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技術 発光装置およびプロジェクター

出願人 セイコーエプソン株式会社学校法人上智学院
発明者 西岡大毅岸野克巳
出願日 2018年8月6日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2018-147680
公開日 2020年2月13日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-024978
状態 未査定
技術分野 半導体レーザ
主要キーワード ナノコラム ナノピラー センシング機器 半導体超格子 回対称 MBE法 共通基板 三角格子状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年2月13日)のものです。
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図面 (15)

課題

出射される光が直線偏光である発光装置を提供する。

解決手段

基体と、前記基体に設けられ、p個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、を有し、前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、前記p個の柱状部の各々は、発光層を有し、前記積層体の積層方向からみて、前記複数の柱状部の各々の中心で構成される図形は、回転対称であり、前記p個の柱状部のうちq個の柱状部の径は、前記p個の柱状部のうちr個の柱状部の径と異なり、前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、前記pは、2以上の整数であり、前記qは、1以上p未満の整数であり、前記rは、r=p−qを満たす整数である、発光装置。

概要

背景

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。このような半導体レーザーは、例えば、プロジェクターの光源として適用される。液晶ライトバルブを用いるプロジェクターでは、光源から出射される光は、直線偏光であることが望まれている。

GaN系ナノコラムのフォトニック結晶を利用した半導体レーザーでは、ナノコラムの配列周期や直径を変えることによって、RGBの3原色波長に合わせた設計が可能である。ただし、赤色領域発振させるためには、直径の大きなナノコラムを用いる必要があり、欠陥や歪みが少なく発光効率がよいというナノコラムの効果が得られ難い。そのため、直径の小さな複数のナノコラムによって構成されたナノコラム集合体をナノコラムとみなして、周期的に配列させる技術が知られている。

ここで、ナノコラムは、特許文献1に記載されているように、三角形正方形六角形など回転対称性を有する格子パターンで配列されているため、発光装置から出射される光は、直線偏光でない。

概要

出射される光が直線偏光である発光装置を提供する。基体と、前記基体に設けられ、p個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、を有し、前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、前記p個の柱状部の各々は、発光層を有し、前記積層体の積層方向からみて、前記複数の柱状部の各々の中心で構成される形は、回転対称であり、前記p個の柱状部のうちq個の柱状部の径は、前記p個の柱状部のうちr個の柱状部の径と異なり、前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、前記pは、2以上の整数であり、前記qは、1以上p未満の整数であり、前記rは、r=p−qを満たす整数である、発光装置。

目的

液晶ライトバルブを用いるプロジェクターでは、光源から出射される光は、直線偏光であることが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

基体と、前記基体に設けられ、p個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、を有し、前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、前記p個の柱状部の各々は、発光層を有し、前記積層体の積層方向からみて、前記p個の柱状部の各々の中心で構成される図形は、回転対称であり、前記p個の柱状部のうちq個の柱状部の径は、前記p個の柱状部のうちr個の柱状部の径と異なり、前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、前記pは、2以上の整数であり、前記qは、1以上p未満の整数であり、前記rは、r=p−qを満たす整数である、発光装置

請求項2

基体と、前記基体に設けられ、p個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、を有し、前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、前記p個の柱状部の各々は、発光層を有し、前記積層体の積層方向からみて、前記基体に、回転対称である前記p個の格子点を規定した場合、前記p個の柱状部のうちq個の柱状部の各々の中心は、前記格子点に配置され、前記p個の柱状部のうちr個の柱状部の各々の中心は、前記格子点とは異なる位置に配置され、前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、前記pは、3以上の整数であり、前記qは、2以上p未満の整数であり、前記rは、r=p−qを満たす整数である、発光装置。

請求項3

請求項2において、前記qは、前記pの半数より大きい整数である、発光装置。

請求項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

技術分野

0001

本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。

背景技術

0002

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。このような半導体レーザーは、例えば、プロジェクターの光源として適用される。液晶ライトバルブを用いるプロジェクターでは、光源から出射される光は、直線偏光であることが望まれている。

