導管であり、符号１０が液体窒素排出用導管である。図１では明らかではないが、このヒータ７に対する温度制御装置は、温度センサ１１からＥＬ表示パネル自体の温度データを取り込み、これら液体窒素流入・排出用導管９，１０の制御弁を制御している。従って、この液体窒素によって、ＥＬ表示パネル１を、試験装置使用者の設定した温度（低温）に常時維持することが出来る。

被試験物であるＥＬ表示パネル自体の温度変化を監視するための温度センサ１１は、−６０度Ｃ〜＋１００度Ｃを含む範囲を正確に測定出来れば、任意の温度センサを使用出来る。温度センサ１１として典型的には、測温抵抗体、熱電対、サーミスタ等が使用出来る。上述したように、温度センサ１１で測定したＥＬ表示パネル１の温度データは、ヒータの駆動電圧及び液体窒素の流入量を制御する温度コントローラ（図示せず。）に送られる。

メインヘッド２がこのような構成を取るため、ＥＬ表示パネル１を駆動状態に維持したまま、ＥＬ表示パネル１を、試験装置使用者が設定した加熱（高温）、冷却（低温）又は高温低温の温度サイクルに曝すことが出来る。

図２は、本実施例に係るＥＬ表示パネル１に対して、加熱及び冷却のいずれか一方又は両方を交互に加えながら、ＥＬ表示パネル１の経時的特性を計測する試験装置の縦方向断面図である。図２に関して説明する試験装置は１個の被試験物を試験する構成であり、後述する図３に関して説明する試験装置は、複数個の被試験物を同時に試験出来る構成である。

図２に示す試験装置を全体的に見ると、二重容器又は二重箱のような構成をなし、内側容器は図１に関連して説明したテストヘッド３及びメインヘッド２であり、外側容器はチャンバ１３と称している容器である。テストヘッド３に被試験物であるＥＬ表示パネル１が納められ、メインヘッド２に固定されている。

メインヘッド２を収納したチャンバ１３の上方には輝度計１４が配置され、チャンバ１３の上面の透明板窓１５を通して内部のＥＬ表示パネル１の発光状態を測定している。

一方、チャンバ１３は、固定定盤又はＸＹ位置決め装置１６（「ＸＹステージ」ともいう。）に設置されている。チャンバ１３が、ＸＹ位置決め装置１６に設置されたとき、チャンバ１３を上方の輝度計１４に対して、測定するに適した位置（ＸＹの位置）に移動し位置決めすることが出来る。以上の輝度計１４、チャンバ１３及びＸＹ位置決め装置１６は、内側面を黒色にした暗室又は暗箱（図示せず。）に配置される。

試験装置の構成を詳述する。図２では明らかでないが、被試験物であるＥＬ表示パネル１は、テストヘッド３に、ＥＬ表示パネル１が上方から視認できる状態で固定されている。ＥＬ表示パネル１の電極からケーブル６が引き出されて、ＥＬ表示パネル駆動用電源（図示せず。）に接続されている。テストヘッド３は、メインヘッド２に固着され、熱的に接続されている。

内側容器であるメインヘッド２は、例えば１０ｃｍ縦×１０ｃｍ横×３ｃｍ厚程度の外形寸法を有し、耐腐食性に優れ、また高い熱伝導性を有する物質から成る。例えば、銅，ステンレス等から製造されている。

メインヘッド２は、加熱手段として、次のような構造を有している。即ち、メインヘッド２には、ＥＬ表示パネル１を加熱するためのヒータ７が備えられ、ヒータ駆動電源（図示せず。）に接続されている。なお、図示していないが、このヒータ駆動電源は、被試験物であるＥＬ表示パネル自体の温度を温度センサ１１により継続的に測定しながら駆動電圧を制御して、ＥＬ表示パネル１の温度を、試験装置の使用者が設定した温度に維持する温度制御装置の機能を有している。

