JP5891796B2

JP5891796B2 - 発光装置およびその製造方法、並びにプロジェクター

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Publication number: JP5891796B2
Application number: JP2012002992A
Authority: JP
Inventors: 浩康加▲瀬▼谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-01-11
Also published as: JP2013143480A

Description

本発明は、発光装置およびその製造方法、並びにプロジェクターに関する。

発光装置を高輝度化するには、例えば、複数の半導体発光素子をアレイ状に配置する構造がとられる。特許文献１には、アレイ状に配置された複数の半導体発光素子から出射された光の進行方向を、反射素子によって変えて、該光を同じ方向に向けることができる発光装置が開示されている。

特開平８−８０６３７号公報

上記のような発光装置では、半導体発光素子から出射された光は、所定の放射角を有することにより、例えばレンズに入射するまでの間に、光の断面の面積が大きくなることがある。そのため、大きなレンズが必要となる場合がある。したがって、発光装置の小型化を図るためには、半導体発光素子から出射された光がレンズに入射するまでの光路長を、小さくすることが望ましい。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、半導体発光素子から出射される光の進行方向を変えることができ、かつ小型化を図ることができる発光装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記発光装置の製造方法を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記発光装置を有するプロジェクターを提供することにある。

本発明に係る発光装置は、
第１面および前記第１面と反対側の第２面を有し、前記第１面から前記第２面まで貫通する貫通孔が設けられた基板と、
前記貫通孔内に設けられ、前記第２面から突出する光学素子と、
前記第２面側に設けられた半導体発光素子と、
を含み、
前記光学素子は、前記半導体発光素子から出射された光を、前記第１面側に射出する。

このような発光装置によれば、光学素子は、第２面側に設けられた半導体発光素子から出射された光を、第１面側に射出することができる。したがって、半導体発光素子から出射される光の進行方向を変えることができる。

さらに、光学素子は、貫通孔内に設けられ、第２面から突出している。そのため、例えば、光学素子から射出された光が入射するレンズを、第１面に設けることができる。これにより、例えば、レンズが、光学素子を支持する基板とは別の部材によって支持されている場合に比べて、半導体発光素子から出射された光がレンズに入射するまでの光路長を、小さくすることができる。したがって、光の断面の面積が大きくなることを抑制することができる。その結果、レンズの小型化を図ることができ、発光装置全体の小型化を図ることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記第１面に設けられ、前記光学素子から射出された光が入射するレンズを、さらに含んでもよい。

このような発光装置によれば、上述のように、光学素子から射出された光が入射するレンズの小型化を図ることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記光学素子は、
前記第１面と面一に設けられた第３面と、
前記第３面と鋭角をなして接続された第４面と、
前記第３面および前記第４面と接続された第５面と、
を有し、
前記第５面は、前記半導体発光素子から出射された光が入射する面であり、
前記第４面は、前記第５面から入射した光を反射させる面であり、
前記第３面は、前記第４面において反射された光を射出する面であり、
前記レンズは、前記第３面に接合されていてもよい。

このような発光装置によれば、光学素子とレンズとの位置合わせ精度を向上させることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記光学素子は、前記半導体発光素子から出射された光を、前記第１面の垂線方向に射出してもよい。

このような発光装置によれば、第１面に設けられたレンズの設計を容易にすることができる。

本発明に係る発光装置において、
前記半導体発光素子は、複数設けられ、
前記光学素子は、複数設けられていてもよい。

このような発光装置によれば、高輝度化を図ることができ、さらに複数の半導体発光素子から出射される光を、同じ方向に向けることができる。

本発明に係る発光装置の製造方法は、
基板の第１面に、前記第１面に対して傾斜した面によって規定される穴部を形成する工程と、
前記穴部に原料体を埋めて、光学素子を形成する工程と、
前記基板を、前記第１面の反対側からエッチングして前記基板の第２面を形成し、前記光学素子の一部を前記第２面から突出させる工程と、
前記第２面側に、半導体発光素子を配置する工程と、
を含み、
前記光学素子は、前記半導体発光素子から出射された光を、前記第１面側に射出する。

このような発光装置の製造方法によれば、半導体発光素子から出射される光の進行方向を変えることができ、かつ小型化を図ることができる発光装置を形成することができる。

本発明に係るプロジェクターは、
本発明に係る発光装置と、
前記発光装置から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。