0003

GaN系ナノコラムのフォトニック結晶を利用した半導体レーザーでは、ナノコラムの配列周期や直径を変えることによって、RGBの3原色波長に合わせた設計が可能である。ただし、赤色領域発振させるためには、直径の大きなナノコラムを用いる必要があり、欠陥や歪みが少なく発光効率がよいというナノコラムの効果が得られ難い。そのため、直径の小さな複数のナノコラムによって構成されたナノコラム集合体をナノコラムとみなして、周期的に配列させる技術が知られている。

0004

ここで、ナノコラムは、特許文献1に記載されているように、三角形正方形六角形など回転対称性を有する格子パターンで配列されているため、発光装置から出射される光は、直線偏光でない。

先行技術

0005

特開2013−9002号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上記のように、複数のナノコラムによってナノコラム集合体を形成した場合においても、ナノコラム集合体が回転対称性有する格子パターンで配列されていると、発光装置から出射される光は、直線偏光でない。

課題を解決するための手段

0007

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、p個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、
を有し、
前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、
前記p個の柱状部の各々は、発光層を有し、
前記積層体の積層方向からみて、前記p個の柱状部の各々の中心で構成される図形は、回転対称であり、
前記p個の柱状部のうちq個の柱状部の径は、前記p個の柱状部のうちr個の柱状部の径と異なり、
前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、
前記pは、2以上の整数であり、
前記qは、1以上p未満の整数であり、
前記rは、r=p−qを満たす整数である。

0008

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、p個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、
を有し、
前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、
前記p個の柱状部の各々は、発光層を有し、
前記積層体の積層方向からみて、前記基体に、回転対称である前記p個の格子点を規定した場合、前記p個の柱状部のうちq個の柱状部の各々の中心は、前記格子点に配置され、前記p個の柱状部のうちr個の柱状部の各々の中心は、前記格子点とは異なる位置に配置され、
前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、
前記pは、3以上の整数であり、
前記qは、2以上p未満の整数であり、
前記rは、r=p−qを満たす整数である。

0009

前記発光装置の一態様において、
前記qは、前記pの半数より大きい整数である、発光装置。

0010

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。

図面の簡単な説明

0011

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の柱状部集合体を模式的に示す平面図。
偏光を説明するための図。
光の強度を説明するためのグラフ
偏光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1実施形態の第1変形例に係る発光装置の柱状部集合体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の柱状部集合体を模式的に示す平面図。
第1実施形態の第3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の柱状部集合体を模式的に示す平面図。
第2実施形態の第1変形例に係る発光装置の柱状部集合体を模式的に示す平面図。
第2実施形態の第2変形例に係る発光装置の柱状部集合体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。

実施例

0012

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。

0013

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。

0014

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、を含む。なお、便宜上、図2では、第2電極52の図示を省略している。

0015

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。

0016

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、柱状部30と、を有している。

0017

なお、本発明において、「上」とは、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、柱状部30の発光層33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33からみて基体10に近づく方向のことである。

0018

また、本発明において、「積層体20の積層方向」とは、柱状部30の第1半導体層31と発光層33との積層方向のことである。

0019

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、Siがドープされたn型のGaN層などである。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。

0020

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の積層方向と直交する方向における断面形状は、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、nmオーダーであり、具体的には10nm以上500nm以下である。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の積層方向の大きさは、例えば、0.1μm以上5μm以下である。

0021

なお、本発明において、「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の平面形状が多角形の場合は、該多角形を内部に含む最小の円、すなわち最小包含円の直径である。また、「平面形状」とは、積層方向からみた形状のことである。

0022

柱状部30は、図1に示すように、第1半導体層31と、第1ガイド層32と、発光層33と、第2ガイド層34と、第2半導体層35と、を有している。

0023

第1半導体層31は、バッファー層22上に設けられている。第1半導体層31は、基体10と発光層33との間に設けられている。第1半導体層31は、例えば、Siがドープされたn型のGaN層などである。

0024

第1ガイド層32は、第1半導体層31上に設けられている。第1ガイド層32は、第1半導体層31の径よりも大きい径を有している。図示の例では、第1ガイド層32の径は、積層方向において変化している。第1ガイド層32は、例えば、GaN層とInGaN層とから構成された半導体超格子(SL)構造を有している。第1ガイド層32を構成するGaN層およびInGaN層の数は、特に限定されない。

