特開 2024-136672 発光装置、表示装置、および電子機器

(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】P2024136672

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】発光装置、表示装置、および電子機器

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/60 20100101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01L33/60

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047858

(22)【出願日】2023-03-24

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】赤坂 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】赤塚 泰斗

【テーマコード（参考）】

5F142

【Ｆターム（参考）】

5F142AA04

5F142AA14

5F142BA32

5F142CA11

5F142CB23

5F142CD02

5F142CD15

5F142CE06

5F142CE13

5F142CF13

5F142CF23

5F142CG07

5F142CG27

5F142DB12

5F142DB13

5F142FA21

5F142FA32

5F142GA02

(57)【要約】

【課題】光の取り出し効率を向上できる発光装置を提供する。
【解決手段】第１電極と、透光性を有する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、第１導電型を有する第１半導体層と、前記第１半導体層と前記第２電極との間に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有する第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、前記第１電極と前記第１半導体層との間に設けられ、前記発光層で発生した光を前記第２電極側に反射させて集光させる反射層と、を有する、発光装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と、
透光性を有する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、第１導電型を有する第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２電極との間に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有する第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、
前記第１電極と前記第１半導体層との間に設けられ、前記発光層で発生した光を前記第２電極側に反射させて集光させる反射層と、
を有する、発光装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記反射層の前記第１半導体層側の面は、凹面である、発光装置。

【請求項3】

請求項１において、
前記反射層と前記第１半導体層との間に設けられたフレネルレンズを有する、発光装置。

【請求項4】

請求項１において、
前記第２電極の前記第２半導体層とは反対側に設けられ、前記発光層で発生した光を集光させる集光部を有する、発光装置。

【請求項5】

請求項４において、
前記発光層の側方に設けられ、前記発光層で発生した光を前記集光部に向けて反射させる金属層を有する、発光装置。

【請求項6】

請求項１において、
前記第１半導体層、前記発光層、および前記第２半導体層は、複数の柱状部を構成する、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、表示装置。

【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、電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置、表示装置、および電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子を有する発光装置は、表示装置などの光源に適用される。

【0003】

例えば特許文献１には、各々が、光出射面を有している第１導電層、発光層および第２導電層をこの順に積層して構成された半導体層を有しているとともに、第２導電層に接する第１電極と、第１導電層に接する第２電極とを有し、発光層から光出射面を介して光を出射する複数の発光素子を備えた発光デバイスが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０２１／２４６０６８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような発光デバイスでは、光の取り出し効率を向上させることが望まれている。

【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、
第１電極と、
透光性を有する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、第１導電型を有する第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２電極との間に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有する第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、
前記第１電極と前記第１半導体層との間に設けられ、前記発光層で発生した光を前記第２電極側に反射させて集光させる反射層と、
を有する。

【0007】

本発明に係る表示装置の一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。

【0008】

本発明に係る電子機器の一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。

【図2】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3】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4】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】本実施形態に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。

【図7】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8】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9】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10】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11】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12】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13】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14】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15】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16】本実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。

【図17】本実施形態の第１変形例に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。

【図18】本実施形態の第１変形例に係る発光装置の製造工程を模式的に示す断面図。

【図19】本実施形態の第２変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。

【図20】本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。

【図21】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22】本実施形態に係るディスプレイを模式的に示す断面図。

【図23】本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイを模式的に示す斜視図。

【図24】本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの像形成装置および導光装置を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

１． 発光装置
１．１． 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を模式的に示す断面図である。

【0012】

発光装置１００は、図１に示すように、基板１０と、積層体２０と、レンズ３０と、反射層３２と、第１電極４０と、第２電極４２と、絶縁層５０と、金属層５２と、絶縁層６０と、パッド７０と、プラグ７２と、配線層７４と、集光部８０と、透光層８２と、を有している。

【0013】

基板１０は、例えば、シリコン基板である。

【0014】

積層体２０は、基板１０と離隔している。積層体２０は、第１半導体層２２と、発光層２４と、第２半導体層２６と、を有している。第１半導体層２２、発光層２４、および第２半導体層２６は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体であり、ウルツ鉱型結晶構造を有している。

【0015】

第１半導体層２２は、レンズ３０上に設けられている。第１半導体層２２は、第１電極４０と第２電極４２との間に設けられている。第１半導体層２２は、第１導電型を有している。第１半導体層２２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。

