JP2011146575A - 偏光制御発光素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ低コストで、量産性に優れた、高出力の偏光制御発光素子を提供する。
【解決手段】偏光制御発光素子は、面内の方向によって熱膨張率が異なるサブマウント１と、成長主面が極性面である発光層３２を含む半導体積層膜３と、半導体積層膜３をサブマウント１上に接合する、少なくとも半田層２１を含む金属多層接着層２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）に代表される発光素子に関し、特に、プロジェクタなどの光源として用いることが可能な偏光制御発光素子に関する。

青色ＬＥＤの開発により、３原色のＬＥＤ光源を提供することが可能となった。ＬＥＤは、その低消費電力性や低コスト性から、光通信用の光源として用いられるだけでなく、照明装置、ディスプレイ機器や交通標識などにも幅広く適用されてきている。特に、ディスプレイ機器においては、ＬＥＤは、プロジェクタの光源として期待が高まっている。

一般に、プロジェクタの光源としてＵＨＰ(超高圧水銀)ランプが使用されている。ＵＨＰランプの寿命は数千時間であり、色度域はＮＴＳＣ（National Television System Committee）比で５０〜６０％である。ＵＨＰランプを備えるプロジェクタにおいては、ＵＨＰランプは常時点灯させる必要がある。

これに対して、ＬＥＤの寿命は５〜６万時間であり、色度域はＮＴＳＣ比で１１０％である。プロジェクタの光源として赤色、緑色、青色の各色のＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤ毎に、出力光を制御することができるため、省電力化にも優れる。

また、ＵＨＰランプと、ＵＨＰランプからの光が照射される液晶パネルとを備える液晶プロジェクタにおいては、通常、ＵＨＰランプと液晶パネルの間に、液晶パネルに入射する光の偏光を制御するための偏光変換素子を設ける。ＬＥＤの出力光に偏光性を持たせることができれば、そのＬＥＤで、ＵＨＰランプおよび偏光変換素子を置き換えることが可能となり、その結果、部品点数を削減することができ、装置コストを削減することができる。

ＬＥＤの出力光に偏光性を持たせる手法として、ＬＥＤを構成する素子の出射面に偏光制御層を配置する方法や、発光自体に偏光を持たせる方法が知られている。

素子の出射面に偏光制御層を配置する方法では、例えば、偏光制御層は、発振波長程度以下の間隔を有するラインアンドスペースで配置されたスリットで構成される。このようなスリットよりなる偏光制御層においては、発振波長の光が偏光に応じて反射、あるいは、吸収されることにより、Ｐ波(ＴＭ波)あるいはＳ波（ＴＥ波）のみを出射させる。

発振波長の光を反射する反射型の偏光制御層は金属系の材料よりなる。発振波長の光を吸収する吸収型の偏光制御層は、発振波長よりバンドギャップが狭い半導体材料等で形成される。反射型の偏光制御層を有する構造において、その偏光制御層にナノワイヤーを適用した例が、特許文献１に開示されている。

発光自体に偏光を持たせる方法としては、特許文献２、３および非特許文献１に開示された方法がある。

特許文献２には、非極性面や半極性面を成長主面とするIII族窒化物からなる発光層を用いた半導体発光素子が開示されている。この半導体発光素子では、非極性面（または半極性面）に特有の偏光性を有する光が発光層から出射される。

特許文献３には、非極性面や半極性面を成長主面とするＧａＮ単結晶基板上に、III族窒化物からなる発光層を結晶成長により形成した発光ダイオードが開示されている。ＧａＮ単結晶基板上に結晶成長により形成された発光層も、非極性面や半極性面を成長主面とするものとなるが、ＧａＮ単結晶基板の格子定数が小さいために、その発光層は、面内圧縮応力（二軸性の面内応力）を受ける。

面内圧縮応力（二軸性の面内応力）を受けることで、発光層では、価電子帯のうち、電場に垂直な偏光を生じるエネルギー準位と、電場に平行な偏光を生じるエネルギー準位との差が大きくなる。これにより、発光層から生じた光の偏光性がより大きくなる。

