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JP7056628B2 - 発光装置およびプロジェクター - Google Patents
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JP7056628B2 - 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。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。
特許文献１には、一方の電極となる基板上に、第１の導電型半導体層、発光層および第２の導電型半導体層の順で積層されたナノコラムを複数有し、第２の導電型半導体層上に他方の電極が形成されて成る半導体発光素子が開示されている。特許文献１の半導体発光素子では、基板は、ナノコラムの形成領域を規定する凹所を有し、凹所の内周面には第１の絶縁膜が形成されている。凹所に形成された複数のナノコラムは、それぞれの第２の導電型半導体層が拡径して一体化するように成長され、かつ一体化された該第２の導電型半導体層の外周縁部分が凹所内周面の第１の絶縁膜と密着することで、該凹所内が気密に封止されている。そのため、ナノコラムの表面に異物が付着してリーク電流が流れることによる効率低下を防止できる。
特開２００９－１４０９７６号公報
しかしながら、特許文献１に開示された発光素子では、製造工程で使用されてナノコラム間に残留したガスや、発光素子を構成する材料から発生するガスなどが、気密に封止された凹所内に残留し、製造工程時の熱や発光素子の動作時の熱によって、体積変化や状態変化を起こす場合がある。これにより、例えば、気密に封止された凹所内においてガスが膨張することによって電極が剥離したり、ナノコラムの表面が汚染されて素子特性が低下したりするおそれがある。
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、
前記積層体を覆う被覆部と、
を有し、
前記柱状部は、発光層を有し、
前記被覆部には、前記被覆部を貫通する貫通孔が設けられている。
前記発光装置の一態様において、
前記被覆部は、前記柱状部に電気的に接続されている電極を有し、
前記電極は、前記積層体の前記基体とは反対側に設けられ、
前記貫通孔は、前記電極に設けられていてもよい。
前記発光装置の一態様において、
前記貫通孔の径は、前記柱状部の径よりも小さくてもよい。
前記発光装置の一態様において、
前記積層体の積層方向から見た平面視において、前記貫通孔の少なくとも一部は、前記柱状部と重ならなくてもよい。
前記発光装置の一態様において、
前記積層体の積層方向から見た平面視において、前記貫通孔は、長手方向と短手方向とを有し、
前記貫通孔の前記短手方向の長さは、前記柱状部の径よりも小さくてもよい。
前記発光装置の一態様において、
前記貫通孔の前記長手方向の長さは、前記柱状部の径よりも大きくてもよい。
前記発光装置の一態様において、
前記被覆部は、前記柱状部に電気的に接続されている電極と、絶縁層と、を有し、
前記電極は、前記積層体の前記基体とは反対側に設けられ、
前記貫通孔は、前記絶縁層に設けられていてもよい。
前記発光装置の一態様において、
前記絶縁層は、開口部を有し、
前記電極は、前記開口部に設けられ、
前記積層体の積層方向から見た平面視において、前記貫通孔は、前記電極の外縁の外側に設けられていてもよい。
前記発光装置の一態様において、
前記貫通孔の径は、前記柱状部の径よりも小さくてもよい。
前記発光装置の一態様において、
前記貫通孔は、前記絶縁層を前記積層体の積層方向と交差する方向に貫通していてもよい。
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製造工程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２実施形態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断面図。 第４実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 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装置を模式的に示す断面図。 第５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装置を実装基板にジャンクションダウン実装した状態を模式的に示す断面図。 第６実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第６実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第７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、サイドウォール５０と、絶縁層６０と、第１電極７０と、第２電極７２と、を有している。
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、ガラス基板などである。
積層体２０は、基体１０に設けられている。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、光伝搬層４０と、を有している。
なお、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、「積層体の積層方向」とは、第１半導体層３２と発光層３４との積層方向をいう。
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の平面形状は、例えば、多角形、円などである。図２に示す例では、柱状部３０の平面形状は、円である。柱状部３０の径は、ｎｍオーダーであり、例えば、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。