【0016】

なお、本明細書では、第１半導体層２２および発光層２４の積層方向（以下、単に「積層方向」ともいう）において、発光層２４を基準とした場合、発光層２４から第２半導体層２６に向かう方向を「上」とし、発光層２４から第１半導体層２２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「側方」ともいう。

【0017】

発光層２４は、第１半導体層２２上に設けられている。発光層２４は、第１半導体層２２と第２半導体層２６との間に設けられている。発光層２４は、不純物が意図的にドープされていないｉ型の導電型を有している。発光層２４は、電流が注入されることで光を発生させる。発光層２４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、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２４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。

【0018】

なお、発光層２４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２４は、ＳＱＷ（Single Quantum Well）構造を有している。

【0019】

第２半導体層２６は、発光層２４上に設けられている。第２半導体層２６は、第１半導体層２２と第２電極４２との間に設けられている。第２半導体層２６は、第１導電型と異なる第２導電型を有している。第２半導体層２６は、例えば、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＮ層である。

【0020】

発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層２６、ｉ型の発光層２４、およびｎ型の第１半導体層２２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２４に電流が注入されて発光層２４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、発光層２４は、光を発生させる。

【0021】

レンズ３０は、積層体２０の下に設けられている。レンズ３０は、反射層３２と第１半導体層２２との間に設けられている。レンズ３０は、例えば、凸レンズである。図示の例では、レンズ３０の下面は、凸面である。レンズ３０は、第１導電型を有している。レンズ３０の材質は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮである。

【0022】

反射層３２は、レンズ３０の凸面に設けられている。反射層３２は、第１電極４０と第１半導体層２２との間に設けられている。反射層３２の第１半導体層２２側の面３４は、凹面である。反射層３２の面３４は、レンズ３０の凸面と接している。レンズ３０は、反射層３２とオーミックコンタクトしていてもよい。積層方向からみて、例えば、発光層２４は、反射層３２の外縁の内側に位置している。反射層３２は、例えば、Ａｌ層である。反射層３２は、発光層２４で発生した光を、第２電極４２側に反射させて集光させる。なお、反射層３２は、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層であってもよい。

【0023】

第１電極４０は、基板１０上に設けられている。第１電極４０は、基板１０と反射層３２との間に設けられている。第１電極４０の材質は、例えば、Ａｌ、Ａｕ、ＴｉＮなどである。第１電極４０は、例えば、接合部材４１を介して、反射層３２と接合されている。接合部材４１の材質は、例えば、金錫である。第１電極４０は、接合部材４１、反射層３２、およびレンズ３０を介して、第１半導体層２２と電気的に接続されている。第１電極４０は、発光層２４に電流を注入するための一方の電極である。

【0024】

第２電極４２は、第２半導体層２６上に設けられている。第２電極４２は、第２半導体層２６と集光部８０との間に設けられている。第２電極４２は、第２半導体層２６と電気的に接続されている。第２半導体層２６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、透光性を有する。第２電極４２は、発光層２４で発生した光を透過させる。第２電極４２の材質は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）である。第２電極４２は、発光層２４に電流を注入するための他方の電極である。

【0025】

絶縁層５０は、レンズ３０上に設けられている。絶縁層５０は、レンズ３０と集光部８０との間に設けられている。絶縁層５０は、積層体２０の側面に設けられている。絶縁層５０は、積層方向からみて、積層体２０を囲んでいる。絶縁層５０は、側面５１を有している。側面５１は、積層体２０とは反対側の側面である。側面５１は、積層方向に対して傾斜している。側面５１は、レンズ３０から集光部８０に向かうにしたがって、側面５１と積層体２０との間の距離が大きくなるように傾斜している。絶縁層５０は、発光層２４で発生した光を透過させる。絶縁層５０は、例えば、酸化シリコン層、酸化アルミニウム層である。

【0026】

金属層５２は、絶縁層５０の側面５１に設けられている。金属層５２は、側面５１に沿って設けられている。金属層５２は、絶縁層５０を介して、積層体２０の側方に設けられている。図示の例では、金属層５２は、第１半導体層２２、発光層２４、および第２半導体層２６の側方に設けられている。金属層５２は、例えば、Ａｌ層である。金属層５２は、発光層２４で発生した光を、集光部８０に向けて反射させる。

