JP2018014443A

JP2018014443A - 発光装置

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Publication number: JP2018014443A
Application number: JP2016144039A
Authority: JP
Inventors: 耕明田澤; Komei Tazawa; 吉鎬梁; Ji-Hao Liang
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2036-07-22
Also published as: JP6742182B2

Abstract

【課題】垂直共振器型素子を含み、均一な強度の光を取り出すことが可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置１０は、垂直共振器型の発光素子１２と、発光素子上に形成され、発光素子の上面における光出射部１２Ａ上に開口部１３Ａを有する光反射膜１３と、発光素子の上面に形成され光反射膜の外側において光反射膜の開口部から離間した透光領域と、光反射膜を覆うように発光素子上に形成された波長変換層１４と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、垂直共振器型面発光レーザ（VCSEL：vertical cavity surface emitting laser）などの垂直共振器型発光素子を含む発光装置に関する。

垂直共振器型面発光レーザ（以下、単に面発光レーザと称する）などの垂直共振器型発光素子は、基板面に対して垂直に光を共振させ、当該基板面に垂直な方向に光を出射させる構造を有する発光素子である。また、例えば、面発光レーザなどの半導体発光素子がアレイ状に複数個配置された発光装置や、発光素子からの光の波長を変換する蛍光体層を含む発光装置が知られている。例えば、特許文献１には、垂直共振器型面発光レーザを含む発光素子と、発光素子から放射される励起光を異なる波長の光に変換する蛍光体層とを含む照明装置が開示されている。

特開2004-134633号公報

例えば、面発光レーザなどの垂直共振器型発光素子は、高出力であり、省スペースでアレイ化することが可能な発光素子である。しかし、垂直共振器型発光素子は、例えば、灯具として用いる場合、強度ムラの点で課題を有している。例えば、一定の領域に均一な配光を得ようとすると、複雑な光学系や高信頼性な光学系を必要とする場合がある。また、例えば、蛍光体などを用いて波長変換を行うことを考慮すると、当該発光素子からの取出し光が蛍光体の全域に均一に照射されない場合、蛍光体からの取り出し光に色ムラが生ずる場合がある。

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、垂直共振器型素子を含み、均一な強度の光を取り出すことが可能な発光装置を提供することを目的としている。

本発明による発光装置は、垂直共振器型の発光素子と、発光素子上に形成され、発光素子の光出射部上に開口部を有する光反射膜と、発光素子の光照射面に形成され、光反射膜の開口部から離間した透光領域と、光反射膜を覆うように発光素子上に形成された波長変換層と、を有することを特徴としている。

また、本発明による発光装置は、搭載基板と、搭載基板上に並置された垂直共振器型の複数の発光素子を含む発光素子アレイと、複数の発光素子の各々上に形成され、発光素子の光出射部上に開口部を有する光反射膜と、複数の発光素子の各々の光照射面に形成され、光反射膜の開口部から離間した透光領域と、光反射膜を覆うように発光素子アレイ上に形成された波長変換層と、を有することを特徴としている。

（ａ）は、実施例１に係る発光装置の断面図であり、（ｂ）は、実施例１に係る発光装置の模式的な上面図である。実施例１に係る発光装置内における光の進路を模式的に示す図である。実施例２に係る発光装置の模式的な上面図である。実施例３に係る発光装置の模式的な上面図である。（ａ）は、実施例４に係る発光装置の模式的な上面図であり、（ｂ）は、実施例４の変形例に係る発光装置の模式的な上面図である。（ａ）は、実施例５に係る発光装置の模式的な上面図であり、（ｂ）は、実施例５の変形例１に係る発光装置の模式的な上面図である。（ａ）は、実施例６に係る発光装置の模式的な上面図であり、（ｂ）は、実施例５の変形例１に係る発光装置の模式的な上面図である。実施例６の変形例２に係る発光装置の模式的な上面図である。（ａ）は、実施例７に係る発光装置の模式的な斜視図であり、（ｂ）は、実施例６に係る発光装置の模式的な断面図である。