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。また、「柱状部３０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、複数設けられている。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、積層方向から見た平面視において（以下、単に「平面視において」ともいう）、所定の方向に所定のピッチで配列されている。複数の柱状部３０は、例えば、三角格子状、四角格子状などに配置されている。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。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。ここで、柱状部３０のピッチとは、当該所定の方向に沿って隣り合う柱状部３０の中心間の距離である。
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、不純物がドープされていない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。
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、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。
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、バッファー層２２上に設けられている。光伝搬層４０は、平面視において、柱状部３０を囲んでいる。光伝搬層４０の屈折率は、例えば、発光層３４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、積層方向と直交する方向に伝搬することができる。なお、図示はしないが、隣り合う柱状部３０の間が、空隙であってもよい。
サイドウォール５０は、複数の柱状部３０および光伝搬層４０が形成された領域を囲むように設けられている。サイドウォール５０は、例えば、柱状部３０の側壁や光伝搬層４０の側壁に設けられている。図示の例では、サイドウォール５０は、光伝搬層４０の側壁に設けられている。サイドウォール５０は、酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁部材で構成されている。
絶縁層６０は、積層体２０上に設けられている。絶縁層６０は、バッファー層２２上、サイドウォール５０上、光伝搬層４０上、および複数の柱状部３０上に設けられている。絶縁層６０は、複数の柱状部３０、光伝搬層４０、およびサイドウォール５０を覆っている。絶縁層６０は、開口部６２を有している。開口部６２は、平面視において、複数の柱状部３０および光伝搬層４０と重なっている。開口部６２には、第２電極７２が設けられている。絶縁層６０は、例えば、ポリイミドなどの有機膜、酸化シリコン層などである。
第１電極７０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７０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極７０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７０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７０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７０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。
第２電極７２は、積層体２０の基体１０とは反対側に設けられている。第２電極７２は、絶縁層６０の開口部６２に設けられている。第２電極７２は、絶縁層６０の開口部６２を塞ぐように設けられている。図示の例では、第２電極７２は、絶縁層６０上、および開口部６２によって露出した第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電極７２の平面形状は、図示の例では、円である。第２半導体層３６は、第２電極７２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極７２は、第２半導体層３６と電気的に接続されている。第２電極７２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７２としては、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）などの透明電極を用いる。第２電極７２として、光が透過可能に薄く形成された金属薄膜を用いてもよい。発光装置１００は、第２電極７２と電気的に接続された配線層を有し、当該配線層によって第２電極７２に電流が供給されてもよい。
なお、図示はしないが、第２半導体層３６と第２電極７２との間にコンタクト層が設けられていてもよい。コンタクト層は、第２電極７２とオーミックコンタクトしていてもよい。コンタクト層は、例えば、ｐ型のＧａＮ層である。
第２電極７２および絶縁層６０は、積層体２０を覆う被覆部２を構成している。図示の例では、被覆部２は、柱状部３０、光伝搬層４０、サイドウォール５０、およびバッファー層２２を覆っている。絶縁層６０は、バッファー層２２、サイドウォール５０、平面視において開口部６２と重ならない柱状部３０および光伝搬層４０を覆っている。第２電極７２は、平面視において開口部６２と重なる柱状部３０および光伝搬層４０を覆っている。このように、第２電極７２および絶縁層６０によって、積層体２０およびサイドウォール５０が覆われている。図示の例では、被覆部２によって形成された空間に、柱状部３０、光伝搬層４０、およびサイドウォール５０が収容されている。