非特許文献１には、成長主面が面内等方的であるＧａＮ膜に対して、弾性負荷圧力装置により一軸性の応力を面内に加えることで、面内に偏光性を持たせる技術が開示されている。

特開２００８−０６０５３４号公報 特開２００９−１１７６４１号公報 特開２００９−１１１０１２号公報

Ａ．Ａ．Ｙａｍａｇｕｃｈｉ等、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ １９９７年 Ｖｏｌ．７１、３７４−３７６頁

しかしながら、特許文献１に記載された偏光発光ダイオードでは、偏光制御層が、発光層から出た偏光性の無い光のうち、ある偏光方向の光を透過し、他の偏光方向の光を反射する。偏光制御層で反射された光は再利用されないので、その分、光損失が増大し、光出力が低下する。

特許文献２に記載された半導体発光素子および特許文献３に記載された発光ダイオードはいずれも、発光自体に偏光を持たせる構造であるため、上記のような光出力の低下を抑制することができる。しかし、非極性面や半極性面を成長主面とする発光層を用いるため、以下のような問題がある。

半導体発光素子や発光ダイオードをプロジェクタなどの光源に適用する場合、大面積の発光層を形成する必要がある。非極性面や半極性面における結晶成長の制御は、極性面における結晶成長に比較して困難であり、そのような面方位の基板を大面積で入手することは困難である。このように、特許文献２、３に記載のものでは、大面積の発光層を得ることができないため、プロジェクタなどの光源に適用した場合に、光源の高出力化や量産性、低コスト化の面で、問題が生じる。

非特許文献１に記載された偏光制御技術では、一軸性の応力を面内に加える弾性負荷圧力装置を用いるため、装置が大型のものになる。例えば、この偏光制御技術をプロジェクタに適用した場合は、プロジェクタ内に弾性負荷圧力装置を設ける必要があるため、プロジェクタが大型のものになる。

本発明の目的は、上述した課題を解決し、小型かつ低コストで、量産性に優れた、高出力の偏光制御発光素子、およびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の偏光制御発光素子は、
面内の方向によって熱膨張率が異なる基体と、
成長主面が極性面である発光層を含む半導体積層膜と、
前記半導体積層膜を前記基体上に接合する、少なくとも半田層を含む金属接着層と、を有する。

本発明の偏光制御発光素子の製造方法は、
成長主面を極性面として結晶成長により発光層を含む半導体積層膜を形成するとともに、面内の方向によって熱膨張率が異なる基体上に、少なくとも半田を含む金属接着層を形成し、
前記半田の融点以上の温度で、前記金属接着層を介して前記半導体積層膜を前記基体上に接合する、ことを特徴とする。

本発明によれば、偏光制御された光を高効率で得ることができるとともに、大面積の発光層を容易に形成することができる。よって、小型かつ低コストで、量産性に優れた、高出力の偏光制御発光素子を提供することができる。

本発明の第１の実施形態である偏光制御発光ダイオードを示す断面図である。 価電子帯のＡバンドとＢバンドの間のエネルギー分離の一軸性応力依存を示す特性図である。 異方的な応力と偏光度の関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施形態である偏光制御発光ダイオードを示す断面図である。 本発明の第３の実施形態である偏光制御発光ダイオードを示す断面図である。 本発明の第４の実施形態である偏光制御発光ダイオードを示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の偏光制御発光ダイオードの製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第４の実施形態の偏光制御発光ダイオードの製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第４の実施形態の偏光制御発光ダイオードの製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第４の実施形態の偏光制御発光ダイオードの製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の第４の実施形態の偏光制御発光ダイオードの製造方法を説明するための工程断面図である。 本発明の偏光制御発光素子を備える投射型表示装置の一例を示す模式図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である偏光制御発光ダイオードの断面図である。

図１を参照すると、偏光制御発光ダイオードは、面内熱膨張率異方性を有する、基体であるサブマウント１と、半導体積層膜３と、サブマウント１と半導体積層膜３を接着する金属多層接着層２とを有する。