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

図１（ａ）は、実施例１に係る発光装置１０の断面図である。発光装置１０は、搭載基板１１上に形成された垂直共振器型の発光素子（以下、単に発光素子と称する）１２を含む。本実施例においては、発光素子１２は、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）素子である。また、発光装置１２は面発光レーザ装置である。なお、発光素子１２は、搭載基板１１に垂直な方向を共振器長方向とし、搭載基板１１に垂直な方向に光を出射する発光素子であればよく、例えば垂直共振器型発光ダイオードであってもよい。搭載基板１１は、例えば、Ｓｉ、ＡｌＮ又はＳｉＣなどの高い熱伝導性を有する材料からなる。

発光装置１０は、発光素子１２上に設けられ、発光素子１２の光出射部１２Ａ上に開口部１３Ａを有する光反射膜１３を有する。光反射膜１３は、発光素子１２からの出射光に対して反射性を有する膜である。例えば、光反射膜１３は、高反射性金属からなる膜であり、例えばＡｇ（銀）からなる。

また、発光装置１０は、光反射膜１３を覆うように発光素子１２上に形成された波長変換層１４を有する。波長変換層１４は、例えば蛍光体粒子（図示せず）を含有する蛍光体層又は蛍光体プレートからなる。波長変換層１４は、光反射膜１３の全体を覆うように発光素子１２の上面（光照射面）上に形成されている。

本実施例においては、発光素子１２は、搭載基板１１上に形成された配線電極１１Ａ上にフリップチップ実装によって実装（搭載）されている。具体的には、発光素子１２は、配線電極１１Ａ上に、反射電極２１、第１の反射鏡２２、第１の電極２３、電流狭窄層２４、活性層２５Ｂを含む半導体構造層２５、第２の反射鏡２６、半導体基板２７及び反射防止層２８がこの順で順次積層された構造を有する。第１及び第２の反射鏡２２及び２６は、半導体構造層２５を挟んで互いに対向して配置されている。

本実施例においては、反射電極２１は、例えばＡｇなどの反射金属からなる金属膜である。第１の反射鏡２２は、複数の誘電体層が積層されて分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）を構成する多層膜反射鏡である。第１の電極２３は、例えばＩＴＯ膜又はＩＺＯ膜などの透光性電極膜である。電流狭窄層２４は、例えばＳｉＯ₂やＳｉＮなどの絶縁材料からなる絶縁層であり、電流狭窄部として開口部２４Ａを有する。

第２の反射鏡２６は、複数の半導体層が積層されて分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）を構成する多層膜反射鏡である。反射防止層２８は、半導体構造層２５（発光層２５Ｂ）からの放出光に対して反射防止（ＡＲ）膜として機能する。本実施例においては反射防止層２８上に光反射膜１３が形成されている。

また、本実施例においては、半導体基板２７は、ＧａＮ基板である。第２の反射鏡２６及び半導体構造層２５は、例えば、Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成を有する。また、半導体構造層２５は、発光層２５Ｂを挟んで第１及び第２の半導体層２５Ａ及び２５Ｃが形成された構造を有する。本実施例においては、第１の半導体層２５Ａはｐ型半導体層であり、ｐ−ＧａＮ層である。第２の半導体層２５Ｃは第１の半導体層２５Ｂとは反対の導電型のｎ型半導体層であり、ｎ−ＧａＮ層である。

ｐ型半導体層２５Ａは、電流狭窄層２４の開口部２４Ａにおいて第１の電極２３に接続（接触）されている。すなわち、本実施例においては第１の電極２３はｐ電極として機能する。また、第１の反射鏡２２は電流狭窄層２４上の領域に開口部を有し、当該開口部を介して第１の電極２３と反射電極２１とが接続（接触）されている。従って、配線電極１１Ａは半導体構造層２５の第１の半導体層２５Ａに接続されている。なお、図示していないが、搭載基板１１上には、半導体構造層２５の第２の半導体層（ｎ型半導体層）２５Ｃに接続された接続電極を有する。

本実施例においては、発光素子１２の光出射面は反射防止層２８の表面であり、この反射防止層２８の表面における電流狭窄層２４の開口部２４Ａの直上の領域（部分）が発光素子１２の光出射部１２Ａである。光反射膜１３は発光素子１２の光出射部１２Ａである反射防止層２８の上面部分に開口部１３Ａを有して成膜されている。