このようなプロジェクターによれば、本発明に係る発光装置を含むことにより、小型化を図ることができる。

本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。本実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。本実施形態に係る発光装置の基板を模式的に示す断面図。本実施形態に係る発光装置の半導体発光素子を模式的に示す断面図。本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。本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。本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。本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。本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。本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。本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。本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。本実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。本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．発光装置
まず、本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、本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、図１に示した本実施形態に係る発光装置１００の一部を拡大した図である。図３は、本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３のＩ−Ｉ線断面図である。また、便宜上、図１〜図３では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。

発光装置１００は、図１〜図３に示すように、基板１０と、光学素子２０と、半導体発光素子５０と、を含む。さらに、発光装置１００は、第１膜３０と、第２膜３２と、レンズ４０と、を含むことができる。なお、便宜上、図１〜図３では、半導体発光素子５０を簡略化して図示している。

基板１０は、図１および図２に示すように、第１面１２と、第１面１２とは反対側の第２面１４と、を有している。図示の例では、第１面１２および第２面１４は、互いに平行である。基板１０の厚みは、例えば、２００μｍ以上４００μｍ以下である。基板１０としては、例えば、シリコン基板を用いる。

ここで、図４は、図１に示す基板１０の一部を拡大した図である。基板１０は、図４に示すように、例えば、（１００）面である面Ｓに対してオフ角αを付けて切り出された基板である。すなわち、基板１０の第１面１２および第２面１４は、（１００）面に対してオフ角αを有することができる。

オフ角αの大きさを調整することによって、図１および図２に示すように、光学素子２０から射出された光Ｌの進行方向を、第１面１２の垂線Ｐ方向（垂線Ｐに沿う方向、−Ｚ方向）にすることができる。例えば、光学素子２０の材質が、屈折率１．５のガラスである場合、オフ角αの大きさを、２．２８°とすることにより、光学素子２０から射出された光Ｌの進行方向を、垂線Ｐ方向にすることができる。オフ角αの大きさは、光学素子２０の屈折率によって適宜変更することができる。

なお、第１面１２および第２面１４は、（１００）面に対してオフ角αを有さず、（１００）面であってもよい。光学素子２０の屈折率が２．１２２８の場合は、面１２，１４がオフ角αを有していなくても、光学素子２０から射出された光Ｌの進行方向を、垂線Ｐ方向にすることができる。

基板１０には、貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６は、シリコン基板１０を、第１面１２から第２面１４まで貫通している。貫通孔１６の第１面１２における開口径は、貫通孔１６の第２面１４における開口径より大きい。

貫通孔１６は、図２に示すように、基板１０の面１７，１８によって、規定されている。面１７，１８は、貫通孔１６の内面ともいえる。貫通孔１６を、水酸化カリウム（ＫＯＨ）やハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）などのエッチング液を用いたウェットエッチング法により形成した場合、面１７，１８は、（１１１）面または（１１１）面と等価な面となる。この場合、第２面１４に対する面１７の傾き角度β１は、５４．７４°からオフ角αを差し引いた値（５４．７４−α）°となる。第２面１４に対する面１８の傾き角度β２は、５４．７４°にオフ角αを加えた値（５４．７４＋α）°となる。

光学素子２０は、図１および図２に示すように、貫通孔１６内に設けられ、第２面１４から突出している。すなわち、光学素子２０は、貫通孔１６内に設けられた部分と、第２面１４よりも上方（＋Ｚ方向）に設けられた部分と、を有している。光学素子２０の材質としては、例えば、ガラスが挙げられる。

光学素子２０の断面形状は、例えば、鋭角三角形である。図２に示す例では、光学素子２０は、第３面２２と、第４面２４と、第５面２６と、を有している。面２２，２４，２６は、例えば、平坦な面である。

第３面２２は、例えば、基板１０の第１面１２と面一に形成されている。第４面２４は、第３面２２と鋭角をなして接続されている。第４面２４は、第１面１２および第２面１４に対して傾斜している。第５面２６は、第３面２２および第４面２４と鋭角をなして接続されている。第５面２６は、第１面１２および第２面１４に対して傾斜している。

