JP7230901B2 - 発光装置およびプロジェクター - Google Patents

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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。中でも、ナノコラムを適用した半導体レーザーは、ナノコラムによる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実現できると期待されている。
例えば特許文献１には、ｎ型ＧａＮ層、発光層、ｐ型ＧａＮ層を、順に積層した複数のナノコラムを有する半導体発光素子が記載されている。このような発光素子では、ナノコラムを２次元アレイ状に成長させ、ナノコラム上に電極を形成する。
特開２００７－２７２９８号公報
上記のような発光素子において、特にナノコラムを密に設けると、電極の外縁において、電極の一部としか重ならないナノコラムが存在する。電極の外縁において電極の一部としか重ならないナノコラムが存在すると、電極の外縁近傍では、電極の中央に比べて、発光強度が低下する場合がある。
本発明に係る発光装置の一態様は、
ｎ個の柱状部と、前記ｎ個の柱状部に電流を注入する電極と、を有し、
前記ｎ個の柱状部の各々は、
第１半導体層と、
前記第１半導体層と導電型の異なる第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、
前記第１半導体層と前記発光層との積層方向からみて、
前記ｎ個の柱状部のうちｐ個の第１柱状部は、前記電極の外縁と重ならず、
前記ｎ個の柱状部のうちｑ個の第２柱状部は、前記電極の外縁と重なり、
前記ｑ個の第２柱状部のうち、中心が前記電極と重なる第２柱状部の数は、中心が前記電極と重ならない第２柱状部の数よりも多い、発光装置。
ただし、ｎ＝ｐ＋ｑである。
本発明に係るプロジェクターの一態様は、
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平面図。 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断面図。 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１実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第１実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第２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。 第２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。 第３実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第４実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第５実施形態に係る発光モジュールを模式的に示す平面図。 第６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
１．１．１． 全体の構成
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を模式的に示す平面図である。図２は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。図３は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。
発光装置１００は、図１～図３に示すように、例えば、基板１０と、積層体２０と、第１電極４０と、第２電極４２と、絶縁層５０と、配線６０と、ダミー柱状部７０と、を有している。発光装置１００は、例えば、半導体レーザーである。なお、便宜上、図１では、柱状部３０、第２電極４２、配線６０、およびダミー柱状部７０以外の部材の図示を省略している。また、図１では、第２電極４２を透視して図示している。ダミー柱状部７０は、特許請求の範囲における第３柱状部に相当する。
基板１０は、例えば、Ｓｉ基板、ＧａＮ基板、サファイア基板、ＳｉＣ基板などである。
積層体２０は、基板１０に設けられている。図示の例では、積層体２０は、基板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、柱状部３０と、を有している。
本明細書では、積層体２０の積層方向（以下、単に「積層方向」ともいう）において、発光層３４を基準とした場合、発光層３４から第２半導体層３６に向かう方向を「上」とし、発光層３４から第１半導体層３２に向かう方向を「下」として説明する。また、積層方向と直交する方向を「面内方向」ともいう。また、「積層体２０の積層方向」とは、柱状部３０の第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、基板１０上に設けられている。バッファー層２２は、例えば、Ｓｉ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２４が設けられている。マスク層２４は、例えば、酸化シリコン層、チタン層、酸化チタン層、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。言い換えれば、柱状部３０は、バッファー層２２を介して基板１０から上方に突出している。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。柱状部３０の平面形状は、例えば、多角形、円である。図１に示す例では、柱状部３０の平面形状、すなわち積層方向からみた柱状部３０の外縁の形状は、正六角形である。しかしながら、柱状部３０の平面形状は、これに限定されない。柱状部３０の平面形状は、例えば、円形、楕円形、あるいは六角形などの多角形などでもよい。