【0027】

金属層５２、絶縁層５０、電極４０，４２、反射層３２、レンズ３０、および積層体２０は、発光素子１０２を構成している。発光素子１０２は、例えば、複数設けられている。複数の発光素子１０２は、積層方向からみて、マトリックス状に配列されていてもよい。発光素子１０２は、例えば、ＬＥＤである。

【0028】

絶縁層６０は、隣り合う発光素子１０２の間に設けられている。絶縁層６０は、金属層５２およびレンズ３０の側方に設けられている。絶縁層６０は、積層方向からみて、積層体２０、レンズ３０、反射層３２、絶縁層５０、および金属層５２を囲んでいる。

【0029】

パッド７０は、基板１０上に設けられている。パッド７０は、基板１０とプラグ７２との間に設けられている。パッド７０の材質は、例えば、第１電極４０の材質と同じである。

【0030】

プラグ７２は、絶縁層６０の形成されたコンタクトホールに設けられている。プラグ７２は、隣り合う発光素子１０２の間に設けられている。プラグ７２は、パッド７０と配線層７４とを電気的に接続している。プラグ７２の材質は、例えば、タングステンである。

【0031】

配線層７４は、プラグ７２上、絶縁層５０，６０上、および第２電極４２上に設けられている。配線層７４は、プラグ７２と第２電極４２とを電気的に接続している。第２電極４２は、配線層７４およびプラグ７２を介して、パッド７０と電気的に接続されている。配線層７４は、Ａｌ層、Ａｕ層、Ｃｕ層などである。

【0032】

配線層７４には、開口部７６が形成されている。開口部７６は、配線層７４を貫通している。開口部７６の平面形状は、円であってもよい。開口部７６は、積層方向からみて、発光層２４と重なっている。発光層２４で発生した光は、開口部７６を通って出射される。

【0033】

集光部８０は、第２電極４２上および配線層７４上に設けられている。集光部８０は、第２電極４２の第２半導体層２６とは反対側に設けられている。図示の例では、集光部８０は、凸レンズである。集光部８０の上面は、凸面である。積層方向からみて、発光層２４は、集光部８０の外縁の内側に位置している。積層方向からみて、集光部８０は、金属層５２と重なっている。集光部８０は、例えば、複数の発光素子１０２に対応して、複数設けられている。集光部８０の材質は、例えば、酸化窒化シリコンである。集光部８０は、発光層２４で発生した光を集光させる。なお、集光部８０は、発光層２４で発生した光を集光できれば、凸レンズではなく、例えば、反射層であってもよい。

【0034】

透光層８２は、集光部８０上に設けられている。図示の例では、透光層８２は、集光部８０の凸面に設けられている。透光層８２の屈折率は、例えば、集光部８０の屈折率よりも低い。これにより、集光部８０と空気層との界面における反射を低減できる。透光層８２の材質は、例えば、酸化シリコンである。

【0035】

なお、透光層８２の屈折率は、集光部８０の屈折率よりも高くてもよい。透光層８２の屈折率が集光部８０の屈折率よりも高ければ、発光層２４で発生した光をより集光できる。この場合、透光層８２の材質は、例えば、窒化シリコンである。また、透光層８２は、設けられていなくてもよい。

【0036】

また、上記では、ＩｎＧａＮ系の発光層２４について説明したが、発光層２４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。

【0037】

また、上記では、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型として説明したが、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型であってもよい。

【0038】

１．２． 作用効果
発光装置１００では、第１電極４０と、透光性を有する第２電極４２と、第１電極４０と第２電極４２との間に設けられ、第１導電型を有する第１半導体層２２と、第１半導体層２２と第２電極４２との間に設けられ、第１導電型と異なる第２導電型を有する第２半導体層２６と、第１半導体層２２と第２半導体層２６との間に設けられた発光層２４と、第１電極４０と第１半導体層２２との間に設けられ、発光層２４で発生した光を、第２電極４２側に反射させて集光させる反射層３２と、を有する。

【0039】

このように、発光装置１００では、第１電極４０と第１半導体層２２との間に設けられた反射層３２によって、発光層２４で発生した光を、第２電極４２側に反射させて集光させるため、基板１０側に抜ける光を低減できる。これにより、光の取り出し効率を向上できる。さらに、発光装置１００では、光の利用効率を高めることができる。

【0040】

発光装置１００では、反射層３２の第１半導体層２２側の面３４は、凹面である。そのため、発光装置１００では、反射層３２の面３４によって、発光層２４で発生した光を、第２電極４２側に反射させて集光させることができる。

