JP2002163902A

JP2002163902A - 発光装置

Info

Publication number: JP2002163902A
Application number: JP2000358664A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Kubo; 朋也久保; Kenya Makino; 健哉牧野; Toshio Matsushita; 俊雄松下
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光源からの光により発光体が励起されて高輝
度の発光が得られる発光装置を提供する。【解決手段】高分子重合体配位子及び有機化合物配位
子が金属に配位されてなる有機高分子錯体発光体と、該
有機高分子金属錯体発光体を励起可能な光を出射する光
源とを組み合わせて発光装置を作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子重合体配位
子及び有機化合物配位子が金属に配位されてなる有機高
分子錯体発光体と、該有機高分子金属錯体発光体を励起
可能な光を出射する光源とを備えてなる発光装置に関す
る。

【０００２】

【従来技術】有機発光体はここ数年で非常に進歩した。
特に有機ＥＬ用として、アルミニウムトリスキノリノー
ル（Ａｌｑ₃）に代表される有機金属錯体発光体、ポリ
フェニレンビニレン（Philips J. Res. 51 , 527, 199
8）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Jpn. J. Appl.
Phys. 37 (1998), L1181）などのような長い共役系を
持つ重合体など種々の化合物が提案されている。

【０００３】しかしながら、これらの有機発光体は有機
ＥＬ用として開発されているため、薄膜化して使用する
ことを前提としている。そのため、蒸着のし易さや溶媒
に対する溶解性などが重視されており、また発光方式も
電界発光或いは電流発光であり、紫外線などにより励起
される発光特性については注目されていない。

【０００４】ところで、無機蛍光体に代表される発光体
は、励起光源と組み合わせて照明装置や表示装置など種
々の発光装置に利用されている。特に近年では、励起光
源として発光ダイオードや半導体レーザを用いた発光装
置が提案されている。例えば、窒化物半導体である青色
発光ダイオードと、この青色発光ダイオードからの光に
より励起されて可視光を発するイットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット系蛍光体を備えた白色発光装置があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】蛍光体と励起光源と組
み合わせ発光装置として利用する場合、蛍光体は溶媒に
溶解されて樹脂やガラスに塗布されるか、或いは樹脂や
ガラス中に添加されるのが一般的である。このような方
法で蛍光体を用いる場合、溶媒への溶解性や樹脂との馴
染みやすさは非常に重要な問題である。従って、本発明
の目的とするところは、溶媒へ溶解し易く、樹脂との馴
染みも良く、また優れた発光特性を有する発光体を用
い、励起光源と組み合わせて発光効率が高く信頼性に優
れた発光装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明の目的
は、下記（１）〜（８）の構成により達成することがで
きる。（１）高分子重合体配位子及び有機化合物配位子が金属
に配位されてなる有機高分子錯体発光体と、該有機高分
子金属錯体発光体を励起可能な光を出射する光源とを備
えてなることを特徴とする発光装置。（２）前記高分子重合体配位子が、アミノ基を有する高
分子重合体とアルデヒド基及び水酸基を有する芳香族化
合物との反応生成物であることを特徴とする前記（１）
に記載の発光装置。（３）前記アミノ基を有する高分子重合体が、下記一般
式(1)または一般式(2)で表される繰り返し単位を１０％
以上含む重合体であることを特徴とする前記（２）に記
載の発光装置。

【化２】（式中、Ｘはメチレン基またはフェニル基を表す。ｍは
０〜６の内の整数であり、ｎは１００〜５０万の内の整
数である。）（４）前記アルデヒド基及び水酸基を有する芳香族化合
物が、サリチルアルデヒドまたはナフチルアルデヒドで
あることを特徴とする前記（２）または（３）に記載の
発光装置。（５）前記金属が、IB、IIA、IIB、IIIA、IIIB、IVB、V
B、VIB、VIIBまたはVIII族の金属元素であることを特徴
とする前記（１）乃至（４）の何れか一項に記載の発光
装置。（６）前記光源が、半導体発光素子であることを特徴と
する前記（１）乃至（５）の何れか一項に記載の発光装
置。（７）前記半導体発光素子は、発振波長が２３５〜５０
０ｎｍの内にあるレーザ光を発する半導体レーザである
ことを特徴とする前記（６）に記載の発光装置。（８）前記半導体発光素子は、２３５〜５００ｎｍに主
発光ピークを発する発光ダイオードであることを特徴と
する前記（６）に記載の発光装置。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の発光装置は、高分子重合
体配位子及び有機化合物配位子が金属に配位されてなる
有機高分子錯体発光体と、該有機高分子金属錯体発光体
を励起可能な光を出射する光源とを備えてなる。このよ
うに構成することで、前記有機高分子錯体発光体は光源
からの光により励起され、その励起光よりも長波長の可
視光を発することができる。以下、本発明に係る実施の
形態の発光装置について説明する。（実施の形態１）本発明の実施の形態１の発光装置は、
図１（ａ）（ｂ）に示すように管状の導光体１１の管内
に有機高分子錯体発光体の溶液１２が封入されるととも
に、端部に有機高分子錯体発光体を励起可能な光を発す
る光源１３が備えられた発光装置である。光源１３から
の光により導光体の管内の有機高分子錯体発光体が励起
され線状に発光する。有機高分子錯体発光体溶液１２を
管状の導光体１１に封入するには、有機高分子錯体発光
体を溶解可能な溶媒に溶解させ、この溶液を管内に封入
する。このとき使用する管状の導光体１１の材料として
は、ガラスや石英が好ましい。また、光源１３として
は、半導体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光素
子が好ましく使用できる。更に好ましくは、細く絞った
光を放出させることができる半導体レーザを使用する。
本実施の形態では図１（ａ）に示すように光源を一端部
にのみ配置させたが、管状の導光体の長さにより、光源
を両端部に配置させることもできる。

