JP2020161620A - 発光装置およびプロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】フォトニック結晶を用いた効率の良い発光装置の提供。【解決手段】基体と、基体に設けられ、複数の柱状部３０を有する積層体と、を有し、柱状部は、第１半導体層と、第１半導体層とは導電型の異なる第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層との間に設けられた発光層と、を有し、柱状部は、第１方向および第１方向と直交する第２方向に配列され、第１方向において、柱状部は、ピッチＰで配列され、第２方向において、柱状部の密度は、周期Ｃで変化し、発光層で発生する光の波長をλとした場合、Ｐ＜Ｃ≦λを満たす、発光装置１００。【選択図】図２

Description

本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。

半導体レーザーは、高輝度の次世代光源として期待されている。特に、ナノコラム、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノピラーなどと呼ばれるナノ構造を有する半導体レーザーは、フォトニック結晶の効果によって、狭放射角で高出力の発光が得られる発光装置が実現できると期待されている。

例えば、特許文献１には、複数の凹部が形成された主面を有する半導体基板と、複数の開口部を有するマスクパターンと、複数の凹部から複数の開口部を介して成長した複数のナノコラムと、複数のナノコラム上にそれぞれ成長した活性層と、を備える半導体光素子アレイが開示されている。

このようなナノコラムを有する発光装置では、例えば、ナノコラムを周期的に配列して、屈折率を周期的に変化させ、フォトニック結晶を形成している。ナノコラムは、例えば、三角格子状、四角格子状に配列される。

国際公開第２０１０／０２３９２１号

上記のようなナノコラムを有する発光装置では、ナノコラムの径を小さくすることによって、高品質な結晶を得ることができる。これは、基板から伝搬した貫通転位を、ナノコラムの成長過程においてナノコラムの側面に終端させることができるためである。

しかしながら、フォトニック結晶の効果を得るためには、ナノコラムを周期的に配列しなければならない。そのため、ナノコラムの径を小さくすると、ナノコラムの充填率、すなわちナノコラムの密度が低くなってしまう。ナノコラムの密度が低いと、例えば、半導体レーザーにおいて、光を効率よく増幅できないなどの問題が生じる。

本発明に係る発光装置の一態様は、
基体と、
前記基体に設けられ、複数の柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記柱状部は、
第１半導体層と、
前記第１半導体層とは導電型の異なる第２半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
を有し、
前記柱状部は、第１方向および前記第１方向と直交する第２方向に配列され、
前記第１方向において、前記柱状部は、ピッチＰで配列され、
前記第２方向において、前記柱状部の密度は、周期Ｃで変化し、
前記発光層で発生する光の波長をλとした場合、
Ｐ＜Ｃ≦λ
を満たす。

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記第２方向において、前記柱状部のピッチは、周期的に変化し、
前記柱状部の密度は、前記第２方向において前記柱状部のピッチが周期的に変化していることによって、前記周期Ｃで変化していてもよい。

本発明に係る発光装置の一態様において、
前記第２方向において、前記柱状部の径は、周期的に変化し、
前記柱状部の密度は、前記第２方向において前記柱状部の径が周期的に変化していることによって、前記周期Ｃで変化していてもよい。

本発明に係るプロジェクターは、
前記発光装置の一態様を有する。

第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る発光装置における柱状部の配置を説明するための図。 第１実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る発光装置の柱状部を模式的に示す平面図。 第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
１．１． 発光装置
まず、第１実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。

発光装置１００は、図１および図２に示すように、基体１０と、積層体２０と、第１電極５０と、第２電極５２と、を有している。なお、便宜上、図２では、積層体２０の柱状部３０以外の部材の図示を省略している。

基体１０は、例えば、板状の形状を有している。基体１０は、例えば、Ｓｉ基板、ＧａＮ基板、サファイア基板などである。

積層体２０は、基体１０に設けられている。図示の例では、積層体２０は、基体１０上に設けられている。積層体２０は、例えば、バッファー層２２と、複数の柱状部３０と、光伝搬層４０と、を有している。

なお、「上」とは、積層体２０の積層方向において、発光層３４からみて基体１０から遠ざかる方向のことであり、「下」とは、積層方向において、発光層３４からみて基体１
０に近づく方向のことである。また、「積層体２０の積層方向」とは、第１半導体層３２と発光層３４との積層方向のことである。