第５面２６は、半導体発光素子５０から出射された光Ｌが入射する面である。第４面２４は、第５面２６から入射された光Ｌを反射させる面である。第３面２２は、第４面２４において反射された光Ｌを射出する面である。光学素子２０は、半導体発光素子５０から出射された光Ｌを、第１面１２側に射出することができる。

図示の例では、第４面２４は、第５面２６から入射された光Ｌを垂線Ｐ方向に反射させ、第３面２２から射出された光Ｌは、垂線Ｐ方向に進行している。すなわち、光学素子２０は、半導体発光素子２０から出射された光Ｌを、垂線Ｐ方向に射出している。

第１膜３０は、第４面２４に設けられている。第１膜３０によって、第４面２４は、半導体発光素子５０に生じる光の波長帯において、高い反射率を有することができる。第４面の該反射率は、１００％、あるいはそれに近いことが望ましい。第１膜３０としては、例えば、銅、アルミニウム、金などの金属膜や、酸化アルミニウム膜や酸化チタン膜などを積層させた誘電体多層膜などを用いる。

第２膜３２は、第５面２６、および第１膜３０の表面（第４面２４に接する面と反対側の面）に設けられている。第２膜３２は、半導体発光素子５０に生じる光の波長帯において、高い透過率を有することができる。第２膜３２の該透過率は、１００％、あるいはそれに近いことが望ましい。第２膜３２としては、例えば、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜を用いる。第２膜３２は、第１面１２の反対側から基板１０をエッチングする工程において（図９参照）、光学素子２０および第１膜３０がエッチングされることを抑制することができる。なお、上述したオフ角αの大きさを、光学素子２０の屈折率と第２膜３２の屈折率とを考慮して、決定してもよい。

レンズ４０は、第１面１２に設けられている。レンズ４０は、図３に示すように、基板１０の厚み方向（Ｚ軸方向）からの平面視において（以下、単に「平面視において」ともいう）、第３面２２と重なっている。より具体的には、平面視において、レンズ４０の外縁の内側に、第３面２２が配置されている。レンズ４０は、シリンドリカルレンズでもよい。レンズ４０の材質としては、例えば、樹脂、ガラスが挙げられる。

レンズ４０には、光学素子２０から射出された光Ｌが入射する。レンズ４０は、光学素子２０から射出された光Ｌが入射する入射面４２と、入射面４２から入射された光Ｌが射出される射出面４４と、を有することができる。入射面４２は、平坦な面であり、第１面１２および第３面２２と接合されていてもよい。例えば平面視において、入射面４２の外縁の内側に、第３面２２が配置されている。

射出面４４は、例えば、凸曲面である。レンズ４０に入射された光Ｌは、凸曲面によって、集光される、または拡散角を小さくされることができる。レンズ４０から射出された光Ｌは、垂線Ｐ方向に進行することができる。

半導体発光素子５０は、基板１０の第２面１４側に設けられている。図１および図２に示す例では、半導体発光素子５０は、基板１０上に（第２面１４に）設けられている。

半導体発光素子５０の数は、特に限定されないが、図１および図３に示す例では、３つ設けられおり、Ｘ軸に沿って配列されている。このように、複数の半導体発光素子５０は、アレイ状に配置されていてもよい。半導体発光素子５０の数に応じて、光学素子２０、膜３０，３２、およびレンズ４０は、複数設けられることができる。複数のレンズ４０は、一体的に形成され、レンズアレイ４６を構成していてもよい。

図示の例では、半導体発光素子５０は、第２膜３２と離間しているが、第２膜３２に接していてもよい。半導体発光素子５０が第２膜３２に接していることにより、光学素子２０と半導体発光素子５０との位置合わせ精度を向上させることができる。また、半導体発光素子５０から出射された光Ｌが光学素子２０に入射するまでの光路長を小さくすることができ、その分、所定の放射角を有する光Ｌの断面の面積が大きくなることを抑制することができる。

半導体発光素子５０としては、例えば、半導体レーザー、スーパールミネッセントダイオード（ＳｕｐｅｒＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ；ＳＬＤ）などを用いることができる。

ここで、図５は、半導体発光素子５０を模式的に示す断面図である。半導体発光素子５０は、図５に示すように、支持基板５１と、第１クラッド層５２と、活性層５３と、第２クラッド層５４と、コンタクト層５５と、第１電極５６と、第２電極５７と、反射部５８と、を有することができる。