また、メインヘッド２は、冷却手段として、次のような構造を有している。即ち、メインヘッド２は概して中空の部分を有し、この内部空間に対して、その外部から少なくとも２つの導管９，１０が設けられる。これらの導管の内、一方の導管９を介して液体窒素がメインヘッド２の中空部分へ流入し、他方の導管１０を介してこの液体窒素が排出している。なお、図示していないが、一方の導管９は液体窒素の流量制御装置に接続され、例えば被試験物であるＥＬ表示パネル自体の温度を温度センサ１１により継続的に測定しながら液体窒素の流量を制御して、ＥＬ表示パネル１の温度（低温）を、試験装置の使用者が設定した温度に維持する温度制御装置（冷却制御装置）の機能を有している。

このようなメインヘッド２は、チャンバ１３（熱遮断収納容器）の内部に、支持部材（例えば、脚部）１７，１７′によって保持されている。この支持部材１７，１７′は、チャンバ１３とメインヘッド間の熱伝導を低く抑えるため、熱伝導性の低い、断面積の小さい部材が好ましい。

チャンバ１３は、一体に形成された四面の壁体及び底部１３−１と、取り外し可能な蓋部１３−２とから構成される。試験開始時には、この蓋部１３−２を取り外して、テストヘッド３を取り出し、被試験物を設置して、チャンバ１３内のメインヘッド２に固定する。

外側容器であるチャンバ１３は、熱遮断収納容器として用いられ、概して箱形の密封容器である。チャンバ１３は、高い熱伝導性を有していることが好ましく、例えば、銅，ステンレス等から製造されている。

チャンバ１３は、外部空間と内部空間との間の熱遮断手段として、例えば、チャンバ１３の周囲を形成する４面の側壁部自体及び底部自体の内部に、水を通す（好ましくは、螺旋状に形成された）導管１８を有している。或いは、チャンバ１３の材質によっては、側壁部自体及び底部自体に（好ましくは、螺旋状の）小穴を形成するだけでもよい。水は、一定の温度であれば良く、経済性等の観点から常温水が好ましい。ＥＬ表示パネル１の試験期間中は、この螺旋状の導管に一定の水温の水が継続的に通される。

チャンバ１３には２個の導管２０，２１が設けられ、一方の導管２０より窒素ガスがチャンバ内部の空間に導入され、他方の導管２１からその窒素ガスを排出されている。ＥＬ表示パネル１は、高温試験時にはメインヘッド内部のヒータ７により所望の高温状態に維持され、また、低温試験時にはメインヘッド内に導入される液体窒素により所望の低温状態に維持される。このような冷熱状態を繰り返した場合、経験的にチャンバ１３の内側壁に水分が付着し、結露が発生することがある。透明板窓１５の内側表面に結露が発生すると、ＥＬ表示パネル１からの発光が輝度計１４に正確に到達しなくなり、ＥＬ表示パネル１に対する輝度測定の精度が低下する。このような状況は避けなければならない。

そこで、試験を実施している期間中、チャンバ１３の内部空間に対して導管２０を介して窒素ガスを継続的に流入し且つ導管２１を介して排出している。この窒素ガスの流入排出により、チャンバ内部空間の水分は窒素ガスと共にチャンバ外部に排出され、内側壁（特に、透明板壁１５の内側表面）に結露が発生することはない。また、窒素ガスは不活性ガスの一種であり、窒素ガスを採用することにより、窒素ガス自体又は内部空間の水分と化学的に作用して、被試験物又は試験装置に対して予期しない作用又は化学的に悪い作用を及ぼすこともない。

チャンバ１３の蓋部には、開口１９が設けられ、この開口１９には透明板がはめ込まれ、透明板窓１５を形成している。透明板としては、アクリル，ガラス等が使用される。この開口のサイズは、後述する輝度計１４としてアベレージメータ式を使用する場合には、ＥＬ表示パネル１の測定エリアに従って決定されたサイズとする。また、輝度計１４としてスポットメータ式を使用する場合には、ＥＬ表示パネル１の測定ポイントに応じた個数の開口とし、各々の開口のサイズもその測定ポイント径に従って決定されたサイズとする。開口の個数及びサイズをこのように決定することにより、ＥＬ表示パネル１の被測定箇所からの発光の内、輝度計に直線的に入射する光線のみを通過させ他の反射光線を遮蔽することにより、ＥＬ表示パネル１の輝度を正確に測定することが可能となる。