【0041】

発光装置１００では、第２電極４２の第２半導体層２６とは反対側に設けられ、発光層２４で発生した光を集光させる集光部８０を有する。そのため、発光装置１００では、集光部が設けられていない場合に比べて、光の取り出し効率をより向上できる。

【0042】

発光装置１００では、発光層２４の側方に設けられ、発光層２４で発生した光を、集光部８０に向けて反射させる金属層５２を有する。そのため、発光装置１００では、金属層が設けられていない場合に比べて、光の取り出し効率をより向上できる。

【0043】

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２～図１５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。

【0044】

図２に示すように、成長基板１２上に、第１半導体層２２、発光層２４、および第２半導体層２６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（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などが挙げられる。成長基板１２は、例えば、ＧａＮ基板である。

【0045】

図３に示すように、第２半導体層２６、発光層２４、および第１半導体層２２をパターニングして、積層体２０を形成する。パターニングは、例えば、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。

【0046】

次に、成長基板１２上であって積層体２０の側方に、絶縁層５０を形成する。絶縁層５０は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、ＡＬＤ法（Atomic Layer Deposition）、スピンコート法によって形成される。

【0047】

図４に示すように、積層体２０および絶縁層５０に、支持基板１４を貼り付ける。支持基板１４の材質は、積層体２０および絶縁層５０を支持できれば、特に限定されない。

【0048】

図５に示すように、基板１２，１４、積層体２０、および絶縁層５０からなる構造体を、図４で示す状態から上下反転させる。そして、成長基板１２および絶縁層５０をパターニングする。パターニングは、例えば、フォト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。ドライエッチングは、絶縁層５０の側面５１が傾斜するように行われる。なお、成長基板１２をパターニングする前に、成長基板１２の厚さを、エッチングなどにより小さくしてもよい。

【0049】

図６に示すように、絶縁層５０の側面５１に、金属層５２を形成する。金属層５２は、例えば、真空蒸着法によって形成される。

【0050】

図７に示すように、成長基板１２を覆うように、絶縁層６０を形成する。絶縁層６０は、例えば、スピンコート法によって形成される。次に、絶縁層６０の一部を除去して、成長基板１２を露出させる。絶縁層６０の除去は、例えば、エッチング、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polisher）によって行われる。

【0051】

図８に示すように、絶縁層６０をパターニングしてコンタクトホールを形成し、当該コンタクトホールにプラグ７２を形成する。プラグ７２は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法によって形成される。

【0052】

図９に示すように、成長基板１２をパターニングして、レンズ３０を形成する。パターニングは、例えば、フォト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。具体的には、フォトリソグラフィーを行ったレジストを、熱処理し、レジストの角を滑らかにする。その後、当該レジストをマスクとして、成長基板１２をドライエッチングすることにより、凸面を有するレンズ３０を形成できる。

【0053】

図１０に示すように、レンズ３０の凸面に、反射層３２を形成する。反射層３２は、例えば、真空蒸着法によって形成される。

【0054】

図１１に示すように、第１電極４０およびパッド７０が形成された基板１０に、支持基板１４、積層体２０、レンズ３０、反射層３２、絶縁層５０，６０、および金属層５２を有する構造体を実装する。当該実装では、例えば、接合部材４１を介して反射層３２を第１電極４０に接合させ、プラグ７２をパッド７０に金属－金属接合させる。第１電極４０およびパッド７０は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法によって形成される。

【0055】

図１２に示すように、積層体２０から支持基板１４を除去する。支持基板１４を除去する方法は、特に限定されない。次に、第２半導体層２６上に、第２電極４２を形成する。第２電極４２は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法によって形成される。本工程により、発光素子１０２が形成される。

【0056】

図１３に示すように、第２電極４２上、絶縁層５０，６０上、およびプラグ７２上に、配線層７４を形成する。配線層７４は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法によって形成される。

【0057】

図１４に示すように、第２電極４２上に、集光部８０となる透光層８０ａを形成する。透光層８０ａは、例えば、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法によって形成される。

【0058】

図１５に示すように、透光層８０ａをパターニングして、集光部８０を形成する。パターニングは、例えば、上述したレンズ３０を形成するためのパターニングと、同様に行われる。

【0059】

図１に示すように、集光部８０上に、透光層８２を形成する。透光層８２は、例えば、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法によって形成される。

【0060】

以上の工程により、発光装置１００を製造できる。

【0061】

３． 発光装置の変形例
３．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第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１６は、本実施形態の第１変形例に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。