支持基板５１としては、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板などを用いる。

第１クラッド層５２は、支持基板５１上に形成されている。第１クラッド層５２としては、例えば、ｎ型のＩｎＧａＡｌＰ層を用いる。

活性層５３は、第１クラッド層５２上に形成されている。活性層５３は、例えば、ＩｎＧａＰウェル層とＩｎＧａＡｌＰバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。

第２クラッド層５４は、活性層５３上に形成されている。第２クラッド層５４としては、例えば、第２導電型（例えばｐ型）のＩｎＧａＡｌＰ層を用いる。

例えば、ｐ型の第２クラッド層５４、不純物がドーピングされていない活性層５３、およびｎ型の第１クラッド層５２により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１クラッド層５２および第２クラッド層５４の各々は、活性層５３よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層５３は、光を発生させ、かつ光を増幅しつつ導波させる機能を有する。第１クラッド層５２および第２クラッド層５４は、活性層５３を挟んで、注入キャリア（電子および正孔）並びに光を閉じ込める機能（光の漏れを抑制する機能）を有する。

半導体発光素子５０は、第１電極５６と第２電極５７との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加する（電流を注入する）と、活性層５３において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。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、活性層５３内で光の強度が増幅される。そして、強度が増幅された光は、活性層５３の第１側面５３ａから光Ｌとして出射される。光Ｌは、所定の放射角を有して出射される。

このように、半導体発光素子５０は、活性層５３の側面から光を出射する、いわゆる端面発光型の発光素子である。

図示の例では、活性層５３の第１側面５３ａと反対側の第２側面５３ｂには、反射部５８が設けられている。反射部５８により、第２側面５３ｂからは、光が出射されない。反射部５８としては、例えば、酸化アルミニウム層および酸化チタン層を積層させた誘電体多層膜を用いる。

なお、図示はしないが、反射部５８は設けられていなくてもよく、第２側面５３ｂから光が出射されてもよい。このように両側面５３ａ，５３ｂから光が出射される場合、両側面５３ａ，５３ｂの各々に対応して、光学素子２０およびレンズ４０を設けることができる。

コンタクト層５５は、第２クラッド層５４上に形成されている。コンタクト層５５としては、例えば、ｐ型のＧａＡｓ層を用いる。

第１電極５６は、支持基板５１の下の全面に形成されている。第１電極５６としては、例えば、基板５１側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。

第２電極５７は、コンタクト層５５上に形成されている。第２電極５７としては、例えば、コンタクト層５５側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。

半導体発光素子５０は、第１電極５６側を第２面１４に向けて、基板１０上に設けられていてもよいし、第２電極５７側を第２面１４に向けて、基板１０上に設けられていてもよい。

なお、第１クラッド層５２と支持基板５１との間に、第２コンタクト層（図示せず）を設け、第１電極５６を第２コンタクト層上に設けてもよい。これにより、片面電極構造を得ることができる。この形態では、半導体発光素子５０は、支持基板５１側を第２面１４に向けて、基板１０上に設けられる。

半導体発光素子５０は、例えば、エピタキシャル成長技術や、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成される。

本実施形態に係る発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

発光装置１００によれば、光学素子２０は、第２面１４側に設けられた半導体発光素子５０から出射された光Ｌを、第１面１２側に射出することができる。したがって、発光装置１００では、半導体発光素子５０から出射される光Ｌの進行方向を変えることができる。

さらに、光学素子２０は、貫通孔１６内に設けられ、第２面１４から突出している。そのため、例えば、光学素子２０から射出された光Ｌが入射するレンズ４０を、第１面１２に設けることができる。これにより、例えば、レンズが、光学素子を支持する基板とは別の部材によって支持されている場合に比べて、半導体発光素子５０から出射された光Ｌがレンズ４０に入射するまでの光路長を、小さくすることができる。したがって、光Ｌの断面の面積が大きくなることを抑制することができる。その結果、レンズ４０の小型化を図ることができ、発光装置１００全体の小型化を図ることができる。

また、半導体発光素子５０から出射される光Ｌは、例えば、空気よりも屈折率の大きき光学素子２０に入射するので、放射角を小さくすることができる。そのため、例えば、光Ｌの断面の面積が大きくなることを抑制することができる。

