KR20160078259A - 발광 장치 및 프로젝터 - Google Patents

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KR20160078259A
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light emitting
optical waveguide
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히로끼 니시오까
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 이득의 포화를 저감시키고, 고출력화를 도모할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 발광 장치(100)에서는, 광 도파로(160)는, 중심 위치 C를 포함하는 제1 영역(161)과, 제1 광 출사면(170)을 포함하는 제2 영역(162)과, 제2 광 출사면(172)을 포함하는 제3 영역(163)을 갖고, 제2 클래드층은, 복수의 비콘택트 영역(18)을 갖고, 복수의 비콘택트 영역(18)은, 광 도파로(160)와 교차하고, 제1 영역(161)의 면적에 대한, 복수의 비콘택트 영역(18)과 제1 영역(161)이 겹치는 면적의 비율은, 제2 영역(162)의 면적에 대한, 복수의 비콘택트 영역(18)과 제2 영역(162)이 겹치는 면적의 비율보다도 크고, 또한 제3 영역(163)의 면적에 대한, 복수의 비콘택트 영역(18)과 제3 영역(163)이 겹치는 면적의 비율보다도 크다.

Description

발광 장치 및 프로젝터{LIGHT EMITTING DEVICE AND PROJECTOR}
본 발명은 발광 장치 및 프로젝터에 관한 것이다.
반도체 레이저나 슈퍼 루미네센트 다이오드(Super Luminescent Diode, 이하 「SLD」라고도 함) 등 반도체 발광 장치는, 예를 들어 프로젝터의 광원으로서 사용된다. SLD는, 통상의 발광 다이오드와 마찬가지로 인코히어런트성을 나타내고, 또한 광대역의 스펙트럼 형상을 나타내면서, 광 출력 특성에서는 반도체 레이저와 마찬가지로 단일의 소자로 수백mW 정도까지의 출력을 얻는 것이 가능한 반도체 발광 장치이다.
예를 들어 특허문헌 1에는, 스트라이프 형상의 경사 도파로를 갖는 SLD가 개시되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2009-238847호 공보
상기한 바와 같은 SLD의 광 도파로에서는, 광을 사출하는 광 출사면을 향해 광이 지수 함수적으로 증폭된다. 그로 인해, 광 출사면 근방에서는, 광으로 변환되는 캐리어의 양이 부족함으로써 이득의 포화가 발생하여, SLD의 출력이 저하되는 경우가 있다.
본 발명의 몇 개의 형태에 따른 목적의 하나는, 이득의 포화를 저감시키고, 고출력화를 도모할 수 있는 발광 장치를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 몇 개의 형태에 따른 목적의 하나는, 상기 발광 장치를 포함하는 프로젝터를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 발광 장치는,
전류가 주입되어 광을 발생시키는 것이 가능한 활성층과,
상기 활성층을 사이에 끼우는 제1 클래드층 및 제2 클래드층과,
상기 활성층에 전류를 주입하는 제1 전극 및 제2 전극
을 포함하고,
상기 활성층은, 광을 도파시키는 광 도파로를 구성하고,
상기 광 도파로는,
광을 사출하는 제1 광 출사면 및 제2 광 출사면과,
상기 제1 광 출사면 및 상기 제2 광 출사면까지의 거리가 동등한 중심 위치를 포함하는 제1 영역과,
상기 제1 광 출사면을 포함하는 제2 영역과,
상기 제2 광 출사면을 포함하는 제3 영역
을 갖고,
상기 제2 클래드층은, 상기 제2 전극과 전기적으로 접속하지 않는 복수의 비콘택트 영역을 갖고,
상기 활성층 및 상기 제1 클래드층의 적층 방향에서 볼 때, 상기 복수의 비콘택트 영역은, 상기 광 도파로와 교차하고,
상기 적층 방향에서 볼 때, 상기 제1 영역의 면적에 대한, 상기 복수의 비콘택트 영역과 상기 제1 영역이 겹치는 면적의 비율은, 상기 제2 영역의 면적에 대한, 상기 복수의 비콘택트 영역과 상기 제2 영역이 겹치는 면적의 비율보다도 크고, 또한 상기 제3 영역의 면적에 대한, 상기 복수의 비콘택트 영역과 상기 제3 영역이 겹치는 면적의 비율보다도 크다.
이러한 발광 장치에서는, 이득의 포화를 저감시키고, 고출력화를 도모할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 장치에 있어서,
상기 제2 클래드층과 상기 제2 전극 사이에 형성된 콘택트층을 포함하고,
상기 복수의 비콘택트 영역에는, 상기 콘택트층이 형성되어 있지 않아도 된다.
이러한 발광 장치에서는, 광 도파로의 전류가 주입되는 영역을, 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 장치에 있어서,
상기 복수의 비콘택트 영역은, 상기 적층 방향에서 볼 때, 상기 제1 영역과만 교차하고 있어도 된다.
이러한 발광 장치에서는, 상기 적층 방향에서 볼 때, 상기 제1 영역의 면적에 대한, 상기 복수의 비콘택트 영역과 상기 제1 영역이 겹치는 면적의 비율을, 상기 제2 영역의 면적에 대한, 상기 복수의 비콘택트 영역과 상기 제2 영역이 겹치는 면적의 비율보다도 크게 하고, 또한 상기 제3 영역의 면적에 대한, 상기 복수의 비콘택트 영역과 상기 제3 영역이 겹치는 면적의 비율보다도 크게 할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 장치에 있어서,
상기 복수의 비콘택트 영역의 피치는, 상기 중심 위치로부터 상기 제1 광 출사면 및 상기 제2 광 출사면을 향함에 따라 점차 커져도 된다.
이러한 발광 장치에서는, 고효율적으로 광을 사출할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 장치에 있어서,
상기 적층 방향에서 볼 때,
상기 제1 영역과 겹치는 상기 복수의 비콘택트 영역의 피치는, 등간격이며,
상기 제2 영역과 겹치는 상기 복수의 비콘택트 영역의 피치는, 상기 중심 위치로부터 상기 제1 광 출사면을 향해 점차 커지고,
상기 제3 영역과 겹치는 상기 복수의 비콘택트 영역의 피치는, 상기 중심 위치로부터 상기 제2 광 출사면을 향해 점차 커져도 된다.
이러한 발광 장치에서는, 고효율적으로 광을 사출할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 장치에 있어서,
상기 제1 영역의 상기 광 도파로의 연장 방향을 따른 길이는, 상기 광 도파로의 상기 제1 광 출사면과 상기 제2 광 출사면 사이의 상기 연장 방향을 따른 길이를 L로 하면, L/4 이상 3L/4 이하여도 된다.
이러한 발광 장치에서는, 이득의 포화를 저감시키고, 고출력화를 도모할 수 있다.
본 발명에 따른 발광 장치에 있어서,
상기 광 도파로는, 상기 제1 광 출사면의 법선 및 상기 제2 광 출사면의 법선에 대해 기운 방향으로 연장되어 있어도 된다.
이러한 발광 장치에서는, 직접적인 공진기를 구성하지 않을 수 있기 때문에, 광 도파로에서 발생하는 광의 레이저 발진을 억제할 수 있다. 그 결과, 이러한 발광 장치는, 스펙클 노이즈를 저감시킬 수 있다.
본 발명에 따른 프로젝터는,
본 발명에 따른 발광 장치와,
상기 발광 장치로부터 사출된 광을, 화상 정보에 따라 변조하는 광 변조 장치와,
상기 광 변조 장치에 의해 형성된 화상을 투사하는 투사 장치
를 포함한다.