バッファー層２２は、基体１０上に設けられている。バッファー層２２は、例えば、シリコンがドープされたｎ型のＧａＮ層である。バッファー層２２上には、柱状部３０を形成するためのマスク層６０が設けられている。マスク層６０は、例えば、チタン層、酸化チタン層、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層などである。

柱状部３０は、バッファー層２２上に設けられている。柱状部３０は、バッファー層２２から上方に突出した柱状の形状を有している。柱状部３０は、例えば、ナノコラム、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノピラーとも呼ばれる。積層方向と直交する方向における柱状部３０の断面形状は、例えば、多角形、円などである。図２に示す例では、柱状部３０の断面形状は、正六角形である。

柱状部３０の径は、例えば、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。柱状部３０の径を１００ｎｍ以下とすることによって、高品質な結晶の発光層３４を得ることができ、かつ、発光層３４に内在する歪みを低減することができる。これにより、発光層３４で発生する光を高い効率で増幅できる。複数の柱状部３０の径は、例えば、互いに等しい。

なお、「径」とは、柱状部３０の平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の直径である。例えば、柱状部３０の径は、柱状部３０の平面形状が多角形の場合、該多角形を内部に含む最小の円の直径であり、柱状部３０の平面形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の直径である。また、「平面形状」とは、積層方向からみた平面視における形状のことである。柱状部３０の中心とは、平面形状が円ではない形状の場合は、当該最小包含円の中心である。

柱状部３０は、第１半導体層３２と、発光層３４と、第２半導体層３６と、を有している。

第１半導体層３２は、バッファー層２２上に設けられている。第１半導体層３２は、基体１０と発光層３４との間に設けられている。第１半導体層３２は、ｎ型の半導体層である。第１半導体層３２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層、Ｓｉがドープされたｎ型のＡｌＧａＮ層などである。

発光層３４は、第１半導体層３２上に設けられている。発光層３４は、第１半導体層３２と第２半導体層３６との間に設けられている。発光層３４は、例えば、不純物がドープされていないｉ型の半導体層である。発光層３４は、例えば、ｉ型のＧａＮ層と、ｉ型のＩｎＧａＮ層と、からなる量子井戸構造を重ねた多重量子井戸構造を有している。発光層３４は、電流が注入されることで光を発生させることが可能な層である。

第２半導体層３６は、発光層３４上に設けられている。第２半導体層３６は、第１半導体層３２と導電型の異なる層である。第２半導体層３６は、ｐ型の半導体層である。第２半導体層３６は、例えば、マグネシウムがドープされたｐ型のＧａＮ層、マグネシウムがドープされたｐ型のＡｌＧａＮ層などである。第１半導体層３２および第２半導体層３６は、発光層３４に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。

光伝搬層４０は、隣り合う柱状部３０の間に設けられている。光伝搬層４０は、マスク層６０上に設けられている。光伝搬層４０は、柱状部３０の側面を覆っている。光伝搬層４０の屈折率は、例えば、柱状部３０の屈折率よりも低い。すなわち、光伝搬層４０の屈折率は、第１半導体層３２の屈折率、発光層３４の屈折率、および第２半導体層３６の屈
折率よりも低い。光伝搬層４０は、例えば、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、酸化チタン層などである。発光層３４で発生した光は、光伝搬層４０を通って、複数の柱状部３０を、積層方向と直交する方向に伝搬することができる。

第１電極５０は、バッファー層２２上に設けられている。バッファー層２２は、第１電極５０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極５０は、第１半導体層３２と電気的に接続されている。図示の例では、第１電極５０は、バッファー層２２を介して、第１半導体層３２と電気的に接続されている。第１電極５０は、発光層３４に電流を注入するための一方の電極である。第１電極５０としては、例えば、バッファー層２２側から、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。なお、基体１０が導電性の場合には、図示はしないが、第１電極５０は、基体１０の下に設けられていてもよい。

第２電極５２は、積層体２０の基体１０側とは反対側に設けられている。図示の例では、第２電極５２は、第２半導体層３６上、および光伝搬層４０上に設けられている。第２半導体層３６は、第２電極５２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極５２は、第２半導体層３６と電気的に接続されている。第２電極５２は、発光層３４に電流を注入するための他方の電極である。第２電極５２としては、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）などを用いる。

柱状部３０は、図２に示すように、平面視において、すなわち、積層方向から見て、第１方向Ａおよび第２方向Ｂに配列されている。第２方向Ｂは、第１方向Ａと直交する方向である。

