特開 2023-86378 発光装置、プロジェクター、ディスプレイ、および発光装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023086378

(43)【公開日】2023-06-22

(54)【発明の名称】発光装置、プロジェクター、ディスプレイ、および発光装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/11 20210101AFI20230615BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20230615BHJP

   G09F 9/33 20060101ALI20230615BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20230615BHJP

【ＦＩ】

H01S5/11

G03B21/14 A

G09F9/33

G03B21/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021200843

(22)【出願日】2021-12-10

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】502350504

【氏名又は名称】学校法人上智学院

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(74)【代理人】

【識別番号】100148323

【弁理士】

【氏名又は名称】川▲崎▼ 通

(74)【代理人】

【識別番号】100168860

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 充史

(72)【発明者】

【氏名】小林 幸一

(72)【発明者】

【氏名】宮田 崇

(72)【発明者】

【氏名】岸野 克巳

【テーマコード（参考）】

2K203

5C094

5F173

【Ｆターム（参考）】

2K203FA23

2K203FA24

2K203FA25

2K203FA34

2K203FA44

2K203FA54

2K203FA62

2K203MA04

2K203MA40

5C094BA03

5C094BA23

5C094ED01

5F173AA23

5F173AB90

5F173AH22

5F173AK22

5F173AP05

5F173AP09

5F173AP13

5F173AR93

(57)【要約】

【課題】隣り合う第１柱状部が接する可能性を小さくすることができる発光装置を提供する。
【解決手段】基板と、前記基板の基板面に設けられ、複数の第１柱状部および複数の第２柱状部を有する積層体と、を有し、前記複数の第１柱状部の各々および前記複数の第２柱状部の各々は、電流が注入されることで発光する発光層を有し、前記複数の第１柱状部は、前記基板の垂線方向からみて、前記複数の第２柱状部を囲み、前記複数の第１柱状部の各々の前記基板側の端の径は、前記複数の第２柱状部の各々の前記基板側の端の径よりも小さい、発光装置。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の基板面に設けられ、複数の第１柱状部および複数の第２柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記複数の第１柱状部の各々および前記複数の第２柱状部の各々は、電流が注入されることで発光する発光層を有し、
前記複数の第１柱状部は、前記基板の垂線方向からみて、前記複数の第２柱状部を囲み、
前記複数の第１柱状部の各々の前記基板側の端の径は、前記複数の第２柱状部の各々の前記基板側の端の径よりも小さい、発光装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記積層体は、前記複数の第２柱状部のうちの隣り合う第２柱状部の間に設けられた光伝搬層を有する、発光装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記複数の第１柱状部の各々の前記発光層の径と、前記複数の第２柱状部の各々の前記発光層の径と、の差は、前記複数の第１柱状部の各々の前記端の径と、前記複数の第２柱状部の各々の前記端の径と、の差よりも小さい、発光装置。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記複数の第１柱状部の各々の前記発光層の径と、前記複数の第２柱状部の各々の前記発光層の径とは、同じである、発光装置。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記複数の第１柱状部および前記複数の第２柱状部は、１つのフォトニック結晶を構成している、発光装置。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記積層体は、前記基板の基板面に設けられたマスク層を有し、
前記マスク層には、複数の第１開口部と、複数の第２開口部とが設けられ、
前記複数の第１柱状部の各々の前記端の径は、前記複数の第１開口部の各々の径と同じであり、
前記複数の第２柱状部の各々の前記端の径は、前記複数の第２開口部の各々の径と同じである、発光装置。

【請求項7】

請求項１ないし６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。

【請求項8】

請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光装置を有する、ディスプレイ。

【請求項9】

基板の基板面に、複数の第１柱状部および複数の第２柱状部を有する積層体を形成する工程を有し、
前記積層体を形成する工程において、
前記複数の第１柱状部が、前記基板の垂線方向から見て前記複数の第２柱状部を囲み、かつ、前記複数の第１柱状部の各々の前記基板側の端の径が、前記複数の第２柱状部の各々の前記基板側の端の径よりも小さくなるように、前記複数の第１柱状部および前記複数の第２柱状部をエピタキシャル成長させ、
前記複数の第１柱状部の各々および前記複数の第２柱状部の各々は、電流が注入される
ことで発光する発光層を有する、発光装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置、発光装置の製造方法、プロジェクター、ディスプレイ、および発光装置の製造方法に関する。

【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。特に、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。