이러한 프로젝터에서는, 본 발명에 따른 발광 장치를 포함하므로, 고휘도화를 도모할 수 있다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 5는 광 도파로의 연장 방향의 위치와, 광 강도 및 평균화 전류량의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 6은 광 도파로의 연장 방향의 위치와, 광 강도 및 평균화 전류량의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 7은 광 도파로의 연장 방향의 위치와, 광 강도의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 8은 제1 실시 형태에 따른 발광 장치의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 9는 제1 실시 형태에 따른 발광 장치의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 단면도.
도 10은 제1 실시 형태의 제1 변형예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 11은 광 도파로의 연장 방향의 위치와, 평균화 전류량의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 12는 제1 실시 형태의 제2 변형예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 13은 제1 실시 형태의 제3 변형예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 14는 제1 실시 형태의 제4 변형예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 15는 제1 실시 형태의 제5 변형예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 16은 제1 실시 형태의 제6 변형예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 17은 제1 실시 형태의 제7 변형예에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 18은 제2 실시 형태에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 평면도.
도 19는 제2 실시 형태에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 20은 제2 실시 형태에 따른 발광 장치를 모식적으로 도시하는 단면도.
도 21은 제3 실시 형태에 따른 프로젝터를 모식적으로 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시 형태는, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하는 것이 아니다. 또한, 이하에서 설명되는 구성의 모두가 본 발명의 필수 구성 요건이라고는 할 수 없다.
1. 제1 실시 형태
1.1. 발광 장치
우선, 제1 실시 형태에 따른 발광 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 제1 실시 형태에 따른 발광 장치(100)를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 2는 제1 실시 형태에 따른 발광 장치(100)를 모식적으로 도시하는 도 1의 II-II선 단면도이다. 도 3은 제1 실시 형태에 따른 발광 장치(100)를 모식적으로 도시하는 도 1의 III-III선 단면도이다. 도 4는 제1 실시 형태에 따른 발광 장치(100)를 모식적으로 도시하는 도 1의 IV-IV선 단면도이다.
발광 장치(100)는, 도 1∼도 4에 도시하는 바와 같이, 기판(102)과, 제1 클래드층(104)과, 활성층(106)과, 제2 클래드층(108)과, 콘택트층(110)과, 절연층(112)과, 제1 전극(120)과, 제2 전극(122)을 포함한다. 또한, 편의상, 도 1에서는, 제2 전극(122)을 생략하여 도시하고 있다.
기판(102)은, 예를 들어 제1 도전형(예를 들어 n형)의 GaAs 기판이다.
제1 클래드층(104)은, 기판(102) 상에 형성되어 있다. 제1 클래드층(104)은, 예를 들어 n형의 InGaAlP층이다. 또한, 도시는 하지 않지만, 기판(102)과 제1 클래드층(104) 사이에, 버퍼층이 형성되어 있어도 된다. 버퍼층은, 예를 들어 n형의 GaAs층, AlGaAs층, InGaP층 등이다. 버퍼층은, 그 상방에 형성되는 층의 결정 품질을 향상시킬 수 있다.
활성층(106)은, 제1 클래드층(104) 상에 형성되어 있다. 활성층(106)은, 예를 들어 InGaP 웰층과 InGaAlP 배리어층으로 구성되는 양자 웰 구조를 3개 겹친 다중 양자 웰(MQW) 구조를 갖고 있다.
활성층(106)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 제1 측면(105)과, 제2 측면(107)을 갖고 있다. 측면(105, 107)은, 서로 반대 방향을 향하는 면(도시의 예에서는 평행한 면)이다. 측면(105, 107)은, 클래드층(104, 108)에 면 형상으로 접하고 있지 않은 면이다. 측면(105, 107)은, 벽개에 의해 형성된 벽개면이어도 된다.
활성층(106)은, 전류가 주입되어 광을 발생시키는 것이 가능한 층이다. 활성층(106)은, 광을 도파시키는 광 도파로(160)를 구성하고 있다. 광 도파로(160)를 도파하는 광은, 광 도파로(160)에 있어서 이득을 받을 수 있다.
광 도파로(160)는, 활성층(106) 및 제1 클래드층(104)의 적층 방향에서 볼 때(이하, 「평면에서 볼 때」라고도 함), 제1 측면(105)으로부터 제2 측면(107)까지 연장되어 있다. 광 도파로(160)는, 광을 사출하는 제1 광 출사면(170) 및 제2 광 출사면(172)을 갖고 있다. 제1 광 출사면(170)은, 광 도파로(160)의 제1 측면(105)과의 접속부이다. 제2 광 출사면(172)은, 광 도파로(160)의 제2 측면(107)과의 접속부이다. 광 도파로(160)는, 제1 광 출사면(170)의 법선 P1 및 제2 광 출사면의 법선 P2에 대해 기운 방향으로 연장되어 있다. 도시의 예에서는, 제1 광 출사면(170)의 중심과 제2 광 출사면(172)의 중심을 지나는 가상 직선(중심선 α)은, 법선 P1, P2에 대해 기운 방향으로 연장되어 있다.
광 도파로(160)는, 예를 들어 평면에서 볼 때, 일정한 폭을 갖고, 광 도파로의 연장 방향을 따른 띠 형상 또한 직선 형상의 길이 형상을 갖고 있다. 또한, 광 도파로(160)의 연장 방향이라 함은, 예를 들어 평면에서 볼 때의, 중심선 α의 연장 방향을 말한다.
광 도파로(160)는, 제1 영역(161)과, 제2 영역(162)과, 제3 영역(163)을 갖고 있다. 제1 영역(161)은, 제1 광 출사면(170) 및 제2 광 출사면(172)까지의 거리가 동등한 중심 위치 C를 포함하는 영역이다. 도 1에 나타내는 예에서는, 중심 위치 C라 함은, 광 출사면(170, 172)까지의 거리가 동등하고, 중심선 α 상의 점을 말한다.
제2 영역(162)은, 제1 광 출사면(170)을 포함하는 영역이다. 제3 영역(163)은, 제2 광 출사면(172)을 포함하는 영역이다. 도시의 예에서는, 제2 영역(162)은, 제1 광 출사면(170)으로부터 제1 영역(161)의 일단부까지 연장되어 있다. 제3 영역(163)은, 제2 광 출사면(172)으로부터 제1 영역의 타단부까지 연장되어 있다. 도시의 예에서는, 영역(161, 162, 163)의 평면 형상[활성층(106) 및 제1 클래드층(104)의 적층 방향에서 본 형상]은 평행 사변형이다. 또한, 도시는 하지 않지만, 영역(161, 162, 163)은, 서로 이격하고 있어도 된다.
제1 영역(161)의 광 도파로(160)의 연장 방향을 따른 길이 L1은, 광 도파로(160)의 제1 광 출사면(170)과 제2 광 출사면(172) 사이의 연장 방향을 따른 길이를 L로 하면, L/4 이상 3L/4 이하이다. 제1 영역(161)의 길이 L1, 제2 영역(162)의 광 도파로(160)의 연장 방향을 따른 길이, 및 제3 영역(163)의 광 도파로(160)의 연장 방향을 따른 길이는, 서로 동등하고, L/3이어도 된다.
제2 클래드층(108)은, 활성층(106) 상에 형성되어 있다. 제2 클래드층(108)은, 예를 들어 제2 도전형(예를 들어 p형)의 InGaAlP층이다. 클래드층(104, 108)은, 활성층(106)보다도 밴드 갭이 크고, 굴절률이 작은 층이다. 클래드층(104, 108)은, 활성층(106)을 사이에 두고, 주입 캐리어(전자 및 정공) 및 광의 누설을 억제하는 기능을 갖고 있다.