波長変換層１４は、接合層ＢＤを介して発光素子１２に接合されている。具体的には、発光素子１２の反射防止層２８上には、光反射膜１３を埋設して発光素子１２の上面（光出射面）上に形成された接合層ＢＤが設けられている。波長変換層１４は、接合層ＢＤ上に形成されている。接合層ＢＤは、発光素子１２からの放出光に対して透光性を有し、例えば樹脂材料からなる。

図１（ｂ）は、発光装置１０の模式的な上面図である。図１（ｂ）においては、接合層ＢＤ及び波長変換層１４の図示を省略している。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図１（ｂ）を用いて、光反射膜１３について説明する。本実施例においては、光反射膜１３は、発光素子１２上において円環状に形成されている。また、電流狭窄層２４の開口部２４Ａ（電流狭窄部）は円形状を有する。

本実施例においては、光反射膜１３の開口部１３Ａは、電流狭窄層２４の開口部２４Ａの開口径Ｄ１よりも小さな開口径Ｄ２を有する。例えば、開口径Ｄ１は２〜２０μｍの範囲内で、開口径Ｄ２は２〜１０μｍの範囲内で、Ｄ１＞Ｄ２となるように設定されることができる。また、本実施例においては、光反射膜１３の外径Ｄ３は電流狭窄層２４の開口部２４Ａの開口径Ｄ１よりも大きい。光反射膜１３の外径Ｄ３は、例えば発光素子１２からの光のビーム径やその広がり角によって定められることができる。

また、光反射膜１３及びその開口部１３Ａは、電流狭窄層２４の開口部２４Ａ、すなわち発光素子１２の光出射部１２Ａと同軸に配置されている。従って、開口部１３Ａと２４Ａは、搭載基板１１に垂直な方向から見たときにその中心が一致する。

なお、本実施例においては、発光素子１２からの出射光の光軸ＡＸは、電流狭窄層２４の開口部２４Ａの中心を通る搭載基板１１に垂直な直線に対応する。従って、本実施例においては、光反射膜１３の開口部１３Ａは、発光素子１２からの出射光の光軸ＡＸにアライメントされている。発光素子１２からの出射光は、光出射部１２Ａから出射されて、光反射膜１３の開口部１３Ａを通過する。

図２は、発光装置１０内の光の進路を模式的に示す図である。図２は、図１（ａ）と同様の断面図である。まず、本実施例においては、発光素子１２の半導体構造層２５は、半導体構造層２５を挟んで互いに対向する第１及び第２の反射鏡２２及び２６によって共振器を構成する。

半導体構造層２５の活性層２５Ｂから放出された光は、第１及び第２の反射鏡２２及び２５間において多重反射を繰り返し、共振状態に至る（レーザ発振を行う）。当該共振光は、その一部が第２の反射鏡２６を透過して、電流狭窄部２４の開口部２４Ａの直上の発光素子１２の表面（上面）から出射される。また、そのビーム径は電流狭窄層２４の開口部２４Ａの開口径Ｄ１に対応する。

次に、光反射膜１３は、電流狭窄部２４の開口部２４Ａ上、すなわち発光素子１２の光出射部１２Ａ上に形成されている。また、発光素子１２からの出射光は、光反射膜１３の開口部１３Ａを通過する成分Ｌ１と、光反射膜１３によって反射される成分Ｌ２とを有する。まず、成分Ｌ１については、開口部１３Ａによって回折される。従って、図の破線で示すように、開口部１３Ａから広がるように波長変換層１４に入射する。一方、成分Ｌ２は、半導体構造層２５側に戻され、反射電極２１によって反射された後、光反射膜１３の外側の発光素子１２の上面から波長変換層１４に入射する。

換言すれば、本実施例においては、発光素子１２の上面は光照射面Ｓとして機能し、光反射膜１３は、光照射面Ｓにおける光出射部１２Ａ上に開口部１３Ａを有する。また、本実施例においては光反射膜１３は開口部１３Ａを囲むように環状に形成されている。また、発光素子１２の光照射面Ｓには、開口部１３Ａから露出した領域である光回折領域Ａ１と、光反射膜１３の外側において光反射膜１３が形成されていない領域である透光領域Ａ２とが形成される。透光領域Ａ２は、発光素子１２の光照射面Ｓに形成され、光反射膜１３の開口部１３Ａから離間した領域である。