サブマウント１は、面内熱膨張率異方性を有する材料、例えばＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＦ₃などの材料のいずれかから構成される。これらの材料の面内熱膨張率差は、２．５〜８×１０^-6（Ｋ^-1）程度である。

半導体積層膜３は、第１の導電型を有する半導体層３１と、第１の導電型とは異なる第２の導電型を有する半導体層３３と、これら半導体層３１、３３に挟まれた発光層３２とを有する。

第１および第２の導電型の一方がｎ型であり、他方がｐ型である。例えば、半導体層３１としてｐ型半導体層が形成された場合は、半導体層３３としてｎ型半導体層が形成される。ｎ型半導体層は、例えばＳｉドープのＡｌＧａＮ／ＧａＮ層である。ｐ型半導体層は、例えばＭｇドープのＧａＮ層である。発光層３２は、例えばＩｎＧａＮウエルとＧａＮバリアからなる量子井戸構造を有する。半導体層３１、３３を通じて半導体積層膜３に電流を流すと、発光層３２から光が放出される。

金属多層接着層２は、半田層２１を含む金属の多層構造を有する。半田層２１の材料は、例えばＡｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉなど合金から選択される。これら材料の共晶温度（融点）はそれぞれ、２８０℃（Ｓｎ２０％）、３５６℃（Ｇｅ１２％）、３６３℃（Ｓｉ３％）、５７７℃（Ｓｉ１２％）である。

本実施形態の偏光制御発光ダイオードにおいては、サブマウント１は面内熱膨張率異方性を有しているため、温度が変化すると、面内方向において異方的な伸縮が生じる。このため、半導体積層膜３は、そのサブマウント１における面内方向の異方的な伸縮に応じた一軸性の面内応力を受け、その結果、面内異方的に歪む。この面内異方的な歪みが生じた発光層３２に、半導体層３１、３３を通じて電流を流すと、面内に偏光した光が発光層３２から放出される。

以下、面内異方的な歪みが生じた発光層３２における偏光制御の原理を説明する。

一般に、素子の発光特性は、価電子帯頂上付近のバンド構造の影響を強く受ける。このバンド構造は、材料の結晶系、基板面方位、歪み等で大きく変わる。例えば、緑青色の発光が可能なＧａＮ材料系は、ウルツ鉱型の結晶構造を有し、基板面方位としてＣ面（極性面）やｍ面、ａ面（非極性面）、半極性面等があり、それら主面にどのような歪みを加えるかによって発光特性が大きく変化する。

ＧａＮ材料系では、基板面方位として、熱膨張係数が面内で等方的であるＣ面（(0001)面）が広く用いられる。この面方位を用いた場合、価電子帯頂上付近のバンド構造は、主に三つのバンド（Ａ,Ｂ,Ｃ）から成り、これが発光特性に大きく寄与する。

図２Ａに、価電子帯のＡバンドとＢバンドの間のエネルギー分離の一軸性応力依存を示し、図２Ｂに、異方的な応力と偏光度の関係を示す。

ここで、基板面方位として極性面を用いた場合において、偏光特性を制御するために面内に歪みを与えることを考える。Ｃ面内の等方的な歪み（二軸性応力）を与える場合、価電子帯のＡバンドとＢバンドの分裂を大きくすることは殆ど出来ない。一方、Ｃ面内の異方的な歪みを与える場合、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ＡバンドとＢバンドの分裂を大きくすることができ、偏光度を増大することができる。

本実施形態の偏光制御発光ダイオードでは、発光層３２を含む半導体積層膜３の成長主面は極性面であり、発光層３２において、サブマウント１からの一軸性応力によって面内異方的な歪みを生じる。この結果、面内に偏光した光が、発光層３２から放出される。