제2 클래드층(108)은, 제2 전극(122)과 전기적으로 접속하지 않는 복수의 비콘택트 영역(18)을 갖고 있다. 비콘택트 영역(18)은, 평면에서 볼 때, 콘택트층(110)과 겹쳐 있지 않은 영역이다. 도시의 예에서는, 비콘택트 영역(18)은, 후술하는 기둥 형상부(111)에 있어서, 콘택트층(110)과 겹쳐 있지 않은 영역이다. 비콘택트 영역(18)은, 예를 들어 제2 전극(122) 및 절연층(112)과 접하고 있다. 비콘택트 영역(18)의 수는, 복수라면, 특별히 한정되지 않는다.
복수의 비콘택트 영역(18)은, 평면에서 볼 때, 광 도파로(160)와 교차하고 있다. 즉, 비콘택트 영역(18)은, 평면에서 볼 때, 광 도파로(160)와 겹쳐 있는 부분과, 광 도파로(160)와 겹쳐 있지 않은 부분을 갖고 있다. 도시의 예에서는, 비콘택트 영역(18)의 평면 형상은 직사각형이며, 광 도파로(160)는, 비콘택트 영역(18)의 장변과 교차하고 있다.
비콘택트 영역(18)의 광 도파로(160)의 연장 방향의 길이는, 바람직하게는 20㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하이다. 이에 의해, 광 도파로(160)의, 평면에서 볼 때 비콘택트 영역(18)과 겹치는 부분(비콘택트 영역 겹침부)에 있어서, 광의 손실을 저감시킬 수 있다. 구체적으로는, 광 도파로(160)의, 평면에서 볼 때 콘택트층(110)과 겹치는 부분으로부터, 비콘택트 영역 겹침부에, 광 손실이 발생하지 않는 정도의 전류를 확산시킬 수 있다.
평면에서 볼 때, 제1 영역(161)의 면적 A1에 대한, 복수의 비콘택트 영역(18)과 제1 영역(161)이 겹치는 면적 B1의 비율(B1/A1)은, 제2 영역(162)의 면적 A2에 대한, 복수의 비콘택트 영역(18)과 제2 영역(162)이 겹치는 면적 B2의 비율(B2/A2)보다도 크다. 또한, 비율(B1/A1)은, 제3 영역(163)의 면적 A3에 대한, 복수의 비콘택트 영역(18)과 제3 영역(163)이 겹치는 면적 B3의 비율(B3/A3)보다도 크다. 도시의 예에서는, 복수의 비콘택트 영역(18)은, 평면에서 볼 때, 제1 영역(161)의 광 도파로(160)와만 교차하고 있다.
제1 영역(161)과 교차하는 비콘택트 영역(18)의 피치는, 등간격이다. 즉, 복수의 비콘택트 영역(18)의 형상 및 크기는, 서로 동일하고, 인접하는 비콘택트 영역(18)의 간격은, 서로 동등하다. 또한, 비콘택트 영역(18)의 피치라 함은, 예를 들어 평면에서 볼 때, 인접하는 비콘택트 영역(18)의 중심간의 거리를 말한다. 또한, 도 1에서는, 복수의 비콘택트 영역(18)의 형상, 크기 및 피치는 서로 동등하지만, 반드시 형상, 크기 및 피치가 동일할 필요는 없다.
비콘택트 영역(18)은, 예를 들어 중심 위치 C에 관해, 대칭으로 배치되어 있다. 이에 의해, 제1 광 출사면(170)으로부터 사출되는 광의 강도와, 제2 광 출사면(172)으로부터 사출되는 광의 강도를 동등하게 할 수 있다.
발광 장치(100)에서는, p형의 제2 클래드층(108), 불순물이 도핑되어 있지 않은 활성층(106), 및 n형의 제1 클래드층(104)에 의해, pin 다이오드가 구성된다. 발광 장치(100)에서는, 전극(120, 122) 사이에, pin 다이오드의 순바이어스 전압을 인가하면(전류를 주입하면), 활성층(106)에 광 도파로(160)를 발생시키고, 광 도파로(160)에 있어서 전자와 정공의 재결합이 일어난다. 이 재결합에 의해 발광이 발생한다. 이 발생한 광을 기점으로 하여, 연쇄적으로 유도 방출이 일어나고, 광 도파로(160)에서 광의 강도가 증폭된다. 광 도파로(160)는, 광을 도파시키는 활성층(106)과, 광의 누설을 억제하는 클래드층(104, 108)에 의해 구성되어 있다.
콘택트층(110)은, 제2 클래드층(108) 상에 형성되어 있다. 콘택트층(110)은, 제2 클래드층(108)과 제2 전극(122) 사이에 형성되어 있다. 콘택트층(110)은, 제2 클래드층(108)의 비콘택트 영역(18) 상에는, 형성되어 있지 않다. 콘택트층(110)은, 예를 들어 p형의 GaAs층이다. 콘택트층(110)은, 제2 전극(122)과 오믹 콘택트하고 있다. 콘택트층(110)은, 클래드층(104, 108)보다도 도전성이 높은 층이다.
콘택트층(110)과 제2 클래드층(108)의 일부는, 기둥 형상부(소위 릿지부)(111)를 구성하고 있다. 발광 장치(100)는, 굴절률 도파형의 SLD이다. 광 도파로(160)의 평면 형상은, 기둥 형상부(111)와 제2 전극(122)의 접촉면의 형상과 동일해도 된다. 또한, 광 도파로(160)의 평면 형상은, 기둥 형상부(111)와 제2 전극(122)의 접촉면의 형상보다도, 광 도파로(160)의 연장 방향과 직교하는 방향으로 넓어진 형상[콘택트층(110)과 제2 전극(122)의 접촉부로부터의 전류의 확산분만큼 넓어진 형상]이어도 된다. 또한, 도시는 하지 않지만, 기둥 형상부(111)의 측면을 경사지게 해도 된다.
절연층(112)은, 제2 클래드층(108) 상이며, 기둥 형상부(111)의 측방[평면에서 볼 때의 기둥 형상부(111)의 주위] 및 기둥 형상부(111) 상의 일부에 형성되어 있다. 절연층(112)은, 예를 들어 SiN층, SiO2층, SiON층, Al2O3층, 폴리이미드층이다. 절연층(112)으로서 상기한 재료를 사용한 경우, 전극(120, 122) 사이의 전류는, 절연층(112)을 피해, 절연층(112) 사이에 끼워진 기둥 형상부(111)를 흐른다.
절연층(112)은, 제2 클래드층(108)의 굴절률보다도 작은 굴절률을 갖고 있다. 절연층(112)을 형성한 부분의 수직 단면의 유효 굴절률은, 절연층(112)을 형성하지 않는 부분, 즉, 기둥 형상부(111)가 형성된 부분의 수직 단면의 유효 굴절률보다도 작다. 또한, 도시는 하지 않지만, 절연층(112)은 형성되어 있지 않아도 된다. 이 경우, 기둥 형상부(111)를 둘러싸는 공기가 절연층(112)과 마찬가지의 기능을 한다.
제1 전극(120)은, 기판(102) 아래에 형성되어 있다. 제1 전극(120)은, 제1 전극(120)과 오믹 콘택트하는 층[도시의 예에서는 기판(102)]의 하면에 형성되어 있다. 제1 전극(120)은, 발광 장치(100)를 구동하기[활성층(106)에 전류를 주입하기] 위한 한쪽의 전극이다. 제1 전극(120)으로서는, 예를 들어 제1 클래드층(104)측으로부터 Cr층, AuGe층, Ni층, Au층의 순서로 적층한 것을 사용한다.