【０００８】本発明の有機高分子錯体発光体は、非常に
溶媒溶解性が高く、また溶液の状態でも同様に発光する
ため、実施の形態１の発光装置ように溶液の状態で使用
することが可能である。従って、極めて細く、また複雑
な形状の管の中にも封入することができ、これを利用し
て種々の形状の発光装置を作製することができる。

【０００９】（実施の形態２）本発明の実施の形態２の
発光装置は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、棒状の導
光体２１の表面に有機高分子錯体発光体の蛍光膜２２が
形成されているとともに、端部に有機高分子錯体発光体
を励起可能な光を発する光源２３が備えられた発光装置
である。光源からの光により導光体表面の有機高分子錯
体発光体が励起され線状に発光する。有機高分子錯体発
光体の蛍光膜２２を形成するには、有機高分子錯体発光
体を溶解可能な溶媒に溶解させ、この溶液に導光体を浸
積させるか又はこの溶液を導光体に塗布した後、乾燥さ
せることで容易に蛍光膜２２を形成する。このとき使用
する導光体２１の材料としては、ガラス、石英、樹脂等
が好ましく使用できる。また、光源２３としては、半導
体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光素子が好ま
しく使用できる。更に好ましくは、細く絞った光を放出
させることができる半導体レーザを使用する。本実施の
形態でも図２（ａ）に示すように光源２３を一端部にの
み配置させたが、導光体の長さにより、光源を両端部に
配置させることもできる。

【００１０】（実施の形態３）本発明の実施の形態３の
発光装置は、液晶バックライト、パネルメーター、表示
灯や面発光スイッチなどに用いられる面状発光装置であ
る。図３に示すように、板状の導光体３１の発光面に有
機高分子錯体発光体の蛍光膜３２を形成し、一端面に有
機高分子錯体発光体を励起可能な光を発する光源３３が
備えられている。また、発光面及び光源が接続される端
面を除いて反射膜３４を設けて発光効率を向上させるよ
うに構成されている。有機高分子錯体発光体の蛍光膜３
２は、実施の形態２と同様にして作製することができ
る。導光体３１の材料としても、ガラス、石英、樹脂等
が好ましく使用できる。また、光源３３としては、半導
体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光素子が好ま
しく使用できるが、均一な発光面を得るためには、発光
ダイオードを使用することが好ましい。さらに均一な発
光面が得られるようにするため、端面には複数個の発光
ダイオードを配置させている。

【００１１】実施の形態２、３で示した発光装置では、
導光体の表面に有機高分子錯体発光体の蛍光膜が形成さ
れている。一般的に、このような発光装置の蛍光膜には
無機蛍光体が使用されており、無機蛍光体を溶媒中に分
散させてスラリー溶液を作製し、この溶液を塗布、乾燥
させて蛍光膜を形成している。無機蛍光体を前記有機高
分子錯体発光体に置き換える最大の利点は、溶媒への溶
解性にある。前記有機高分子錯体発光体は、溶媒中に容
易に溶解するため、無機蛍光体のように溶媒中に分散さ
せる必要もなく、塗布時の作業性が良い。また、無機蛍
光体では分散が不十分であると、均一に塗布することが
できず発光ムラなどの問題が生じるが、本発明の有機高
分子錯体発光体は溶媒中に溶解しているため、均一に塗
布することができ、ムラのない均一な発光が得られる。

【００１２】（実施の形態４）実施の形態４も、図４に
示すように実施の形態３と同様な面状発光装置である
が、実施の形態３と異なるのは、有機高分子錯体発光体
を導光体中に分散させている点である。有機高分子錯体
発光体を導光体に分散させるには、樹脂を加熱して溶融
状態にした樹脂中に有機高分子錯体発光体を添加し、ニ
ーダー、ロール等の混練機を用いて均一に分散させる。
分散後、押し出し機、熱プレス機等の成型機を用いて所
望の形状に成型する。従って、導光体中に分散させる場
合は、導光体の材料としては、加工しやすい樹脂を用い
ることが好ましい。この時、有機高分子錯体発光体の添
加量は樹脂に対して１０重量％以下であることが好まし
い。

【００１３】また、実施の形態４では樹脂中に有機高分
子錯体発光体を分散させ、これを板状に成型して導光体
としたが、これをフィルム状に成型し、実施の形態３の
塗布膜の代わりに、このフィルムを導光体の発光面側に
配置させることも可能である。

【００１４】このように蛍光体を樹脂中に分散させて使
用する場合、樹脂中に均一に分散されていることは、ム
ラのない均一な発光を得るうえで非常に重要である。本
発明の有機高分子錯体発光体は、無機蛍光体に比べて樹
脂との馴染みが良く樹脂中に分散しやすいため、ムラの
ない均一な発光を得ることができる。