柱状部３０の径は、例えば、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。柱状部３０の径を５００ｎｍ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することができる。
なお、「柱状部の径」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。
柱状部３０は、複数設けられている。隣り合う柱状部３０の間は、例えば、空隙である。隣り合う柱状部３０の間隔は、例えば、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の柱状部３０は、積層方向からみて、所定の方向に所定のピッチで配列されている。図示の例では、複数の柱状部３０は、例えば、三角格子状に配置されている。なお、複数の柱状部３０の配置は、特に限定されず、正方格子状あるいは長方格子状などの四角格子状に配置されていてもよい。複数の柱状部３０は、フォトニック結晶の効果を発現することができる。
なお、「柱状部のピッチ」とは、所定の方向に沿って隣り合う柱状部３０の中心Ｃ間の距離である。「柱状部の中心」とは、柱状部３０の平面形状が円の場合は、該円の中心であり、柱状部３０の平面形状が円ではない形状の場合は、最小包含円の中心である。例えば、柱状部３０の中心は、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中心であり、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中心である。
柱状部３０は、図２に示すように、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、基板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、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。
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、電流が注入されることで光を発生させる。発光層３４は、例えば、ウェル層と、バリア層と、を有している。ウェル層およびバリア層は、不純物が意図的にドープされていないｉ型の半導体層である。ウェル層は、例えば、ＩｎＧａＮ層である。バリア層は、例えば、ＧａＮ層である。発光層
３４は、ウェル層とバリア層とから構成されたＭＱＷ（Multiple Quantum Well）構造を有している。
なお、発光層３４を構成するウェル層およびバリア層の数は、特に限定されない。例えば、ウェル層は、１層だけ設けられていてもよく、この場合、発光層３４は、ＳＱＷ（Single Quantum Well）構造を有している。
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、例えば、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＮ層である。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。
柱状部３０は、基板１０側の第１面３８と、第１面３８と反対側の第２面３９と、を有している。図示の例では、第２面３９は、ファセット面４で構成されている。第１面３８は、例えば、柱状部３０の下面である。第２面３９は、例えば、柱状部３０の上面である。
なお、図示はしないが、第１半導体層３２と発光層３４との間に、ＯＣＬ（Optical Confinement Layer）が設けられていてもよい。また、発光層３４と第２半導体層３６との間に、ＥＢＬ（Electron Blocking Layer）が設けられていてもよい。
発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層３６、不純物がドープされていないｉ型の発光層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４０と第２電極４２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に電流が注入されて発光層３４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。発光層３４で発生した光は、面内方向に伝搬し、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て、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。
なお、図示はしないが、基板１０とバッファー層２２との間、または基板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４２側からのみ光を出射することができる。