제2 전극(122)은, 기둥 형상부(111) 상 및 절연층(112) 상에 형성되어 있다. 또한, 제2 전극(122)은, 평면에서 볼 때, 제1 광 출사면(170) 및 제2 광 출사면(172)의 위치를 포함하여 형성되어 있다. 제2 전극(122)은, 발광 장치(100)를 구동하기[활성층(106)에 전류를 주입하기] 위한 다른 쪽의 전극이다. 제2 전극(122)으로서는, 예를 들어 기둥 형상부(111)측으로부터 Cr층, AuZn층, Au층의 순서로 적층한 것을 사용한다. 또한, 제2 전극(122)은, 평면에서 볼 때, 제1 광 출사면(170) 및 제2 광 출사면(172)의 위치를 포함하여 형성되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 평면에서 볼 때, 제1 광 출사면(170) 또는 제2 광 출사면(172)의 위치보다도 내측의 광 도파로(160) 상에, 제2 전극의 단부가 위치하고 있어도 된다.
또한, 도시는 하지 않지만, 측면(105, 107)에는, 반사 방지(AR:Anti Reflection)막이 형성되어 있어도 된다. 이에 의해, 광 출사면(170, 172)으로부터 광을 효율적으로 사출할 수 있다. 반사 방지막은, 예를 들어 SiO2층, Ta2O5층, Al2O3층, TiN층, TiO2층, SiON층, SiN층이나, 이들의 다층막이다.
또한, 상기에서는, AlGaInP계의 발광 장치(100)에 대해 설명하였지만, 본 발명에 따른 발광 장치, 광 도파로가 형성 가능한 각종 재료계를 사용할 수 있다. 반도체 재료라면, 예를 들어 AlGaN계, GaN계, InGaN계, GaAs계, AlGaAs계, InGaAs계, InGaAsP계, InP계, GaP계, AlGaP계, ZnCdSe계 등의 반도체 재료를 사용할 수 있다.
발광 장치(100)는, 예를 들어 프로젝터, 디스플레이, 조명 장치, 계측 장치 등의 광원에 적용될 수 있다.
발광 장치(100)는, 예를 들어 이하의 특징을 갖는다.
발광 장치(100)에서는, 제2 클래드층(108)은, 제2 전극(122)과 전기적으로 접속하지 않는 복수의 비콘택트 영역(18)을 갖고, 평면에서 볼 때, 복수의 비콘택트 영역(18)은, 광 도파로(160)와 교차하고, 제1 영역(161)의 면적(A1)에 대한, 복수의 비콘택트 영역(18)과 제1 영역(161)이 겹치는 면적(B1)의 비율(B1/A1)은, 제2 영역(162)의 면적(A2)에 대한, 복수의 비콘택트 영역(18)과 제2 영역(162)이 겹치는 면적(B2)의 비율(B2/A2)보다도 크고, 또한 제3 영역(163)의 면적(A3)에 대한, 복수의 비콘택트 영역(18)과 제3 영역(163)이 겹치는 면적(B3)의 비율(B3/A3)보다도 크다. 따라서, 발광 장치(100)에서는, 비콘택트 영역(18)은, 제2 전극(122)과 오믹 콘택트하고 있지 않으므로 저항이 높고, 평면에서 볼 때 비콘택트 영역(18)과 겹치는 활성층(106)에 주입되는 전류량은 적어진다. 그로 인해, 발광 장치(100)에서는, 비율(B1/A1)을, 비율(B2/A2) 및 비율(B3/A3)보다 크게 함으로써, 이득의 포화를 저감시키고, 고출력화를 도모할 수 있다. 이하, 그 이유에 대해 설명한다.
도 5의 (a) 및 도 6의 (a)는, 광 도파로의 연장 방향(전반 방향)의 위치와, 광 강도의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (b) 및 도 6의 (b)는, 광 도파로의 연장 방향의 위치와, 평균화 전류량의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6의 횡축의 광 도파로의 연장 방향의 위치는, 제1 광 출사면과 제2 광 출사면 사이에 있어서의, 광 도파로의 연장 방향의 위치를 나타내고 있다.
도 5의 (a) 및 도 6의 (a)의 종축의 광 강도라 함은, 광 도파로의 연장 방향의 어느 위치에 있어서, 단위 시간당, 광 도파로의 연장 방향에 대해 수직한 단면을 통과하는 광자의 수를 말한다. 도 5의 (a) 및 도 6의 (a)의 종축의 광 강도는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제1 광 출사면으로부터 제2 광 출사면을 향하는 광의 광 강도 I1과, 제2 광 출사면으로부터 제1 광 출사면을 향하는 광의 광 강도 I2의 합계이다.
도 5의 (b) 및 도 6의 (b)의 종축의 평균화 전류량이라 함은, 광 도파로의 연장 방향의 위치에 있어서, 어느 위치를 중심으로 하여 광 도파로의 연장 방향에 대해 일정한 길이 Q로 평균한 전류량을 말한다. 즉, 평균화 전류량은, 어느 위치를 중심으로 하여 일정한 길이 Q로 광 도파로를 잘라낸 경우의, 평면에서 볼 때의, 광 도파로의 면적에 대한, 콘택트층과 광 도파로가 겹치는 면적의 비율에 상당하고 있다. 일정한 길이 Q는, 비콘택트 영역의 광 도파로의 연장 방향의 길이의 수배 이상, 광 도파로 전체의 연장 방향의 길이의 1/10 이하 정도이다.
SLD에서는, 광 출사면(반사율이 작은 측)을 향해 광이 지수 함수적으로 증폭된다. 그로 인해, 도 5에 나타내는 바와 같이, 광 강도는, 광 도파로의 연장 방향에 있어서 불균일한 분포를 갖는다. 이에 의해, 광 도파로의 연장 방향에 있어서 평균화 전류량이 일정한 경우, 광 출사면 근방에서는, 광에 대해(광자에 대해) 캐리어가 상대적으로 부족하게 된다. 즉, 광이 증폭되려고 하였을 때, 광으로 변환되는 캐리어가 부족하게 된다. 그 결과, 광 강도가 큰 광 출사면 근방에서는, 이득의 포화가 발생하고, 그만큼, 광 출력이 저하된다.
광 강도가 작은 부분[예를 들어 제1 영역(161)]은, 광 출사면 근방에 비해 캐리어가 많은 상태이며, 캐리어가 충분히 광으로 변환되어 있지 않고, 캐리어가 남아 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 이러한 잉여 캐리어를, 캐리어가 부족한 광 출사면 근방에 주입함으로써, 고출력이며 또한 고효율의 구동을 행할 수 있다. 즉, 평균화 전류량을 변화시킴으로써, 광 도파로 전체의 주입 전류의 크기를 일정하게 유지하면서, 이득의 포화를 저감시키고, 최종적인 광 출력을 크게 할 수 있다.
발광 장치(100)에서는, 상기한 바와 같이, 비율(B1/A1)을, 비율(B2/A2) 및 비율(B3/A3)보다 크게 함으로써, 제2 영역(162)에 있어서의 평균화 전류량 및 제3 영역(163)에 있어서의 평균화 전류량을, 제1 영역(161)에 있어서의 평균화 전류량보다도 많게 할 수 있다. 그로 인해, 발광 장치(100)에서는, 광 도파로(160) 전체에 주입하는 전류량을 늘리지 않고, 이득의 포화에 의해 광 출력이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 발광 장치(100)에서는, 이득의 포화를 저감시키고, 고출력화를 도모할 수 있다.