【００１５】（実施の形態５）本発明の実施の形態５
は、導光体の一種である光ファイバを用いた発光装置で
ある。図５に示すように、光ファイバは屈折率の大きい
材料からなるコア部５１と、コア部５１を同心円状に包
むようにコア部５１よりも屈折率の小さい材料からなる
クラッド部５２を備えている。使用時には水分等から保
護し、またはハンドリングを良くするなどの目的でクラ
ッド部５２の外側にプラスチックやナイロン等の樹脂か
らなる被覆部５３を形成させている。有機高分子錯体発
光体は、前記クラッド部５２または／および被覆部５３
に含有させることができ、端部には有機高分子錯体発光
体を励起可能な光を発する光源が備えられている。光源
としては、半導体レーザや発光ダイオードなどの半導体
発光素子が好ましく使用できるが、この場合も細く絞っ
た光を放出させることができる半導体レーザを使用する
方が好ましい。半導体レーザから光ファイバ内に入射し
たレーザ光は、クラッドとコアの境界面で反射されなが
らコアに閉じこめられて他方の一端である出射端にまで
伝送されるが、レーザ光の一部はコアからクラッド中に
しみ出し、クラッド中の有機高分子錯体発光体を励起し
て発光させることができる。したがって、半導体レーザ
からのレーザ光を光ファイバの形状に発光させることが
可能となる。クラッド部５２に有機高分子錯体発光体を
含有させるには、クラッド部原料を加熱して溶融状態に
したクラッド部原料に有機高分子錯体発光体を添加した
後、コア部に塗布する方法、あるいはコア部を押出機に
導入してクラッド部材とともに押出成型する方法などを
用いることができる。

【００１６】以下に本実施の形態１〜５の発光装置の各
構成要素について説明する。（有機高分子錯体発光体）本発明で使用する有機高分子
錯体発光体は、高分子重合体配位子及び有機化合物配位
子が金属に配位された構造を有する。高分子重合体配位
子としては、アミノ基を有する高分子重合体とアルデヒ
ド基及び水酸基を有する芳香族化合物との反応生成物
（以下、「アルドイミン基を有する高分子重合体」と略
す）であることが好ましい。アルドイミン基を有する高
分子重合体としては、主鎖または側鎖にアミノ基を有す
る高分子重合体とアルデヒド基及び水酸基を有する芳香
族化合物との反応生成物として容易に製造することがで
きる。主鎖または側鎖にアミノ基を有する高分子重合体
とは、下記の一般式(1)または一般式(2)で表される繰り
返し単位を１０％以上含む重合体である。

【化３】（式中、Ｘはメチレン基またはフェニル基を表す。ｍは
０〜６の内の整数であり、ｎは１００〜５０万の内の整
数である。）

【００１７】具体的には、ポリ塩化ビニルまたはポリク
ロロプレンの塩素を少なくとも１０％以上をアミノ化し
た重合体、ポリ−ｐ−アミノスチレン、ポリ−ｐ−アミ
ノ−２−フェニルブタジエン、ポリアリルアミンなどを
挙げることができる。

【００１８】アルデヒド基と水酸基を有する芳香族化合
物としてはサリチルアルデヒド、ヒドロキシナフチルア
ルデヒド、ヒドロキシアントラセニルアルデヒド、ヒド
ロキシフルオレニルアルデヒドなどが挙げられる。これ
らの化合物にさらにアルキル基（例えば、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチルなどが挙げられる。）、フェニル
基、アルキル置換フェニル基、塩素などの置換基がある
化合物も含まれる。

【００１９】アルドイミン基を有する高分子重合体はア
ミノ基を有する高分子重合体を水および／または有機溶
媒に溶解し、アルデヒド基と水酸基を有する芳香族化合
物の有機溶媒溶液と接触することにより容易に製造する
ことができる。

【００２０】このようにして得られたアルドイミン基を
有する高分子重合体を、有機化合物配位子、および金属
化合物と反応させることにより発明の有機高分子錯体発
光体が得られる。この時、アルドイミン基を有する高分
子重合体、有機化合物配位子、および金属化合物を水お
よび／または有機溶媒に溶解して酸性溶液を調整後、ア
ンモニア水および／またはアルカリ金属の水溶液を加え
てアルカリ性にすることにより、さらに効率よく本発明
の有機高分子錯体発光体を合成することができる。

【００２１】使用する金属化合物としては周期律表のI
B、IIA、IIB、IIIA、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIBまたはV
III族金属の陰イオンの塩、酸化物などが用いられる。
特に好ましくは、IIA、IIB、IIIAまたはIIIB族金属の陰
イオンの塩を水溶液の状態で使用する。好ましい金属の
具体例としてはＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、
Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｙ、希土類金属が挙げられ
る。陰イオンとしては− Ｃｌ、− Ｂｒ、−Ｉ、−Ｎ
Ｏ₃、−ＳＯ₄、−ＣＯ₃、−ＯＯＣＣＨ₃などが用いられ
る。これらの金属化合物の選択は目的とする発光体の発
光色により選ばなければならない。