【0003】

例えば特許文献１には、ｎ型ＡｌＧａＮなどのｎ型クラッド層を含む微細柱状結晶と、活性層と、ｐ型ＡｌＧａＮなどのｐ型クラッド層を含むｐ型半導体層と、からなる複数のナノコラムを備えた半導体発光素子アレイが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－２３９７１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記のような半導体発光素子アレイでは、複数のナノコラムのうちの最外のナノコラムは、例えばナノコラムを成長させるための材料が供給され過ぎることによって、径が大きくなり、隣り合うナノコラムが接する場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る発光装置の一態様は、
基板と、
前記基板の基板面に設けられ、複数の第１柱状部および複数の第２柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記複数の第１柱状部の各々および前記複数の第２柱状部の各々は、電流が注入されることで発光する発光層を有し、
前記複数の第１柱状部は、前記基板の垂線方向からみて、前記複数の第２柱状部を囲み、
前記複数の第１柱状部の各々の前記基板側の端の径は、前記複数の第２柱状部の各々の前記基板側の端の径よりも小さい。

【0007】

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。

【0008】

本発明に係るディスプレイの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。

【0009】

発光装置の製造方法の一態様は、
基板の基板面に、複数の第１柱状部および複数の第２柱状部を有する積層体を形成する工程を有し、
前記積層体を形成する工程において、
前記複数の第１柱状部が、前記基板の垂線方向から見て前記複数の第２柱状部を囲み、
かつ、前記複数の第１柱状部の各々の前記基板側の端の径が、前記複数の第２柱状部の各々の前記基板側の端の径よりも小さくなるように、前記複数の第１柱状部および前記複数の第２柱状部をエピタキシャル成長させ、
前記複数の第１柱状部の各々および前記複数の第２柱状部の各々は、電流が注入されることで発光する発光層を有する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。

【図2】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。

【図3】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。

【図4】本実施形態に係る発光装置の製造方法を説明するためのフローチャート。

【図5】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。

【図6】本実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す平面図。

【図7】本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。

【図8】本実施形態に係るディスプレイを模式的に示す平面図。

【図9】本実施形態に係るディスプレイを模式的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

１． 発光装置
１．１． 全体の構成
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を模式的に示す平面図である。図２は、本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、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って、図２に示す領域Ａの拡大図である。なお、図１～図３では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

【0013】

発光装置１００は、図２および図３に示すように、例えば、基板１０と、積層体２０と、第１電極５０と、第２電極５２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。

【0014】

基板１０は、例えば、支持基板１２と、バッファー層１４と、を有している。支持基板１２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。バッファー層１４は、支持基板１２上に設けられている。バッファー層１４は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。

【0015】

積層体２０は、基板１０の基板面１０ａ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、マスク層２２と、複数の柱状部３０と、光伝搬層４０と、を有している。なお、便宜上、図１では、柱状部３０の発光層３４、およびマスク層２２に設けられた開口部２４以外の図示を省略している。

【0016】

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、柱状部３０の発光層３４を基準とした場合、発光層３４から柱状部３０の第２半導体層３６に向かう方向を「上」とし、発光層３４から柱状部３０の第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。「
積層体２０の積層方向」とは、第１半導体層３２と発光層３４との積層方向のことであり、基板１０の垂線Ｎ方向である。「基板１０の垂線Ｎ」とは、基板１０の上面の垂線である。図２に示す例では、垂線Ｎは、Ｚ軸と平行である。本実施形態において、積層体２０が基板１０の基板面１０ａに設けられている、とは、積層体２０が、基板１０の上面に、積層体２０の積層方向が基板１０の垂線Ｎ方向に沿うように設けられていることを意味する。

【0017】

マスク層２２は、図２および図３に示すように、バッファー層１４上に設けられている。マスク層２２は、例えば、チタン層、酸化シリコン層、酸化チタン層、酸化アルミニウム層などである。マスク層２２は、柱状部３０を成長させるためのマスクとして機能する。

【0018】

柱状部３０は、バッファー層１４上に設けられている。柱状部３０は、バッファー層１４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、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、六角形などの多角形、円である。図１に示す例では、柱状部３０の発光層３４の平面形状は、正六角形である。

【0019】

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。

【0020】

なお、「柱状部３０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。このことは、後述する「開口部２４の径」において、同様である。

【0021】

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、互いに離間している。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、積層方向からみて、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、正方格子状に配列されている。図１に示す例では、複数の柱状部３０は、正三角格子状に配列されている。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。

【0022】

なお、「柱状部３０のピッチ」とは、所定の方向に隣り合う柱状部３０の中心間の距離である。「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。

【0023】

柱状部３０は、図２および図３に示すように、例えば、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。

【0024】

第１半導体層３２は、バッファー層１４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、第１導電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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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、発光層３４と第２電極５２との間に設けられている。第２半導体層３６は、第１導電型と異なる第２導電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。