被覆部２には、被覆部２を貫通する貫通孔４が設けられている。貫通孔４は、被覆部２によって形成された空間と外部とを連通している。図示の例では、被覆部２によって形成された空間は、貫通孔４を除いて外部と繋がっていない。発光装置１００では、貫通孔４は、第２電極７２に設けられている。第２電極７２には、複数の貫通孔４が設けられている。図２に示す例では、第２電極７２には、４つの貫通孔４が設けられている。なお、貫通孔４の数や位置は特に限定されない。
例えば、貫通孔４は、周期的に配置されていない。これにより、貫通孔４によって回折やフォトニック結晶の効果が発現してしまう可能性を低減できる。また、例えば、貫通孔４のピッチは、発光層３４で発生する光の波長よりも大きい。これにより、貫通孔４によって回折やフォトニック結晶の効果が発現してしまう可能性を低減できる。例えば、貫通孔４が発光層３４で発生する光の波長よりも短いピッチで周期的で配置された場合、貫通孔４によって回折やフォトニック結晶の効果が発現してしまう可能性がある。
貫通孔４の一部は、平面視において、柱状部３０と重なっていない。すなわち、貫通孔４は、平面視において、柱状部３０と重なっていない部分と、柱状部３０と重なっている部分と、を有している。図示の例では、貫通孔４は、平面視において、柱状部３０と光伝搬層４０とに重なっている。柱状部３０の一部と光伝搬層４０の一部とは、貫通孔４によって露出している。
なお、図示はしないが、貫通孔４の全部が、平面視において、柱状部３０と重なっていなくてもよい。すなわち、貫通孔４は柱状部３０と重なっている部分を有しておらず、光伝搬層４０のみと重なっていてもよい。
貫通孔４の断面形状は、例えば、円である。貫通孔４の断面形状は円に限定されず、多角形、楕円などであってもよい。貫通孔４の径は、柱状部３０の径よりも小さい。柱状部３０の径は、例えば、数百ｎｍ程度であり、貫通孔４の径は、例えば、１００ｎｍ以下である。
なお、「貫通孔の径」とは、貫通孔４の断面形状が円の場合は、直径であり、貫通孔４の断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、貫通孔４の径は、貫通孔４の断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、貫通孔４の断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。
「貫通孔の中心」とは、貫通孔４の平面形状が円の場合は、該円の中心であり、貫通孔４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、貫通孔４の中心は、貫通孔４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、貫通孔４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。また、貫通孔４のピッチとは、隣り合う貫通孔４の中心間の距離である。
発光装置１００では、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７０と第２電極７２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。
なお、上記では、発光装置１００が、基体１０に、複数の柱状部３０からなる柱状部集合体が１つ設けられている発光装置である場合について説明したが、発光装置１００は、柱状部集合体を１つの画素とし、基体１０に複数の柱状部集合体をアレイ状に配置して複数の画素とした発光装置であってもよい。
また、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７２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、以下の効果を有する。
発光装置１００は、積層体２０を覆う被覆部２を有し、被覆部２には被覆部２を貫通する貫通孔４が設けられている。そのため、発光装置１００では、製造工程で使用され柱状部３０間に残留したガスや、発光装置１００を構成する材料から発生するガスなどを、貫通孔４から排出できる。したがって、発光装置１００では、例えば、製造工程で使用され柱状部３０間に残留したガスや、発光装置１００を構成する材料から発生するガスなどが、製造工程時の熱や発光装置１００の動作時の熱によって膨張して電極が剥離することを防ぐことができる。また、例えば、ガスによって柱状部３０の表面が汚染されることによる素子特性の劣化を低減できる。このように、発光装置１００では、素子の破壊防止、および素子特性の劣化の低減を図ることができる。
発光装置１００では、被覆部２は第２電極７２を有し、貫通孔４は第２電極７２に設けられている。そのため、発光装置１００では、柱状部３０間に残留したガスを効率よく排出できる。
発光装置１００では、平面視において、貫通孔４の径は柱状部３０の径よりも小さい。そのため、発光装置１００では、貫通孔４が第２電極７２と柱状部３０との間の電気的な接続を妨げない。例えば、貫通孔４の径が柱状部３０の径以上である場合、貫通孔４の位置によっては、第２電極７２と柱状部３０とが電気的に接続されないことがある。これに対して、貫通孔４の径が柱状部３０の径よりも小さい場合、貫通孔４の位置によらず、第２電極７２と柱状部３０との間を確実に電気的に接続することができる。
発光装置１００では、平面視において、貫通孔４の少なくとも一部は、柱状部３０と重ならない。そのため、発光装置１００では、柱状部３０間に残留したガスを効率よく排出できる。
１．２． 発光装置の製造方法