【００２２】高分子金属錯体を安定化するため１個また
は複数個の配位子を使用する。用いられる配位子として
は、１座ないし４座配位子が用いられる。１座配位子と
してはＲＯ−、ＲＳ−、ＲＣＯＯ−、ＮＨ₂−、ＲＮＨ
−、Ｒ₂Ｎ−などの有機残基を有する化合物が挙げられ
る。ここで、Ｒは炭素数が１から１２の炭化水素を表
す。具体的には、エトキシ基、エチルメルカプト基、酢
酸基、プロピルアミン基、ジブチルアミン基などであ
る。

【００２３】２座配位子としては、Ｎ，Ｎで配位する化
合物、例えばビピリジル、１，８−ナフチリジン、１，
１０−フェナントロリンなど。Ｏ，Ｎで配位する化合
物、例えば８−キノリノ−ル、２−（２− ヒドロキシ
フェニル）ベンゾオキサゾール、サリチルアルデヒドと
アニリンの縮合物など。Ｏ，Ｏで配位する化合物、例え
ば、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、ジベンゾ
イルメタンなどが挙げられる。

【００２４】３座配位子としては２，２’，２’’−テ
ルピリジンなどの化合物が挙げられる。

【００２５】４座配位子としてはビス（ベンゾイルアセ
トン）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデント
リメチレンジアミンなどが挙げられる。

【００２６】これらの配位子は単独で、または２種以上
を組み合わせて配位させることもできるが、この時これ
らの配位子は目的とする発光体の発光色により金属化合
物との組み合わせにおいて選ばなければならない。

【００２７】また、本発明で使用する有機高分子錯体発
光体は、溶媒溶解性が高く種々の溶媒に溶解する。従っ
て、前記実施の形態で示したような発光装置の蛍光膜を
形成するための有機高分子錯体発光体の溶液を容易に作
製することができる。この時使用する溶媒としては、ベ
ンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、ア
セトン、メチルエチケトン、アセチルアセトンなどのケ
トン化合物、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸エ
チルなどのエステル化合物、ジエチルエテル、ジブチル
エーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジ
メチルエーテルなどのエーテル化合物、ホルムアミド、
Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ドなどのアミド化合物、Ｎ−メチルピロリドンなどの窒
素化合物などが挙げられる。有機高分子錯体発光体の溶
媒に対する溶解度は1)アミノ基を有する高分子重合体の
種類、分子量、2)アルデヒド基と水酸基を有する芳香族
化合物との反応生成物の種類、3)金属の種類、4)配位子
の種類によって異なるため最良の溶媒を選択する必要が
ある。具体的に好ましい例を挙げるならば、金属として
Ａｌを選び高分子配位子としてポリアリルアミンとサリ
チルアルデヒドの反応生成物を、配位子として８−キノ
リノ−ルを選び製造した有機高分子錯体発光体の場合に
はＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドに代表されるアミド化
合物またはクロロホルムなどのハロゲン化炭化水素を溶
媒として使用できる。

【００２８】前記有機高分子錯体発光体を、発光装置に
用いるには、実施の形態でも示したように、有機高分子
錯体発光体を溶媒中に溶解して溶液の状態で使用しても
良いし、またこの溶液を導光体表面に塗布、乾燥させて
蛍光膜を形成しても良いし、或いは導光体中に分散させ
て使用することもできる。また有機高分子錯体発光体
は、単独でも良いし混合して使用することもできる。例
えば、青、赤、緑の発光を示す三種の高分子有機金属錯
体発光体を混合して使用すれば容易に白色発光が得られ
る。また、有機高分子錯体発光体の発光強度向上、色純
度向上あるいは発光色変更の目的で、有機色素を添加す
ることもできる。有機色素としては、有機ＥＬ用に開発
されているほとんど全ての化合物が使用できる。例え
ば、青色発光色素としては、ビフェニル、ペリレン等が
挙げられ、緑色発光色素としては、キナクリドン等が挙
げられ、黄色発光色素としてはルブレン等が挙げられ
る。これらの有機色素の添加量としては、有機高分子錯
体発光体に対して２０％以下、好ましくは１０％以下で
ある。

【００２９】前記導光体とは光を導入させて光を内部で
導波させると共に所望の形状に好適に発光させることが
できるものである。導光体の形状としては特に限定され
ず、板状、棒状、繊維状、フィルム状等、種々の形状の
ものが使用可能である。導光体の材料としては、ガラ
ス、石英、樹脂等が使用可能である。樹脂として具体的
には、ナイロン系、メタクリル酸エステル系、ポリスチ
レン系、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボ
ネート系、ポリ塩化ビニル系など、一般に使用されてい
る樹脂であれば何でも良く、好ましくは透明度の高い樹
脂を使用する。ここで、実施の形態２、３のように導光
体表面に有機高分子錯体発光体の蛍光膜を形成する場
合、導光体としてガラス或いは石英を用いるのであれ
ば、これらの表面（塗布面）をスリガラス状にしておく
ことが好ましい。こうすることで、ガラス或いは石英の
表面の濡れ性が良くなり均一な蛍光膜を形成することが
できる。