【0062】

以下、本実施形態の第１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。このことは、後述する本実施形態の第２変形例に係る発光装置おいて、同様である。

【0063】

上述した発光装置１００では、図１に示すように、レンズ３０は、凸レンズであった。

【0064】

これに対し、発光装置２００では、図１６に示すように、レンズ３０は、フレネルレンズである。レンズ３０は、鋸状の形状を有している。レンズ３０の鋸状の刃は、例えば、周期的に設けられている。反射層３２は、レンズ３０の鋸状の面に設けられている。反射層３２は、例えば、第１電極４０と金属－金属接合されている。なお、図示はしないが、反射層３２は、金錫などの接合部材を介して、第１電極４０と接合されていてよい。

【0065】

発光装置２００の製造方法では、図８に示すようにプラグ７２を形成した後に、図１７に示すように、成長基板１２を鋸状にパターニングすることによって、レンズ３０を形成する。パターニングは、例えば、フォト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。その後、図１８に示すように、レンズ３０の鋸状の面に、反射層３２を形成する。以降の工程は、上述した発光装置１００の製造方法と、基本的の同じである。なお、図１７および図１８は、発光装置２００の製造工程を模式的に示す断面図である。

【0066】

発光装置２００では、レンズ３０は、フレネルレンズである。そのため、発光装置２００では、凸レンズを用いる場合に比べて、レンズ３０の加工時間を短縮できる。フレネルレンズを形成する場合は、凸レンズを形成する場合に比べて、成長基板１２を深くまでエッチングしなくてよいので、エッチング時間を短縮できる。

【0067】

３．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第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１９は、本実施形態の第２変形例に係る発光装置３００を模式的に示す断面図である。

【0068】

発光装置３００では、図１９に示すように、第１半導体層２２、発光層２４、第２半導体層２６は、複数の柱状部２８を構成している点において、上述した発光装置１００と異なる。積層体２０は、複数の柱状部２８を有している。

【0069】

柱状部２８は、レンズ３０上に設けられている。柱状部２８は、レンズ３０から上方に突出している。柱状部２８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２８の平面形状は、例えば、正六角形などの多角形、円である。

【0070】

柱状部２８の径は、例えば、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。柱状部２８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２４を得ることができ、かつ、発光層２４に内在する歪を低減することができる。

【0071】

なお、「柱状部２８の径」とは、柱状部２８の平面形状が円の場合は、直径であり、柱状部２８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２８の径は、柱状部２８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２８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。

【0072】

複数の柱状部２８は、互いに離隔している。図示の例では、隣り合う柱状部２８の間は、空隙である。隣り合う柱状部２８の間隔は、例えば、１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。複数の柱状部２８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２８は、例えば、正三角格子状、正方格子状に配列されている。複数の柱状部２８は、フォトニック結晶の効果を発現することができる。

【0073】

なお、「柱状部２８のピッチ」とは、所定の方向に隣り合う柱状部２８の中心間の距離である。「柱状部２８の中心」とは、柱状部２８の平面形状が円の場合は、該円の中心であり、柱状部２８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２８の中心は、柱状部２８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２８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。

【0074】

発光装置３００では、第１半導体層２２、発光層２４、第２半導体層２６は、複数の柱状部２８を構成している。そのため、発光装置３００では、発光層２４の歪を低減できる。さらに、発光装置３００の発光素子１０２は、半導体レーザーであってもよく、この場合、複数の柱状部２８によるフォトニック結晶の効果により、発光層２４で発生した光を、レーザー発振させることができる。そして、＋１次回折光および－１次回折光をレーザー光として、積層方向に出射できる。

【0075】

４． プロジェクター
次に、本実施形態に係る表示装置としての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２０は、本実施形態に係るプロジェクター７００を模式的に示す図である。

【0076】

プロジェクター７００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。

【0077】

プロジェクター７００は、図示しない筐体と、筐体内に設けられている赤色光、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２０では、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂを簡略化して図示している。

【0078】

プロジェクター７００は、さらに、例えば、筐体内に設けられた、第１光学素子７０２Ｒと、第２光学素子７０２Ｇと、第３光学素子７０２Ｂと、第１光変調装置７０４Ｒと、第２光変調装置７０４Ｇと、第３光変調装置７０４Ｂと、投射装置７０８と、を有している。第１光変調装置７０４Ｒ、第２光変調装置７０４Ｇ、および第３光変調装置７０４Ｂは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置７０８は、例えば、投射レンズである。