次に、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３および図４は、発光装置１００の製造工程を模式的に示す断面図である。
図３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上に複数の柱状部３０を形成する。例えば、まず、バッファー層２２上に不図示のマスク層を形成し、当該マスク層をマスクとして、バッファー層２２上に、第１半導体層３２、発光層３４、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。本工程により、柱状部３０を形成することができる。
図４に示すように、隣り合う柱状部３０の間に、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り形成される。以上の工程により、積層体２０を形成することができる。次に、光伝搬層４０の側壁に、サイドウォール５０を形成する。サイドウォール５０は、例えば、全面に酸化シリコン層を成膜した後、エッチバックすることによって形成できる。
図１に示すように、積層体２０を覆う絶縁層６０を形成する。絶縁層６０は、例えば，スピンコート法やＣＶＤ法による成膜、およびパターニングによって形成される。次に、バッファー層２２上に第１電極７０を形成し、積層体２０上に貫通孔４を有する第２電極７２を形成する。第１電極７０および第２電極７２は、例えば、スパッタ法や真空蒸着法による成膜、およびパターニングによって形成される。以上の工程により、被覆部２が形成される。
以上の工程により、発光装置１００を製造できる。
ここで、上述した光伝搬層４０を形成する工程では、柱状部３０間に光伝搬層４０を完全に埋め込むことができずに空隙が形成され、ガスが残留してしまう場合がある。発光装置１００では、第２電極７２に貫通孔４が形成されているため、柱状部３０間に残留したガスを貫通孔４から排出できる。そのため、例えば、製造工程時の熱や発光装置１００の動作時の熱によって残留したガスが膨張して第２電極７２が剥離することを防ぐことができる。
２． 第２実施形態
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を模式的に示す断面図である。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。
発光装置２００では、図５に示すように、積層体２０は、第２半導体層３６と第２電極７２との間に第３半導体層３８を有している。第３半導体層３８は、コンタクト層であり、第２電極７２とオーミックコンタクトしている。第３半導体層３８は、例えば、ｐ型のＧａＮ層である。
第３半導体層３８は、複数の柱状部３０上および光伝搬層４０上に設けられている。第３半導体層３８は、複数の柱状部３０上に跨がって設けられている。第３半導体層３８は、複数の柱状部３０上および光伝搬層４０上に連続する１つの層である。
第２電極７２は、第３半導体層３８上に設けられている。第２電極７２には、貫通孔４が設けられている。貫通孔４は、平面視において、第３半導体層３８と重なっている。第３半導体層３８の一部は、貫通孔４によって露出している。
発光装置２００では、第２半導体層３６と第２電極７２との間に第３半導体層３８を有し、第２電極７２には貫通孔４が設けられている。そのため、発光装置２００では、製造工程において、第３半導体層３８と第２電極７２との間に残留したガスや、第３半導体層３８と第２電極７２との間の残留物から発生したガスなどを、貫通孔４から排出できる。そのため、発光装置２００では、発光装置１００と同様に、素子の破壊防止、および素子特性の劣化の低減を図ることができる。
発光装置２００の製造方法は、第２半導体層３６と第２電極７２との間に第３半導体層３８を形成する点を除いて、発光装置１００の製造方法と同様であり、その説明を省略する。
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６は、第３実施形態に係る発光装置３００を模式的に示す断面図である。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および第２実施形態に係る発光装置２００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３００では、図６に示すように、積層体２０は第３半導体層３８を有し、貫通孔４は第２電極７２および第３半導体層３８を貫通している。そのため、製造工程で使用され柱状部３０間に残留したガスや、発光装置３００を構成する材料から発生するガスなどを、貫通孔４から排出できる。したがって、発光装置３００では、発光装置１００と同様に、素子の破壊防止、および素子特性の劣化の低減を図ることができる。
発光装置３００の製造方法は、第２半導体層３６と第２電極７２との間に第３半導体層３８を形成し、第２電極７２および第３半導体層３８を貫通する貫通孔４を形成する点を除いて、発光装置１００の製造方法と同様であり、その説明を省略する。
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７は、第４実施形態に係る発光装置４００を模式的に示す断面図である。図８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、図７は、図８のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面図である。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。
発光装置４００では、図７および図８に示すように、貫通孔４は、スリット状に設けられている。