0025

発光層33は、第1ガイド層32上に設けられている。発光層33は、第1半導体層31と第2半導体層35との間に設けられている。発光層33は、電流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。発光層33は、例えば、GaN層とInGaN層とから構成された量子井戸MQW)構造を有している。発光層33を構成するGaN層およびInGaN層の数は、特に限定されない。

0026

第2ガイド層34は、発光層33上に設けられている。第2ガイド層34は、例えば、GaN層とInGaN層とから構成された半導体超格子(SL)構造を有している。第2ガイド層34を構成するGaN層およびInGaN層の数は、特に限定されない。第1ガイド層32および第2ガイド層34は、発光層33と、積層方向とは直交した方向に伝搬する光と、の重なりを大きくする、すなわち光閉じ込め係数を大きくする機能を有する層である。

0027

第2半導体層35は、第2ガイド層34上に設けられている。第2半導体層35は、第1半導体層31と導電型の異なる層である。第2半導体層35は、例えば、Mgがドープされたp型のGaN層などである。第1半導体層31および第2半導体層35は、発光層33に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。

0028

発光装置100では、p型の第2半導体層35、不純物がドープされていない発光層33および第1,第2ガイド層32,34、ならびにn型の第1半導体層31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印加すると、発光層33に電流が注入されて発光層33において電子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33において発生した光は、第1半導体層31および第2半導体層35により積層方向と直交する方向に伝搬し、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、発光層33において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。

0029

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33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。

0030

柱状部30は、柱状部集合体40を構成している。積層体20は、図2に示すように、柱状部集合体40を複数有している。図示の例では、複数の柱状部集合体40は、三角格子状に配列されている。積層方向からみて、隣り合う柱状部集合体40の中心の間の距離は、250nm以上350nm以下である。ここで、図3は、柱状部集合体40を模式的に示す平面図である。

0031

柱状部集合体40は、図2および図3に示すように、p個の柱状部30からなる。「p」は、2以上の整数であり、例えば3以上15以下の整数であり、好ましくは3以上7以下の整数である。図示の例では、「p」は7であり、柱状部集合体40は、7個の柱状部30からなる。柱状部集合体40は、赤色領域の光を発振させることができる柱状部30の集合体である。積層方向からみて、柱状部集合体40において、隣り合う柱状部30の中心の間の距離は、50nm以上150nm以下である。p個の柱状部30の各々は、発光層33を有している。

0032

柱状部集合体40において、図3に示すように、積層方向からみて、例えば、p個の柱状部30の各々の中心Cで構成される図形Fは、回転対称である。すなわち、図形Fは、
nを2以上の整数とした場合に、n回対称である。図示の例では、図形Fは、6回対称である。このように、例えば3個以上の中心Cからなる図形Fが回転対称であるため、図形Fが回転対称でない場合、例えば、3個以上の柱状部が1直線に並んでいる場合に比べて、積層方向と直交する方向において、複数の方向に共振する光をより等方的に閉じ込めることができ、赤色領域の光を発振させることができる柱状部集合体40を構成し易い。例えば、3方向に同じような屈折率周期構造を作ることができるため、3方向で共振する光を同じように閉じ込めることができる。そのため、共振する3方向において光が漏れ易い方向がなく、効率的に光を閉じ込めることができる。図示の例では、柱状部30の中心Cは、図示しない正六角形の各頂点と、該正六角形の中心と、に配置されている。該正六角形の中心は、柱状部集合体40の中心と重なっている。例えば、図示はしないが、隣り合う中心Cを結んだ線分で構成される図形は、回転対称である。

0033

柱状部集合体40において、積層方向からみて、p個の柱状部30のうちq個の第1柱状部30aの径D1は、p個の柱状部30のうちr個の第2柱状部30bの径D2と異なっている。第2柱状部30bの径D2は、第1柱状部30aの径D1よりも小さい。「q」は、1以上p未満の整数である。「r」は、r=p−qを満たす整数である。