【0079】

赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子７０２Ｒ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７０２Ｒによって集光される。なお、第１光学素子７０２Ｒは、集光以外の機能を有していてもよい。第２光学素子７０２Ｇおよび第３光学素子７０２Ｂについても、集光以外の機能を有していてもよい。

【0080】

第１光学素子７０２Ｒによって集光された光は、第１光変調装置７０４Ｒに入射する。第１光変調装置７０４Ｒ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７０８は、第１光変調装置７０４Ｒによって形成された像を拡大してスクリーン７１０に投射する。

【0081】

緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子７０２Ｇ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７０２Ｇによって集光される。

【0082】

第２光学素子７０２Ｇによって集光された光は、第２光変調装置７０４Ｇに入射する。第２光変調装置７０４Ｇ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７０８は、第２光変調装置７０４Ｇによって形成された像を拡大してスクリーン７１０に投射する。

【0083】

青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子７０２Ｂ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７０２Ｂによって集光される。

【0084】

第３光学素子７０２Ｂによって集光された光は、第３光変調装置７０４Ｂに入射する。第３光変調装置７０４Ｂ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７０８は、第３光変調装置７０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン７１０に投射する。

【0085】

プロジェクター７００は、さらに、例えば、第１光変調装置７０４Ｒ、第２光変調装置７０４Ｇ、および第３光変調装置７０４Ｂから出射された光を合成して投射装置７０８に導くクロスダイクロイックプリズム７０６を有している。

【0086】

第１光変調装置７０４Ｒ、第２光変調装置７０４Ｇ、および第３光変調装置７０４Ｂ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７０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム７０６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７０８によりスクリーン７１０上に投射され、拡大された画像が表示される。

【0087】

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７０４Ｒ、第２光変調装置７０４Ｇ、および第３光変調装置７０４Ｂ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７０８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７１０に投射してもよい。この場合、赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂは、それぞれ、クロスダイクロイックプリズム７０６の３つの入射面に対向して配置される。赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂのそれぞれが出射する画像光は、クロスダイクロイックプリズム７０６の３つの入射面に入射し、クロスダイクロイックプリズム７０６において合成される。

【0088】

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。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。

【0089】

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。

【0090】

５． ディスプレイ
次に、本実施形態に係る表示装置としてのディスプレイについて、図面を参照しながら説明する。図２１は、本実施形態に係るディスプレイ８００を模式的に示す平面図である。図２２は、本実施形態に係るディスプレイ８００を模式的に示す断面図である。なお、図２１では、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。

【0091】

ディスプレイ８００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。なお、便宜上、図２１および図２２では、発光装置１００を簡略化して図示している。

【0092】

ディスプレイ８００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８００は、自発光型のディスプレイである。ディスプレイ８００は、図２１および図２２に示すように、例えば、レンズアレイ８２０と、ヒートシンク８３０と、を有している。

【0093】

基板１０には、発光装置１００の発光素子１０２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、発光素子１０２を駆動させる。

【0094】

基板１０は、例えば、表示領域８１２と、データ線駆動回路８１４と、走査線駆動回路８１６と、制御回路８１８と、を有している。

【0095】

表示領域８１２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。

【0096】

図示はしないが、基板１０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８１６に接続されている。データ線は、データ線駆動回路８１４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。

【0097】

１つの画素Ｐは、例えば、１つの発光素子１０２と、１つの集光部８０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有し、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。

【0098】

データ線駆動回路８１４および走査線駆動回路８１６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８１８は、画像の表示を制御する。

【0099】

制御回路８１８には、上位回路から画像データが供給される。制御回路８１８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８１４および走査線駆動回路８１６に供給する。

【0100】

走査線駆動回路８１６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８１４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。

【0101】

レンズアレイ８２０は、複数の集光部８０で構成されている。集光部８０は、例えば、１つの発光素子１０２に対して、１つ設けられている。

【0102】

ヒートシンク８３０は、基板１０に接触している。ヒートシンク８３０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８３０は、発光素子１０２で発生した熱を、放熱する。

【0103】

６． ヘッドマウントディスプレイ
６．１． 全体の構成
次に、本実施形態に係る電子機器としてのヘッドマウントディスプレイについて、図面を参照しながら説明する。図２３は、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ９００を模式的に示す斜視図である。