さらに、発光装置１００では、上述のように、光学素子２０の一部は、基板１０を貫通する貫通孔１６内に設けられている。貫通孔１６は、例えばフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成されることができる。そのため、光学素子２０は、半導体発光素子５０が設けられる第２面１４において、高い位置精度を有することができる。その結果、例えば、光学素子２０と半導体発光素子５０との位置合わせ精度を向上させることができる。

発光装置１００によれば、光学素子２０から射出された光Ｌが入射するレンズ４０は、第１面１２に設けられている。これにより、上述のように、レンズ４０の小型化を図ることができる。

さらに、発光装置１００では、レンズ４０は、光学素子２０が配置された基板１０に設けられているため、別途、レンズ４０を支持する部材を設ける必要がなく、その分、発光装置１００の小型化を図ることができる。

さらに、発光装置１００では、基板１０の厚みを小さくすることによって、半導体発光素子５０から出射された光Ｌがレンズ４０に入射するまでの光路長を、容易に小さくすることができる。

発光装置１００によれば、光学素子２０の第３面２２は、第１面１２と面一に設けられ、レンズ４０は、第３面２２に接合されていることができる。これにより、光学素子２０とレンズ４０との位置合わせ精度を向上させることができる。

発光装置１００によれば、半導体発光素子５０から出射された光Ｌを、第１面１２の垂線Ｐ方向に射出することができる。これにより、第１面１２に設けられたレンズ４０の設計を容易にすることができる。

発光装置１００によれば、半導体発光素子５０は、複数設けられ、これに対応して、光学素子２０は、複数設けられることができる。これにより、発光装置１００の高輝度化を図ることができ、さらに複数の半導体発光素子５０から出射される光Ｌを、同じ方向に向けることができる。

２．発光装置の製造方法
次に、本実施形態に係る発光装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図６〜図１３は、本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。なお、図６〜図１０では、図１に対して上下反転させた状態を図示している。

図６に示すように、例えば、（１００）面である面Ｓに対してオフ角α（図４参照）を付けて切り出された基板１０を用意する。

次に、基板１０をパターニングして、第１面１２に穴部１６ａを形成する。パターニングは、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて行われる。より具体的には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）やハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）などのエッチング液を用いたウェットエッチング法によって、穴部１６ａを形成する。これにより、穴部１６ａを規定する面１７，１８を、（１１１）面または（１１１）面と等価な面とすることができ、第１面１２に対して傾斜した面とすることができる。

図７に示すように、穴部１６ａの内面（面１７，１８）を覆うように、第２膜３２を形成する。次に、面１７に形成された第２膜３２の表面（面１７に接する面と反対側の面）に、第１膜３０を形成する。面１８に形成された第２膜３２には、第１膜３０を形成しない。第１膜３０および第２膜３２は、例えば、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタ法、イオンアシスト蒸着（ＩｏｎＡｓｓｉｓｔｅｄＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成される。

図８に示すように、穴部１６ａに原料体２０ａを埋めて、光学素子２０を形成する。原料体２０ａとしては、例えば、融点が３００℃程度のガラスフリットを用いる。穴部１６ａに、溶かした状態の原料体２０ａを流し込んだ後、冷却することによって光学素子２０を得ることができる。

図示の例では、光学素子２０の第３面２２は、基板１０の第１面１２と面一となるように形成されている。光学素子２０の、第１膜３０に接する部分は、第４面２４となり、第２膜３２に接する部分は、第５面２５となる。例えば、面１７，２４は、互いに平行であり、面１８，２６は、互いに平行である。

図９に示すように、基板１０を、第１面１２の反対側からエッチングして基板１０の第２面１４を形成し、光学素子２０の一部を第２面１４から突出させる。図示の例では、該エッチングによって、第２膜３２が露出される。該エッチングは、ドライエッチング法によって行われてもよいし、ウェットエッチング法によって行われてもよい。該エッチングによって、基板１０の第２面１４が形成（露出）される。また、該エッチングによって、基板１０に貫通孔１６が形成される。第２膜３２により、該エッチングによって、光学素子２０および第１膜３０がエッチングされることを抑制することができる。

