特開 2024-78703 発光装置、三次元造形装置、およびヘッドマウントディスプレイ

(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】P2024078703

(43)【公開日】2024-06-11

(54)【発明の名称】発光装置、三次元造形装置、およびヘッドマウントディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/183 20060101AFI20240604BHJP

   H01S 5/343 20060101ALI20240604BHJP

   H01S 5/0234 20210101ALI20240604BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20240604BHJP

   G02B 27/02 20060101ALN20240604BHJP

【ＦＩ】

H01S5/183

H01S5/343 610

H01S5/0234

B33Y30/00

G02B27/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022191198

(22)【出願日】2022-11-30

(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】望月 理光

【テーマコード（参考）】

2H199

5F173

【Ｆターム（参考）】

2H199CA23

2H199CA29

2H199CA42

2H199CA47

2H199CA68

2H199CA83

2H199CA87

5F173AC03

5F173AC14

5F173AC35

5F173AC42

5F173AF33

5F173AF36

5F173AF38

5F173AH22

5F173AR23

5F173AR63

5F173AR82

5F173MA02

5F173MA06

5F173MA10

5F173MD63

5F173MD83

5F173MD84

(57)【要約】

【課題】発光層に均一性よく電流を注入できる光装置を提供する。
【解決手段】第１導電型を有する複数の半導体層からなる第１多層膜ミラーと、第２多層膜ミラーと、前記第１多層膜ミラーと前記第２多層膜ミラーとの間に設けられた発光層と、前記発光層と前記第２多層膜ミラーとの間に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有するＧａＮ系半導体層と、前記ＧａＮ系半導体層と前記第２多層膜ミラーとの間に設けられた第１部分と、前記第１多層膜ミラーと前記発光層との積層方向からみて前記第２多層膜ミラーと重ならない第２部分と、を備え、前記第２導電型を有する半導体層と、前記第２部分に設けられた電極と、を有し、前記第２導電型を有する半導体層を構成する材料は、前記発光層を構成する材料のバンドギャップより大きく、かつ、前記ＧａＮ系半導体層を構成する材料のバンドギャップより小さい、発光装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電型を有する複数の半導体層からなる第１多層膜ミラーと、
第２多層膜ミラーと、
前記第１多層膜ミラーと前記第２多層膜ミラーとの間に設けられた発光層と、
前記発光層と前記第２多層膜ミラーとの間に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有するＧａＮ系半導体層と、
前記ＧａＮ系半導体層と前記第２多層膜ミラーとの間に設けられた第１部分と、前記第１多層膜ミラーと前記発光層との積層方向からみて前記第２多層膜ミラーと重ならない第２部分と、を備え、前記第２導電型を有する半導体層と、
前記第２部分に設けられた電極と、
を有し、
前記第２導電型を有する半導体層を構成する材料は、前記発光層を構成する材料のバンドギャップより大きく、かつ、前記ＧａＮ系半導体層を構成する材料のバンドギャップより小さい、発光装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記第２導電型を有する半導体層は、４Ｈ－ＳｉＣからなり、
前記ＧａＮ系半導体層は、ＧａＮ層である、発光装置。

【請求項3】

請求項１において、
前記第２導電型を有する半導体層は、
第１層と、
前記第１層よりも不純物濃度が高い第２層と、
を有し、
前記第２層は、前記第１層と前記電極との間に設けられている、発光装置。

【請求項4】

請求項１において、
基板と、サブマウントと、を有し、
前記第１多層膜ミラーは、前記基板と前記発光層との間に設けられ、
前記第２多層膜ミラーは、前記サブマウントと前記第２導電型を有する半導体層との間に設けられている、発光装置。

【請求項5】

請求項１において、
前記第２多層膜ミラーは、複数の誘電体層からなる、発光装置。

【請求項6】

請求項１において、
前記第１導電型は、ｎ型であり、
前記第２導電型は、ｐ型である、発光装置。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項に記載された発光装置を有する、三次元造形装置。

【請求項8】

請求項１ないし６のいずれか１項に記載された発光装置を有する、ヘッドマウントディスプレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光装置、三次元造形装置、およびヘッドマウントディスプレイに関する。

【背景技術】

【0002】

基板面に対して垂直方向に光を出射する垂直共振器型面発光レーザー（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）が知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、下部ＤＢＲ層と、上部ＤＢＲと、下部ＤＢＲ層と上部ＤＢＲとの間に設けられた活性層と、活性層と上部ＤＢＲ層との間に設けられたｐ型の半導体層と、ｐ型の半導体層に設けられた電極と、を備えたＶＣＳＥＬが記載されている。特許文献１では、上部ＤＢＲは、ｐ型の半導体層の中央に設けられ、電極は、ｐ型の半導体層の端に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－７２１１８号公報

【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ＶＣＳＥＬにおいて、青色や緑色のレーザー光を出射する場合、ＧａＮ系の半導体材料が用いられる。しかしながら、ＧａＮ系の半導体材料からなるｐ型の半導体層は、抵抗率が高いため、電極から注入された電流が、活性層の中央に注入され難い。