0034

図示の例では、「q」は、6であり、「r」は、1である。柱状部集合体40は、第1柱状部30aよりも径が小さい第2柱状部30bを有しているため、積層方向からみて、柱状部集合体40の形状は、回転対称ではない。すなわち、mを2以上の整数とした場合に、柱状部集合体40の形状は、m回対称ではない。第2柱状部30bは、柱状部集合体40の中心と重ならないように配置されている。

0035

ここで、「柱状部の径」とは、柱状部30の第1半導体層31の径、第1ガイド層32の径、発光層33の径、第2ガイド層34の径、第2半導体層35の径のうちの最大の径である。図示の例では、第2柱状部30bの第1半導体層31の径、第1ガイド層32の径、発光層33の径、第2ガイド層34の径、第2半導体層35の径は、それぞれ、第1柱状部30aの第1半導体層31の径、第1ガイド層32の径、発光層33の径、第2ガイド層34の径、第2半導体層35の径よりも小さい。発光層33の径と、第2ガイド層34の径と、第2半導体層35の径とは、例えば、同じである。

0036

なお、図示はしないが、柱状部集合体40は、第2柱状部30bを複数有していてもよい。ただし、径が小さい第2柱状部30bが1個の方が、積層方向と直交する方向に伝搬する光と、発光層33とが重なる領域を大きくすることができる。

0037

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31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31と電気的に接続されている。第1電極50は、発光層33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。

0038

第2電極52は、第2半導体層35上に設けられている。第2半導体層35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35と電気的に接続されている。第2電極52は、発光層33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。

0039

なお、上記では、InGaN系の発光層33について説明したが、本発明に係る発光層33しては、電流が注入されることで発光可能なあらゆる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。

0040

発光装置100は、例えば、以下の特徴を有する。

0041

発光装置100では、p個の柱状部30のうちq個の第1柱状部30aの径D1は、p個の柱状部30のうちr個の第2柱状部30bの径D2と異なり、柱状部集合体40の形状は、回転対称ではない。そのため、発光装置100から出射される光は、直線偏光である。したがって、発光装置100は、液晶ライトバルブを用いるプロジェクターの光源として、好適に用いられる。また、発光装置100は、例えば、単峰性の光を出射することができる。

0042

ここで、図4は、柱状部集合体の形状が回転対称の場合の偏光を説明するための図である。図5は、図4に示すV−V線の光の強度を説明するためのグラフである。図6は、発光装置100の偏光を説明するための図である。柱状部集合体の形状が回転対称の場合、例えば、図4に示すように、出射される光Lの各位置における電場Eの振動方向は揃っておらず、図4および図5に示すように、中央部では電場Eが打ち消し合って、出射される光Lの形状、すなわちビームの形状は、ドーナツ状となる。一方、発光装置100では、図6に示すように、電場Eの振動方向は全て揃っており、発光装置100から出射される光は、直線偏光である。図6に示す例では、出射される光Lの形状は、円である。すなわち、単峰性となっている。

0043

また、発光装置100では、第1柱状部30aの径が第2柱状部30bの径と異なることにより、柱状部集合体40の形状が回転対称ではないため、例えば、回転対称である柱状部集合体の柱状部を1つ減らすことによって柱状部集合体の形状を回転対称でなくした場合に比べて、第2電極52が柱状部30の側面に回り込み難い。そのため、例えば、リーク電流が発生し難い。さらに、積層方向と直交する方向に伝搬する光と、発光層33とが重なる領域を大きくすることができる。

0044

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7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。

0045

図7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。

0046

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。積層方向からみて、マスク層60の第2柱状部30bを形成するための開口部62の面積は、マスク層60の第1柱状部30aを形成するための開口部62の面積よりも小さい。これにより、第2柱状部30bの径を第1柱状部30aの径よりも小さくすることができる。

0047

図1に示すように、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31、第1ガイド層32、発光層33、第2ガイド層34、および第2半導体層35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。以上の工程により、複数の柱状部30からな
る柱状部集合体40を形成することができる。

0048

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35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。

0049

以上の工程により、発光装置100を製造することができる。

0050

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8は、第1実施形態の第1変形例に係る発光装置110の柱状部集合体40を模式的に示す平面図である。