なお、基板面方位として非極性面や半極性面を用いた場合は、面内二軸性応力下でも偏光度が制御できることが知られている（特許文献３参照）。本実施形態の偏光制御発光ダイオードにおいて、半導体積層膜３の成長主面を非極性面や半極性面とし、サブマウント１からの一軸性応力によって面内異方的な歪みを発光層３２に生じさせることでも、面内に偏光した光が、発光層３２から放出される。しかしながら、非極性面や半極性面上の成長はＣ面上よりも困難であり、また、そのような面方位の基板を大面積で入手することは困難である。

次に、室温において、発光層３２に十分な大きさの面内異方的な歪みを与えることができる偏光制御発光ダイオードの製造方法について説明する。

まず、成長主面を極性面として結晶成長により発光層３２を含む半導体積層膜３を形成するとともに、面内の方向によって熱膨張率が異なるサブマウント（基体）１上に、少なくとも半田を含む金属多層接着層２を形成する。そして、半田の融点以上の温度で、半導体積層膜３を金属多層接着層２を介してサブマウント１上に接合する。こうして形成した偏光制御発光ダイオードは、室温下において、発光層３２に十分な大きさの面内異方的な歪みを与えることができる。

半導体積層膜３はサブマウント１に対して層厚が十分に薄いため、バイメタルのようにサブマウント１が反ることはほとんどなく、サブマウント１の歪みがほぼそのまま半導体積層膜３に反映される。このため、制御性良く、発光層３２を歪ませることができる。

上記の製造方法において、より大きな歪みを発光層３２に生じさせるには、より融点の高い半田を用いて温度変化量を大きくするか、面内熱膨張率異方性が大きなサブマウントを用いることが好ましい。

本実施形態の偏光制御発光ダイオードでは、発光層３２で発光した光は、あらゆる方向に出射される。発光層３２からの光のうち、サブマウント１側に向かう光は、金属多層接着層２により吸収、反射される。このため、発光層３２からの光は半導体層３３の側から主に出射されることになる。

なお、サブマウント１側に向かう光を発光層３２の方向に反射するような分布ブラッグ反射膜（ＤＢＲミラー）を半導体層３１の一部に形成してもよい。これにより、光取り出し効率を一層高めることが可能である。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態である偏光制御発光ダイオードの断面図である。

図３に示すように、本実施形態の偏光制御発光ダイオードは、金属多層接着層２の一部に金属反射膜２２が形成されている点で、第１の実施形態の偏光制御発光ダイオードと異なる。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

金属反射膜２２は、半導体積層膜３と半田層２１の間に形成される。金属反射膜２２は、例えば銀（Ａｇ）より形成する。Ａｇよりなる金属反射膜２２は、可視光領域の波長の光を高い反射率で反射することができる。

本実施形態の偏光制御発光ダイオードでは、発光層３２から金属多層接着層２の方向へ放出された偏光性を有する光は、金属反射膜２２にて、面内偏光方向を変えずに、出射面側の方向へ反射される。第１の実施形態のものと比較して、半田層２１による吸収損失がない分、光の取り出し効率を改善することができる。

また、半導体層３１、３３を通じて電流を流して面内に偏光した光を発光層３２から放出させる場合、電流注入により発光層３２の温度が上昇する。一般に、発光層３２の温度が上昇すると、発光層３２から放出される光の量が減少し、その結果、光出力レベルが低下する。

本実施形態の偏光制御発光ダイオードによれば、金属反射膜２２が、電流注入により半導体積層膜３に発生する熱をサブマウント１側に逃がす放熱作用を有する。この放熱作用により、発光層３２の動作時の温度上昇が抑制され、その結果、光出力の低下が抑制される。

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態である偏光制御発光ダイオードの断面図である。

図４に示すように、本実施形態の偏光制御発光ダイオードでは、半導体層３１をｐ型の半導体層３１１とし、半導体層３３をｎ型の半導体層３３１とし、ｐ型の電極４１が金属多層接着層２上に形成され、ｎ型の電極４２がｎ型の半導体層３１１上に形成されている。その他の構成は、第２の実施形態と同様である。