【0028】

なお、図示はしないが、第１半導体層３２と発光層３４との間、および発光層３４と第２半導体層３６との間の少なくとも一方に、ｉ型のＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層からなるＯＣＬ（Optical Confinement Layer）が設けられていてもよい。また、第２半導体層３６は、ｐ型のＡｌＧａＮ層からなるＥＢＬ（Electron Blocking Layer）を有してもよい。

【0029】

発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層３６、不純物が意図的に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。

【0030】

なお、図示はしないが、支持基板１２とバッファー層１４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５２側からのみ光を出射することができる。

【0031】

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、マスク層２２上に設けられている。光伝搬層４０は、例えば、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、ポリイミド層などである。発光層３４で発生した光は、光伝搬層４０を面内方向に伝搬することができる。

【0032】

第１電極５０は、図２に示すように、バッファー層１４上に設けられている。図示の例では、バッファー層１４の一部が掘り込まれ、バッファー層１４の掘り込まれた部分に第１電極５０が設けられている。バッファー層１４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３２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１４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５０としては、例えば、バッファー層１４側から、Ｃｒ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層された金属電極などを用いる。第１電極５０は、発光層３４に電流を注入するための一方の電極である。

【0033】

第２電極５２は、第２半導体層３６上に設けられている。さらに、第２電極５２は、光伝搬層４０上に設けられている。第２半導体層３６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としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＺｎＯ等の透明電極、バッファー層１４側から、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層された金属電極、金属電極に透明電極が積層されたものなどを用いる。第２半導体層３６と透明電極との間に金属電極を設けることで、第２電極５２のコンタクト抵抗を低くすることができる。この場合、金属電極の厚さは、透明電極の厚さよりも小さい。第２電極５２は、発光層３４に電流を注入するための他方の電極である。

【0034】

なお、図示はしないが、第２電極５２は、光伝搬層４０上に設けられたパッドと、配線を介して接続されていてもよい。パッドには、ワイヤーボンディングやＦＰＣ（Flexible
Printed Circuits）が接続されていてもよい。

【0035】

また、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。

【0036】

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。

【0037】

１．２． 第１柱状部および第２柱状部
積層体２０は、複数の第１柱状部３０ａおよび複数の第２柱状部３０ｂを有している。複数の柱状部３０は、複数の第１柱状部３０ａおよび複数の第２柱状部３０ｂで構成されている。複数の第１柱状部３０ａおよび複数の第２柱状部３０ｂは、第１電極５０および第２電極５２によって電流が注入されることで発光する発光層３４を有している。

【0038】

複数の第１柱状部３０ａは、図１に示すように、積層方向からみて、複数の第２柱状部３０ｂを囲んでいる。複数の第１柱状部３０ａは、第１柱状部群１３０ａを構成している。複数の第２柱状部３０ｂは、第２柱状部群１３０ｂを構成している。第１柱状部群１３０ａは、積層方向からみて、第２柱状部群１３０ｂを囲んでいる。

【0039】

複数の柱状部３０のうち最外に設けられた柱状部３０は、第１柱状部３０ａである。「複数の柱状部３０の最外に設けられた柱状部３０」とは、複数の柱状部３０のうちの隣り合う柱状部３０の中心を線分で結んで図形を形成した場合に、当該図形の外縁を構成する線分が通る位置に設けられた柱状部３０のことである。

【0040】

複数の柱状部３０は、Ｘ軸に沿って配列され、列２を構成している。複数の列２は、Ｙ軸方向に配列されている。図示の例では、複数の列２のうち、最も－Ｙ軸方向の列２と、該列２から＋Ｙ軸方向に３つ目までの例２と、は、第１柱状部３０ａで構成されている。さらに、複数の列２のうち、最も＋Ｙ軸方向の列２と、該列２から－Ｙ軸方向に３つ目までの例２と、は、第１柱状部３０ａで構成されている。さらに、複数の列２のうち、第１柱状部３０ａで構成された列２以外の列２では、複数の柱状部３０の最外に設けられた柱状部３０と、該柱状部３０から列２の中央側に３つ目までの柱状部３０とは、第１柱状部３０ａである。