上記したように、開口部１３Ａを有する光反射膜１３を発光素子１２上に形成することで、発光素子１２からの光を均一に出射させることができる。具体的には、発光素子１２のように共振器を有する発光素子においては、その光出射部１２Ａから高密度の光が出射される。従って、光照射面Ｓ内において光出射部１２Ａの近傍のみに光が集中し、その他の領域（外側領域）では光量が小さくなる。

これに対し、まず、光反射膜１３の開口部１３Ａを通過した成分Ｌ１を回折させて広げる。従って、光が分散して出射される。また、本実施例においては、光反射膜１３を環状に設けることで、発光素子１２の光出射部１２Ａの外側には光反射膜１３を形成しない透光領域Ａ２を設ける。従って、光反射膜１３によって反射された成分Ｌ２についても透光領域Ａ２から出射させる。従って、発光素子１２の光出射部１２Ａ（光軸ＡＸ近傍）に光が集中したまま光が出射されることを抑制し、取り出し光の強度ムラを抑制することができる。また、強度ムラが抑制された光を波長変換層１４に入射させることができるため、波長変換層１４内での波長変換ムラ、すなわち色ムラが抑制される。従って、高出力で色ムラが抑制された光を得ることができる。

なお、光反射膜１３は、発光素子１２の光出射部１２上に開口部１３Ａを有し、発光素子１２からの出射光が開口部１３Ａを通過するように配置されていればよい。あるいは、光反射膜１３の開口部１３Ａは、発光素子１２からの出射光に、さらにはその光軸ＡＸにアライメントされていることが好ましい。

また、光反射膜１３の開口部１３Ａは、電流狭窄層２４の開口部２４Ａよりも小さな開口径Ｄ２を有することが好ましい。換言すれば、光反射膜１３の開口部１３Ａは、発光素子１２からの光の出射径よりも小さい開口径Ｄ２を有することが好ましい。このように光反射膜１３を構成することで、安定して成分Ｌ１及びＬ２のような成分で光を発光素子１２から出射させることができ、また、波長変換層１４に入射させることができる。なお、強度ムラ及び色ムラを考慮すると、光反射膜１３は、発光素子１２からの出射光の一部が光反射膜１３を透過するように構成されていることが好ましい。

上記したように、発光装置１０は、垂直共振器型の発光素子１２と、発光素子１２上に形成され、開口部１３Ａを有する光反射膜１３と、発光素子１２の光照射面Ｓに形成され光反射膜１３の開口部１３Ａから離間した透光領域Ａ２とを有する。従って、面発光レーザなどの発光素子を用いて強度ムラを大幅に抑制することが可能となる。また、発光素子１０が光反射膜１３を覆うように発光素子１２上に形成された波長変換層１４を有することで、均一かつ高出力な波長変換光（すなわち任意の波長の光）を得ることができる。

図３は、実施例２に係る発光装置３０の模式的な上面図である。発光装置３０は、光反射膜４０の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。本実施例においては、光反射膜４０は、複数の環状膜４１及び４２を有する。本実施例においては、発光装置３０は、発光装置１０の光反射膜１３に相当する環状膜（第１の環状膜）４１の外側に、環状膜４１を取り囲むように形成された環状膜（第２の環状膜）４１を有する構成を有する。環状膜４１及び環状膜４２間の間隔は、例えば２〜１０μｍであり、この環状膜間においても光回折が生ずるように構成されていることが好ましい。また、環状膜４１及び４２は同軸に配置されている。本実施例のように、光反射膜４０が複数の環状膜４１および４２を有することで、取り出し光の強度ムラ及び色ムラを高い自由度で抑制（制御）することができる。