半導体層３３１は、例えばＳｉドープのＡｌＧａＮ／ＧａＮ層である。半導体層３１１は、例えばＭｇドープのＧａＮ層である。

半導体層３１１の電極４２が形成された側の面が、光取り出し面である。電極４２が形成された領域においては、光を取り出すことができない。したがって、電極４２の面積が大きいと、光の取り出し面が小さくなってしまい、その結果、光出力レベルが低下する。

一方、電極４２から半導体層３３１に注入されたキャリアは、速やかに面内に拡散し、発光層３２に到達することが求められる。もし、電極４２から注入されたキャリアが面内で拡散せずそのまま発光層３２に到達すると、電極４２下の領域でしか発光が生じない。この場合、大部分の光は、電極４２に邪魔されて外に取り出すことが出来ない。

このようなことから、半導体層３３１は、キャリアの移動度が大きく、面内におけるキャリアの拡散を十分に得られるような構成とすることが好ましい。本実施形態の偏光制御発光ダイオードによれば、光取り出し側の電極４２がｎ型とされ、光出力面における電極４２の占有面積の割合を減らすことができる。このため、光取り出し効率を向上させることができ、偏光制御発光ダイオードの光出力を向上させることができる。

また、ｐ型の電極４１は、金属多層接着層２を介してｐ型の半導体層３１１と電気的に接続されている。正孔キャリアは、電極４１から金属多層接着層２の中を通って面内に拡散し、その後、半導体層３１１へ注入され、発光層３２に到達する。このように、金属多層接着層２において、正孔キャリアの面内拡散が行われることで、正孔キャリアの面内拡散が容易な構造を提供することができる。加えて、電気抵抗を低くすることができ、結果として、高光出力動作が可能となる。
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態である偏光制御発光ダイオードの断面図である。

本実施形態の偏光制御発光ダイオードでは、光取り出し構造３４が、半導体層３３１の電極４２が形成された側の面（光取り出し面）の一部分に形成されている。その他の構成は、第３の実施形態のものと同様である。

光取り出し構造３４は、例えば屈折率が周期的に変化するフォトニック結晶であって、凹部または凸部が発光層３２から放出された光の進行方向と交差する方向に周期的に設けられた周期構造を有する。凹部または凸部のサブマウント１の面に垂直な方向から見た場合の形状は、アレイ形状（ラインアンドスペース構造）あるいはドット形状（ドット構造）である。

発光層３２から放出された光のうち、特定の偏光方向の光の取り出し効率および指向性が向上するように、光取り出し構造３４の周期が設定される。このような光取り出し構造３４によれば、光取り出し面に光取り出し構造３４を設けていないものに比較して、光取り出し面にて全反射されて再び発光層３２側に戻る割合を減らすことができるので、発光層３２から放出された面内に偏光した光を効率良く、取り出すことができる。したがって、光出力効率が向上するという利点がある。

次に、本実施形態の偏光制御発光ダイオードの製造方法を説明する。

図６Ａ〜図６Ｅは、本実施形態の偏光制御発光ダイオードの製造方法を説明するための工程断面図である。

ウエハであるエピタキシャル成長用基板１２を成長炉内に設置した後、図６Ａに示すように、エピタキシャル成長用基板１２上に、ｎ型の半導体層３３１、発光層３２、ｐ型の半導体層３１１を順次エピタキシャル成長する。エピタキシャル成長用基板１２は、例えば窒化ガリウムやサファイアやシリコンの基板である。

なお、図６Ａに示す工程において、ｎ型の半導体層３３１、発光層３２およびｐ型の半導体層３１１を含む半導体積層膜３の形成前に、エピタキシャル成長用基板１２上に、低温バッファー層や金属バッファー層等を積層してもよい。これにより、後の工程で行われる、エピタキシャル成長用基板１２の除去が容易になる。