【0041】

複数の第１柱状部３０ａは、周期的に配列されている。複数の第２柱状部３０ｂは、周期的に配列されている。複数の第１柱状部３０ａと複数の第２柱状部３０ｂとは、同じ周期配列を有している。図示の例では、複数の第１柱状部３０ａと複数の第２柱状部３０ｂ
とは、正三角格子状に配列されている。複数の第１柱状部３０ａのピッチ、複数の第２柱状部３０ｂのピッチ、および隣り合う第１柱状部３０ａの中心と第２柱状部３０ｂの中心との間の距離は、互いに同じである。複数の第１柱状部３０ａおよび複数の第２柱状部３０ｂは、１つのフォトニック結晶２３０を構成している。例えば、複数の第１柱状部３０ａによるフォトニック結晶と複数の第２柱状部３０ｂによるフォトニック結晶とによって、１つのフォトニック結晶２３０が構成されている。この場合、複数の第１柱状部３０ａによるフォトニック結晶における導波モードと、複数の第２柱状部３０ｂによるフォトニック結晶における導波モードとが、結合する。例えば、複数の第２柱状部のピッチと、隣り合う第１柱状部の中心と第２柱状部の中心との間の距離と、が異なる場合には、複数の第１柱状部および複数の第２柱状部は、１つのフォトニック結晶を構成することができない。

【0042】

第１柱状部３０ａの基板１０側の端３１の径Ｄ１は、図３に示すように、第２柱状部３０ｂの基板１０側の端３１の径Ｄ２よりも小さい。端３１は、柱状部３０のバッファー層１４と接している部分である。図示の例では、端３１は、柱状部３０の下端である。径Ｄ１は、第１柱状部３０ａの根元の径である。径Ｄ２は、第２柱状部３０ｂの根元の径である。

【0043】

柱状部３０の第１半導体層３２は、例えば、第１部分３２ａと、第２部分３２ｂと、第３部分３２ｃと、を有している。第１部分３２ａは、マスク層２２に設けられた開口部２４に位置している。第１部分３２ａは、積層方向において一定の径を有している。第１部分３２ａは、端３１を有している。第２部分３２ｂは、第１部分３２ａ上に設けられている。第２部分３２ｂは、上方に向けて徐々に径が大きくなっている。第３部分３２ｃは、第２部分３２ｂ上に設けられている。第３部分３２ｃは、積層方向において一定の径を有している。第３部分３２ｃは、発光層３４に接続されている。

【0044】

第１柱状部３０ａの第２部分３２ｂの側面の基板１０に対する傾斜角θ１は、例えば、第２柱状部３０ｂの第２部分３２ｂの側面の基板１０に対する傾斜角θ２よりも小さい。第１柱状部３０ａの第３部分３２ｃの径と、第２柱状部３０ｂの第３部分３２ｃの径とは、例えば、同じである。

【0045】

柱状部３０の発光層３４は、例えば、積層方向において一定の径を有している。第１柱状部３０ａの発光層３４の径Ｄ３と、第２柱状部３０ｂの発光層３４の径Ｄ４と、の差（以下、「発光部径差」ともいう）は、第１柱状部３０ａの端３１の径Ｄ１と、第２柱状部３０ｂの端３１の径Ｄ２と、の差（以下、「端部径差」ともいう）よりも小さい。上記のように、傾斜角θ１は、傾斜角θ２よりも小さいため、発光部径差を端部径差よりも小さくすることができる。図示の例では、第１柱状部３０ａの発光層３４の径と、第２柱状部３０ｂの発光層３４の径とは、同じであり、発光部径差は、ゼロである。

【0046】

柱状部３０の第２半導体層３６は、例えば、上方に向けて徐々に径が大きくなっている。第１柱状部３０ａの第２半導体層３６の径と、第２柱状部３０ｂの第２半導体層３６の径とは、例えば、同じである。

【0047】

マスク層２２には、複数の開口部２４が設けられている。図１に示す例では、開口部２４の平面形状は、円である。マスク層２２には、複数の第１開口部２４ａおよび複数の第２開口部２４ｂが設けられている。複数の開口部２４は、複数の第１開口部２４ａおよび複数の第２開口部２４ｂで構成されている。第１柱状部３０ａは、図３に示すように、第１開口部２４ａから上方に突出している。第１柱状部３０ａの端３１の径Ｄ１は、第１開口部２４ａの径と同じである。第２柱状部３０ｂは、第２開口部２４ｂから上方に突出している。第２柱状部３０ｂの端３１の径Ｄ２は、第２開口部２４ｂの径と同じである。