第１方向Ａにおいて、柱状部３０のピッチは、一定である。第１方向Ａにおいて、柱状部３０は、ピッチＰで配置されている。ピッチＰは、発光層３４で発生する光の波長λよりも小さい。ピッチＰは、例えば、第１方向Ａにおいて柱状部３０が光学的に均質な材料と見なせる距離である。ピッチＰは、例えば、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。なお、第１方向Ａにおける柱状部３０のピッチは、隣り合う柱状部３０において、一方の柱状部３０の中心位置から他方の柱状部３０の中心位置までの第１方向Ａにおける距離である。第２方向Ｂにおける柱状部３０のピッチは、隣り合う柱状部３０において、一方の柱状部３０の中心位置から他方の柱状部３０の中心位置までの第２方向Ｂにおける距離である。

第２方向Ｂにおいて、柱状部３０のピッチは、周期的に変化している。そのため、第２方向Ｂにおいて、柱状部３０の密度は、周期Ｃで変化している。このように、発光装置１００では、柱状部３０の密度は、第２方向Ｂにおいて柱状部３０のピッチが周期的に変化していることによって、周期Ｃで変化している。柱状部３０の密度は、平面視において、単位面積あたりの柱状部３０の面積の割合である。周期Ｃは、発光層３４で発生する光の波長λ以下であり、かつ、ピッチＰよりも大きい。すなわち、周期Ｃは、Ｐ＜Ｃ≦λの関係を満たす。周期Ｃは、例えば、２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。

発光装置１００では、第２方向Ｂにおいて柱状部３０の密度が波長λ以下の周期Ｃで変化しているため、屈折率を第２方向Ｂに波長λ以下の周期で変化させることができる。したがって、一次元の周期構造を有するフォトニック結晶を形成することができる。以下、発光装置１００における柱状部３０の配置について詳細に説明する。

図３は、発光装置１００における柱状部３０の配置を説明するための図である。図３に示す変調後の柱状部３０の配置が、発光装置１００の柱状部３０の配置に対応する。

図３には、参考例となる構造として、第１方向Ａおよび第２方向Ｂに、柱状部３０が短
周期で配列された短周期構造を図示している。具体的には、柱状部３０は、三角格子状に配置されており、第１方向Ａに周期３０ｎｍ、第２方向Ｂに周期３０ｎｍで配置されている。すなわち、柱状部３０は、第１方向Ａに３０ｎｍピッチ、第２方向Ｂに３０ｎｍピッチで配置されている。柱状部３０の径は、３０ｎｍ以下である。短周期構造では、柱状部３０のピッチは、発光層３４で発生する光の波長λよりも十分に小さい。そのため、短周期構造は、光学的には均質な材料とみなせる。

ここで、フォトニック結晶の効果を発現させるためには、屈折率を光の波長λ以下の周期で変化させる必要がある。そこで、短周期構造を光に作用させるために、柱状部３０のピッチに、長周期の変調を加える。変調は、柱状部３０のピッチの変化である。長周期は、短周期構造における柱状部３０のピッチよりも大きく、かつ、発光層３４で発生する光の波長以下の周期である。図示の例では、短周期構造に対して、第２方向Ｂに周期が３００ｎｍの正弦波の変調を加えることによって、柱状部３０のピッチを変化させている。すなわち、図３に示すように、短周期構造を構成する柱状部３０のピッチの変位量の分布が、第２方向Ｂにおいて、周期３００ｎｍの正弦波となるように柱状部３０のピッチを変化させる。これにより、第２方向Ｂにおいて、柱状部３０の密度の分布は、周期３００ｎｍの正弦波となる。図３に示すように、変調後の柱状部３０の密度の分布は、変調による柱状部３０の変位量の微分で表される。

柱状部３０の密度は、屈折率に対応する。具体的には、柱状部３０の密度が大きいほど、屈折率が高くなる。そのため、変調後の柱状部３０で構成される構造の屈折率の分布は、周期３００ｎｍの正弦波となる。

このように、短周期に配列された柱状部３０のピッチに、長周期の変調を加えることによって、屈折率を周期的に変化させることができ、フォトニック結晶構造が得られる。上記の説明において、変調の周期３００ｎｍが、発光装置１００の柱状部３０の密度の周期Ｃに対応している。

なお、上記では、短周期に配列された柱状部３０のピッチに、周期が３００ｎｍの正弦波の変調を加える場合について説明したが、変調の波形および変調の周期等は、フォトニック結晶の効果に応じて、適宜、設定可能である。