【００３０】（光源）光源としては、本発明の有機高分
子錯体発光体を励起可能な光を発するものであれば特に
限定されないが、効率よく特定のピーク波長が発光可能
な半導体発光素子が好適に用いられる。好ましい半導体
発光素子としては、主発光ピークが２３５〜５００ｎｍ
の内にある半導体レーザや発光ダイオードが挙げられ
る。例えば、最近開発された発光波長２３５ｎｍの人工
ダイヤモンドを用いた紫外線発光素子を用いることもで
きる。更に好ましくは、紫外および可視光の短波長側で
も高輝度に発光可能な窒化物半導体からなる半導体レー
ザや発光ダイオードを用いる。窒化物半導体は、Ｉｎ_x
Ａｌ_yＧａ_1-x-yＮ（ただし、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦
１）を発光層とし、半導体層の材料やその混晶度によっ
て発振波長を種々選択することができる。本発明におい
ては、主発光ピークが３６０ｎｍ〜５００ｎｍの内にあ
る窒化物半導体発光素子を使用することが好ましい。こ
の時、好適には発光装置として組み合わせる有機高分子
錯体発光体に応じて、最適な波長のものを選択する。例
えば、金属としてＡｌを選び高分子配位子としてポリア
リルアミンとサリチルアルデヒドの反応生成物を、配位
子として８−キノリノ−ルを選び製造した有機高分子錯
体発光体の場合には、図７の励起スペクトルからもわか
るように、主発光ピークが３５０〜４６０ｎｍの内にあ
る窒化物半導体発光素子を用い、また金属としてＥｕを
選び高分子配位子としてポリアリルアミンとサリチルア
ルデヒドの反応生成物を、配位子として４，４，４−ト
リフルオロ−１−（２−チエニル）−１，３−ブタンジ
オンを選び製造した有機高分子錯体発光体の場合には、
図１１の励起スペクトルからもわかるように、主発光ピ
ークが３６０〜４４０ｎｍの内にある窒化物半導体発光
素子を用いる。

【００３１】半導体レーザ光源として使用する半導体レーザの具体例として、窒化
物半導体よりなる半導体レーザについて説明する。窒化
物半導体を形成させる基板としてはＣ面、Ｒ面及びＡ面
のいずれかを主面とするサファイヤ、スピネル、ＧａＮ
系基板のような絶縁性基板や、ＳｉＣ（６Ｈ、４Ｈ、３
Ｃを含む）、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、及び窒
化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体
を成長させることが可能で従来から知られており、窒化
物半導体と異なる基板材料を用いることが出来る。好ま
しい基板としてはサファイア、スピネルが挙げられる。
このような異種基板を用いる場合は基板と窒化物半導体
層との格子不整合を是正するためにバッファ層を形成す
ることが望ましい。バッファ層としては、低温で形成さ
せた窒化アルミニウムや窒化ガリウムなどで形成させる
ことができる。

【００３２】バッファ層形成後、バッファ層の上に、ｎ
型層としてＳｉドープＡｌＧａＮ層よりなるｎ型コンタ
クト層、ＩｎＧａＮよりなるクラック防止層、アンドー
プのＡｌＧａＮとＳｉドープのＧａＮが交互に積層され
てなるｎ型クラッド層、アンドープのＧａＮよりなるｎ
型光ガイド層を順次成長させる。尚、クラック防止層は
省略可能である。次に活性層として上記のｎ型層の上に
ＳｉドープのＩｎＧａＮよりなる障壁層とアンドープの
ＩｎＧａＮよりなる井戸層を有する多重量子井戸構造の
活性層を成長させる。活性層の上にｐ型層として、Ｍｇ
ドープのＡｌＧａＮよりなるｐ型電子閉じ込め層、アン
ドープのＧａＮよりなるｐ型光ガイド層、アンドープの
ＡｌＧａＮとＭｇドープのＧａＮを相互に積層させてな
るｐ型クラッド層、ＭｇドープのＡｌＩｎＧａＮよりな
るｐ型コンタクト層を順次積層させる。上記の各層を成
長させて得られたウエハを窒素雰囲気中、炉等による加
熱、または低速電子線照射やプラズマ照射等によりｐ型
層を更に低抵抗化させることができる。

【００３３】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
各層を積層させた後、反応性イオンエッチング等により
エッチングしてｎ電極を形成させるためのｎ型コンタク
ト層の表面を露出させる。次いで、ストライプ状の導波
路領域としてリッジストライプを形成させる。リッジス
トライプは所定の形状のマスクを用いたフォトリソグラ
フィ等により得ることができる。次いで、各半導体層上
にスパッタリング法や真空蒸着法などを用いて所望の形
状の各電極を形成させてからウエハを分割し、半導体レ
ーザ素子を得ることができる。

【００３４】発光ダイオード光源として使用する発光ダイオードの具体例として、窒
化物半導体よりなる発光ダイオードについて説明する。
窒化物半導体を形成させる基板としては、前記半導体レ
ーザを形成させる基板と同様のものを用いることができ
る。好ましくは、サファイヤやスピネルの基板を用い、
これら基板との格子不整合を是正するためにバッファー
層を形成することが望ましい。バッファー層は、低温で
形成させた窒化アルミニウムや窒化ガリウムなどで形成
させることができる。