【0048】

光伝搬層４０は、例えば、隣り合う第１柱状部３０ａの間、隣り合う第２柱状部３０ｂの間、および隣り合う第１柱状部３０ａと第２柱状部３０ｂとの間に設けられている。

【0049】

１．３． 作用効果
発光装置１００では、基板１０と、基板１０に設けられ、複数の第１柱状部３０ａおよび複数の第２柱状部３０ｂを有する積層体２０と、を有する。複数の第１柱状部３０ａの各々および複数の第２柱状部３０ｂの各々は、電流が注入されることで発光する発光層３４を有する。複数の第１柱状部３０ａは、積層方向からみて、複数の第２柱状部３０ｂを囲み、複数の第１柱状部３０ａの各々の基板１０側の端３１の径Ｄ１は、複数の第２柱状部３０ｂの各々の基板１０側の端３１の径Ｄ２よりも小さい。

【0050】

そのため、発光装置１００では、径Ｄ１が径Ｄ２と同じ場合に比べて、例えば第１柱状部３０ａにエピタキシャル成長のための材料が供給され過ぎたとしても、隣り合う第１柱状部３０ａが接する可能性を小さくすることができる。これにより、隣り合う第１柱状部が接して壁が形成され、該壁の内側にプロセス中のガスが残ることにより信頼性が低下したり、第２柱状部にエピタキシャル成長のための材料が供給されなかったりする問題を、回避することができる。信頼性低下のより具体例としては、加熱や減圧時に残ったガスが膨張し、第２電極などが破損する例が挙げられる。

【0051】

発光装置１００では、積層体２０は、複数の第２柱状部３０ｂのうちの隣り合う第２柱状部３０ｂの間に設けられた光伝搬層４０を有する。そのため、発光装置１００では、光伝搬層４０を形成する工程においてガスが発生したとしても、隣り合う第１柱状部３０ａが接する可能性を小さくすることができるので、発生したガスを隣り合う第１柱状部３０ａの間から排出させることができる。さらに、隣り合う第１柱状部３０ａが接する可能性を小さくすることができるので、光伝搬層４０を形成するための材料を、隣り合う第２柱状部３０ｂの間まで供給することができる。

【0052】

発光装置１００では、複数の第１柱状部３０ａの各々の発光層３４の径Ｄ３と、複数の第２柱状部３０ｂの各々の発光層３４の径Ｄ４と、の差は、複数の第１柱状部３０ａの各々の端３１の径Ｄ１と、複数の第２柱状部３０ｂの各々の端３１の径Ｄ２と、の差よりも小さい。そのため、発光装置１００では、発光部径差が端部径差と同じ場合に比べて、第１柱状部３０ａの発光層３４で発生した光の波長と、第２柱状部３０ｂの発光層３４で発生した光の波長と、の差を小さくすることができる。

【0053】

発光装置１００では、複数の第１柱状部３０ａの各々の発光層３４の径Ｄ３と、複数の第２柱状部３０ｂの各々の発光層３４の径Ｄ４とは、同じである。そのため、発光装置１００では、第１柱状部３０ａの発光層３４と、第２柱状部３０ｂの発光層３４と、で同じ波長の光を発生することができる。

【0054】

発光装置１００では、複数の第１柱状部３０ａおよび複数の第２柱状部３０ｂは、１つのフォトニック結晶２３０を構成している。そのため、発光装置１００では、所望の波長の光を出射することができる。例えば、複数の第１柱状部と複数の第２柱状部とで別々のフォトニック結晶を構成している場合や、複数の第１柱状部がフォトニック結晶を構成していない場合は、複数の第２柱状部のフォトニック結晶効果によって形成された定在波の波長が、複数の第１柱状部によって所望の値からずれてしまうことがある。

【0055】

発光装置１００では、積層体２０は、基板１０に設けられたマスク層２２を有し、マスク層２２には、複数の第１開口部２４ａと、複数の第２開口部２４ｂとが設けられている。複数の第１柱状部３０ａの各々の端３１の径Ｄ１は、複数の第１開口部２４ａの各々の
径と同じであり、複数の第２柱状部３０ｂの各々の端３１の径Ｄ２は、複数の第２開口部２４ｂの各々の径Ｄ２と同じである。そのため、発光装置１００では、第１開口部２４ａの径によって第１柱状部３０ａの端３１の径Ｄ１を規定し、第２開口部２４ｂの径によって第２柱状部３０ｂの端３１の径Ｄ２を規定することができる。本実施形態の発光装置１００では、第１開口部２４ａの径によって第１柱状部３０ａの端３１の径Ｄ１を規定し、第２開口部２４ｂの径によって第２柱状部３０ｂの端３１の径Ｄ２を規定しているが、これに限らず、第１開口部２４ａおよび第２開口部２４ｂの径によらず、第１柱状部３０ａの径および第２柱状部３０ｂの径を、各層の成長温度、ドープ量により調整してもよい。

【0056】

２． 発光装置の製造方法
次に、本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、本実施形態に係る発光装置１００の製造方法を説明するためのフローチャートである。図５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。