【0104】

ヘッドマウントディスプレイ９００は、図２３に示すように、眼鏡のような外見を有する頭部装着型のディスプレイである。ヘッドマウントディスプレイ９００は、観察者の頭部に装着される。観察者とは、ヘッドマウントディスプレイ９００を使用する使用者のことである。ヘッドマウントディスプレイ９００は、観察者に対して虚像による映像光を視認させることができるとともに、外界像をシースルーで視認させることができる。

【0105】

ヘッドマウントディスプレイ９００は、例えば、第１表示部９１０ａと、第２表示部９１０ｂと、フレーム９２０と、第１テンプル９３０ａと、第２テンプル９３０ｂと、を有している。

【0106】

第１表示部９１０ａおよび第２表示部９１０ｂは、画像を表示する。具体的には、第１表示部９１０ａは、観察者の右眼用の虚像を表示する。第２表示部９１０ｂは、観察者の左眼用の虚像を表示する。表示部９１０ａ，９１０ｂは、例えば、像形成装置９１１と、導光装置９１５と、を有している。

【0107】

像形成装置９１１は、画像光を形成する。像形成装置９１１は、例えば、光源や投射装置などの光学系と、外部部材９１２と、を有している。外部部材９１２は、光源および投射装置を収容している。

【0108】

導光装置９１５は、観察者の眼前を覆う。導光装置９１５は、像形成装置９１１で形成された映像光を導光させるとともに、外界光と映像光とを重複して観察者に視認させる。なお、像形成装置９１１および導光装置９１５の詳細については、後述する。

【0109】

フレーム９２０は、第１表示部９１０ａおよび第２表示部９１０ｂを支持している。フレーム９２０は、例えば、表示部９１０ａ，９１０ｂを囲んでいる。図示の例では、第１表示部９１０ａの像形成装置９１１は、フレーム９２０の一方の端部に取り付けられている。第２表示部９１０ｂの像形成装置９１１は、フレーム９２０の他方の端部に取り付けられている。

【0110】

第１テンプル９３０ａおよび第２テンプル９３０ｂは、フレーム９２０から延在している。図示の例では、第１テンプル９３０ａは、フレーム９２０の一方の端部から延在している。第２テンプル９３０ｂは、フレーム９２０の他方の端部から延在している。

【0111】

第１テンプル９３０ａおよび第２テンプル９３０ｂは、ヘッドマウントディスプレイ９００が観察者に装着された場合に、観察者の耳に懸架される。テンプル９３０ａ，９３０ｂ間に、観察者の頭部が位置する。

【0112】

６．２． 像形成装置および導光装置
図２４は、ヘッドマウントディスプレイ９００の第１表示部９１０ａの像形成装置９１１および導光装置９１５を模式的に示す図である。なお、第１表示部９１０ａと第２表示部９１０ｂとは、基本的に同じ構成を有している。したがって、以下の第１表示部９１０ａの説明は、第２表示部９１０ｂに適用できる。

【0113】

像形成装置９１１は、図２４に示すように、例えば、光源としての発光装置１００と、光変調装置９１３と、結像用の投射装置９１４と、を有している。

【0114】

光変調装置９１３は、発光装置１００から入射した光を、画像情報に応じて変調して、映像光を出射する。光変調装置９１３は、透過型の液晶ライトバルブである。なお、発光装置１００は、入力された画像情報に応じて発光する自発光型の発光装置であってもよい。この場合、光変調装置９１３は、設けられない。

【0115】

投射装置９１４は、光変調装置９１３から出射された映像光を、導光装置９１５に向けて投射する。投射装置９１４は、例えば、投射レンズである。投射装置９１４を構成するレンズとして、軸対称面をレンズ面とするものを用いてもよい。

【0116】

導光装置９１５は、例えば、投射装置９１４の鏡筒にねじ止めされることにより、投射装置９１４に対して精度よく位置決めされている。導光装置９１５は、例えば、映像光を導光する映像光導光部材９１６と、透視用の透視部材９１８と、を有している。

【0117】

映像光導光部材９１６には、投射装置９１４から出射された映像光が入射する。映像光導光部材９１６は、映像光を、観察者の眼に向けて導光するプリズムである。映像光導光部材９１６に入射した映像光は、映像光導光部材９１６の内面において反射を繰り返した後、反射層９１７で反射されて映像光導光部材９１６から出射される。映像光導光部材９１６から出射された映像光は、観察者の眼に至る。反射層９１７は、例えば、金属や、誘電体多層膜で構成されている。反射層９１７は、ハーフミラーであってもよい。