0051

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の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、以下に示す第1実施形態の第2,第3変形例に係る発光装置において同様である。

0052

上述した発光装置100では、図3に示すように、柱状部集合体40は、7個の柱状部30からなっていた。これに対し、発光装置110では、図8に示すように、柱状部集合体40は、4個の柱状部30からなる。図示の例では、4個の柱状部30の中心Cで構成される図形Fは、2回対称である。柱状部30の中心Cは、図示しない菱形の各頂点に配置されている。

0053

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9は、第1実施形態の第2変形例に係る発光装置120の柱状部集合体40を模式的に示す平面図である。

0054

上述した発光装置100では、図3に示すように、柱状部集合体40は、7個の柱状部30からなっていた。これに対し、発光装置120では、図9に示すように、柱状部集合体40は、3個の柱状部30からなる。図示の例では、3個の柱状部30の中心Cで構成される図形Fは、3回対称である。柱状部30の中心Cは、図示しない正三角形の各頂点に配置されている。

0055

なお、本発明に係る柱状部集合体を構成する複数の柱状部の数は、上述した、3個、4個、7個の例に限定されない。

0056

1.3.3. 第3変形例
次に、第1実施形態の第3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10は、第1実施形態の第3変形例に係る発光装置130を模式的に示す平面図である。

0057

上述した発光装置100では、図1に示すように、柱状部30において、発光層33の径と第2半導体層35の径とは、同じであった。これに対し、発光装置130では、図10に示すように、第2半導体層35の径は、発光層33の径よりも大きい。

0058

図示の例では、第1ガイド層32の径、発光層33の径、および第2ガイド層34の径は、同じである。例えば、第1ガイド層32、発光層33、第2ガイド層34、および第
2半導体層35をエピタキシャル成長させる際の成長温度を調整することにより、第2半導体層35の径を、第1ガイド層32の径、発光層33の径、および第2ガイド層34の径よりも大きくすることができる。

0059

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11は、第2実施形態に係る発光装置200の柱状部集合体40を模式的に示す平面図である。

0060

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の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

0061

上述した発光装置100では、図3に示すように、積層方向からみて、第1柱状部30aの径D1は、第2柱状部30bの径D2と異なっていた。これに対し、発光装置200では、図11に示すように、積層方向からみて、例えば、第1柱状部30aの径は、第2柱状部30bの径と同じである。

0062

発光装置200は、p個の柱状部30からなる柱状部集合体40を有している。積層方向からみて、基体10に、回転対称であるp個の格子点Gを規定した場合、pの柱状部30のうちq個の第1柱状部30aの各々の中心Cは、格子点Gに配置されている。p個の柱状部30のうちr個の第2柱状部30bの各々の中心Cは、格子点Gとは異なる位置に配置されている。格子点Gは、積層方向からみて、基体10に規定された仮想の点である。「p」は、3以上の整数である。「q」は、2以上p未満の整数であり、例えば、「p」の半数より大きい整数である。「r」は、r=p−qを満たす整数である。

0063

図示の例では、「p」は、7であり、「q」は、6であり、「r」は1である。p個の格子点Gで構成される図形は、6回対称である。格子点Gは、図示しない正六角形の各頂点と、該正六角形の中心と、に配置されている。第2柱状部30bの中心Cと、第2柱状部30bの中心Cに最も違い格子点Gと、の間の距離は、例えば、5nm以上25nm以下である。

0064

柱状部集合体40は、格子点Gと異なる位置に中心Cを備える第2柱状部30bを有しているため、積層方向からみて、柱状部集合体40の形状は、回転対称ではない。

0065

発光装置200は、例えば、以下の特徴を有する。

0066

発光装置200では、積層方向からみて、基体10に、回転対称であるp個の格子点Gを規定した場合、p個の柱状部30のうちq個の第1柱状部30aの各々の中心Cは、格子点Gに配置され、p個の柱状部30のうちr個の第2柱状部30bの各々の中心Cは、格子点Gとは異なる位置に配置され、柱状部集合体の形状は、回転対称ではない。そのため、発光装置100と同様に、発光装置200から出射される光は、直線偏光である。さらに、格子点Gと異なる位置に中心Cを備える第2柱状部30bを有することにより、柱状部集合体40の形状は回転対称ではないため、例えば、第1柱状部30aの径が第2柱状部30bの径と異なることにより、柱状部集合体40の形状が回転対称ではない場合に比べて、積層方向と直交する方向に伝搬する光と、発光層33とが重なる領域を大きくすることができる。