図１０に示すように、第１面１２にレンズ４０（図示の例では、レンズアレイ４６ともいえる）を形成する。レンズ４０は、第３面２２に接合されることができる。レンズ４０は、例えば、射出成形、２Ｐ（ＰｈｏｔｏＰｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）法などによって形成された後、接着剤によって、面１２，２２に接合されてもよい。また、レンズ４０は、金型転写成形によって形成されて、面１２，２２に接合されてもよい。以下、レンズ４０を、金型転写成形によって形成する例について説明する。

図１１に示すように、凹部６２が形成された金型６０を用意し、凹部６２を埋めるように、樹脂体４０ａを公知の方法により塗布する。樹脂体４０ａの材質は、熱硬化性樹脂である。

図１２に示すように、樹脂体４０ａの面４２ａ（レンズ４０の入射面４２となる面）と、面１２，２２が接するように、基板１０および光学素子２０を配置する。

図１３に示すように、オーブンなどによって樹脂体４０ａを硬化させて、レンズ４０を形成する。樹脂体４０ａを硬化させるための熱によって、レンズ４０は、面１２，２２に接合される。その後、レンズ４０から、金型６０を剥離する。

図１に示すように、第２面１４に、半導体発光素子５０を配置する。より具体的には、ろう材（図示せず）を介して、第２面１４に半導体発光素子５０を搭載する。

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。

本実施形態に係る発光装置１００の製造方法によれば、例えば、以下の特徴を有する。

発光装置１００の製造方法によれば、第２面１４側に設けられた半導体発光素子５０から出射された光Ｌを、第１面１２側に射出することができる光学素子２０を形成することができる。そのため、半導体発光素子５０から出射される光Ｌの進行方向を変えることができる発光装置１００を形成することができる。

さらに、発光装置１００の製造方法では、貫通孔１６内に設けられ、第２面１４から突出している光学素子２０を形成することができる。そのため、例えば、光学素子２０から射出された光Ｌが入射するレンズ４０を、第１面１２に形成することができる。これにより、例えば、レンズが、光学素子を支持する基板とは別の部材によって支持されている場合に比べて、半導体発光素子５０から出射された光Ｌがレンズ４０に入射するまでの光路長を、小さくすることができる。したがって、光Ｌの断面の面積が大きくなることを抑制することができる。その結果、レンズ４０の小型化を図ることができる発光装置１００を形成することができる。

さらに、発光装置１００の製造方法では、光学素子２０の一部を、例えばフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などによる半導体加工技術によって形成された穴部１６ａ内に設けることができる。そのため、光学素子２０は、半導体発光素子５０が設けられる第２面１４において、高い位置精度を有することができる。その結果、例えば、光学素子２０と半導体発光素子５０との位置合わせ精度を向上させることができる。また、穴部１６ａを半導体加工技術によって形成することにより、光学素子２０の小型化を図ることができる。

３．発光装置の変形例
次に、本実施形態の変形例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１４は、本実施形態の変形例に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。以下、本実施形態の変形例に係る発光装置２００において、本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。なお、便宜上、図１４では、半導体発光素子５０を簡略化して図示している。

発光装置１００では、図２に示すように、半導体発光素子５０は、基板１０に搭載されていた。より具体的には、半導体発光素子５０は、ろう材（図示せず）などを介して、基板１０の第２面１４に接合されていた。

これに対して、発光装置２００では、図１４に示すように、半導体発光素子５０は、サブマウント７２を介して金属基板７０に搭載されている。より具体的には、半導体発光素子５０は、ろう材（図示せず）などを介して、サブマウント７２に接合されている。

金属基板２０の材質としては、例えば、銅が挙げられる。サブマウント７２の材質としては、例えば、シリコンが挙げられる。サブマウント７２と半導体発光素子５０との熱膨張率の差は、金属基板７０と半導体発光素子５０との熱膨張率の差よりも小さい。サブマウント７２を、金属基板７０と半導体発光素子５０との間に配置することにより、金属基板７０と半導体発光素子５０との熱膨張率の差によって、半導体発光素子５０に応力が生じることを抑制することができる。

図示の例では、半導体発光素子５０は、基板１０の第２面１４に接している。

発光装置２００によれば、発光装置１００に比べて、放熱性を向上させることができる。

４．プロジェクター
次に、本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１５は、本実施形態に係るプロジェクター５００を模式的に示す図である。なお、便宜上、図１５では、プロジェクター５００を構成する筐体を省略して図示している。