【0118】

透視部材９１８は、映像光導光部材９１６に隣接している。透視部材９１８は、映像光導光部材９１６に固定されている。透視部材９１８の外表面は、例えば、映像光導光部材９１６の外表面と連続している。透視部材９１８は、観察者に、外界光を透視させる。映像光導光部材９１６についても、映像光を導光する機能の他に、観察者に外界光を透視させる機能を有している。なお、ヘッドマウントディスプレイ９００は、観察者に、外界光を透視させない構成であってもよい。

【0119】

上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクター、ディスプレイ、およびヘッドマウントディスプレイ以外にも用いられ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、例えば、屋内外の照明、レーザープリンター、スキャナー、光を用いるセンシング機器、ＥＶＦ（Electronic View Finder）、スマートウォッチなどのウェアラブルディスプレイ、車載用ライト、車載用ヘッドアップディスプレイ、テレビに用いられる。

【0120】

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。

【0121】

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、方法および結果が同一の構成、あるいは目的およ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また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。

【0122】

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。

【0123】

発光装置の一態様は、
第１電極と、
透光性を有する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、第１導電型を有する第１半導体層と、
前記第１半導体層と前記第２電極との間に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有する第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、
前記第１電極と前記第１半導体層との間に設けられ、前記発光層で発生した光を前記第２電極側に反射させて集光させる反射層と、
を有する。

【0124】

この発光装置によれば、光の取り出し効率を向上できる。

【0125】

前記発光装置の一態様において、
前記反射層の前記第１半導体層側の面は、凹面であってもよい。

【0126】

この発光装置によれば、反射層の第１半導体層側の面によって、発光層で発生した光を、第２電極側に反射させて集光させることができる。

【0127】

前記発光装置の一態様において、
前記反射層と前記第１半導体層との間に設けられたフレネルレンズを有してもよい。

【0128】

この発光装置によれば、レンズの加工時間を短縮できる。

【0129】

前記発光装置の一態様において、
前記第２電極の前記第２半導体層とは反対側に設けられ、前記発光層で発生した光を集光させる集光部を有してもよい。

【0130】

この発光装置によれば、光の取り出し効率をより向上できる。

【0131】

前記発光装置の一態様において、
前記発光層の側方に設けられ、前記発光層で発生した光を前記集光部に向けて反射させる金属層を有してよい。

【0132】

この発光装置によれば、光の取り出し効率をより向上できる。

【0133】

前記発光装置の一態様において、
前記第１半導体層、前記発光層、および前記第２半導体層は、複数の柱状部を構成してもよい。

【0134】

この発光装置によれば、発光層の歪を低減できる。

【0135】

表示装置の一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。

【0136】

電子機器の一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。

【符号の説明】

【0137】

１０…基板、１２…成長基板、１４…支持基板、２０…積層体、２２…第１半導体層、２４…発光層、２６…第２半導体層、２８…柱状部、３０…レンズ、３２…反射層、３４…面、４０…第１電極、４１…接合部材、４２…第２電極、５０…絶縁層、５１…側面、５２…金属層、６０…絶縁層、７０…パッド、７２…プラグ、７４…配線層、７６…開口部、８０…集光部、８０ａ…透光層、８２…透光層、１００…発光装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、２００，３００…発光装置、７００…プロジェクター、７０２Ｒ…第１光学素子、７０２Ｇ…第２光学素子、７０２Ｂ…第３光学素子、７０４Ｒ…第１光変調装置、７０４Ｇ…第２光変調装置、７０４Ｂ…第３光変調装置、７０６…クロスダイクロイックプリズム、７０８…投射装置、７１０…スクリーン、８００…ディスプレイ、８１２…表示領域、８１４…データ線駆動回路、８１６…走査線駆動回路、８１８…制御回路、８２０…レンズアレイ、８３０…ヒートシンク、９００…ヘッドマウントディスプレイ、９１０ａ…第１表示部、９１０ｂ…第２表示部、９１１…像形成装置、９１２…外部部材、９１３…光変調装置、９１４…投射装置、９１５…導光装置、９１６…映像光導光部材、９１７…反射層、９１８…透視部材、９２０…フレーム、９３０ａ…第１テンプル、９３０ｂ…第２テンプル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】