또한, 발광 장치(100)에서는, 광 도파로의 각 영역(161, 162, 163)에 전류를 주입하는 전극은, 공통 전극이므로(영역마다 전기적으로 독립된 전극은 아니므로), 용이하게 발광 장치(100)를 구동시킬 수 있다.
또한, 발광 장치(100)에서는, 복수의 비콘택트 영역(18)은, 평면에서 볼 때, 광 도파로(160)와 교차하고 있으므로, 예를 들어 발광 장치(100)를 제조할 때에, 비콘택트 영역(18)의 위치가 원하는 위치로부터 어긋났다고 해도, 비콘택트 영역(18)과 광 도파로(160)를 겹칠 수 있다. 이에 의해, 보다 확실하게, 비율(B1/A1)을, 비율(B2/A2) 및 비율(B3/A3)보다 크게 할 수 있다.
발광 장치(100)에서는, 제2 클래드층(108)과 제2 전극(122) 사이에 형성된 콘택트층(110)을 포함하고, 복수의 비콘택트 영역(18)에는, 콘택트층(110)이 형성되어 있지 않다. 그로 인해, 발광 장치(100)에서는, 제2 영역(162)에 있어서의 평균화 전류량 및 제3 영역(163)에 있어서의 평균화 전류량을, 제1 영역(161)에 있어서의 평균화 전류량에 비해, 보다 확실하게 많게 할 수 있다. 여기서, 콘택트층은 도전성이 높으므로, 콘택트층의 제2 전극과 접하고 있는 부분으로부터 주입된 전류는, 콘택트층 내에서 확산된다. 그로 인해, 예를 들어 콘택트층을 제거하지 않고 콘택트층과 제2 전극 사이에 절연부를 설치하여, 비콘택트 영역을 형성하는 경우에는, 광 도파로의 원하는 영역에 전류를 주입하는 것이 곤란한 경우가 있다. 발광 장치(100)에서는, 이러한 문제를 피할 수 있고, 광 도파로(160)의 전류가 주입되는 영역을, 용이하게 제어할 수 있다.
발광 장치(100)에서는, 복수의 비콘택트 영역(18)은, 평면에서 볼 때, 제1 영역(161)과만 교차하고 있다. 그로 인해, 발광 장치(100)에서는, 비율(B1/A1)을, 비율(B2/A2) 및 비율(B3/A3)보다 크게 할 수 있다.
발광 장치(100)에서는, 제1 영역(161)의 광 도파로(160)의 연장 방향을 따른 길이 L1은, 광 도파로(160)의 제1 광 출사면(170)과 제2 광 출사면(172) 사이의 연장 방향을 따른 길이를 L로 하면, L/4 이상 3L/4 이하이다. 길이 L1은, 광 도파로(160)의 연장 방향에 있어서 평균화 전류량이 일정하다고 가정한 경우에, 제1 광 출사면(170)측에 있어서, 광이 증폭되려고 하였을 때에 광으로 변환되는 캐리어가 부족하지도 남지도 않는 제1 위치와, 제2 광 출사면(172)측에 있어서, 광이 증폭되려고 하였을 때에 광으로 변환되는 캐리어가 부족하지도 남지도 않는 제2 위치 사이의 거리여도 된다. 이에 의해, 발광 장치(100)는, 고효율적으로 광을 사출할 수 있다.
발광 장치(100)에서는, 광 도파로(160)는, 제1 광 출사면(170)의 법선 P1 및 제2 광 출사면(172)의 법선 P2에 대해 기운 방향으로 연장되어 있다. 그로 인해, 발광 장치(100)에서는, 광 도파로(160)에서 발생하는 광을, 광 출사면(170, 172) 사이에서 직접적으로 다중 반사시키는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 발광 장치(100)에서는, 직접적인 공진기를 구성하지 않을 수 있기 때문에, 광 도파로(160)에서 발생하는 광의 레이저 발진을 억제할 수 있다. 그 결과, 발광 장치(100)는, 스펙클 노이즈를 저감시킬 수 있다.
발광 장치(100)에서는, 비콘택트 영역(18)은 제2 전극(122)과 접하고 있다. 그로 인해, 발광 장치(100)에서는, 예를 들어 비콘택트 영역(18)과 제2 전극(122) 사이에 절연층이 형성되어 있는 경우에 비해(예를 들어 후술하는 도 13 참조), 광 도파로(160)의 방열성을 향상시킬 수 있다. 또한, 발광 장치(100)에서는, 예를 들어 비콘택트 영역(18)과 제2 전극(122) 사이에 절연층이 형성되어 있는 경우에 비해, 예를 들어 평탄성이 높은 장소에 제2 전극(122)을 형성할 수 있고, 제2 전극(122)의 단선의 가능성을 저감시킬 수 있다.
1.2. 발광 장치의 제조 방법
다음으로, 본 실시 형태에 따른 발광 장치(100)의 제조 방법에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 8 및 도 9는 본 실시 형태에 따른 발광 장치(100)의 제조 공정을 모식적으로 도시하는 단면도이며, 도 4에 대응하고 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 기판(102) 상에, 제1 클래드층(104), 활성층(106), 제2 클래드층(108), 콘택트층(110)을, 이 순으로 에피택셜 성장시킨다. 에피택셜 성장시키는 방법으로서는, 예를 들어, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법을 들 수 있다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 콘택트층(110)을 패터닝하여, 비콘택트 영역(18)을 형성한다. 패터닝은, 예를 들어 포토리소그래피 및 에칭에 의해 행해진다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 콘택트층(110) 및 제2 클래드층(108)을 패터닝하여, 기둥 형상부(111)를 형성한다. 패터닝은, 예를 들어 포토리소그래피 및 에칭에 의해 행해진다. 또한, 비콘택트 영역(18) 및 기둥 형상부(111)의 형성 순서는, 특별히 한정되지 않는다.
다음으로, 기둥 형상부(111)의 측면을 덮도록 절연층(112)을 형성한다. 구체적으로는, 절연층(112)은, CVD(Chemical Vapor Deposition)법(보다 구체적으로 플라즈마 CVD법)이나 도포법 등에 의해 절연 부재(도시하지 않음)를 성막하고, 상기 절연 부재를 패터닝함으로써 형성된다. 패터닝은, 예를 들어 포토리소그래피 및 에칭에 의해 행해진다.
도 2∼도 4에 도시하는 바와 같이, 기둥 형상부(111) 상에 제2 전극(122)을 형성한다. 다음으로, 기판(102)의 하면에 제1 전극(120)을 형성한다. 전극(120, 122)은, 예를 들어 진공 증착법이나 스퍼터법 등에 의해 형성된다. 또한, 전극(120, 122)의 형성 순서는, 특별히 한정되지 않는다.
이상의 공정에 의해, 발광 장치(100)를 제조할 수 있다.
1.3. 발광 장치의 변형예
1.3.1. 제1 변형예
다음으로, 제1 실시 형태의 제1 변형예에 따른 발광 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 10은, 제1 실시 형태의 제1 변형예에 따른 발광 장치(200)를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한, 편의상, 도 10에서는, 제2 전극(122)을 생략하여 도시하고 있다.
이하, 제1 실시 형태의 제1 변형예에 따른 발광 장치(200)에 있어서, 제1 실시 형태에 따른 발광 장치(100)의 예와 다른 점에 대해 설명하고, 마찬가지의 점에 대해서는 설명을 생략한다. 이것은, 후술하는 제1 실시 형태의 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 변형예에 따른 발광 장치에 있어서도 마찬가지이다.