図４は、実施例３に係る発光装置５０の模式的な上面図である。発光装置５０は、光反射膜５１の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。本実施例においては、光反射膜５１は、複数の開口部１３Ａ及び５１Ａを有する。本実施例においては、発光装置５０の光反射膜５１は、発光装置１０における光反射膜１３の開口部１３Ａを中央開口部とし、中央開口部１３Ａの周辺に設けられた少なくとも１つ（本実施例では８つ）の周辺開口部５１Ａを有する。また、本実施例においては、周辺開口部５１Ａは、中央開口部１３Ａを取り囲むように環状に形成されている。周辺開口部５１Ａの開口径は、例えば２〜１０μｍの範囲内で設定される。本実施例のように光反射膜５１内に複数の開口部１３Ａ及び５１Ａを設けることで、例えば発光素子１２からの光出射部の直上以外の部分にも光回折点を形成することができ、高い自由度で強度ムラを抑制することができる。

図５（ａ）は、実施例４に係る発光装置６０の模式的な上面図である。発光装置６０は、光反射膜６１の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。本実施例においては、光反射膜６１は、発光素子１２の上面形状に相似な形状の開口部６１Ａを有する。すなわち、発光素子１２の上面形状と光反射膜６１の開口部６１Ａの開口形状は相似の関係にある。また、本実施例においては、光反射膜６１の開口部６１Ａは、波長変換層１４の上面形状に相似な開口形状を有する。

具体的には、本実施例においては、発光素子１２は、搭載基板１１に垂直な方向から見たときに矩形の形状を有する。また、波長変換層１４は、搭載基板１１に垂直な方向から見たときに矩形の形状を有する。本実施例においては、発光素子１２及び波長変換層１４は、互いに同一の上面形状を有し、搭載基板１１に垂直な方向から見たときに互いに頂点部分が重なるように配置されている。そして、光反射膜６１の開口部６１は、発光素子１２及び波長変換層１４の上面形状に相似な矩形形状を有する。

ここでは、波長変換層１４の上面とは、波長変換層１４からの波長変換光が出射する光出射面をいう。例えば、波長変換層１４が蛍光体プレートからなる場合、当該蛍光体プレートの接合層ＢＤとは反対側の表面が波長変換層１４の上面である。また、波長変換層１４の上面形状とは、搭載基板１１に垂直な方向から見たときの波長変換層１４の外形形状をいう。

光反射膜６１の開口部６１Ａが波長変換層１４の上面形状に相似な開口形状を有することで、光反射膜６１の開口部６１Ａで回折させる光（図２における成分Ｌ１のような光）の像を波長変換層１４の上面形状に対応させることができる。波長変換層１４の上面形状は、波長変換層１４から取り出される光の形状に対応する。従って、波長変換層１４の上面形状に対して相似の関係となるように光反射膜６１の開口部６１Ａを構成することで、波長変換層１４から取り出される光の色ムラが抑制される。特に、波長変換層１４の角部（端部）からの光のムラ及び強度の低下が抑制される。

図５（ｂ）は、実施例４の変形例に係る発光装置６０Ａの模式的な上面図である。発光装置６０Ａは、光反射膜６２の構成を除いては、発光装置６０と同様の構成を有する。本変形例においては、光反射膜６２は、波長変換層１４の上面形状に相似な形状の外形形状を有する。具体的には、光反射膜６２は矩形の外形形状を有する。本変形例においては、光反射膜６２は、矩形の外形形状及び矩形の開口形状の環状の反射膜である。なお、光反射膜６２の外形形状とは、光反射膜６２に最外部の上面形状をいい、また、搭載基板１１に垂直な方向から見たときの光反射膜６２の外縁の形状をいう。

本変形例のように光反射膜６２の外形（輪郭）を波長変換層１４の上面形状に相似な形状とすることで、光反射膜６２の外側から波長変換層１４に入射する光（図２における成分Ｌ２のような光）の像を波長変換層１４の上面形状に対応させることができる。従って、波長変換層１４からの光の強度ムラ及び色ムラが改善される。本実施例及びその変形例のように、波長変換層１４の上面形状を考慮して光反射膜６１及び６２又はその開口部６１Ａを構成することで、均一な強度の取り出し光を得ることができる。