また、上記では、短周期構造は、柱状部３０が三角格子状に配列されていたが、その配列は特に限定されず、柱状部３０は四角格子状などに配列されていてもよい。

発光装置１００では、柱状部３０において、ｐ型の第２半導体層３６、発光層３４、およびｎ型の第１半導体層３２により、ｐｉｎダイオードが構成される。発光装置１００では、第１電極５０と第２電極５２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、発光層３４に電流が注入され、発光層３４で電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。

発光層３４で発生した光は、第１半導体層３２および第２半導体層３６により積層方向と直交する方向に光伝搬層４０を通って伝搬し、複数の柱状部３０によるフォトニック結晶の効果により定在波を形成し、発光層３４で利得を受けてレーザー発振する。そして、発光装置１００は、＋１次回折光および−１次回折光をレーザー光として、積層方向に出射する。

上記のように、発光装置１００では、複数の柱状部３０で構成されたフォトニック結晶構造を共振器として用いている。

なお、図示はしないが、基体１０とバッファー層２２との間、または基体１０の下に反射層が設けられていてもよい。該反射層は、例えば、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層である。該反射層によって、発光層３４において発生した光を反射させることができ、発光装置１００は、第２電極５２側からのみ光を出射することができる。

発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

発光装置１００では、柱状部３０は、第１方向Ａおよび第２方向Ｂに配列され、第１方向Ａにおいて柱状部３０はピッチＰで配列され、第２方向Ｂにおいて柱状部３０の密度は周期Ｃで変化し、発光層３４で発生する光の波長をλとした場合、Ｐ＜Ｃ≦λを満たす。

このように、発光装置１００では、周期Ｃを波長λ以下とすることによって、屈折率を第２方向Ｂに波長λ以下の周期で変化させて、一次元の周期構造を有するフォトニック結晶を形成している。柱状部３０の密度を変化させることにより屈折率を変化させることによって、柱状部３０の径を小さくしても、柱状部３０の密度を低下させることなくフォトニック結晶を形成できる。そのため、発光装置１００では、例えば１００ｎｍ以下の小さな径の柱状部３０を用いてフォトニック結晶構造を形成しても、高い密度で柱状部３０が配置できる。したがって、発光層３４において、光を効率よく増幅できる。

さらに、発光装置１００では、第２方向Ｂにおける柱状部３０の密度変化の周期Ｃは第１方向Ａにおける柱状部３０のピッチＰよりも大きい。例えば、周期ＣがピッチＰ以下である場合、周期Ｃに対して、第１方向Ａにおいて隣り合う柱状部３０間の隙間が大きくなり、第２方向Ｂにおいて屈折率の周期的な分布をつくることが困難である。また、周期ＣがピッチＰ以下である場合、柱状部３０の密度を大きくできない。これに対して、発光装置１００では、周期ＣはピッチＰよりも大きいため、第２方向Ｂにおいて屈折率の周期的な分布をつくることができ、かつ、高い密度で柱状部３０を配置できる。

発光装置１００では、第２方向Ｂにおいて、柱状部３０のピッチは、周期的に変化し、柱状部３０の密度は、第２方向Ｂにおいて柱状部３０のピッチが周期的に変化していることによって、周期Ｃで変化している。そのため、発光装置１００では、柱状部３０の径の自由度が高い。例えば、柱状部を一定のピッチで配置して屈折率の分布をつくる場合、柱状部の径によって屈折率の分布が決まるため、柱状部の径の自由度が低い。これに対して、発光装置１００では、柱状部３０のピッチを周期的に変化させることによって柱状部３０の密度を変化させて、屈折率の分布をつくる。すなわち、屈折率は、柱状部３０のピッチによって制御できるため、柱状部３０の径の自由度が高い。

さらに、発光装置１００では、柱状部３０のピッチによって屈折率を制御できるため、例えば、柱状部３０の密度と、フォトニック結晶の屈折率コントラストとを独立して設定可能である。フォトニック結晶の屈折率コントラストとは、フォトニック結晶における屈折率の高低差である。

また、例えば、柱状部を一定のピッチで配置して屈折率の分布をつくる場合、柱状部が存在している部分と柱状部がない部分との屈折率差が大きい。すなわち、屈折率の変化が大きい。そのため、例えば、柱状部の位置や形状が揺らいで屈折率の周期に揺らぎが生じると、モードが局在してしまう場合がある。これに対して、発光装置１００では、柱状部３０のピッチを周期的に変化させることによって屈折率の分布をつくるため、屈折率を緩やかに変化させることができる。そのため、柱状部３０の位置や形状が揺らいでもその影響を小さくできる。