更に、チャンバ１３の内面は、ＥＬ表示パネル１の発光を無反射にするような黒色又はこれに準ずる色彩にすることが好ましい。透明板窓１５のサイズと同様に、余分な発射光線が輝度計に到達するのを防止するためである。

チャンバ１３全体は、ＸＹ位置決め装置又は固定定盤１６に設置されている。ＸＹ位置決め装置１６は、チャンバ全体を、所望のＸＹ位置に位置決め出来る装置である。ＥＬ表示パネル１の輝度（明るさ）を測定するためには、輝度計１４を使用する。正確な輝度データを取るためには、ＥＬ表示パネル１を細かい部分に分け、多くの点の輝度を測定する必要がある。この輝度測定においては、計測画面（ＥＬ表示パネル１）と輝度計１４との距離を一定に維持する必要がある。このため、ＸＹ位置決め装置１６を使用して、測定対象のＥＬ表示装置の測定ポイントを輝度計１４の真下に位置決めしている。更に、図３に関連して説明するが、ＣＣＤカメラ（図示せず。）により、ＥＬ表示パネル１の状態を、透明板窓１５を通して監視する。

被試験物は、本実施例では、ＥＬ表示パネル１であり、有機電界発光素子（有機ＥＬ素子）を利用したディスプレイである。詳細は図示していないが、発光層を透明電極と上部電極の間に挟み込んだ構成であり、これら透明電極と上部電極間に、ＥＬ表示パネル駆動電源（図示せず。）から所定の電圧が印加される。

チャンバ１３の上方に位置する輝度計１４は、ＥＬ表示パネル１の輝度（明るさ）を測定する装置である。輝度計１４には、小領域をカバーするスポットメータ、比較的広い範囲をカバーするアベレージメータなどがあるが、本実施例では何れも使用出来る。スポットメータ式の輝度計１４を使用する場合には、ＥＬ表示パネル１の発光面の所定の複数のポイントを順次測定している。輝度計１４としては、一般に市場で入手できる装置を使用出来る。測定データは、平方メートル当たりカンデラ〔ｃｄ／ｍ^２〕で表示される。

この試験装置全体は、ＥＬ表示パネル１の発光を輝度計１４が正確に計測できるように暗室又は暗箱（図示せず。）に配置される。暗室及び暗箱は、外部から光が差し込まないように小穴が無いものとし、またＥＬ表示パネル１の発光が内側壁で反射して輝度計１４に反射光線（ノイズ光線）が入射しないように、内側壁を黒色にしてある。
［試験装置の使用法］
図２の試験装置の使用法に関して説明する。被試験物であるＥＬ表示パネル１の電極に、駆動用電源からのケーブル６を接続する。更に、表示パネルに対して、表示パネルの温度を測定するための温度センサ１１（例えば、測温抵抗体）を取り付ける。この状態で、ＥＬ表示パネル１を試験装置に固定する。

テストヘッド３がメインヘッド２と別体の場合、チャンバ１３の蓋部１３−２を取り外し、ＥＬ表示パネル１を固定したテストヘッド３を、チャンバ１３内部のメインヘッド２に固定して収納する。テストヘッド３がメインヘッド２と一体の場合、ＥＬ表示パネル１をメインヘッド２に固定する。

メインヘッド２に対して、チャンバ１３の側壁を貫通して液体窒素を導入する導管９と、排出する導管１０を夫々接続する。この状態で、チャンバ１３の蓋部１３−２を覆って、密封する。

チャンバ１３を、ＸＹ位置決め装置又は固定定盤１６に対して固定する。次に、チャンバ１３に対して、水を導入する導管１８と排出する導管１８を夫々接続する。

試験前の動作確認として、次の事を確認する。
(1)ＸＹ位置決め装置１６が適切に位置決めするか。
(2)水が所定の流量でチャンバ内部に流入しているか。
(3)窒素ガスが所定の流量でチャンバ内部に流入しているか。
(4)液体窒素が所定の流量でメインヘッド内部に流入しているか。
(5)ヒータ７が適切に作動し加熱作用を行うか。
(6)温度センサ１１が適切に温度測定しているか。
(7)その他異変はないか。