図６（ａ）は、実施例５に係る発光装置７０の模式的な上面図である。発光装置７０は、光反射膜７１の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。本実施例においては、光反射膜７１は、波長変換層１４の上面形状に相似な形状の開口部６１Ａと、開口部６１Ａを中央開口部として中央開口部６１Ａの周辺に設けられた複数の周辺開口部７１Ａを有する。周辺開口部７１Ａは、中央開口部６１Ａの外側において、波長変換層１４の矩形の上面の対角方向に沿った位置に配置されている。

本実施例においては、光反射膜７１は、発光装置６０における光反射膜６１Ａに加え、波長変換層１４の矩形の上面の各対角方向に沿って２個、合計４個の周辺開口部７１Ａを有する。また、本実施例においては、周辺開口部７１Ａの各々は、波長変換層１４の上面形状に相似な開口形状、すなわち矩形な開口形状を有する。周辺開口部７１Ａの開口径は、例えば２〜１０μｍの範囲内で設定され、この開口部７１Ａにおいても光回折が生ずるように構成されていることが好ましい。このように、複数の開口部６１Ａ及び７１Ａを形成する場合でも、波長変換層１４の上面形状に合わせて配置することで、色ムラ及び強度ムラは抑制される。従って、均一な取り出し光を得ることができる。

図６（ｂ）は、実施例５の変形例に係る発光装置７０Ａの模式的な上面図である。発光装置７０Ａは、光反射膜７２の構成を除いては、発光装置７０と同様の構成を有する。本変形例においては、光反射膜７２は、光反射膜７１の中央開口部６１Ａ及び周辺開口部７１Ａを有することに加え、波長変換層１４の上面形状に相似な形状の外形形状を有する。本変形例は、実施例５と、実施例４の変形例を組み合わせた場合に相当する。このように光反射膜７２が形成されていても、色ムラ及び強度ムラが抑制された均一な強度の取り出し光を得ることができる。

図７（ａ）は、実施例６に係る発光装置８０の模式的な上面図である。発光装置８０は、光反射膜８１の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。本実施例においては、光反射膜８１は、複数の環状膜８２及び８３を有する。光反射膜８１は、発光装置１０における光反射膜１３に相当する環状膜（第１の環状膜）８２の外側であって、波長変換層１４の矩形の上面形状の対角方向に沿った位置に配置された複数の環状膜（第２の環状膜）８３を有する。

本実施例においては、環状膜８３は環状膜８２の外側において環状膜８２を挟むように各対角方向に２つずつ、合計４つ設けられている。環状膜８３の各々は、環状膜８２を中心として４回回転対称に配置されている。環状膜８３は、環状膜８２の外側において環状に配置されている。各環状膜８３の開口径は、例えば２〜１０μｍに設定され、この各環状膜８３においても光回折が生ずるように構成されていることが好ましい。

本実施例においては、光反射膜８１の環状膜８３が波長変換層１４の上面形状に合わせて配置されている。従って、波長変換層１４の形状に応じ、本実施例においては矩形形状の波長変換層１４の全域に均一な強度の光を入射させることができる。

図７（ｂ）は、実施例６の変形例１に係る発光装置８０Ａの模式的な上面図である。発光装置８０Ａは、光反射膜８４の構成を除いては、発光装置８０と同様の構成を有する。本変形例においては、光反射膜８４は、複数の環状膜８５、８６及び８７を有し、各環状膜８５、８６及び８７は同軸に配置され、隣接する環状膜間の間隔が互いに異なる。

具体的には、本実施例においては、光反射膜８４は、発光装置６０Ａの光反射膜６２に相当する環状膜（第１の環状膜）８５と、環状膜８５を取り囲むように設けられた環状膜（第２の環状膜）８６と、環状膜８６を取り囲むように設けられた環状膜（第３の環状膜）８７とを有する。また、環状膜８５と環状膜８６との間隔Ｄ４と、環状膜８６と環状膜８７との間隔Ｄ５とは、互いに異なる。また、当該間隔Ｄ４及びＤ５は、例えば２〜１０μｍの範囲内で設定される。本実施例においては、間隔Ｄ５は間隔Ｄ４よりも大きい。

このように、環状膜８５〜８７間の間隔を調節することでも、回折効果の調節を行うことができ、設計上の光の広がりや反射角度に応じて、高い自由度で均一な取り出し光を得ることができる。