【００３５】半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩ
Ｎ接合やｐｎ接合などを有するホモ構造、ヘテロ構造あ
るいはダブルへテロ構成のものが挙げられる。半導体活
性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸
構造や多重量子井戸構造とすることもできる。半導体の
素子構造の具体例として、バッファー層上に、Ｓｉドー
プのＧａＮよりなるｎ型コンタクト層、ＳｉドープのＡ
ｌＧａＮよりなるｎ型クラッド層、アンドープのＩｎＧ
ａＮよりなる活性層、ＭｇドープのＡｌＧａＮよりなる
ｐ型クラッド層、ＭｇドープのＧａＮよりなるｐ型コン
タクト層を順次積層させたダブルヘテロ構造のものが挙
げられる。上記の各層を成長させて得られたウエハは、
窒素雰囲気中、炉等による加熱、または低速電子線照射
やプラズマ照射等によりｐ型層を更に低抵抗化させるこ
とができる。

【００３６】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
各層を積層させた後、反応性イオンエッチング等のエッ
チングによりｎ型コンタクト層の表面を露出させる。次
に各半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法などを
用いて所望の形状の各電極を形成させてからウエハを分
割し、ＬＥＤチップを得ることができる。

【００３７】

【実施例】次に、本発明を実施例によって更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の
実施例の記載に限定されるものではない。

【００３８】＜アルドイミン基を有する高分子配位子の
製造例＞回転子を入れた１０００ｍｌのフラスコにサリ
チルアルデヒド２１ｇを精秤し、メタノール５００ｍｌ
を加えた。これに、ポリアリルアミン（日東紡製、ＰＡ
Ａ−１０Ｃ、分子量約１万、１０ｗｔ％水溶液）１００
ｍｌをゆっくりと添加したところ、添加開始と同時に黄
色の結晶が生成した。添加終了後約１時間撹拌し、析出
した結晶を濾過、メタノールで洗浄、乾燥して２８ｇの
黄色結晶を得た。収量はほぼ１００％であった。以後こ
の生成物をＰＡＡ・Ｓａｌと略す。

【００３９】＜合成例１（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ａｌｑ₂
＞５００ｍｌのフラスコに上記で製造したＰＡＡ・Ｓａ
ｌ（２．８ｇ，１７．５ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラ
ン（ＴＨＦ）１００ｍｌに溶解して加えた。この溶液に
Ａｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ（６．５ｇ，１７．５ｍｍｏ
ｌ）を水１００ｍｌに溶解して加え、更に８−キノリノ
ール（５．０ｇ，３５ｍｍｏｌ）をＴＨＦ５０ｍｌに溶
解して加えた。すると均一で澄明な淡黄色の溶液が得ら
れた。この系に２５％のアンモニア水をゆっくりと加え
ると、淡黄色の沈殿が生成した。ＰＨ９までアンモニア
水を加えて、１時間撹拌した後、減圧蒸留して大部分の
ＴＨＦを留去すると多量の沈殿が生成した。生成した沈
殿を濾過し、水洗後少量のメタノールで洗浄、乾燥して
８．１ｇの黄色結晶を得た。収量はほぼ定量的であっ
た。得られた結晶の元素分析値は下記の通りであった。
なお、単位は重量％である。ＣＨＮ分析値６９．３２４．５４８．６５理論値７０．７３４．６６８．８４この分析結果から、理論値と非常によく一致しているの
がわかる。また、この高分子金属錯体に３６５ｎｍの紫
外線を照射すると強い緑色の蛍光を発した。日立製の蛍
光スペクトロフォトメーターＭＰＦ−４を用い発光ス
ペクトルを測定したところ、５００ｎｍに最大吸収を有
するブロードなスペクトルを示した（図６）。また、そ
の励起スペクトルは図７のとおりである、

【００４０】＜合成例２（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｚｎｑ＞
合成例１で使用したＡｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏの代わり
にＺｎＣｌ₂（２．４ｇ，１７．５ｍｍｏｌ）と８−キ
ノリノール（２．５ｇ，１７．５ｍｍｏｌ）を使用した
ほかは合成例１と同様の操作を行い、６．２ｇの黄色結
晶を得た。収量はほぼ定量的であった。得られた結晶の
元素分析値は下記の通りであった。なお、単位は重量％
である。ＣＨＮ分析値６１．５４４．４１７．５３理論値６１．７２４．３６７．５８この分析結果から、理論値と非常によく一致しているの
がわかる。この高分子金属錯体に３６５ｎｍの紫外線を
照射すると強い緑色の蛍光を発した。合成例１と同様に
発光スペクトルを測定したところ、５０５ｎｍに最大吸
収を有するブロードなスペクトルを示した（図８）。

【００４１】＜合成例３（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｇａｑ₂
＞合成例１で使用したＡｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏの代わ
りにＧａＣｌ₃（３．０８ｇ，１７．５ｍｍｏｌ）を使
用したほかは合成例１と同様の操作を行い、９．０ｇの
黄色結晶を得た。収量はほぼ定量的であった。

【００４２】得られた結晶の元素分析値は下記の通りで
あった。なお、単位は重量％である。ＣＨＮ分析値６３．９９４．４６８．１９理論値６４．９０４．２８８．１１この分析結果から、理論値と非常によく一致しているの
がわかる。この高分子金属錯体に３６５ｎｍの紫外線を
照射すると強い黄色の蛍光を発した。合成例１と同様に
発光スペクトルを測定したところ、５３０ｎｍに最大吸
収を有するブロードなスペクトルを示した。