第１電極４０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４０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極４０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４０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４０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４０としては、例えば、バッファー層２２側から、Ｃｒ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４２は、第２半導体層３６上に設けられている。第２電極４２は、第２半導体層３６と電気的に接続されている。第２半導体層３６は、第２電極４２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極４２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４２としては、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）などを用いる。
絶縁層５０は、積層方向からみて、第２電極４２の周囲に設けられている。絶縁層５０は、ダミー柱状部７０上に設けられている。絶縁層５０は、例えば、酸化シリコン層である。絶縁層５０は、柱状部３０と配線６０とを電気的に分離している。
配線６０は、第２電極４２上および絶縁層５０上に設けられている。配線６０は、例えば、Ｃｕ層、Ａｌ層、ＣｕとＡｌとの合金からなる層、Ｔｉ層、Ｗ層などである。配線６０は、第２電極４２に電流を流すための配線である。
ダミー柱状部７０は、バッファー層２２上に設けられている。ダミー柱状部７０の形状および大きさは、例えば、柱状部３０の形状および大きさと同じである。ダミー柱状部７０の材質は、柱状部３０の材質と同じである。ダミー柱状部７０は、積層方向からみて、第２電極４２と重なっていない。ダミー柱状部７０は、第２電極４２と接していない。
なお、上記では、ＩｎＧａＮ系の発光層３４について説明したが、発光層３４としては、出射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、ＡｌＧａＡｓ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。
また、発光装置１００は、レーザーに限らず、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であってもよい。
１．１．２． 柱状部と第２電極との関係
発光装置１００は、画素２を有している。画素２は、ｎ個の柱状部３０と、ｎ個の柱状部３０の各々に電流を注入する第２電極４２と、を有している。さらに、画素２は、例えば、バッファー層２２と、第１電極４０と、を有している。ｎは、例えば、２０以上の整数である。図１に示す例では、ｎ＝７２である。積層方向からみて、ｎ個の柱状部３０の各々は、第２電極４２と重なっている。ｎ個の柱状部３０は、三角格子状に配列されている。
積層方向からみて、ｎ個の柱状部３０のうちｐ個の第１柱状部３０ａは、第２電極４２の外縁６と重なっていない。ｐは、ゼロより大きい整数である。図１に示す例では、ｐ＝４２である。図２に示す例では、第１柱状部３０ａは、第２面３９の全面で第２電極４２と接している。
積層方向からみて、ｎ個の柱状部３０のうちｑ個の第２柱状部３０ｂは、第２電極４２の外縁６と重なっている。ただし、ｎ＝ｐ＋ｑである。ｑは、ゼロより大きい整数である。図１に示す例では、ｑ＝３０である。図２に示す例では、第２柱状部３０ｂは、第２面３９の一部で第２電極４２と接している。
積層方向からみて、ｑ個の第２柱状部３０ｂのうち、中心Ｃが第２電極４２と重なる第２柱状部３０ｂの数は、中心Ｃが第２電極４２と重ならない第２柱状部３０ｂの数よりも多い。図１に示す例では、ｑ個の第２柱状部３０ｂのうち、中心Ｃが第２電極４２と重なる第２柱状部３０ｂの数は、２１個である。ｑ個の第２柱状部３０ｂのうち、中心Ｃが第２電極４２と重ならない第２柱状部３０ｂの数は、９個である。中心Ｃの位置は、例えば、ファセット面４の頂点の位置である。
積層方向からみて、第２電極４２の外縁６は、例えば、第１辺６ａと、第２辺６ｂと、第３辺６ｃと、第４辺６ｄと、を有している。
第１辺６ａは、ｎ個の柱状部３０のうち隣り合う柱状部３０の中心を結ぶ第１線分Ｌと平行である。第２辺６ｂは、第１辺６ａと平行である。第３辺６ｃは、第１辺６ａに対して垂直である。第４辺６ｄは、第３辺６ｃと平行である。第２電極４２の平面形状は、例えば、長方形である。第１辺６ａの長さは、ｎ個の柱状部３０のピッチの整数倍であり、
図示の例では、ｎ個の柱状部３０のピッチの７倍である。なお、第２電極４２の平面形状は、長方形に限定されない。
積層方向からみて、ｑ個の第２柱状部３０ｂのうち、第１辺６ａと重なるｒ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、第２電極４２と重なっている。ｒは、ゼロより大きい整数である。図示の例では、ｒ＝７である。ｑ個の第２柱状部３０ｂのうち、第２辺６ｂと重なるｓ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、第２電極４２と重なっている。ｓは、ゼロより大きい整数である。図示の例では、ｓ＝７である。