プロジェクター５００は、図１５に示すように、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂを含む。プロジェクター５００の光源としては、本発明に係る発光装置を用いることができる。以下では、図１５に示すように、プロジェクター５００の光源として、発光装置１００（赤色発光装置１００Ｒ、緑色発光装置１００Ｇ、青色発光装置１００Ｂ）を用いた例について説明する。なお、便宜上、図１５では、発光装置１００を簡略化して図示している。

プロジェクター５００は、さらに、透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂと、投射レンズ（投射装置）５０８と、を含む。

光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。

各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ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５０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム５０６は、例えば、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十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成される。

クロスダイクロイックプリズム５０６によって合成された光は、投射光学系である投射レンズ５０８に入射する。投射レンズ５０８は、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって形成された像を拡大して、スクリーン（表示面）５１０に投射する。

プロジェクター５００によれば、半導体発光素子から出射される光の進行方向を変えることができ、かつ小型化を図ることができる発光装置１００を含む。したがって、プロジェクター５００は、小型化を図ることができる。

なお、上述の例では、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（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、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１００を、光源１００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（プロジェクター）の光源装置にも適用することが可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（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）を含む。また、本発明は、実施の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、実施の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、実施の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基板、１２第１面、１４第２面、１６貫通孔、１６ａ穴部、
１７基板の面、１８基板の面、２０光学素子、２０ａ原料体、２２第３面、
２４第４面、２６第５面、３０第１膜、３２第２膜、４０レンズ、
４０ａ樹脂体、４２入射面、４２ａ樹脂体の面、４４射出面、
４６レンズアレイ、５０半導体発光素子、５１支持基板、５２第１クラッド層、
５３活性層、５３ａ第１側面、５３ｂ第２側面、５４第２クラッド層、
５５コンタクト層、５６第１電極、５７第２電極、５８反射部、６０金型、
６２凹部、７０金属基板、７２サブマウント、１００発光装置、
２００発光装置、５００プロジェクター、５０４ライトバルブ、
５０６クロスダイクロイックプリズム、５０８投射レンズ、５１０スクリーン

Claims

第１面および前記第１面と反対側の第２面を有し、前記第１面から前記第２面まで貫通する貫通孔が設けられた基板と、
前記貫通孔内に設けられ、前記第２面から突出する光学素子と、
前記第２面側に接して設けられた半導体発光素子と、
前記第１面に設けられ、前記光学素子から射出された光が入射するレンズと、
を含み、
前記光学素子は、
前記第１面と面一に設けられた第３面と、
前記第３面と鋭角をなして接続された第４面と、
前記第３面および前記第４面と接続された第５面と、
を有し、
前記第５面は、前記半導体発光素子から出射された光が入射する面であり、
前記第４面は、前記第５面から入射した光を反射させる面であり、
前記第３面は、前記第４面において反射された光を射出する面であり、
前記レンズは、前記第３面に接合され、
前記半導体発光素子から出射された光を、前記第１面側に射出する、
ことを特徴とする発光装置。
前記光学素子は、前記半導体発光素子から出射された光を、前記第１面の垂線方向に射出する、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記半導体発光素子は、複数設けられ、
前記光学素子は、複数設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし２のいずれか１項に記載の発光装置。
基板の第１面に、前記第１面に対して傾斜した面によって規定される穴部を形成する工程と、
前記穴部に原料体を埋めて、光学素子を形成する工程と、
前記基板を、前記第１面の反対側からエッチングして前記基板の第２面を形成し、前記光学素子の一部を前記第２面から突出させる工程と、
前記第２面側に接して半導体発光素子を配置する工程と、
前記光学素子から射出された光が入射するレンズを前記第１面に設ける工程と、
を含み、
前記光学素子は、
前記第１面と面一に設けられた第３面と、
前記第３面と鋭角をなして接続された第４面と、
前記第３面および前記第４面と接続された第５面と、
を有し、
前記第５面は、前記半導体発光素子から出射された光が入射する面であり、
前記第４面は、前記第５面から入射した光を反射させる面であり、
前記第３面は、前記第４面において反射された光を射出する面であり、
前記レンズは、前記第３面に接合され、
前記光学素子は、前記半導体発光素子から出射された光を、前記第１面側に射出する、
ことを特徴とする発光装置の製造方法。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置と、
前記発光装置から出射された光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、ことを特徴とするプロジェクター。