これらの動作確認が終了した時点で、寿命試験又は加速試験が実施される。

試験としては、ＥＬ表示パネル１に対して、ＭＩＬ規格に規定された熱衝撃試験を実施している。この試験内容は、ＥＬ表示パネル１を所定の高温（例えば、１００度Ｃ）で２時間保持した直後に所定の低温（例えば、−６０度Ｃ）で２時間保持することを１サイクルとして、合計２０〜６０サイクル実施している。高温から低温に移行する時間は、最大５〜１５分と規定されている。

この試験期間中、輝度計１４により、ＥＬ表示パネル１の発光状態を監視し、その発光特性を計測する。
［試験装置の機能］
図２の試験装置を、熱的及びその他の観点から説明する。

チャンバ１３は高い熱伝導性の材料から生成され、その内部には、常温の水を循環している。なお、温度は常温に限定されず、一定温度であれば良く、また水に限定されず、一定温度の流体又は気体（冷媒）であればよい。常温の水を循環した場合、熱伝導性の良好なチャンバ自体の温度は、この常温の水と同じ温度に強制的に維持される。このため、チャンバ外部の空間で発生した高温現象又は低温現象が、チャンバ内部の空間に影響を及ぼすことはない。チャンバ１３は、その外部空間と内部空間の間の熱的障壁（バリア）を形成している。常温水を使用すれば、誤って身体が試験装置に接触した場合でも、安全上問題がない。

チャンバ１３には、ＥＬ表示パネル１からの発光の内、輝度計１４に直線的に入射する光束以外を遮蔽するように、透明板窓１５の個数及びそのサイズが決定されている。換言すれば、この透明板窓１５は、ＥＬ表示パネル１の発光に対するコリメート手段（コリメータ）機能を奏している。

試験を実施している期間中、チャンバ１３の内部空間に対して導管２０を介して窒素ガスを継続的に流入し且つ導管２１を介して排出している。この窒素ガスの流入排出により、チャンバ内部空間の水分のみならず、加熱又は冷却された被試験物から発生するその他のガスもチャンバ外部に排出される。窒素ガスは不活性ガスの一種であり、窒素ガスを採用することにより、被試験物の周りの環境を清浄する作用を奏している。また、窒素ガスはそれ自体，内部空間の水分又は被試験物から発生する各種のガスと化学的に相互作用して、被試験物又は試験装置に対して予期しない作用又は化学的に悪い作用を及ぼすこともない。換言すれば、被試験物を周囲の環境から化学的に遮断（化学的バリアを形成）しているといえる。

試験装置全体が、暗箱に収納されている。暗箱は、外部からのノイズ光線の入射を遮断する光学的バリアを形成している。また、ＥＬ表示パネル１の発光が、他の物体に反射した後で輝度計１４に入射すると、このような反射光はノイズ光線となるので、輝度計１４は正確なＥＬ表示パネル１の発光状態を測定できなくなる。暗箱は、このような反射光線の発生を防止するために用意されており、ＥＬ表示パネル１と輝度計１４の周囲に無限空間を形成する機能を奏している。
［複数個の被試験物を試験する試験装置］
図３に示す試験装置は、図２の試験装置を複数台用意した構成であり、複数個の被試験物を試験する試験装置である。例えば、この試験装置では、２０台のメインヘッドを用いて、同時に寿命試験又は加速試験が実施できる。

試験装置を全体的に見ると、複数台のメインヘッド２を載置した固定台２２がＸＹ位置決め装置１６に固定されている。

設置台２４に設けられた逆Ｌ字形の固定治具２３により、輝度計１４がメインヘッド２の上方に固定されている。メインヘッド２は、設置台２４に対して、ＸＹ位置決め装置１６により自由に位置決め出来る。一方、輝度計１４は、設置台２４に対して、不動状態にある。従って、ＸＹ位置決め装置１６を操作することにより、所望のメインヘッド２を、即ちＥＬ表示パネル１を輝度計１４の真下に移動して位置決めすることが出来る。これら輝度計１４、メインヘッド２及び設置台２４の全体は、暗箱又は暗室２５に収納されている。