【0057】

本実施形態に係る発光装置１００の製造方法は、図４に示すように、基板１０を形成する工程（ステップＳ１）と、基板１０の基板面１０ａに積層体２０を形成する工程（ステップＳ２）と、積層体２０に第２電極５２を形成する工程（ステップＳ３）と、基板１０に第１電極５０を形成する工程（ステップＳ４）と、を有する。

【0058】

基板１０を形成する工程において、図５に示すように、支持基板１２上に、バッファー層１４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。本工程により、基板１０を形成することができる。

【0059】

基板１０の基板面１０ａに積層体２０を形成する工程において、バッファー層１４上に、マスク層２２を形成する。マスク層２２は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などによって形成される。次に、マスク層２２をパターニングして、開口部２４を形成する。パターニングは、例えば、電子線リソグラフィーおよびドライエッチングによって行われる。

【0060】

次に、図３に示すように、マスク層２２をマスクとしてバッファー層１４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。積層方向からみて、複数の第１柱状部３０ａは、複数の第２柱状部３０ｂを囲んでいるため、エピタキシャル成長において、第１柱状部３０ａには第２柱状部３０ｂよりもエピタキシャル成長のための材料が多く供給される。これにより、傾斜角θ１は、傾斜角θ２よりも小さくなる。さらに、第１柱状部３０ａが設けられる部分は、第２柱状部３０ｂが設けられる部分よりも、高温になり易い。これにより、傾斜角θ１は、傾斜角θ２よりも小さくなる。例えば、第１半導体層３２の第３部分３２ｃおよび発光層３４は、上方に向けて径が一定となるような条件で、エピタキシャル成長される。本工程により、複数の柱状部３０を形成することができる。

【0061】

次に、マスク層２２上であって、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、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スピンコート法、などによって形成される。

【0062】

積層体２０に第２電極５２を形成する工程において、第２半導体層３６上および光伝搬層４０上に、第２電極５２を形成する。第２電極５２は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法などによって形成される。

【0063】

基板１０に第１電極５０を形成する工程において、例えば、バッファー層１４の一部をエッチングによって掘り込み、バッファー層１４の掘り込まれた部分に、第１電極５０を形成する。第１電極５０は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法などによって形成される。なお、第１電極５０を形成する工程と、第２電極５２を形成する工程と、の順序は、特に限定されない。

【0064】

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。

【0065】

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２００について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態の変形例に係る発光装置２００を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図６では、柱状部３０の発光層３４、およびマスク層２２に設けられた開口部２４以外の図示を省略している。

【0066】

以下、本実施形態の変形例に係る発光装置２００において、上述した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。

【0067】

上述した発光装置１００では、図１に示すように、第１柱状部３０ａは、複数の柱状部３０のうちの最外以外にも設けられていた。

【0068】

これに対し、発光装置２００では、図６に示すように、第１柱状部３０ａは、複数の柱状部３０の最外にのみ設けられている。第１柱状部３０ａは、複数の柱状部３０の最外に設けられた柱状部３０である。

【0069】

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７は、本実施形態に係るプロジェクター８００を模式的に示す図である。

【0070】

プロジェクター８００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。

【0071】

プロジェクター８００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７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。

【0072】

プロジェクター８００は、さらに、筐体内に備えられている、第１光学素子８０２Ｒと、第２光学素子８０２Ｇと、第３光学素子８０２Ｂと、第１光変調装置８０４Ｒと、第２光変調装置８０４Ｇと、第３光変調装置８０４Ｂと、投射装置８０８と、を有している。第１光変調装置８０４Ｒ、第２光変調装置８０４Ｇ、および第３光変調装置８０４Ｂは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置８０８は、例えば、投射レンズである。

【0073】

赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子８０２Ｒ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８０２Ｒによって集光される。なお、第１光学素子８０２Ｒ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８０２Ｇおよび第３光学素子８０２Ｂについても同様である。

【0074】

第１光学素子８０２Ｒによって集光された光は、第１光変調装置８０４Ｒに入射する。
第１光変調装置８０４Ｒ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８０８は、第１光変調装置８０４Ｒによって形成された像を拡大してスクリーン８１０に投射する。

【0075】

緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子８０２Ｇ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８０２Ｇによって集光される。

【0076】

第２光学素子８０２Ｇによって集光された光は、第２光変調装置８０４Ｇに入射する。第２光変調装置８０４Ｇ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８０８は、第２光変調装置８０４Ｇによって形成された像を拡大してスクリーン８１０に投射する。