積層方向からみて、第３辺６ｃと重なるｖ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、第２電極４２と重なっている。ｖは、ゼロより大きい整数である。図示の例では、ｖ＝４である。第４辺６ｄと重なるｗ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、第２電極４２と重なっている。ｗは、ゼロより大きい整数である。図示の例では、ｗ＝５である。
発光装置１００は、ｔ個のダミー柱状部７０を有している。ｔは、例えば、１０以上の整数である。図１に示す例では、ｔ＝３８である。積層方向からみて、ダミー柱状部７０は、第２電極４２と重なっていない。ｔ個のダミー柱状部７０は、ｎ個の柱状部３０を囲んでいる。
図示の例では、第１辺６ａの方向に、第１柱状部３０ａとダミー柱状部７０とは、隣り合っていない。すなわち、図示の例では、第１辺６ａの方向に第１柱状部３０ａに隣り合うダミー柱状部７０は、存在しない。ここで、「第１辺６ａの方向において第１柱状部３０ａに隣り合うダミー柱状部７０」とは、第１柱状部３０ａの中心Ｃとダミー柱状部７０の中心を結ぶ第１辺６ａと平行な線分が、第２柱状部３０ｂと交差しないダミー柱状部７０ことをいう。また、「第１辺６ａの方向」とは、第１辺６ａの延在方向である。
１．１．３． 作用効果
発光装置１００では、積層方向からみて、ｎ個の柱状部３０のうちｐ個の第１柱状部３０ａは、第２電極４２の外縁６と重ならず、ｎ個の柱状部３０のうちｑ個の第２柱状部３０ｂは、第２電極４２の外縁６と重なり、ｑ個の第２柱状部３０ｂのうち、中心Ｃが第２電極４２と重なる第２柱状部３０ｂの数は、中心Ｃが第２電極４２と重ならない第２柱状部３０ｂの数よりも多く、ｎ＝ｐ＋ｑである。そのため、発光装置１００では、中心Ｃが第２電極４２と重なる第２柱状部３０ｂの数が、中心Ｃが第２電極４２と重ならない第２柱状部３０ｂの数よりも少ない場合に比べて、ダングリングボンドによる非発光結合のために発光しない第２柱状部３０ｂの数を減らすことができる。これにより、第２電極４２の外縁近傍における発光強度の低下量を少なくすることができる。ダングリングボンドは、柱状部の側面に存在し、柱状部の上面の外周近傍にのみ電流を注入しても、電流は非発光結合となり、柱状部が発光しない場合がある。
発光装置１００では、積層方向からみて、ｎ個の柱状部３０は、三角格子状に配列され、第２電極４２の外縁６は、ｎ個の柱状部３０のうち隣り合う柱状部３０の中心Ｃを結ぶ第１線分Ｌと平行な第１辺６ａを有し、ｑ個の第２柱状部３０ｂのうち、第１辺６ａと重なるｒ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、第２電極４２と重なっている。そのため、発光装置１００では、第１辺６ａと重なるｒ個の第２柱状部３０ｂを、より確実に発光させることができる。
発光装置１００では、積層方向からみて、第２電極４２の外縁６は、第１辺６ａと平行な第２辺６ｂを有し、ｑ個の第２柱状部３０ｂのうち、第２辺６ｂと重なるｓ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、第２電極４２と重なっている。そのため、発光装置１００では、第２辺６ｂと重なるｓ個の第２柱状部３０ｂを、より確実に発光させることができ
る。
発光装置１００では、積層方向からみて、第２電極４２と重なっていないｔ個のダミー柱状部７０を有し、ｔ個のダミー柱状部７０は、ｎ個の柱状部３０を囲んでいる。そのため、発光装置１００では、ｔ個のダミー柱状部７０によって、発光装置１００を製造する際にｎ個の柱状部３０に加わるダメージを低減することができる。柱状部にダメージが加わると結晶欠陥が生じ、電流がリークする場合がある。
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、基板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２４を形成する。マスク層２４は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などによる成膜、およびパターニングによって形成される。パターニングは、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって行われる。
図１に示すように、マスク層２４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、この順で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。本工程により、複数の柱状部３０を形成することができる。さらに、本工程により、複数のダミー柱状部７０を形成することができる。
次に、バッファー層２２上に第１電極４０を形成し、第２半導体層３６上に第２電極４２を形成する。第１電極４０および第２電極４２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４０および第２電極４２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。
１．３． 発光装置の変形例
１．３．１． 第１変形例