図３に示す試験装置に関して、詳細に説明する。

固定台２２の上に、複数台（例えば、２０台）のメインヘッド２が固定されている。各々のメインヘッド２は、図２に関連して説明したメインヘッド２と実質的に同じものである。しかし、図を簡単にして見易くするため、図２で説明したメインヘッド２の細部の要素については図を省略していることを承知されたい。

即ち、メインヘッド２には、ＥＬ表示パネル１を固定したテストヘッド３が固定されている。図２で説明したように、ＥＬ表示パネル１に対して、駆動用電源２６からのケーブル６が接続されている。ＥＬ表示パネル１に対して、温度測定用センサ（図示せず。）が付着され、この温度測定用センサからケーブル（図示せず。）が引き出されている。同様に、メインヘッド２の加熱用ヒータ８及び冷却用液体窒素流入導管及び排出導管（何れも、図示せず。）が設けられている。

メインヘッド２は１個ずつチャンバ内に収納されて、チャンバ１３の蓋部１３−２に覆われ密封される。チャンバ１３の蓋部１３−２には透明板窓１５が形成されている。チャンバ１３に対して、常温水の流入導管及び排出導管（図示せず。）が設けられている。

約２０台のチャンバ１３が、固定設置板を介在させて、ＸＹ位置決め装置１６に固定されている。このＸＹ位置決め装置１６は、設置台２４に固定されている。

設置台２４にはＸＹ位置決め装置１６とは別に、固定治具２３を介して、輝度計１４が固定されている。この輝度計１４も、図２に関連して説明した輝度計１４と実質的に同じものである。

輝度計１４の背部（図で見て上方）には、ＣＣＤ撮像装置（ＣＣＤカメラ）２６が設置され、ＥＬ表示パネル１の発光状態を常時撮像している。

ＣＣＤカメラ２６、輝度計１４、及び設置台上のメインヘッド２とＸＹ位置決め装置１６は、全体が暗箱又は暗室２５の内部空間に収納されている。

暗箱又は暗室２５の外部には、モニタ（表示装置）、計測制御装置（ＰＣ：パーソナルコンピュータ）２８、テストヘッド温度コントローラ（テストヘッド温度制御装置）、ＸＹ位置決め装置コントローラ（ＸＹ位置決め装置制御装置）２９、計測制御装置用電源装置、及びＥＬ表示パネル駆動用電源装置が用意されている。この内、計測制御装置用電源装置とＥＬ表示パネル駆動用電源装置とは、同一の筐体に収納され、電源ボックス２６として用意されている。

ＥＬ表示パネル１に対して、電源ボックス２６内のＥＬ表示パネル駆動用電源装置からケーブル６が接続され、典型的にはＥＬ表示パネル１で定められた定格電圧が駆動電圧として印加される。

同様に、計測制御装置（ＰＣ）２８に対して、電源ボックス内の計測制御装置用電源装置からケーブル３１が接続され、ＰＣ２８に通電される。

メインヘッド２に対して、テストヘッド温度制御装置３０からケーブル８が接続され、図３では明らかでないが、メインヘッド内のヒータに通電して、試験時にはＥＬ表示パネル１を加熱して所定の設定温度（規定の高温）に維持している。更に、図３では明らかでないが、この温度制御装置３０は、メインヘッド２の内部へ液体窒素を流入する流入導管に設けられた流量制御弁も制御して、試験時にはＥＬ表示パネル１を冷却して所定の設定温度（規定の低温）に維持している。

ＸＹ位置決め装置１６に対して、ＸＹ位置決め装置コントローラ２９からケーブル３２が接続している。ＸＹ位置決め装置コントローラは、２０台載置されたＸＹ位置決め装置１６を移動して、特定のメインヘッド２が、順次、所定の時間だけ、輝度計１４の下方に（即ち、真下にくるように）位置決めする。

輝度計１４は、ケーブル３３を介してＰＣ２８に接続され、ＰＣ２８は、輝度計１４がＥＬ表示パネル１の発光状態の輝度を測定するように制御している。

輝度計１４の背面に設置されたＣＣＤカメラ２６は、ケーブル３４を介してモニタ２７に接続され、ＣＣＤカメラ２６が撮像したＥＬ表示パネル１の発光状態の映像（表示装置）をモニタに表示する。