【0077】

青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子８０２Ｂ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８０２Ｂによって集光される。

【0078】

第３光学素子８０２Ｂによって集光された光は、第３光変調装置８０４Ｂに入射する。第３光変調装置８０４Ｂ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８０８は、第３光変調装置８０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン８１０に投射する。

【0079】

また、プロジェクター８００は、第１光変調装置８０４Ｒ、第２光変調装置８０４Ｇ、および第３光変調装置８０４Ｂから出射された光を合成して投射装置８０８に導くクロスダイクロイックプリズム８０６を有することができる。

【0080】

第１光変調装置８０４Ｒ、第２光変調装置８０４Ｇ、および第３光変調装置８０４Ｂ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８０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム８０６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８０８によりスクリーン８１０上に投射され、拡大された画像が表示される。

【0081】

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８０４Ｒ、第２光変調装置８０４Ｇ、および第３光変調装置８０４Ｂ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８０８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８１０に投射してもよい。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

５． ディスプレイ
次に、本実施形態に係るディスプレイについて、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係るディスプレイ９００を模式的に示す平面図である。図９は、本実施形態に係るディスプレイ９００を模式的に示す断面図である。なお、図８では、便宜上、互いに直交する２つの軸として、Ｘ軸およびＹ軸を図示している。

【0085】

ディスプレイ９００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。

【0086】

ディスプレイ９００は、画像を表示する表示装置である。画像には、文字情報のみを表示するものが含まれる。ディスプレイ９００は、自発光型のディスプレイである。ディスプレイ９００は、図８および図９に示すように、回路基板９１０と、レンズアレイ９２０と、ヒートシンク９３０と、を有している。

【0087】

回路基板９１０には、発光装置１００を駆動させるための駆動回路が搭載されている。駆動回路は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などを含む回路である。駆動回路は、例えば、入力された画像情報に基づいて、発光装置１００を駆動させる。図示はしないが、回路基板９１０上には、回路基板９１０を保護するための透光性の基板が配置されている。

【0088】

回路基板９１０は、表示領域９１２と、データ線駆動回路９１４と、走査線駆動回路９１６と、制御回路９１８と、を有している。

【0089】

表示領域９１２は、複数の画素Ｐで構成されている。画素Ｐは、図示の例では、Ｘ軸およびＹ軸に沿って配列されている。

【0090】

図示はしないが、回路基板９１０には、複数の走査線と複数のデータ線が設けられている。例えば、走査線はＸ軸に沿って延び、データ線はＹ軸に沿って延びている。走査線は、走査線駆動回路９１６に接続されている。データ線は、データ線駆動回路９１４に接続されている。走査線とデータ線の交点に対応して画素Ｐが設けられている。

【0091】

１つの画素Ｐは、例えば、１つの発光装置１００と、１つのレンズ９２２と、図示しない画素回路と、を有している。画素回路は、画素Ｐのスイッチとして機能するスイッチング用トランジスターを含み、スイッチング用トランジスターのゲートが走査線に接続され、ソースまたはドレインの一方がデータ線に接続されている。

【0092】

データ線駆動回路９１４および走査線駆動回路９１６は、画素Ｐを構成する発光装置１００の駆動を制御する回路である。制御回路９１８は、画像の表示を制御する。

【0093】

制御回路９１８には、上位回路から画像データが供給される。制御回路９１８は、当該画像データに基づく各種信号をデータ線駆動回路９１４および走査線駆動回路９１６に供給する。

【0094】

走査線駆動回路９１６が走査信号をアクティブにすることで走査線が選択されると、選択された画素Ｐのスイッチング用トランジスターがオンになる。このとき、データ線駆動回路９１４が、選択された画素Ｐにデータ線からデータ信号を供給することで、選択された画素Ｐの発光装置１００がデータ信号に応じて発光する。

【0095】

レンズアレイ９２０は、複数のレンズ９２２を有している。レンズ９２２は、例えば、１つの発光装置１００に対して、１つ設けられている。発光装置１００から出射された光は、１つのレンズ９２２に入射する。

【0096】

ヒートシンク９３０は、回路基板９１０に接触している。ヒートシンク９３０の材質は、例えば、銅、アルミニウムなどの金属である。ヒートシンク９３０は、発光装置１００で発生した熱を、放熱する。

【0097】

上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクターやディスプレイ以外にも用いることが可能である。プロジェクターやディスプレイ以外の用途には、例えば、屋内外の照明、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、ヘッドマウントディスプレイの表示装置として用いることができる。