１．２． 発光装置の製造方法
次に、第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。

図４に示すように、基体１０上に、バッファー層２２をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などが挙げられる。

次に、バッファー層２２上に、マスク層６０を形成する。マスク層６０は、例えば、電子ビーム蒸着法やプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによる成膜、ならびにフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。

次に、マスク層６０をマスクとして、バッファー層２２上に、第１半導体層３２、発光層３４、および第２半導体層３６をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長させる方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などが挙げられる。これにより、柱状部３０が形成される。

図１に示すように、マスク層６０上に光伝搬層４０を形成する。光伝搬層４０は、例えば、ＭＯＣＶＤ法、スピンコート法などによって形成される。

次に、バッファー層２２上に第１電極５０を形成し、第２半導体層３６上に第２電極５２を形成する。第１電極５０および第２電極５２は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。なお、第１電極５０および第２電極５２の形成順序は、特に限定されない。

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。

２． 第２実施形態
２．１． 発光装置
次に、第２実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。図５は、第２実施形態に係る発光装置２００の柱状部３０を模式的に示す平面図である。以下、第２実施形態に係る発光装置２００において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した発光装置１００では、図２に示すように、第２方向Ｂにおいて、柱状部３０のピッチは周期的に変化し、柱状部３０の密度は、第２方向Ｂにおいて柱状部３０のピッチが周期的に変化していることによって、周期Ｃで変化していた。

これに対して、発光装置２００では、図５に示すように、第２方向Ｂにおいて、柱状部３０の径は周期的に変化し、柱状部３０の密度は、第２方向Ｂにおいて柱状部３０の径が周期的に変化していることによって、周期Ｃで変化している。

上述したように、柱状部３０の密度は、平面視において、単位面積あたりの柱状部３０の面積の割合である。そのため、柱状部３０の径が周期的に変化することによって、柱状部３０の密度が周期的に変化する。

柱状部３０の径の範囲は、例えば、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。

第１方向Ａにおいて、柱状部３０は、ピッチＰで配列されている。第２方向Ｂにおいて
、柱状部３０は、ピッチＱで配列されている。すなわち、柱状部３０の第２方向Ｂのピッチは、一定である。ピッチＰとピッチＱとは、例えば、等しい。

発光装置２００では、柱状部３０の密度は、第２方向Ｂにおいて柱状部３０の径が周期的に変化していることによって、周期Ｃで変化している。そのため、発光装置２００では、発光装置１００と同様に、柱状部３０の密度を低下させることなくフォトニック結晶を形成できる。さらに、発光装置２００では、柱状部３０の径によって屈折率を制御できるため、例えば、柱状部３０の密度とフォトニック結晶の屈折率コントラストとを独立して設定可能である。また、柱状部３０の位置や形状が揺らいでもその影響を小さくできる。

２．２． 発光装置の製造方法
発光装置２００の製造方法は、第２方向Ｂにおいて柱状部３０の径が周期的に変化するように形成される点を除いて発光装置１００の製造方法と同様である。例えば、マスク層６０の開口の大きさを変えることで、柱状部３０の径を変えることができる。

３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図６は、第３実施形態に係るプロジェクター９００を模式的に示す図である。

プロジェクター９００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。

プロジェクター９００は、図示しない筐体と、筐体内に備えられている赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ出射する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂと、を有している。なお、便宜上、図６では、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂを簡略化している。

プロジェクター９００は、さらに、筐体内に備えられている、第１レンズアレイ９０２Ｒと、第２レンズアレイ９０２Ｇと、第３レンズアレイ９０２Ｂと、第１光変調装置９０４Ｒと、第２光変調装置９０４Ｇと、第３光変調装置９０４Ｂと、投射装置９０８と、を有している。第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置９０８は、例えば、投射レンズである。

赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１レンズアレイ９０２Ｒに入射する。赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１レンズアレイ９０２Ｒによって、集光され、例えば重畳されることができる。

第１レンズアレイ９０２Ｒによって集光された光は、第１光変調装置９０４Ｒに入射する。第１光変調装置９０４Ｒは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第１光変調装置９０４Ｒによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。

緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２レンズアレイ９０２Ｇに入射する。緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２レンズアレイ９０２Ｇによって、集光され、例えば重畳されることができる。