0067

発光装置200では、「q」は、「p」の半数より大きい整数である。そのため、p個の柱状部30のうち半数より多い柱状部30を、格子点Gに配置することができる。これにより、発光装置200では、p個の柱状部30のうち半数より多い柱状部が格子点Gに
配置されていない場合に比べて、例えば、積層方向と直交する方向において、複数の方向に共振する光をより等方的に閉じ込めることができ、赤色領域の光を発振させることができる柱状部集合体40を構成し易い。発光装置200では、例えば、複数の方向に同じような屈折率周期構造を作ることができるため、複数の方向で共振する光を同じように閉じ込めることができ、光の閉じ込めが有利になる。

0068

2.2.発光装置の製造方法
次に、第2実施形態に係る発光装置200の製造方法について説明する。第2実施形態に係る発光装置200の製造方法は、上述した第1実施形態に係る発光装置100の製造方法と、基本的に同じである。したがって、その詳細な説明を省略する。

0069

2.3.発光装置の変形例
2.3.1. 第1変形例
次に、第2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12は、第2実施形態の第1変形例に係る発光装置210の柱状部集合体40を模式的に示す平面図である。

0070

以下、第2実施形態の第1変形例に係る発光装置210において、上述した第2実施形態に係る発光装置200の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、以下に示す第2実施形態の第2変形例に係る発光装置において同様である。

0071

上述した発光装置200では、図11に示すように、柱状部集合体40は、7個の柱状部30からなっていた。これに対し、発光装置210では、図12に示すように、柱状部集合体40は、4個の柱状部30からなる。図示の例では、格子点Gは、図示せぬ菱形の各頂点に配置されている。

0072

2.3.2. 第2変形例
次に、第2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13は、第2実施形態の第2変形例に係る発光装置220の柱状部集合体40を模式的に示す平面図である。

0073

上述した発光装置200では、図11に示すように、柱状部集合体40は、7個の柱状部30からなっていた。これに対し、発光装置220では、図13に示すように、柱状部集合体40は、3個の柱状部30からなる。図示の例では、格子点Gは、図示せぬ正三角形菱形の各頂点に配置されている。

0074

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14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。

0075

本発明に係るプロジェクターは、本発明に係る発光装置を有している。以下では、本発明に係る発光装置として発光装置100を有するプロジェクター900について説明する。

0076

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。赤色光源100R、緑色光源100G、および青色光源100Bの各々は、例えば、複数の発光装置100を積層方向と直交する方向にアレイ状に配置させ、複数の発光装置100において基体10を共通基板としたものである。赤色光源100R、
緑色光源100G、青色光源100Bの各々を構成する発光装置100の数は、特に限定されない。なお、便宜上、図14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。

0077

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。

0078

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。

0079

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。

0080

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。

0081

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。

0082

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。

0083

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。

0084

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。

0085

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、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。

0086

プロジェクター900では、直線偏光である光を出射することができる発光装置100を有する。そのため、プロジェクター900では、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において光の通過および遮断の制御を、より確実に行うことができる。

0087

本発明に係る発光装置の用途は、上述した実施形態に限定されず、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、屋内外照明ディスプレイ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。

0088

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。

0089

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。

0090

10…基体、20…積層体、22…バッファー層、30…柱状部、30a…第1柱状部、30b…第2柱状部、31…第1半導体層、32…第1ガイド層、33…発光層、34…第2ガイド層、35…第2半導体層、40…柱状部集合体、50…第1電極、52…第2電極、60…マスク層、62…開口部、100…発光装置、100R…赤色光源、100G…緑色光源、100B…青色光源、110,120,130,200,210,220…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

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