次に、第１実施形態の第１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５および図６は、第１実施形態の第１変形例に係る発光装置１１０を模式的に示す断面図である。なお、図５は、上述した発光装置１００のＩＩ－ＩＩ線断面図に対応し、図６は、上述した発光装置１００のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図に対応している。
以下、第１実施形態の第１変形例に係る発光装置１１０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。このことは、以下に示す第１実施形態の第２変形例に係る発光装置について同様である。
上述した発光装置１００では、図２および図３に示すように、隣り合う柱状部３０の間は、空隙であった。
これに対し、発光装置１１０では、図５および図６に示すように、隣り合う柱状部３０の間には、光伝搬層８０が設けられている。図示の例では、光伝搬層８０は、マスク層２
４上に設けられている。光伝搬層８０は、例えば、酸化シリコン層である。発光装置１１０では、発光層３４で生じた光は、光伝搬層８０を面内方向に通って、伝搬する。光伝搬層８０は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スピンコート法によって形成される。
１．３．２． 第２変形例
次に、第１実施形態の第２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７は、第１実施形態の第２変形例に係る発光装置１２０を模式的に示す平面図である。図８は、第１実施形態の第２変形例に係る発光装置１２０を模式的に示すＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。図９は、第１実施形態の第２変形例に係る発光装置１２０を模式的に示すＩＸ－ＩＸ線断面図である。なお、便宜上、図７では、柱状部３０、第２電極４２、配線６０、およびダミー柱状部７０以外の部材の図示を省略している。また、図７では、第２電極４２を透視して図示している。
上述した発光装置１００では、図２および図３に示すように、積層方向からみて、第２電極４２の周囲には、絶縁層５０が設けられていた。
これに対し、発光装置１２０では、図７～図９に示すように、絶縁層５０は、設けられていない。発光装置１２０では、配線６０は、ワイヤーボンディングである。
発光装置１２０では、絶縁層５０を設けないため、製造工程を簡略化することができる。
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１０は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す平面図である。図１１は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す図１０のＸＩ－ＸＩ線断面図である。図１２は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す図１０のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面図である。なお、便宜上、図１０では、柱状部３０、第２電極４２、配線６０、およびダミー柱状部７０以外の部材の図示を省略している。また、図１０では、第２電極４２を透視して図示している。
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。
発光装置２００では、図１０～図１２に示すように、第２電極４２は、第１部分４２ａと、第２部分４２ｂと、を有する点において、上述した発光装置１００と異なる。
第１部分４２ａは、図１１および図１２に示すように、第２半導体層３６上に設けられている。第１部分４２ａの材質は、例えば、Ａｕ、Ｐｔである。第１部分４２ａの抵抗は、例えば、第２部分４２ｂの抵抗よりも低い。第２部分４２ｂは、第１部分４２ａ上に設けられている。第２部分４２ｂの材質は、例えば、ＩＴＯである。
発光装置２００では、例えば、第２電極４２は、材質がＡｕ、Ｐｔである第１部分４２ａにおいて、第２半導体層３６と接しているため、第２電極がＩＴＯのみから構成されている場合に比べて、第２半導体層３６と第２電極４２との接触抵抗を低減させることができる。
２．２． 発光装置の変形例
次に、第２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１３および図１４は、第２実施形態の変形例に係る発光装置２１０を模式的に示す断面図である。なお、図１３は、図１０のＸＩ－ＸＩ線断面図に対応し、図１４は、図１０のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面図に対応している。
上述した発光装置２００では、図１１および図１２に示すように、柱状部３０の第２面３９は、ファセット面４で構成されていた。
これに対し、発光装置２１０では、図１３および図１４に示すように、柱状部３０の第２面３９は、ファセット面４およびｃ面５で構成されている。ｃ面５は、基板１０の上面と平行な面である。