상술한 발광 장치(100)에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 비콘택트 영역(18)은, 평면에서 볼 때, 제1 영역(161)의 광 도파로(160)와만 교차하고 있었다. 이에 반해, 발광 장치(200)에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 비콘택트 영역(18)은, 평면에서 볼 때, 제2 영역(162)의 광 도파로(160) 및 제3 영역(163)의 광 도파로(160)와도 교차하고 있다.
발광 장치(200)에서는, 평면에서 볼 때, 제2 영역(162)과 겹치는 복수의 비콘택트 영역(18)의 피치는, 중심 위치 C로부터 제1 광 출사면(170)을 향해 점차 커지고 있다. 평면에서 볼 때, 제3 영역(163)과 겹치는 복수의 비콘택트 영역(18)의 피치는, 중심 위치 C로부터 제2 광 출사면(172)을 향해 점차 커지고 있다. 그로 인해, 발광 장치(200)에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제2 영역(162)에 있어서, 제1 영역(161)측으로부터 제1 광 출사면(170)을 향해, 서서히 평균 전류량을 많게 할 수 있다. 또한, 발광 장치(200)에서는, 제3 영역(163)에 있어서, 제1 영역(161)측으로부터 제2 광 출사면(172)을 향해, 서서히 평균 전류량을 많게 할 수 있다.
발광 장치(200)에서는, 영역(162, 163)의 연장 방향의 각 위치에서, 예를 들어 광이 증폭되려고 하였을 때에 광으로 변환되는 캐리어가 부족하지 않고 남지도 않도록, 비콘택트 영역(18)을 배치할 수 있다. 그로 인해, 발광 장치(200)에서는, 고효율적으로 광을 사출할 수 있다.
1.3.2. 제2 변형예
다음으로, 제1 실시 형태의 제2 변형예에 따른 발광 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 12는, 제1 실시 형태의 제1 변형예에 따른 발광 장치(300)를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한, 편의상, 도 10에서는, 제2 전극(122)을 생략하여 도시하고 있다.
상술한 발광 장치(100)에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 비콘택트 영역(18)은, 평면에서 볼 때, 제1 영역(161)의 광 도파로(160)와만 교차하고 있었다. 이에 반해, 발광 장치(300)에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 비콘택트 영역(18)은, 평면에서 볼 때, 제2 영역(162)의 광 도파로(160) 및 제3 영역(163)의 광 도파로(160)와도 교차하고 있다.
발광 장치(300)에서는, 평면에서 볼 때, 복수의 비콘택트 영역(18)의 피치는, 중심 위치 C로부터 제1 광 출사면(170)을 향함에 따라 점차 커지고 있다. 또한, 복수의 비콘택트 영역(18)의 피치는, 중심 위치 C로부터 제2 광 출사면(172)을 향함에 따라 점차 커지고 있다.
발광 장치(300)에서는, 광 도파로(160)의 연장 방향의 각 위치에서, 예를 들어 광이 증폭되려고 하였을 때에 광으로 변환되는 캐리어가 부족하지 않고 남지도 않도록, 비콘택트 영역(18)을 배치할 수 있다. 그로 인해, 발광 장치(300)에서는, 고효율적으로 광을 사출할 수 있다.
1.3.3. 제3 변형예
다음으로, 제1 실시 형태의 제3 변형예에 따른 발광 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 13은, 제1 실시 형태의 제3 변형예에 따른 발광 장치(400)를 모식적으로 도시하는 단면도이며, 도 4에 대응하고 있다.
상술한 발광 장치(100)에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 제2 클래드층(108)의 비콘택트 영역(18)은, 제2 전극(122)과 접하고 있었다. 이에 반해, 발광 장치(400)에서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 비콘택트 영역(18)과 제2 전극(122) 사이에는, 절연층(412)이 형성되어 있다. 도시의 예에서는, 절연층(412)은, 콘택트층(110)의 일부 위에도 형성되어 있다. 절연층(412)의 재질은, 예를 들어 절연층(112)(도 2 및 도 3 참조)과 동일하다. 절연층(412)은 절연층(112)과 동일한 공정에서 형성되어도 된다.
발광 장치(400)에서는, 비콘택트 영역(18)과 제2 전극(122) 사이에 절연층(412)이 형성되어 있음으로써, 발광 장치(100)에 비해, 비콘택트 영역(18)과 제2 전극(122)을 보다 확실하게 전기적으로 절연할 수 있다.
1.3.4. 제4 변형예
다음으로, 제1 실시 형태의 제4 변형예에 따른 발광 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 14는, 제1 실시 형태의 제4 변형예에 따른 발광 장치(500)를 모식적으로 도시하는 단면도이며, 도 4에 대응하고 있다.
상술한 발광 장치(100)에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 기둥 형상부(111)의 상면은, 평탄한 면이었다. 이에 반해, 발광 장치(500)에서는, 도 14에 도시하는 바와 같이, 기둥 형상부(111)의 상면은, 오목부(518)가 형성되어 있다. 비콘택트 영역(18)은, 예를 들어 오목부(518)의 저면을 구성하고 있다. 오목부(518)의 깊이는, 기둥 형상부(111)의 두께(높이)보다 작다. 구체적으로는, 오목부(518)의 깊이는, 광 도파로(160)에 있어서의 광의 전반에 영향을 미치지 않는 정도의 깊이이다.
발광 장치(500)에서는, 오목부(518)를 형성함으로써, 광 도파로(160)와 제2 전극(122) 사이의 거리를 작게 할 수 있다. 그로 인해, 발광 장치(500)에서는, 발광 장치(100)에 비해, 광 도파로(160)의 방열성을 향상시킬 수 있다.
1.3.5. 제5 변형예
다음으로, 제1 실시 형태의 제5 변형예에 따른 발광 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 15는, 제1 실시 형태의 제5 변형예에 따른 발광 장치(600)를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한, 편의상, 도 15에서는, 제2 전극(122)을 생략하여 도시하고 있다.
상술한 발광 장치(100)에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 비콘택트 영역(18)은, 중심 위치 C에 관해, 대칭으로 배치되어 있었다. 이에 반해, 발광 장치(600)에서는, 비콘택트 영역(18)은, 중심 위치 C에 관해, 대칭으로 배치되어 있지 않다.
발광 장치(600)에서는, 제2 영역(162)의 광 도파로(160)의 연장 방향의 길이와, 제3 영역(163)의 광 도파로(160)의 연장 방향의 길이는 다르다. 도시의 예에서는, 제2 영역(162)의 광 도파로(160)의 연장 방향의 길이는, 제3 영역(163)의 광 도파로(160)의 연장 방향의 길이보다도 짧다. 또한, 도시는 하지 않지만, 제2 영역(162)의 광 도파로(160)의 연장 방향의 길이는, 제3 영역(163)의 광 도파로(160)의 연장 방향의 길이보다도 길어도 된다.
발광 장치(600)에서는, 제2 영역(162)의 광 도파로(160)의 연장 방향의 길이와, 제3 영역(163)의 광 도파로(160)의 연장 방향의 길이는 다르므로, 제1 광 출사면(170)으로부터 사출되는 광의 강도와, 제2 광 출사면(172)으로부터 사출되는 광의 강도를, 다르게 할 수 있다. 이와 같이, 발광 장치(600)에서는, 비콘택트 영역(18)을 형성하는 위치에 의해, 광 출사면(170, 172)으로부터 사출되는 광의 강도를 조정할 수 있다.
1.3.6. 제6 변형예
다음으로, 제1 실시 형태의 제6 변형예에 따른 발광 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 16은, 제1 실시 형태의 제6 변형예에 따른 발광 장치(700)를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한, 편의상, 도 16에서는, 제2 전극(122)을 생략하여 도시하고 있다.