【００４３】＜合成例４（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｂａｑ＞
合成例１で使用したＡｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏの代わり
にＢａＣｌ₂・２Ｈ₂Ｏ（４．３ｇ，１７．５ｍｍｏｌ）
と８−キノリノール（２．５ｇ，１７．５ｍｍｏｌ）を
使用したほかは合成例１と同様の操作を行い、５．８ｇ
の黄色結晶を得た。収量はほぼ定量的であった。

【００４４】得られた結晶の元素分析値は下記の通りで
あった。なお、単位は重量％である。ＣＨＮ分析値５２．８１３．５８６．５３理論値５１．６７３．６５６．３４この分析結果から、理論値と非常によく一致しているの
がわかる。この高分子金属錯体に３６５ｎｍの紫外線を
照射すると強い黄緑色の蛍光を発した。合成例１と同様
に発光スペクトルを測定したところ、４８０ｎｍに最大
吸収を有するブロードなスペクトルを示した（図９）。

【００４５】＜合成例５（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｅｕ（ｄ
ｂｍ）₂＞合成例１で使用したＡｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ
の代わりにＥｕ₂Ｏ₃（２．０６ｇ，８．７５ｍｍｏｌ）
を蒸留水５０ｍｌに懸濁し塩酸酸性にて溶解して加え、
８−キノリノールの代わりにベンゾイルメタン（７．８
ｇ，３５ｍｍｏｌ）を使用したほかは合成例１と同様の
操作を行い、１０．４ｇの黄色結晶を得た。収量はほぼ
定量的であった。

【００４６】得られた結晶の元素分析値は下記の通りで
あった。なお、単位は重量％である。ＣＨＮ分析値６３．８８４．４２１．９５理論値６３．３３４．２５１．８５この分析結果から、理論値と非常によく一致しているの
がわかる。この高分子金属錯体に３６５ｎｍの紫外線を
照射すると強い赤色の蛍光を発した。合成例１と同様に
発光スペクトルを測定したところ、６１５ｎｍに最大吸
収を有する非常にシャープなスペクトルを示した（図１
０）。

【００４７】＜合成例６（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｅｕ（Ｔ
ＦＴＢＤ）₂＞合成例１で使用したＡｌ（ＮＯ₃）₃・９
Ｈ₂Ｏの代わりにＥｕ₂Ｏ₃（２．０６ｇ，８．７５ｍｍ
ｏｌ）を蒸留水５０ｍｌに懸濁し塩酸酸性にて溶解して
加え、８−キノリノールの代わりに４，４，４−トリフ
ルオロ−１−（２−チエニル）−１，３−ブタンジオン
（３．９ｇ，３５ｍｍｏｌ）を使用したほかは合成例１
と同様の操作を行い、１２．３ｇの淡黄色結晶を得た。
収量はほぼ定量的であった。

【００４８】得られた結晶の元素分析値は下記の通りで
あった。なお、単位は重量％である。ＣＨＮ分析値４１．５０２．３２１．７５理論値４１．３９２．４０１．８６この分析結果から、理論値と非常によく一致しているの
がわかる。この高分子金属錯体に３６５ｎｍの紫外線を
照射すると強い赤色の蛍光を発した。合成例１と同様に
発光スペクトルを測定したところ、６１５ｎｍに最大吸
収を有する非常にシャープなスペクトルを示した。ま
た、この励起スペクトルは図１１のとおりであった。

【００４９】

【実施例１】合成例１で得られた有機高分子錯体発光体
（（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ａｌｑ₂）の０．５ｗｔ％クロロ
ホルム溶液を調整し、ガラス毛細管の管内に封入した。
次に、図１に示すように、ガラス毛細管の一端面に光源
として窒化物半導体からなる半導体レーザ（光出力：５
ｍＷ、発振波長：４００ｎｍ）を配置させ、線状に発光
する発光装置を作製した。

【００５０】

【実施例２】合成例２で得られた有機高分子錯体発光体
（（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｚｎｑ）の０．６ｗｔ％Ｎ，Ｎ−
ジメチルアセトアミド溶液を調製し、表面がスリガラス
状である石英の棒をその溶液に浸し、ディップ法にて塗
布、乾燥させて蛍光膜を形成した。図２に示すように、
導光体の一端面に光源として窒化物半導体からなる半導
体レーザ（光出力：５ｍＷ、発振波長：４００ｎｍ）を
配置させ、線状に発光する発光装置を作製した。

【００５１】

【実施例３】合成例３で得られた有機高分子錯体発光体
（（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｇａｑ₂）の０．６ｗｔ％Ｎ，Ｎ
−ジメチルアセトアミド溶液を調製し、この溶液を板状
のポリスチレンからなる導光体（１０ｃｍ×１０ｃｍ×
厚さ３ｍｍ）の発光面に塗布し、乾燥させて蛍光膜を形
成した。次に、図３に示すように導光体の発光面及び光
源が接続される端面を除いて反射膜を設け、さらに導光
板の一端面に光源として窒化物半導体からなる紫外発光
ダイオード（発光出力：５ｍＷ、ピーク波長：３８０ｎ
ｍ）を複数個配置させ、面状発光装置を作製した。