積層方向からみて、ｃ面５は、第２柱状部３０ｂの中心Ｃを構成している。図１３に示す例では、ｑ個の第２柱状部３０ｂうち、中心Ｃが第２電極４２と接していない第２柱状部３０ｂは、ｃ面５において第２電極４２と接しておらず、ファセット面４において第２電極４２と接している。しかしながら、これに限らず、ｑ個の第２柱状部３０ｂうち、中心Ｃが第２電極４２と接していない第２柱状部３０ｂは、ｃ面５およびファセット面４において第２電極４２と接していてもよい。図１４に示す例では、ｑ個の第２柱状部３０ｂうち、中心Ｃが第２電極４２と接している第２柱状部３０ｂは、ファセット面４およびｃ面５において第２電極４２と接している。なお、ｑ個の第２柱状部３０ｂうち、中心Ｃが第２電極４２と接している第２柱状部３０ｂにおいて、第２電極４２はｃ面５の一部のみと接していてもよい。ｑ個の第２柱状部３０ｂうち、中心Ｃが第２電極４２と接している第２柱状部３０ｂにおいて、第２電極４２は、ｃ面５の一部と接し、ファセット面４と離間していてもよい。
例えば発光層３４のウェル層として、ＩｎＧａＮ層を用いる場合、積層方向からみて、発光層３４の中心にＩｎの原子濃度（ａｔ％）が高いＩｎＧａＮ層が形成され、外周近傍にはＩｎの原子濃度が低いＩｎＧａＮ層が形成されている。Ｉｎの原子濃度が低いＩｎＧａＮ層の発光強度は小さく、発光しない場合もある。そのため、中心Ｃが第２電極４２と重なる第２柱状部３０ｂの数を、中心Ｃが第２電極４２と重ならない第２柱状部３０ｂの数よりも多くすることにより、第２電極４２の外縁近傍における発光強度の低下量を少なくすることができる。また、発光層３４がｃ面領域とファセット面領域を有する場合、ｑ個の第２柱状部３０ｂうち、中心Ｃが第２電極４２と接していない第２柱状部３０ｂにおいて、第２電極４２は、積層方向からみて、発光層３４のファセット面領域とのみ重なり、発光層３４のｃ面領域と重なっていなくてもよい。また、発光層３４がｃ面領域とファセット面領域を有する場合、ｑ個の第２柱状部３０ｂうち、中心Ｃが第２電極４２と接していない第２柱状部３０ｂにおいて、第２電極４２は、積層方向からみて、発光層３４のファセット面領域、および発光層３４のｃ面領域の一部、と重なっていてもよい。
３． 第３実施形態
次に、第３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１５は、第３実施形態に係る発光装置３００を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図１５では、柱状部３０、第２電極４２、配線６０、およびダミー柱状部７０以外の部材の図示を省略している。また、図１５では、第２電極４２を透視して図示している。
以下、第３実施形態に係る発光装置３００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１に示すように、第１辺６ａの方向において第１柱状部３０ａに隣り合うダミー柱状部７０は、存在しなかった。
これに対し、発光装置３００では、図１５に示すように、第１辺６ａの方向において第１柱状部３０ａに隣り合うダミー柱状部７０は、存在する。例えば、第１柱状部３０ａ１とダミー柱状部７０ａとは、隣り合っている。また、第１柱状部３０ａ２とダミー柱状部７０ｂとは、隣り合っている。
第２電極４２の外縁６の第３辺６ｃは、ｐ個の第１柱状部３０ａおよびｔ個のダミー柱状部７０のうち、第１辺６ａの方向に隣り合う第１柱状部３０ａ１とダミー柱状部７０ａとの間を通っている。ｑ個の第２柱状部３０ｂのうち、第３辺６ｃと重なるｕ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、第２電極４２と重なっている。ｕは、ゼロより大きい整数である。図示の例では、ｕ＝４である。発光装置３００では、第３辺６ｃと重なるｕ個の第２柱状部３０ｂを、より確実に発光させることができる。
第２電極４２の外縁６の第４辺６ｄは、ｐ個の第１柱状部３０ａおよびｔ個のダミー柱状部７０のうち、第１辺６ａの方向に隣り合う第１柱状部３０ａ２とダミー柱状部７０ｂとの間を通っている。ｑ個の第２柱状部３０ｂのうち、第４辺６ｄと重なるｘ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、第２電極４２と重なっている。ｘは、ゼロより大きい整数である。図示の例では、ｘ＝４である。発光装置３００では、第４辺６ｄと重なるｘ個の第２柱状部３０ｂを、より確実に発光させることができる。
発光装置３００では、積層方向からみて、ｑ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、第２電極４２と重なっている。そのため、発光装置３００では、ｑ個の第２柱状部３０ｂを、より確実に発光させることができる。
４． 第４実施形態
次に、第４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１６は、第４実施形態に係る発光装置４００を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図１６では、柱状部３０、第２電極４２、配線６０、およびダミー柱状部７０以外の部材の図示を省略している。また、図１６では、第２電極４２を透視して図示している。
以下、第４実施形態に係る発光装置４００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１に示すように、第１辺６ａの長さは、ｎ個の柱状部３０のピッチの整数倍であった。
これに対し、発光装置４００では、図１６に示すように、第１辺６ａの長さは、ｎ個の柱状部３０のピッチの整数倍ではない。第４辺６ｄと重なるｗ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、第２電極４２と重なっており、ｗ＝４である。