第２レンズアレイ９０２Ｇによって集光された光は、第２光変調装置９０４Ｇに入射する。第２光変調装置９０４Ｇは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第２光変調装置９０４Ｇによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。

青色光源１００Ｂから出射された光は、第３レンズアレイ９０２Ｂに入射する。青色光源１００Ｂから出射された光は、第３レンズアレイ９０２Ｂによって、集光され、例えば重畳されることができる。

第３レンズアレイ９０２Ｂによって集光された光は、第３光変調装置９０４Ｂに入射する。第３光変調装置９０４Ｂは、入射した光を画像情報に応じて変調させる。そして、投射装置９０８は、第３光変調装置９０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。

また、プロジェクター９００は、第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂから出射された光を合成して投射装置９０８に導くクロスダイクロイックプリズム９０６を有することができる。

第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム９０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム９０６は、４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射装置９０８によりスクリーン９１０上に投射され、拡大された画像が表示される。

なお、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂは、発光装置１００を映像の画素として画像情報に応じて制御することで、第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂを用いずに、直接的に映像を形成してもよい。そして、投射装置９０８は、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂによって形成された映像を、拡大してスクリーン９１０に投射してもよい。

また、上記の例では、光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micro Mirror Device）が挙げられる。また、投射装置の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。

また、光源を、光源からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる画像形成装置である走査手段を有するような走査型の画像表示装置の光源装置にも適用することが可能である。

上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクター以外にも用いることが可能である。プロジェクター以外の用途には、例えば、屋内外の照明、ディスプレイのバックライト、レーザープリンター、スキャナー、車載用ライト、光を用いるセンシング機器、通信機器等の光源がある。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した第１実施形態に係る発光装置１００では、ＩｎＧａＮ系の発光層３４について説明したが、発光層３４としては、射出される光の波長に応じて、電流が注入されることで発光可能な様々な材料系を用いることができる。例えば、ＡｌＧａＮ系、Ａｌ
ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＩｎＰ系、ＧａＰ系、ＡｌＧａＰ系などの半導体材料を用いることができる。第２実施形態に係る発光装置２００についても同様である。

また、上述した第１実施形態に係る発光装置１００では、複数の柱状部３０を用いてフォトニック結晶の効果を発現させることによって、半導体レーザーの共振器を形成する場合について説明したが、第１実施形態における複数の柱状部３０を用いたフォトニック結晶は、その他の光デバイスにも適用可能である。このような光デバイスとしては、発光ダイオードやスーパールミネッセントダイオードが挙げられる。第２実施形態に係る発光装置２００についても同様である。

本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０…基体、２０…積層体、２２…バッファー層、３０…柱状部、３２…第１半導体層、３４…発光層、３６…第２半導体層、４０…光伝搬層、５０…第１電極、５２…第２電極、６０…マスク層、１００…発光装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、２００…発光装置、９００…プロジェクター、９０２Ｒ…第１レンズアレイ、９０２Ｇ…第２レンズアレイ、９０２Ｂ…第３レンズアレイ、９０４Ｒ…第１光変調装置、９０４Ｇ…第２光変調装置、９０４Ｂ…第３光変調装置、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射装置、９１０…スクリーン

Claims (4)

1. 基体と、
   前記基体に設けられ、複数の柱状部を有する積層体と、
   を有し、
   前記柱状部は、
   第１半導体層と、
   前記第１半導体層とは導電型の異なる第２半導体層と、
   前記第１半導体層と前記第２半導体層との間に設けられた発光層と、
   を有し、
   前記柱状部は、第１方向および前記第１方向と直交する第２方向に配列され、
   前記第１方向において、前記柱状部は、ピッチＰで配列され、
   前記第２方向において、前記柱状部の密度は、周期Ｃで変化し、
   前記発光層で発生する光の波長をλとした場合、
   Ｐ＜Ｃ≦λ
   を満たす、発光装置。
2. 請求項１において、
   前記第２方向において、前記柱状部のピッチは、周期的に変化し、
   前記柱状部の密度は、前記第２方向において前記柱状部のピッチが周期的に変化していることによって、前記周期Ｃで変化している、発光装置。
3. 請求項１において、
   前記第２方向において、前記柱状部の径は、周期的に変化し、
   前記柱状部の密度は、前記第２方向において前記柱状部の径が周期的に変化していることによって、前記周期Ｃで変化している、発光装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置を有する、プロジェクター。

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