【００５２】

【実施例４】合成例４で合成した有機高分子錯体発光体
（（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｂａｑ）をＮ，Ｎ−ジメチルアセ
トアミドに０．５ｗｔ％添加して加熱混合した後、押出
成型により板状の導光板（１０ｃｍ×１０ｃｍ×厚さ３
ｍｍ）を形成した。次に、図４に示すように導光体の発
光面及び光源が接続される端面を除いて反射膜を設け、
さらに導光板の一端面に光源として窒化物半導体からな
る紫外発光ダイオード（発光出力：５ｍＷ、ピーク波
長：３８０ｎｍ）を複数個配置させ、面状発光装置を作
製した。

【００５３】

【実施例５】実施例１で使用した有機高分子錯体発光体
（（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ａｌｑ₂）の代わりに、合成例５
で得られた有機高分子錯体（（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｅｕ
（ｄｂｍ）₂）を使用する他は、実施例１と同様にして
発光装置を作製した。

【００５４】

【実施例６】実施例４で使用した有機高分子錯体発光体
（（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｂａｑ）の代わりに、合成例６で
得られた有機高分子錯体（（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ｅｕ（Ｔ
ＦＴＢＤ）₂）を使用する他は、実施例４と同様にして
発光装置を作製した。

【００５５】

【実施例７】合成例１で得られた有機高分子錯体発光体
（（ＰＡＡ・Ｓａｌ）Ａｌｑ₂）の３ｗｔ％クロロホル
ム溶液を調整し、これにペリレンを溶解させた後、この
溶液を板状のポリスチレンからなる導光体（１０ｃｍ×
１０ｃｍ×厚さ３ｍｍ）の発光面に塗布し、乾燥させて
蛍光膜を形成した以外は、実施例３と同様にして面状発
光装置（図３）を作製した。この面状発光装置の発光色
は、青色であった。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、高分子重合体配位
子及び有機化合物配位子が金属に配位された有機高分子
錯体発光体と、有機高分子錯体発光体を励起可能な光を
発する光源とを組み合わせることで、表示用や照明用な
ど種々の用途に適用可能な発光装置とすることができ
る。特に光源として、半導体レーザや発光ダイオードな
どの半導体発光素子を用いれば、発光効率が高く、信頼
性に優れた発光装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の発光装置を説明する
模式図であり、（ａ）が斜視図（ｂ）が（ａ）のＸＸ’
方向における断面図である。

【図２】本発明の一実施の形態の発光装置を説明する
模式図であり、（ａ）が斜視図（ｂ）が（ａ）のＹＹ’
方向における断面図である。

【図３】本発明の一実施の形態の発光装置を説明する
模式図

【図４】本発明の一実施の形態の発光装置を説明する
模式図

【図５】本発明の一実施の形態の発光装置を説明する
模式図

【図６】合成例１で得られた有機高分子錯体発光体の
発光スペクトルを示すグラフ図である。

【図７】合成例１で得られた有機高分子錯体発光体の
発光ピーク波長５１０ｎｍにおける励起スペクトルを示
すグラフ図である。

【図８】合成例２で得られた有機高分子錯体発光体の
発光スペクトルを示すグラフ図である。

【図９】合成例４で得られた有機高分子錯体発光体の
発光スペクトルを示すグラフ図である。

【図１０】合成例５で得られた有機高分子錯体発光体
の発光スペクトルを示すグラフ図である。

【図１１】合成例６で得られた有機高分子錯体発光体
の発光ピーク波長６１５ｎｍにおける励起スペクトルを
示すグラフ図である。

【符号の説明】

１１、２１、３１・・・・導光体１２・・・・有機高分子錯体発光体溶液１３、２３、３３、４３・・・・光源２２、３２・・・・蛍光膜４１・・・・導光板３４，４４・・・・反射膜５１・・・・コア部５２・・・・クラッド部５３・・・・被覆部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高分子重合体配位子及び有機化合物配位
子が金属に配位されてなる有機高分子錯体発光体と、該
有機高分子金属錯体発光体を励起可能な光を出射する光
源とを備えてなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】前記高分子重合体配位子が、アミノ基を
有する高分子重合体とアルデヒド基及び水酸基を有する
芳香族化合物との反応生成物であることを特徴とする請
求項１に記載の発光装置。
【請求項３】前記アミノ基を有する高分子重合体が、
下記一般式(1)または一般式(2)で表される繰り返し単位
を１０％以上含む重合体であることを特徴とする請求項
２に記載の発光装置。【化１】（式中、Ｘはメチレン基またはフェニル基を表す。ｍは
０〜６の内の整数であり、ｎは１００〜５０万の内の整
数である。）
【請求項４】前記アルデヒド基及び水酸基を有する芳
香族化合物が、サリチルアルデヒドまたはナフチルアル
デヒドであることを特徴とする請求項２または請求項３
に記載の発光装置。
【請求項５】前記金属が、IB、IIA、IIB、IIIA、III
B、IVB、VB、VIB、VIIBまたはVIII族の金属元素である
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の
発光装置。
【請求項６】前記光源が、半導体発光素子であること
を特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の発光
装置。
【請求項７】前記半導体発光素子は、発振波長が２３
５〜５００ｎｍの内にあるレーザ光を発する半導体レー
ザであることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】前記半導体発光素子は、２３５〜５００
ｎｍに主発光ピークを発する発光ダイオードであること
を特徴とする請求項６に記載の発光装置。