상술한 발광 장치(100)에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 광 도파로(160)는, 1개 설치되어 있었다. 이에 반해, 발광 장치(700)에서는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 광 도파로(160)는 복수 설치되어 있다. 도시의 예에서는, 광 도파로(160)는 3개 설치되어 있지만, 그 수는, 복수이면 특별히 한정되지 않는다. 복수의 광 도파로(160)는, 예를 들어 평면에서 볼 때, 제1 측면(105)과 평행한 방향으로, 등간격으로 설치되어 있다.
발광 장치(700)에서는, 발광 장치(100)에 비해, 고출력화를 도모할 수 있다.
1.3.7. 제7 변형예
다음으로, 제1 실시 형태의 제7 변형예에 따른 발광 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 17은, 제1 실시 형태의 제7 변형예에 따른 발광 장치(750)를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 또한, 편의상, 도 17에서는, 제2 전극(122)을 생략하여 도시하고 있다.
상술한 발광 장치(700)에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 평면에서 볼 때, 복수의 비콘택트 영역(18)의 장변의 기울기는, 서로 동일하였다. 이에 반해, 발광 장치(750)에서는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 평면에서 볼 때, 광 도파로(160)의 연장 방향에 대해, 제1 각도로 기우는 장변을 갖는 제1 비콘택트 영역(18a)과, 제2 각도로 기우는 장변을 갖는 제2 비콘택트 영역(18b)을 구비하고 있다. 제1 비콘택트 영역(18a)과 제2 비콘택트 영역(18b)은, 평면에서 볼 때, 교차하고 있다. 비콘택트 영역(18a, 18b)은, 각각 복수 형성되어 있다. 제1 비콘택트 영역(18a)의 피치와 제2 비콘택트 영역(18b)의 피치는, 서로 동일해도 되고, 서로 달라도 된다.
발광 장치(750)에서는, 상기한 바와 같이, 제1 비콘택트 영역(18a)과, 제2 비콘택트 영역(18b)을 갖고 있다. 그로 인해, 발광 장치(750)에서는, 비율(B1/A1)을, 용이하게 크게 할 수 있고, 평균화 전류량을 제어하기 쉽다. 예를 들어 발광 장치(100)와 같이, 광 도파로(160)의 연장 방향에 대해 일정한 각도로 기우는 장변을 갖는 비콘택트 영역(18)밖에 구비하고 있지 않은 경우에는, 비콘택트 영역(18)을 밀하게 형성하는 것이 제조상, 곤란한 경우가 있다.
2. 제2 실시 형태
2.1. 발광 장치
다음으로, 제2 실시 형태에 따른 발광 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 18은, 제2 실시 형태에 따른 발광 장치(800)를 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 19는, 제2 실시 형태에 따른 발광 장치(800)를 모식적으로 도시하는 도 18의 XIX-XIX선 단면도이다. 도 20은, 제2 실시 형태에 따른 발광 장치(800)를 모식적으로 도시하는 도 18의 XX-XX선 단면도이다. 또한, 편의상, 도 18에서는, 제2 전극(122)을 생략하여 도시하고 있다.
이하, 제2 실시 형태에 따른 발광 장치(800)에 있어서, 제1 본 실시 형태에 따른 발광 장치(100)의 예와 다른 점에 대해 설명하고, 마찬가지의 점에 대해서는 설명을 생략한다.
상술한 발광 장치(100)는, 도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이, 절연층(112)이 형성되어 있는 영역과, 절연층(112)이 형성되어 있지 않은 영역, 즉, 기둥 형상부(111)가 형성되어 있는 영역 사이에 굴절률 차를 형성하여 광을 가두는, 굴절률 도파형이었다. 이에 반해, 발광 장치(800)에서는, 도 18∼도 20에 도시하는 바와 같이, 기둥 형상부(111)를 형성함으로써 굴절률 차를 형성하지 않고, 활성층(106)의 전류가 주입된 영역이 그대로 광 도파로(160)로 되는 이득 도파형이다.
발광 장치(800)에서는, 발광 장치(100)와 마찬가지로, 이득의 포화를 저감시키고, 고출력화를 도모할 수 있다.
2.2. 발광 장치의 제조 방법
다음으로, 제2 실시 형태에 따른 발광 장치(800)의 제조 방법에 대해 설명한다. 제2 실시 형태에 따른 발광 장치(700)의 제조 방법은, 기둥 형상부(111)를 형성하지 않는 것 이외는, 제1 실시 형태에 따른 발광 장치(100)의 제조 방법과, 기본적으로 동일하다. 따라서, 그 상세한 설명을 생략한다.
3. 제3 실시 형태
다음으로, 제3 실시 형태에 따른 프로젝터에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 21은, 제3 실시 형태에 따른 프로젝터(900)를 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 편의상, 도 21에서는, 프로젝터(900)를 구성하는 하우징을 생략하고, 또한 광원(700R, 700G, 700B)을 간략화하여 도시하고 있다.
프로젝터(900)는, 도 21에 도시하는 바와 같이, 적색광, 녹색광, 청색광을 출사하는 적색 광원(700R), 녹색 광원(700G), 청색 광원(700B)을 포함한다. 적색 광원(700R), 녹색 광원(700G), 청색 광원(700B)은, 본 발명에 따른 발광 장치이다. 이하에서는, 본 발명에 따른 발광 장치로서 발광 장치(700)를 사용한 예에 대해 설명한다.
프로젝터(900)는, 렌즈 어레이(902R, 902G, 902B)와, 투과형의 액정 라이트 밸브(광 변조 장치)(904R, 904G, 904B)와, 투사 렌즈(투사 장치)(908)를 더 포함한다.
광원(700R, 700G, 700B)으로부터 출사된 광은, 각 렌즈 어레이(902R, 902G, 902B)에 입사된다. 렌즈 어레이(902R, 902G, 902B)는, 광원(700R, 700G, 700B)측에, 제1 광 출사면(170)으로부터 사출되는 광이 입사되는 입사면(901)을 갖고 있다. 입사면(901)은 예를 들어 평탄한 면이다. 입사면(901)은 복수의 제1 광 출사면(170)에 대응하여 복수 설치되고, 등간격으로 배치되어 있다. 입사면(901)의 법선(도시하지 않음)은, 제1 측면(105)에 대해 경사져 있다. 입사면(901)에 의해, 제1 광 출사면(170)으로부터 사출되는 광의 광축을, 액정 라이트 밸브(904R, 904G, 904B)의 조사면(905)에 대해, 직교시킬 수 있다.
렌즈 어레이(902R, 902G, 902B)는, 액정 라이트 밸브(904R, 904G, 904B)측에, 출사면(903)을 갖고 있다. 출사면(903)은 예를 들어 볼록 형상의 면이다. 출사면(903)은 복수의 입사면(901)에 대응하여 복수 설치되고, 등간격으로 배치되어 있다. 입사면(901)에 있어서 광축이 변환된 광은, 출사면(903)에 의해, 집광되거나 또는 확산각이 작게 됨으로써, 중첩(일부 중첩)될 수 있다. 이에 의해, 균일성 좋게 액정 라이트 밸브(904R, 904G, 904B)를 조사할 수 있다.
이상과 같이, 렌즈 어레이(902R, 902G, 902B)는, 제1 광 출사면(170)으로부터 출사되는 광의 광축을 제어하여, 해당 광을 집광시킬 수 있다.