５． 第５実施形態
次に、第５実施形態に係る発光モジュールについて、図面を参照しながら説明する。図１７は、第５実施形態に係る発光モジュール５００を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図１７では、柱状部３０、第２電極４２、配線６０、およびダミー柱状部７０以外の部材の図示を省略している。また、図１７では、第２電極４２を透視して図示している。
発光モジュール５００は、図１７に示すように、複数の発光装置１００を含む。複数の発光装置１００は、第１辺６ａの方向および第３辺６ｃの方向にマトリクス状に配置されている。複数の発光装置１００の数は、特に限定されないが、図示の例では、１６個である。図示の例では、第１辺６ａの方向に並ぶ複数の発光装置１００の第２電極４２は、配線６０によって互いに電気的に接続されている。
発光モジュール５００を構成する複数の発光装置１００において、基板１０は、互いに連続して一体に設けられている。このことは、バッファー層２２およびマスク層２４において同様である。
６． 第６実施形態
次に、第６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１８は、第６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１８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光学素子９０２Ｒと、第２光学素子９０２Ｇと、第３光学素子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光学素子９０２Ｒに入射する。赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子９０２Ｒによって集光される。なお、第１光学素子９０２Ｒは、集光以外の機能を有していてもよい。後述する第２光学素子９０２Ｇおよび第３光学素子９０２Ｂについても同様である。
第１光学素子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光学素子９０２Ｇに入射する。緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子９０２Ｇによって集光される。
第２光学素子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光学素子９０２Ｂに入射する。青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子９０２Ｂによって集光される。
第３光学素子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。また、上述した実施形態に係る発光装置は、微小な発光素子をアレイ状に配置して画像表示させるＬＥＤディスプレイの発光素子にも適用することができる。また、上述した実施形態に係る発光装置は、ヘッドマウントディスプレイあるいはスマートグラスの表示装置にも適用することができる。すなわち、上述した実施形態に係る発光装置を適用したＬＥＤディスプレイを、ヘッドマウントディスプレイあるいはスマートグラスの表示装置として用いることができる。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
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。
上述した実施形態および変形例から以下の内容が導き出される。
発光装置の一態様は、
ｎ個の柱状部と、前記ｎ個の柱状部に電流を注入する電極と、を有し、
前記ｎ個の柱状部の各々は、
第１半導体層と、
前記第１半導体層と導電型の異なる第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、
前記第１半導体層と前記発光層との積層方向からみて、
前記ｎ個の柱状部のうちｐ個の第１柱状部は、前記電極の外縁と重ならず、
前記ｎ個の柱状部のうちｑ個の第２柱状部は、前記電極の外縁と重なり、
前記ｑ個の第２柱状部のうち、中心が前記電極と重なる第２柱状部の数は、中心が前記電極と重ならない第２柱状部の数よりも多い、発光装置。
ただし、ｎ＝ｐ＋ｑである。
この発光装置によれば、電極の外縁近傍における発光強度の低下量を少なくすることができる。
発光装置の一態様において、
前記積層方向からみて、前記ｑ個の第２柱状部の各々の中心は、前記電極と重なっていてもよい。
この発光装置によれば、ｑ個の第２柱状部を、より確実に発光させることができる。
発光装置の一態様において、
前記ｎ個の柱状部の各々は、ファセット面を有してもよい。
発光装置の一態様において、
前記積層方向からみて、
前記ｎ個の柱状部は、三角格子状に配列され、
前記電極の外縁は、前記ｎ個の柱状部のうち隣り合う柱状部の中心を結ぶ第１線分と平行な第１辺を有し、
前記ｑ個の第２柱状部のうち、前記第１辺と重なるｒ個の第２柱状部の各々の中心は、前記電極と重なっていてもよい。
この発光装置によれば、ｒ個の第２柱状部を、より確実に発光させることができる。
発光装置の一態様において、
前記積層方向からみて、
前記電極の外縁は、前記第１辺と平行な第２辺を有し、
前記ｑ個の第２柱状部のうち、前記第２辺と重なるｓ個の第２柱状部の各々の中心は、前記電極と重なっていてもよい。
この発光装置によれば、ｓ個の第２柱状部を、より確実に発光させることができる。