【0098】

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。

【0099】

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。

【0100】

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。

【0101】

発光装置の一態様は、
基板と、
前記基板の基板面に設けられ、複数の第１柱状部および複数の第２柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記複数の第１柱状部の各々および前記複数の第２柱状部の各々は、電流が注入されることで発光する発光層を有し、
前記複数の第１柱状部は、前記基板の垂線方向からみて、前記複数の第２柱状部を囲み、
前記複数の第１柱状部の各々の前記基板側の端の径は、前記複数の第２柱状部の各々の前記基板側の端の径よりも小さい。

【0102】

この発光装置によれば、隣り合う第１柱状部が接する可能性を小さくすることができる。

【0103】

発光装置の一態様において、
前記積層体は、前記複数の第２柱状部のうちの隣り合う第２柱状部の間に設けられた光伝搬層を有してもよい。

【0104】

この発光装置によれば、光伝搬層を形成する工程においてガスが発生したとしても、発生したガスを隣り合う第１柱状部の間から排出させることができる。

【0105】

発光装置の一態様において、
前記複数の第１柱状部の各々の前記発光層の径と、前記複数の第２柱状部の各々の前記発光層の径と、の差は、前記複数の第１柱状部の各々の前記端の径と、前記複数の第２柱状部の各々の前記端の径と、の差よりも小さくてもよい。

【0106】

この発光装置によれば、第１柱状部の発光層で発生した光の波長と、第２柱状部の発光
層で発生した光の波長と、の差を小さくすることができる。

【0107】

発光装置の一態様において、
前記複数の第１柱状部の各々の前記発光層の径と、前記複数の第２柱状部の各々の前記発光層の径とは、同じであってもよい。

【0108】

この発光装置によれば、第１柱状部の発光層と、第２柱状部の発光層と、で同じ波長の光を発生することができる。

【0109】

発光装置の一態様において、
前記複数の第１柱状部および前記複数の第２柱状部は、１つのフォトニック結晶を構成していてもよい。

【0110】

この発光装置によれば、所望の波長の光を出射することができる。

【0111】

発光装置の一態様において、
前記積層体は、前記基板の基板面に設けられたマスク層を有し、
前記マスク層には、複数の第１開口部と、複数の第２開口部とが設けられ、
前記複数の第１柱状部の各々の前記端の径は、前記複数の第１開口部の各々の径と同じであり、
前記複数の第２柱状部の各々の前記端の径は、前記複数の第２開口部の各々の径と同じであってもよい。

【0112】

この発光装置によれば、第１開口部の径によって第１柱状部の端の径を規定し、第２開口部の径によって第２柱状部の端の径を規定することができる。

【0113】

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。

【0114】

ディスプレイの一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。

【0115】

発光装置の製造方法の一態様は、
基板の基板面に、複数の第１柱状部および複数の第２柱状部を有する積層体を形成する工程を有し、
前記積層体を形成する工程において、
前記複数の第１柱状部が、前記基板の垂線方向から見て前記複数の第２柱状部を囲み、かつ、前記複数の第１柱状部の各々の前記基板側の端の径が、前記複数の第２柱状部の各々の前記基板側の端の径よりも小さくなるように、前記複数の第１柱状部および前記複数の第２柱状部をエピタキシャル成長させ、
前記複数の第１柱状部の各々および前記複数の第２柱状部の各々は、電流が注入されることで発光する発光層を有する。

【符号の説明】

【0116】

２…列、１０…基板、１０ａ…基板面、１２…支持基板、１４…バッファー層、２０…積層体、２２…マスク層、２４…開口部、２４ａ…第１開口部、２４ｂ…第２開口部、３０…柱状部、３０ａ…第１柱状部、３０ｂ…第２柱状部、３１…端、３２…第１半導体層、３２ａ…第１部分、３２ｂ…第２部分、３２ｃ…第３部分、３４…発光層、３６…第２半導体層、４０…光伝搬層、５０…第１電極、５２…第２電極、１００…発光装置、１３０ａ…第１柱状部群、１３０ｂ…第２柱状部群、２００…発光装置、２３０…フォトニック
結晶、８００…プロジェクター、８０２Ｒ…第１光学素子、８０２Ｇ…第２光学素子、８０２Ｂ…第３光学素子、８０４Ｒ…第１光変調装置、８０４Ｇ…第２光変調装置、８０４Ｂ…第３光変調装置、８０６…クロスダイクロイックプリズム、８０８…投射装置、８１０…スクリーン、９００…ディスプレイ、９１０…回路基板、９１２…表示領域、９１４…データ線駆動回路、９１６…走査線駆動回路、９１８…制御回路、９２０…レンズアレイ、９２２…レンズ、９３０…ヒートシンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】