貫通孔４は、図８に示すように、平面視において、長手方向と短手方向とを有している。図８に示す例では、貫通孔４の平面形状は、長方形である。なお、貫通孔４の平面形状は、長手方向および短手方向を有する形状であれば特に限定されず、例えば、楕円であってもよい。
貫通孔４の短手方向の長さＬ２は、柱状部３０の径よりも小さい。そのため、貫通孔４が、第２電極７２と柱状部３０との間の電気的な接続を妨げない。例えば、貫通孔４の長さＬ２が柱状部３０の径以上である場合、貫通孔４の位置によっては、第２電極７２と柱状部３０とを電気的に接続できない場合がある。これに対して、貫通孔４の長さＬ２が柱状部３０の径よりも小さい場合、貫通孔４の位置によらず、第２電極７２と柱状部３０との間を確実に電気的に接続することができる。貫通孔４の短手方向の長さとは、貫通孔４の、短手方向における最大の長さである。
貫通孔４の長手方向の長さＬ４は、柱状部３０の径よりも大きい。そのため、貫通孔４が柱状部３０によって塞がれることがない。例えば、貫通孔４の長さＬ４が柱状部３０の径以下である場合、貫通孔４の位置によっては貫通孔４が柱状部３０によって塞がれてしまう場合がある。これに対して、貫通孔４の長さＬ４が柱状部３０の径よりも大きい場合、貫通孔４の位置によらず、貫通孔４が柱状部３０によって塞がれることがない。したがって、柱状部３０間に残留したガスを、貫通孔４から排出できる。図８に示す例では、貫通孔４の長さＬ４は、絶縁層６０の開口部６２の幅よりも大きい。貫通孔４の長手方向の長さとは、貫通孔４の、長手方向における最大の長さである。
発光装置４００の製造方法は、第２電極７２を形成する工程において、貫通孔４をスリット状に形成する点を除いて、発光装置１００の製造方法と同様であり、その説明を省略する。
５． 第５実施形態
次に、第５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９は、第５実施形態に係る発光装置５００を模式的に示す断面図である。図１０は、第５実施形態に係る発光装置５００を模式的に示す平面図である。なお、図９は、図１０のＩＸ－ＩＸ線断面図である。以下、第５実施形態に係る発光装置５００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５００では、図９および図１０に示すように、貫通孔４は、絶縁層６０に設けられている。
貫通孔４は、絶縁層６０を貫通している。貫通孔４は、平面視において、光伝搬層４０と重なる位置に設けられている。貫通孔４は、平面視において、第２電極７２の外縁の外側に配置されている。すなわち、貫通孔４は、平面視において、第２電極７２と重なっていない。そのため、貫通孔４は、第２電極７２によって塞がれない。
貫通孔４の径は、例えば、柱状部３０の径よりも小さい。これにより、例えば、絶縁層６０が剥離する可能性を低減できる。
発光装置５００では、貫通孔４は絶縁層６０に設けられている。そのため、発光装置５００では、製造工程で使用され柱状部３０間に残留したガスや、発光装置５００を構成する材料から発生するガスなどを、貫通孔４から排出できる。したがって、発光装置５００では、発光装置１００と同様に、素子の破壊防止、および素子特性の劣化の低減を図ることができる。
発光装置５００の製造方法は、絶縁層６０に貫通孔４を形成する点を除いて、発光装置１００の製造方法と同様であり、その説明を省略する。
なお、図示はしないが、絶縁層６０および第２電極７２の両方に貫通孔４が設けられていてもよい。
図１１は、発光装置５００を実装基板５１０にジャンクションダウン実装した状態を模式的に示す断面図である。
発光装置５００は、図１１に示すように、実装基板５１０にジャンクションダウン実装されている。すなわち、発光装置５００では、第２電極７２が実装基板５１０に接続されている。発光装置５００では、貫通孔４が絶縁層６０に設けられているため、実装基板５１０にジャンクションダウン実装されても、貫通孔４が塞がれない。
発光装置５００がジャンクションダウン実装される場合、基体１０としては、発光層３４で発生した光の波長に対して透明な基板が用いられる。基体１０としては、例えば、サファイア基板、ガラス基板などを用いることができる。また、第２電極７２は、発光層３４で発生した光を反射させる。第２電極７２としては、例えば、Ａｕ層、Ａｇ層などの金属層や、金属層を積層したものを用いることができる。これにより、発光装置５００では、基体１０側から光を射出することができる。
発光装置５００と実装基板５１０とは、例えば、接合部材５１２で接合されている。接合部材５１２は、例えば、ＡｕＳｎなどのＡｕ系のハンダである。
６． 第６実施形態
次に、第６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１２は、第６実施形態に係る発光装置６００を模式的に示す断面図である。図１３は、第６実施形態に係る発光装置６００を模式的に示す平面図である。なお、図１２は、図１３のＸＩＩ－ＸＩＩ線断面図である。
以下、第６実施形態に係る発光装置６００において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００および第５実施形態に係る発光装置５００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６００では、図１２および図１３に示すように、貫通孔４は、絶縁層６０を積層方向と交差する方向に貫通している。図示の例では、貫通孔４は、絶縁層６０を積層方向と直交する方向に貫通している。貫通孔４は、絶縁層６０およびサイドウォール５０を貫通している。なお、貫通孔４は、絶縁層６０のみを貫通していてもよい。貫通孔４の開口は、絶縁層６０の側面に設けられている。貫通孔４は、サイドウォール５０上に設けられた絶縁層６０を貫通している。
貫通孔４は、例えば、絶縁層６０を形成する工程において貫通孔４となる部分に犠牲層を形成し、当該犠牲層を選択的にエッチングすることによって形成できる。