半導体積層膜３の形成後、成長炉からウエハを取り出し、半導体層３３１上に銀(Ａｇ)よりなる金属反射層２２を積層する。この積層工程におおいて、半導体層３１１と金属反射層２２の間に、オーミックコンタクトがとれるように、例えばＮｉ金属層を形成する。そして、金属反射層２２上に拡散防止用のＮｉバリア層を積層して、第１の層構造５を得る。

次に、図６Ｂに示すように、サブマウント１上に半田層２１を積層して第２の層構造６を得る。前述したように、サブマウント１は、面内熱膨張率異方性を有する材料、例えば、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＦ₃から選ばれる。半田層２１の材料は、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉから選ばれる。

次に、図６Ｃに示すように、第１の層構造５の表面と第２の層構造６の表面を合わせた後、熱と圧力を加えて、半田層２１による圧着接合を行う。圧着接合時の温度は、半田の共晶温度により異なるが、共晶温度より高い温度で圧着する。例えば、Ａｕ−Ｓｎ半田を用いた場合は、０．３ＭＰａの圧力、３２０℃の温度で圧着後、室温にもどす。半田は融点以下では固化し、サブマウント１とエピタキシャル成長用基板１２の熱膨張係数差により反った形状になる。

圧着後、図６Ｄに示すように、エピタキシャル成長用基板１２を除去し、ｎ型の半導体層３３１の表面を露出させる。除去方法としては、レーザリフトオフ法、ケミカルリフトオフ法等を用いる。レーザリフトオフ後は、例えば塩酸で表面に残っている液体ガリウムを除去する。

エピタキシャル成長用基板１２を除去すると、圧着接合時に有していた基板の反りがなくなり、接合時の温度変化によりサブマウント１で生じた面内異方的な応力が第１の層構造５に加えられる。

基板除去後、図６Ｅに示すように、ｎ型の半導体層３３１にｎ型の電極４２を形成し、金属多層接着層２にｐ型の電極４１を形成する。そして、ｎ型の半導体層３３１の光取り出し面（ｎ型の電極４２が形成された側の面）に光取り出し構造３４を形成する。

光取り出し構造３４の形成方法として、レーザリフトオフ法を用いた場合は、既に有る程度、リフトオフ後の表面が粗くなっているので、これを光取り出し構造３４として用いることもできる。

光取り出し構造３４の形成方法として、レーザリフトオフ法を用いた場合でも、積極的に光取り出し構造３４を形成する場合は、まず、ｎ型の半導体層３３１を平坦化した後に、リソグラフィにより所望のパターンを形成する。

光取り出し構造３４の形成方法として、ケミカルリフトオフ法を用いた場合は、リフトオフ後の表面は平坦化されているので、直接、リソグラフィにより所望のパターンを形成する。

以上のようにして、本実施形態の偏光制御発光ダイオードを得る。

第２および第３の実施形態の偏光制御発光ダイオードについても、図６Ａ〜図６Ｅに示した製造工程を適用することで製造することができる。

以上説明した本発明の偏光制御発光素子によれば、半導体積層膜３が面内熱膨張率異方性を有するサブマウント（基体）１上に金属多層接着層２を介して形成されているため、発光層３２に面内異方的な歪みが生じ、その結果、面内に偏光した光を放出させることができ、偏光制御された光を高効率で得られる。また、半導体積層膜３の成長主面は極性面であるので、大面積の発光層３２を容易に作成することができる。よって、偏光制御された光を高効率で得られる、小型かつ低コストで、量産性に優れた、高出力の偏光制御発光素子を提供することができる。

本発明の偏光制御発光素子は、プロジェクタ等の投射型表示装置の光源として用いることができる。

図７は、本発明の偏光制御発光素子を備える投射型表示装置の主要な構成を示す模式図である。

図７を参照すると、投射型表示装置は、赤色ＬＥＤ４００、緑色ＬＥＤ４０１、青色ＬＥＤ４０２、表示素子４０３〜４０５、クロスダイクロイックミラー４０６および投射光学系４０７を有する。