図８は、実施例６の変形例２に係る発光装置８０Ｂの模式的な上面図である。発光装置８０Ｂは、光反射膜８８の構成を除いては発光装置８０と同様の構成を有する。図８に示すように、本変形例においては、光反射膜８８は、発光素子１２の光照射面Ｓの全体に形成されている。また、光反射膜８８は、開口部６１Ａを中央開口部とし、開口部６１Ａの周辺に設けられた周辺開口部８８Ａを有する。

本変形例のように、光反射膜８８が発光素子１２の光照射面Ｓの全体に形成されていてもよい。この場合、発光素子１２における光照射面Ｓの透光領域Ａ２は、周辺開口部８８Ａから波長変換層１４に向かって露出した領域である。なお、本変形例の場合、周辺開口部８８Ａの開口径を例えば２〜１０μｍの範囲内に設定することで、全ての開口部６１Ａ及び８８Ａにおいて光回折を生じさせることができる。

図９（ａ）は、実施例７に係る発光装置９０の模式的な斜視図である。発光装置９０は、搭載基板９１と、複数の発光素子１２からなる発光素子アレイ９２と、各発光素子１２上に設けられた環状の光反射膜９３と、各光反射膜９３を覆うように発光素子アレイ９２上に設けられた波長変換層９４と、を有する。また、本実施例においては、発光素子アレイ９２は、４行４列でマトリクス状に配置された１６個の発光素子１２を有する。搭載基板９１は、搭載基板１１と同様の構成を有する。

本実施例においては、発光装置９０は、発光素子１２の各々に接続された共通端子９５と、発光素子１２のそれぞれに接続された個別端子９６とを有する。個別端子９６の各々は、配線電極９７を介して発光素子１２の各々に個別に接続されている。発光素子１２の各々は、共通端子９５と、各発光素子１２に対応する個別端子９６との間に電圧を印加することで発光動作を行う。本実施例においては、各個別端子９６は互いに絶縁されており、これによって各発光素子１２が独立して発光動作を行う。

なお、本実施例においては、発光素子アレイ９２は、最外部の発光素子１２の側部に共通端子９５との接続領域９２Ａを有する。本実施例においては、発光素子アレイ９２は、矩形の上面形状を有する。また、共通端子９５は、搭載基板９１上における発光素子アレイ９５の互いに対向する側部の各々に設けられており、接続領域９２Ａは発光素子１２の全体を挟むように発光素子アレイ９２の両側部に設けられている。図８（ａ）には一方の接続領域９２Ａのみを示している。

図９（ｂ）は、発光装置９０の断面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＷ−Ｗ線に沿った断面図であるが、その一部を図示している。図９（ｂ）に示すように、まず、発光素子アレイ９２は、発光素子１２の各々に共通の半導体構造層２５、第１及び第２の反射鏡２２及び２６、電流狭窄層２４、半導体基板２７及び反射防止層２８を有する。また、電流狭窄層２４は、発光素子１２の各々に対応する電流狭窄部としての開口部２４Ａを有する。発光素子アレイ９２を構成する発光素子１２の各々の構成は、実施例１と同様であるため、同一の符号を付している。

共通端子９５は接続電極（第１の接続電極）２９を介して第２の半導体層２５Ｃに接続され、個別端子９６は配線電極９７を介して第１の半導体層２５Ａに接続されている。接続電極２９は、第１の半導体層２５Ａ、活性層２５Ｂ、配線電極９７とは電気的に絶縁されている。

本実施例においては、搭載基板９１上に複数の発光素子１２が並置され、発光素子１２の各々上に環状の光反射膜９３が形成されている。光反射膜９３は、光反射膜１３と同様の構成を有する。本実施例のように、アレイ上に複数の発光素子１２を配置した場合でも、その発光素子１２の各々に光反射膜９３を形成することで、発光素子アレイ９２全体から均一な強度の光を取り出すことができる。また、発光素子１２の各々の上面には光反射膜９３が設けられない透光領域Ａ２が形成される。従って、この強度ムラの抑制された光を波長変換層９４の全域に供給することで、発光装置９０全体として、色ムラ、強度ムラの少ない高出力な光を得ることができる。