発光装置６００では、貫通孔４は、絶縁層６０に設けられている。そのため、発光装置６００では、製造工程で使用され柱状部３０間に残留したガスや、発光装置６００を構成する材料から発生するガスなどを、貫通孔４から排出できる。したがって、発光装置６００では、発光装置１００と同様に、素子の破壊防止、および素子特性の劣化の低減を図ることができる。
なお、図示はしないが、発光装置６００は、上述した図１１に示す発光装置５００と同様に、実装基板５１０にジャンクションダウン実装できる。発光装置６００は、発光装置５００と同様に、絶縁層６０に貫通孔４が設けられているため、実装基板５１０にジャンクションダウン実装しても、貫通孔４が塞がれない。
７． 第７実施形態
次に、第７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７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。
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。
８． その他
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、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。第２～第６実施形態に係る発光装置についても同様であり、発光層３４として、射出される光の波長に応じて様々な材料系を用いることができる。
また、第１実施形態では、発光装置１００が柱状部３０を用いた半導体レーザーである場合について説明したが、発光装置１００は、柱状部３０を用いたスーパールミネッセントダイオードや、柱状部３０を用いた発光ダイオードであってもよい。第２～第６実施形態に係る発光装置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。
２…被覆部、４…貫通孔、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、３８…第３半導体層、４０…光伝搬層、５０…サイドウォール、６０…絶縁層、６２…開口部、７０…第１電極、７２…第２電極、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、３００…発光装置、４００…発光装置、５００…発光装置、５１０…実装基板、５１２…接合部材、６００…発光装置、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 (10)

  1. 基体と、
    複数の柱状部を有する積層体と、
    前記積層体を覆う絶縁層および電極、を有する被覆部と、
    を有し、
    前記電極は、前記積層体の前記基体とは反対側において前記積層体を覆って設けられ、
    かつ前記複数の柱状部と電気的に接続され、
    前記複数の柱状部は、それぞれ発光層を有し、
    前記被覆部には、前記被覆部を貫通する貫通孔が設けられ、
    前記貫通孔は、前記複数の柱状部のうち隣り合う前記柱状部の間の領域において前記被
    覆部によって形成された空間と、前記空間の外側と、を連通し、
    前記貫通孔は、前記電極と前記絶縁層の両方に設けられている、発光装置。
  2. 請求項１において、
    前記電極に設けられた前記貫通孔の径は、前記柱状部の径よりも小さい、発光装置。
  3. 請求項１または２において、
    前記積層体の積層方向から見た平面視において、前記電極に設けられた前記貫通孔の少
    なくとも一部は、前記柱状部と重ならない、発光装置。
  4. 請求項１において、
    前記積層体の積層方向から見た平面視において、前記電極に設けられた前記貫通孔は、
    長手方向と短手方向とを有し、
    前記電極に設けられた前記貫通孔の前記短手方向の長さは、前記柱状部の径よりも小さ
    い、発光装置。
  5. 請求項４において、
    前記電極に設けられた前記貫通孔の前記長手方向の長さは、前記柱状部の径よりも大き
    い、発光装置。
  6. 請求項１において、
    前記絶縁層は、開口部を有し、
    前記電極は、前記開口部に設けられ、
    前記積層体の積層方向から見た平面視において、前記絶縁層に設けられた前記貫通孔は
    、前記電極の外縁の外側に設けられている、発光装置。
  7. 請求項１において、
    前記絶縁層に設けられた前記貫通孔の径は、前記柱状部の径よりも小さい、発光装置。
  8. 請求項１において、
    前記絶縁層に設けられた前記貫通孔は、前記絶縁層を前記積層体の積層方向と交差する
    方向に貫通している、発光装置。
  9. 基体と、
    複数の柱状部を有する積層体と、
    前記積層体を覆う絶縁層および電極、を有する被覆部と、
    を有し、
    前記電極は、前記積層体の前記基体とは反対側において前記積層体を覆って設けられ、
    かつ前記複数の柱状部と電気的に接続され、
    前記電極と前記積層体との間において、前記複数の柱状部に跨って接続され、かつ導電
    性を有する半導体層が設けられ、
    前記複数の柱状部は、それぞれ発光層を有し、
    前記被覆部には、前記被覆部を貫通する貫通孔が設けられ、
    前記貫通孔は、前記電極および前記半導体層に設けられ、前記電極および前記半導体層
    を貫通し、かつ、前記複数の柱状部のうち隣り合う前記柱状部の間の領域において前記被
    覆部によって形成された空間と、前記空間の外側と、を連通する、発光装置。
  10. 請求項１ないし９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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