각 렌즈 어레이(902R, 902G, 902B)에 의해 집광된 광은, 각 액정 라이트 밸브(904R, 904G, 904B)에 입사된다. 각 액정 라이트 밸브(904R, 904G, 904B)는, 입사된 광을 각각 화상 정보에 따라 변조한다. 그리고, 투사 렌즈(908)는, 액정 라이트 밸브(904R, 904G, 904B)에 의해 형성된 상을 확대하여 스크린(표시면)(910)에 투사한다.
또한, 프로젝터(900)는, 액정 라이트 밸브(904R, 904G, 904B)로부터 출사된 광을 합성하여 투사 렌즈(908)로 유도하는 크로스 다이크로익 프리즘(색광 합성 수단)(906)을 포함할 수 있다.
각 액정 라이트 밸브(904R, 904G, 904B)에 의해 변조된 3개의 색광은, 크로스 다이크로익 프리즘(906)에 입사된다. 이 프리즘은, 4개의 직각 프리즘을 접합하여 형성되고, 그 내면에 적색광을 반사하는 유전체 다층막과 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 십자 형상으로 배치되어 있다. 이들 유전체 다층막에 의해 3개의 색광이 합성되고, 컬러 화상을 나타내는 광이 형성된다. 그리고, 합성된 광은, 투사 광학계인 투사 렌즈(908)에 의해 스크린(910) 상에 투사되고, 확대된 화상이 표시된다.
또한, 도 21에 나타내는 예에서는, 제2 측면(107)에 설치된 제2 광 출사면(172)으로부터 사출되는 광에 대해서는 도시하고 있지 않지만, 해당 광은, 도시하지 않은 반사부 및 렌즈 어레이에 입사된 후, 액정 라이트 밸브(904R, 904G, 904B)에 입사되어도 된다.
프로젝터(900)에서는, 이득의 포화를 저감시키고, 고출력화를 도모할 수 있는 발광 장치(700)를 포함한다. 그로 인해, 프로젝터(900)에서는, 고휘도화를 도모할 수 있다.
또한, 상술한 예에서는, 광 변조 장치로서 투과형의 액정 라이트 밸브를 사용하였지만, 액정 이외의 라이트 밸브를 사용해도 되고, 반사형의 라이트 밸브를 사용해도 된다. 이러한 라이트 밸브로서는, 예를 들어 반사형의 액정 라이트 밸브나, 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device)를 들 수 있다. 또한, 투사 광학계의 구성은, 사용되는 라이트 밸브의 종류에 의해 적절히 변경된다.
또한, 광원(700R, 700G, 700B)을, 광원(700R, 700G, 700B)으로부터의 광을 스크린 상에서 주사시킴으로써, 표시면에 원하는 크기의 화상을 표시시키는 화상 형성 장치인 주사 수단을 갖는 주사형의 화상 표시 장치(프로젝터)의 광원 장치에도 적용하는 것이 가능하다.
상술한 실시 형태 및 변형예는 일례이며, 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 각 실시 형태 및 각 변형예를 적절히 조합하는 것도 가능하다.
본 발명은 실시 형태에서 설명한 구성과 실질적으로 동일한 구성(예를 들어, 기능, 방법 및 결과가 동일한 구성, 혹은 목적 및 효과가 동일한 구성)을 포함한다. 또한, 본 발명은 실시 형태에서 설명한 구성의 본질적이지 않은 부분을 치환한 구성을 포함한다. 또한, 본 발명은 실시 형태에서 설명한 구성과 동일한 작용 효과를 발휘하는 구성 또는 동일한 목적을 달성할 수 있는 구성을 포함한다. 또한, 본 발명은 실시 형태에서 설명한 구성에 공지 기술을 부가한 구성을 포함한다.
18 : 비콘택트 영역
18a : 제1 비콘택트 영역
18b : 제2 비콘택트 영역
100 : 발광 장치
102 : 기판
104 : 제1 클래드층
105 : 제1 측면
106 : 활성층
107 : 제2 측면
108 : 제2 클래드층
110 : 콘택트층
111 : 기둥 형상부
112 : 절연층
120 : 제1 전극
122 : 제2 전극
160 : 광 도파로
161 : 제1 영역
162 : 제2 영역
163 : 제3 영역
170 : 제1 광 출사면
172 : 제2 광 출사면
200, 300, 400 : 발광 장치
412 : 절연층
500 : 발광 장치
518 : 오목부
600, 700, 750, 800 : 발광 장치
900 : 프로젝터
901 : 입사면
902 : 렌즈 어레이
903 : 출사면
904 : 액정 라이트 밸브
905 : 조사면
906 : 크로스 다이크로익 프리즘
908 : 투사 렌즈
910 : 스크린

Claims (8)

  1. 전류가 주입되어 광을 발생시키는 것이 가능한 활성층과,
    상기 활성층을 사이에 끼우는 제1 클래드층 및 제2 클래드층과,
    상기 활성층에 전류를 주입하는 제1 전극 및 제2 전극
    을 포함하고,
    상기 활성층은, 광을 도파시키는 광 도파로를 구성하고,
    상기 광 도파로는,
    광을 사출하는 제1 광 출사면 및 제2 광 출사면과,
    상기 제1 광 출사면 및 상기 제2 광 출사면까지의 거리가 동등한 중심 위치를 포함하는 제1 영역과,
    상기 제1 광 출사면을 포함하는 제2 영역과,
    상기 제2 광 출사면을 포함하는 제3 영역
    을 갖고,
    상기 제2 클래드층은, 상기 제2 전극과 전기적으로 접속하지 않는 복수의 비콘택트 영역을 갖고,
    상기 활성층 및 상기 제1 클래드층의 적층 방향에서 볼 때, 상기 복수의 비콘택트 영역은, 상기 광 도파로와 교차하고,
    상기 적층 방향에서 볼 때, 상기 제1 영역의 면적에 대한, 상기 복수의 비콘택트 영역과 상기 제1 영역이 겹치는 면적의 비율은, 상기 제2 영역의 면적에 대한, 상기 복수의 비콘택트 영역과 상기 제2 영역이 겹치는 면적의 비율보다도 크고, 또한 상기 제3 영역의 면적에 대한, 상기 복수의 비콘택트 영역과 상기 제3 영역이 겹치는 면적의 비율보다도 큰 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 클래드층과 상기 제2 전극 사이에 형성된 콘택트층을 포함하고,
    상기 복수의 비콘택트 영역에는, 상기 콘택트층이 형성되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 비콘택트 영역은, 상기 적층 방향에서 볼 때, 상기 제1 영역과만 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 비콘택트 영역의 피치는, 상기 중심 위치로부터 상기 제1 광 출사면 및 상기 제2 광 출사면을 향함에 따라 점차 커지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적층 방향에서 볼 때,
    상기 제1 영역과 겹치는 상기 복수의 비콘택트 영역의 피치는, 등간격이며,
    상기 제2 영역과 겹치는 상기 복수의 비콘택트 영역의 피치는, 상기 중심 위치로부터 상기 제1 광 출사면을 향해 점차 커지고,
    상기 제3 영역과 겹치는 상기 복수의 비콘택트 영역의 피치는, 상기 중심 위치로부터 상기 제2 광 출사면을 향해 점차 커지는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 영역의 상기 광 도파로의 연장 방향을 따른 길이는, 상기 광 도파로의 상기 제1 광 출사면과 상기 제2 광 출사면 사이의 상기 연장 방향을 따른 길이를 L로 하면, L/4 이상 3L/4 이하인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 도파로는, 상기 제1 광 출사면의 법선 및 상기 제2 광 출사면의 법선에 대해 기운 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치와,
    상기 발광 장치로부터 사출된 광을, 화상 정보에 따라 변조하는 광 변조 장치와,
    상기 광 변조 장치에 의해 형성된 화상을 투사하는 투사 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
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