上記したように、各実施例に係る発光素子は、垂直共振の生ずる発光素子１２の光出射部１２Ａ上に開口部（例えば開口部１３Ａ）を有する光反射膜（例えば光反射膜１３）と、発光素子１２の光照射面Ｓに形成され、光反射膜の開口部から離間した透光領域Ａ２と、光反射膜を覆うように発光素子１２上に形成された波長変換層１４とを有する。透光領域Ａ２は、発光素子１２の光照射面Ｓの一部の領域であり、例えば環状に設けられた光反射膜１２の周辺の領域であり、複数の環状膜４１及び４２間の領域であり、また、例えば光反射膜８８内に設けられた周辺開口部８８Ａの領域である。これにより、透光領域Ａ２では光反射膜１２などによって反射された光成分を外部に取り出すことができる。従って、光回折領域Ａ１を含め、多くの光を拡散させつつ波長変換層１４に入射させることができる。従って、共振構造を利用しつつも面内に均一に広がった光を得ることが可能となる。

１０、３０、５０、６０、６０Ａ、７０、７０Ａ、８０、８０Ａ、８０Ｂ、９０発光装置
１２垂直共振器型発光素子
９２発光素子アレイ
１３、４０、５１、６１、６２、７１、７２、８１、８４、８８、９３光反射膜
４１、４２、８２、８３、８５、８６、８７環状膜
１３Ａ、６１Ａ開口部
１４、９４波長変換層

Claims

垂直共振器型の発光素子と、
前記発光素子上に形成され、前記発光素子の光出射部上に開口部を有する光反射膜と、
前記発光素子の光照射面に形成され、前記光反射膜の前記開口部から離間した透光領域と、
前記光反射膜を覆うように前記発光素子上に形成された波長変換層と、を有することを特徴とする発光装置。
前記光反射膜は前記開口部を囲むように環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記光反射膜は、前記発光素子の前記光照射面の全体に形成され、前記開口部を中央開口部として前記中央開口部の周辺に設けられた少なくとも１つの周辺開口部を有し、
前記透光領域は、前記光照射面における前記周辺開口部から露出した領域であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記光反射膜は、前記発光素子からの出射光が前記開口部を通過するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の発光装置。
前記光反射膜の前記開口部は、前記発光素子からの出射光の光軸にアライメントされていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発光素子。
前記光反射膜は、複数の環状膜を有し、
前記複数の環状膜の各々は同軸に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の発光装置。
前記複数の環状膜は、前記発光素子の前記光出射部上に形成された前記開口部を有する第１の環状膜と、前記第１の環状膜を取り囲むように形成された第２の環状膜と、前記第２の環状膜を取り囲むように形成された第３の環状膜と、を有し、
前記第１の環状膜と前記第２の環状膜との間隔は、前記第２の環状膜と前記第３の環状膜との間隔とは異なることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
前記光反射膜の前記開口部は、前記波長変換層の上面形状に相似な開口形状を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の発光装置。
前記光反射膜は、前記波長変換層の上面形状に相似な外形形状を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の発光装置。
前記波長変換層は、矩形の上面形状を有し、
前記光反射膜は、前記開口部を有する第１の環状膜と、前記第１の環状膜の外側に設けられ、前記波長変換層の前記矩形の上面の対角方向に沿って配置された複数の第２の環状膜と、を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載の発光装置。
前記光反射膜は、前記開口部を中央開口部として前記中央開口部の周辺に設けられた少なくとも１つの周辺開口部を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の発光装置。
前記波長変換層は、矩形の上面形状を有し、
前記少なくとも１つの周辺開口部は、前記波長変換層の前記矩形の上面の対角方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
前記開口部は、前記発光素子からの出射光の出射径よりも小さな開口径を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１つに記載の発光装置。
搭載基板と、
前記搭載基板上に並置された垂直共振器型の複数の発光素子を含む発光素子アレイと、
前記複数の発光素子の各々上に形成され、前記発光素子の光出射部上に開口部を有する光反射膜と、
前記複数の発光素子の各々の光照射面に形成され、前記光反射膜の前記開口部から離間した透光領域と、
前記光反射膜を覆うように前記発光素子アレイ上に形成された波長変換層と、を有することを特徴とする発光装置。