次に、この試験装置の使用法について説明する。

図２に関連して説明した「試験前の動作確認」として、前述の(1)〜(7)の動作確認を実行する。更に、
(8)電源ボックス２６が適切に出力しているか。
(9)温度制御装置３０が適切に動作しているか。
(10)ＰＣ２８が適切に動作しているか。
(11)モニタ２７が適切に動作しているか。
(12)その他の確認。
を実行する。その後に、試験装置を用いたＥＬ表示パネル１の寿命試験が実行される。

試験装置では、各表示パネルに対して同一の試験法を実施する場合と、相異なる試験法を実施する場合とがある。

全てのＥＬ表示パネル１に対して同一の試験法を実施する場合、各ＥＬ表示パネルに対して、例えばＭＩＬ規格に規定された試験法を実施する。この試験内容は、ＥＬ表示パネル１を高温で所定時間保持した直後に低温で所定時間保持することを１サイクルとして、数十サイクル実施している。高温から低温に移行する時間も規定されている。

しかしながら、この試験装置は、各ＥＬ表示パネルに対して相異なる試験法を実施することも出来る。例えば、一群の（例えば、１０枚の）ＥＬ表示パネル１に対して、高温試験を実施する。他の一群（例えば、１０枚の）ＥＬ表示パネル１に対して、温度サイクル試験を実施する。

試験実施中、ＸＹ位置決め装置コントローラ２９の作用により、メインヘッド２（テストヘッド３）が定期的に輝度計１４の下方に位置決めされ、ＥＬ表示パネル１の発光状態が測定される。測定されたＥＬパネル１の発光データは、ＰＣ２８に送られ、発光データは経過時間と共にＰＣ内の記憶装置に記録される。
［代替構成］
上述した実施例では、例示であり、これに限定されない。次のような代替例が挙げられる。例えば、次のような代替例が挙げられる。本発明は、添付の特許請求の範囲の記載によって特定される。
(1)被試験物
ＥＬ表示パネル１を用いた寿命試験又は加速試験について説明したが、他の発光素子、発光装置、表示装置に対する寿命試験又は加速試験を実行出来る。

発光素子としては、ＥＬ素子の他に、光電変換素子、各種ＬＥＤ、半導体レーザ素子等が対象となる。表示装置としては、各種液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＰＤＰ、ＦＥＤ、蛍光表示管ディスプレイ（ＶＦＤ）、ＬＥＤディスプレイ、陰極線管（ＣＲＴ）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＩＤ）等が対象となる。
(2)メインヘッドを介して被試験物を加熱する手段として、ヒータ７を使用しているが、これに限定されない。電気、ガス燃焼、赤外線等を利用した、既に公知の加熱手段を使用出来る。
(3)メインヘッドを介して被試験物を冷却する手段として、液体窒素を使用しているが、これに限定されない。既に公知の各種の冷媒（例えば、水、氷水、固体炭酸（ドライアイス）等），装置（例えば、ペルチェ素子等）を使用出来る。
(4)チャンバ内に流入して排出される気体として窒素ガスを挙げているが、これに限定されない。各種の気体が利用可能である。しかし、被試験物への影響を考慮して、ヘリウムガス等の不活性ガスであることが好ましい。

図１は、被試験物であるＥＬ表示パネル、テストヘッド及びメインヘッドを示した図である。 図２は、本実施例に係る、図１のメインヘッドを収納した単体の試験装置を示した図である。 図３は、本実施例に係る、図２のテストヘッドを複数台用意して、同時に試験が実行できる試験装置を示した図である。

符号の説明

１：被試験物（ＥＬ表示パネル）、 ２：メインヘッド、 ３：テストヘッド、 ７：ヒータ、 １６：ＸＹ位置決め装置、

Claims (21)