赤色ＬＥＤ４００、緑色ＬＥＤ４０１および青色ＬＥＤ４０２はいずれも、本発明の偏光制御発光素子よりなる。表示素子４０３〜４０５は、例えば液晶表示デバイスである。図７中、赤色ＬＥＤ４００、緑色ＬＥＤ４０１および青色ＬＥＤ４０２の各光源からの光を表示素子４０３〜４０５上に均一に照射するための照明光学系等は省略されている。

赤色ＬＥＤ４００から出射された赤色の光は、表示素子４０３に照射される。表示素子４０３は、不図示の駆動回路によって駆動され、外部から供給された映像信号に基づく赤色用の画像を形成する。

緑色ＬＥＤ４０１から出射された緑色の光は、表示素子４０４に照射される。表示素子４０４は、不図示の駆動回路によって駆動され、外部から供給された映像信号に基づく緑色用の画像を形成する。

青色ＬＥＤ４０２から出射された青色の光は、表示素子４０５に照射される。表示素子４０５は、不図示の駆動回路によって駆動され、外部から供給された映像信号に基づく青色用の画像を形成する。

表示素子４０３〜４０５によって形成された各色の画像光は、クロスダイクロイックミラー４０６を介して投射光学系４０７に入射する。投射光学系４０７は、表示素子４０３〜４０５によって形成された各色の画像を不図示のスクリーン（またはスクリーンに代わる部材）上に投射する。

上述した投射型表示装置において、赤色ＬＥＤ４００、緑色ＬＥＤ４０１および青色ＬＥＤ４０２の代わりに、赤色、緑色および青色の波長帯域を含む光を出力する１つの偏光制御発光素子（本発明の構造を有する）を用いてもよい。この場合、表示素子４０３〜４０５の代わりに、外部からの映像信号に基づく赤色、緑色および青色の画像を時分割で表示する１つの表示素子を用いる。この表示素子に形成された各色の画像が投射光学系によって投射される。

１ サブマウント
２ 金属多層接着層
２１ 半田層
３ 半導体積層膜
３１、３３ 半導体層
３２ 発光層

Claims (7)

1. 面内の方向によって熱膨張率が異なる基体と、
   成長主面が極性面である発光層を含む半導体積層膜と、
   前記半導体積層膜を前記基体上に接合する、少なくとも半田層を含む金属接着層と、を有する、偏光制御発光素子。
2. 前記金属接着層は、前記発光層からの光を前記発光層の方向へ反射する反射層を有する、請求項１に記載の偏光制御発光素子。
3. 前記半導体積層膜は、導電型がｐ型である第１の半導体層と、導電型がｎ型である第２の半導体層と、を有し、
   前記発光層は、前記第１および第２の半導体層に挟まれており、
   前記半導体積層膜の前記第１の半導体層側の面が、前記金属接着層を介して前記基体に接合され、
   前記金属接着層に設けられた導電型がｐ型である第１の電極と、
   前記第２の半導体層に設けられた導電型がｎ型である第２の電極と、をさらに有する、請求項１または２に記載の偏光制御発光素子。
4. 前記第２の半導体の、前記第２の電極が形成された側の面に形成された、該面内の方向において屈折率が周期的に変化する周期構造を有する光取り出し部を、さらに有する、請求項３に記載の偏光制御発光素子。
5. 前記基体は、ＬｉＴａＯ₃、ＬｉＮｂＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＦ₃のいずれか一つからなる、請求項１から４のいずれか１項に記載の偏光制御発光素子。
6. 前記半田層は、Ａｕ−Ｓｎ、Ａｕ−Ｇｅ、Ａｕ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉのいずれか１つからなる、請求項１から５のいずれか１項に記載の偏光制御発光素子。
7. 成長主面を極性面として結晶成長により発光層を含む半導体積層膜を形成するとともに、面内の方向によって熱膨張率が異なる基体上に、少なくとも半田を含む金属接着層を形成し、
   前記半田の融点以上の温度で、前記金属接着層を介して前記半導体積層膜を前記基体上に接合する、偏光制御発光素子の製造方法。

Images