発光装置の一態様において、
前記積層方向からみて、
前記電極と重なっていないｔ個の第３柱状部を有し、
前記ｔ個の第３柱状部は、前記ｎ個の柱状部を囲んでいてもよい。
この発光装置によれば、ｔ個の第３柱状部によって、発光装置を製造する際にｎ個の柱状部に加わるダメージを低減することができる。
発光装置の一態様において、
前記積層方向からみて、
前記電極の外縁は、前記第１辺に対して垂直な第３辺を有し、
前記第３辺は、前記ｐ個の第１柱状部および前記ｔ個の第３柱状部のうち、前記第１辺の方向に隣り合う第１柱状部と第３柱状部との間を通り、
前記ｑ個の第２柱状部のうち、前記第３辺と重なるｕ個の第２柱状部の各々の中心は、前記電極と重なっていてもよい。
この発光装置によれば、ｕ個の第２柱状部を、より確実に発光させることができる。
発光装置の一態様において、
前記積層方向からみて、
前記ｎ個の柱状部の各々の外縁は、六角形であってもよい。
プロジェクターの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。
２…画素、４…ファセット面、５…ｃ面、６…外縁、６ａ…第１辺、６ｂ…第２辺、６ｃ…第３辺、６ｄ…第４辺、１０…基板、２０…積層体、２２…バッファー層、２４…マスク層、３０…柱状部、３０ａ，３０ａ１，３０ａ２…第１柱状部、３０ｂ…第２柱状部、３２…第１半導体層、３４…発光層、３６…第２半導体層、４０…第１電極、４２…第２電極、４２ａ…第１部分、４２ｂ…第２部分、６０…配線、７０，７０ａ，７０ｂ…ダミー柱状部、８０…光伝搬層、１００…発光装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、１１０，１２０，２００，２１０，３００，４００…発光装置、５００…発光モジュール、９００…プロジェクター、９０２Ｒ…第１光学素子、９０２Ｇ…第２光学素子、９０２Ｂ…第３光学素子、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 (8)

  1. ｎ個の柱状部と、前記ｎ個の柱状部に電流を注入する電極と、を有し、
    前記ｎ個の柱状部の各々は、
    第１半導体層と、
    前記第１半導体層と導電型の異なる第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、
    前記第１半導体層と前記発光層との積層方向からみて、
    前記ｎ個の柱状部のうちｐ個の第１柱状部は、前記電極の外縁と重ならず、
    前記ｎ個の柱状部のうちｑ個の第２柱状部は、前記電極の外縁と重なり、
    前記ｑ個の第２柱状部のうち、中心が前記電極と重なる第２柱状部の数は、中心が前記電極と重ならない第２柱状部の数よりも多く、
    前記積層方向からみて、
    前記ｎ個の柱状部は、三角格子状に配列され、
    前記電極の外縁は、前記ｎ個の柱状部のうち隣り合う柱状部の中心を結ぶ第１線分と平行な第１辺を有し、
    前記ｑ個の第２柱状部のうち、前記第１辺と重なるｒ個の第２柱状部の各々の中心は、前記電極と重り、
    前記ｎ個の柱状部の各々の径は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、
    前記ｎ個の柱状部のうち隣り合う柱状部の間隔は、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、発光装置。
    ただし、ｎ＝ｐ＋ｑである。
  2. 請求項１において、
    前記積層方向からみて、前記ｑ個の第２柱状部の各々の中心は、前記電極と重なっている、発光装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記ｎ個の柱状部の各々は、ファセット面を有する、発光装置。
  4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
    前記積層方向からみて、
    前記電極の外縁は、前記第１辺と平行な第２辺を有し、
    前記ｑ個の第２柱状部のうち、前記第２辺と重なるｓ個の第２柱状部の各々の中心は、前記電極と重なっている、発光装置。
  5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
    前記積層方向からみて、
    前記電極と重なっていないｔ個の第３柱状部を有し、
    前記ｔ個の第３柱状部は、前記ｎ個の柱状部を囲んでいる、発光装置。
  6. 請求項５において、
    前記積層方向からみて、
    前記電極の外縁は、前記第１辺に対して垂直な第３辺を有し、
    前記第３辺は、前記ｐ個の第１柱状部および前記ｔ個の第３柱状部のうち、前記第１辺の方向に隣り合う第１柱状部と第３柱状部との間を通り、
    前記ｑ個の第２柱状部のうち、前記第３辺と重なるｕ個の第２柱状部の各々の中心は、前記電極と重なっている、発光装置。
  7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
    前記積層方向からみて、
    前記ｎ個の柱状部の各々の外縁は、六角形である、発光装置。
  8. 請求項１ないし７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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