1. 被試験物に対して寿命試験又は加速試験を実行する試験装置に於いて、
   被試験物を加熱する手段及び冷却する手段と、
   前記加熱する手段及び冷却する手段の周囲を囲み、外部からの熱的外乱を遮蔽する熱的バリア手段と、
   被試験物の光学的特性を測定するため、被試験物を視認出来る位置に配置された光学的測定手段と、
   被試験物及び前記光学的測定装置の周囲を囲み、光学的外乱を遮蔽する光学的バリア手段とを備えた、試験装置。
2. 請求項１に記載の試験装置に於いて、
   被試験物は、発光素子又は発光素子から形成された表示装置である、試験装置。
3. 請求項１に記載の試験装置に於いて、
   前記熱的バリア手段は、被試験物を収納する容器の壁内部に常温の水を通過させることにより形成される、試験装置。
4. 請求項１に記載の試験装置に於いて、
   前記光学的測定手段と被試験物の間は、被試験物を視認出来るように、前記熱的バリア手段の一部に少なくとも１個の開口が設けられ、該開口に透明部材がはめ込まれている、試験装置。
5. 請求項４に記載の試験装置に於いて、
   前記開口の位置、個数及びサイズは、被試験物の被測定箇所からの発光の内、前記光学的測定装置に対して直線的に到達する光線のみを透過させ、他の光線は遮断するように決定されている、試験装置。
6. 請求項４に記載の試験装置に於いて、更に、
   前記透明部材の内側表面に対して不活性ガスを連続的に流すことにより、曇り発生防止手段を備えている、試験装置。
7. 請求項１に記載の試験装置に於いて、
   前記光学的バリア手段は、被試験物及び前記光学的測定装置の周囲を囲み、内側壁を黒色にした暗箱からなり、外部から侵入する光学的外乱及び被試験物が発した光の反射光による光学的外乱の発生を防止している、試験装置。
8. 請求項１に記載の試験装置に於いて、更に、
   ＸＹ位置決め装置を備え、前記光学的測定装置に対して被試験物を位置決め可能にした、試験装置。
9. 請求項１に記載の試験装置に於いて、更に、
   前記ＸＹ位置決め装置に、複数個の被試験物を載置している、試験装置。
10. 被試験物を固定するテストヘッドと、
    前記テストヘッドに熱的に接続され、試験物に対する加熱手段及び冷却手段を有するメインヘッドと、
    前記メインヘッドの周囲を囲み、その壁面内部に一定温度の液体を通過させているチャンバと、
    前記チャンバの少なくとも１つの壁面に形成され、被試験物を視認出来るようにした少なくとも１つの透明板窓と、
    前記チャンバの外部に配置され、前記被試験物からの発光を前記透明窓板を通して測定する光学的測定装置とを備えた試験装置。
11. 被試験物を固定するテストヘッドと、
    前記テストヘッドと前記メインヘッドは、一体に形成されている、試験装置。
12. 請求項１０に記載の試験装置に於いて、
    前記チャンバが、ＸＹ位置決め装置に載置され、
    前記光学的測定装置に対して、被試験物を位置決め可能にした、試験装置。
13. 請求項１２に記載の試験装置に於いて、
    前記ＸＹ位置決め装置に、複数個の被試験物を載置している、試験装置。
14. 請求項１０に記載の試験装置に於いて、更に、
    全体が、暗室又は暗箱に収納されている、試験装置。
15. 請求項１０に記載の試験装置に於いて、
    前記加熱手段は、前記テストヘッドに設けられたヒータより形成され、
    前記冷却手段は、前記テストヘッド内を通過する液体窒素からなる、試験装置。
16. 請求項１０に記載の試験装置に於いて、
    前記チャンバは、その壁面内部に常温の水を通過させている、試験装置。
17. 請求項１０に記載の試験装置に於いて、更に、
    前記透明板窓の内側表面に対して不活性ガスを連続的に流すことにより、曇り発生防止手段を備えている、試験装置。
18. 請求項１０に記載の試験装置に於いて、
    前記透明板窓の位置、個数及びサイズは、被試験物の被測定箇所からの発光の内、前記光学的測定装置に対して直線的に到達する光線のみを透過し、他の光線は遮断するように決定されている、試験装置。
19. 請求項１０に記載の試験装置に於いて、
    被試験物は、発光素子又は発光素子から形成された表示装置である、試験装置。
20. 請求項１０に記載の試験装置に於いて、
    前記光学的測定装置は、輝度計からなる、試験装置。
21. 請求項１０に記載の試験装置に於いて、
    被試験物は、エレクトロルミネッセント（ＥＬ）表示装置である、試験装置。

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