【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導電型を有する複数の半導体層からなる第１多層膜ミラーと、
第２多層膜ミラーと、
前記第１多層膜ミラーと前記第２多層膜ミラーとの間に設けられた発光層と、
前記発光層と前記第２多層膜ミラーとの間に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有するＧａＮ系半導体層と、
前記ＧａＮ系半導体層と前記第２多層膜ミラーとの間に設けられた第１部分と、前記第１多層膜ミラーと前記発光層との積層方向からみて前記第２多層膜ミラーと重ならない第２部分と、を備え、前記第２導電型を有する半導体層と、
前記第２部分に設けられた電極と、
を有し、
前記第２導電型を有する半導体層を構成する材料は、前記発光層を構成する材料のバンドギャップより大きく、かつ、前記ＧａＮ系半導体層を構成する材料のバンドギャップより小さい。

【0007】

本発明に係る三次元造形装置の一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。

【0008】

本発明に係るヘッドマウント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。

【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】本実施形態の第１変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。

【図4】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5】本実施形態に係る三次元造形装置を模式的に示す図。

【図6】本実施形態に係る三次元造形装置の光源を模式的に示す図。

【図7】本実施形態の変形例に係る三次元造形装置を模式的に示す図。

【図8】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9】本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイの光学系を説明するための図。

【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、例えば、基板１０と、第１多層膜ミラー２０と、発光層３０と、ＧａＮ系半導体層４０と、絶縁層５０と、半導体層６０と、第２多層膜ミラー７０と、第１電極８０と、第２電極８２と、を有している。発光装置１００は、例えば、青色光、緑色光を出射するＶＣＳＥＬである。

【0013】

基板１０は、例えば、第１導電型を有する。第１導電型は、例えば、ｎ型である。基板１０は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ基板である。

【0014】

第１多層膜ミラー２０は、基板１０上に設けられている。第１多層膜ミラー２０は、基板１０と発光層３０との間に設けられている。第１多層膜ミラー２０は、複数の半導体層２２からなる。複数の半導体層２２は、例えば、ｎ型を有する。複数の半導体層２２は、高屈折率層と、高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層と、によって構成されている。第１多層膜ミラー２０は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層されたＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）である。高屈折率層は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。低屈折率層は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＩｎＡｌＮ層（例えばＩｎ_０．１８Ａｌ_０．８２Ｎ層）である。複数の半導体層２２の数は、特に限定されない。

【0015】

なお、本明細書では、第１多層膜ミラー２０と発光層３０との積層方向（以下、単に「積層方向」ともいう）において、発光層３０を基準とした場合、発光層３０から第２多層膜ミラー７０に向かう方向を「上」とし、発光層３０から第１多層膜ミラー２０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。

【0016】

発光層３０は、第１多層膜ミラー２０上に設けられている。発光層３０は、第１多層膜ミラー２０と第２多層膜ミラー７０との間に設けられている。図示の例では、発光層３０は、第１多層膜ミラー２０とＧａＮ系半導体層４０との間に設けられている。発光層３０は、電流が注入されることで光を発生させる。発光層３０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３０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。

【0017】

なお、発光層３０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３０は、ＳＱＷ（Single Quantum Well）構造を有している。

【0018】

ＧａＮ系半導体層４０は、発光層３０上に設けられている。ＧａＮ系半導体層４０は、発光層３０と第２多層膜ミラー７０との間に設けられている。図示の例では、ＧａＮ系半導体層４０は、発光層３０と半導体層６０との間に設けられている。ＧａＮ系半導体層４０は、第１導電型と異なる第２導電型を有する。第２導電型は、例えば、ｐ型である。ＧａＮ系半導体層４０は、ＧａとＮとを含む半導体層である。ＧａＮ系半導体層４０は、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＮ層である。なお、ＧａＮ系半導体層４０は、ＩｎＧａＮ層であってもよいし、ＡｌＧａＮ層であってもよい。

【0019】

絶縁層５０は、ＧａＮ系半導体層４０上に設けられている。絶縁層５０は、ＧａＮ系半導体層４０と半導体層６０との間に設けられている。絶縁層５０は、例えば、酸化シリコン層（ＳｉＯ_２層）である。絶縁層５０には、開口部５２が形成されている。開口部５２は、積層方向からみて、第２多層膜ミラー７０と重なっている。絶縁層５０は、例えば、積層方向からみて、第２多層膜ミラー７０と重なっていない。第１電極８０および第２電極８２によって発光層３０に注入される電流は、開口部５２を流れる。絶縁層５０は、電流狭窄層である。

【0020】

半導体層６０は、ＧａＮ系半導体層４０上および絶縁層５０上に設けられている。半導体層６０は、第１部分６２と、第２部分６４と、を有している。

【0021】

半導体層６０の第１部分６２は、ＧａＮ系半導体層４０と第２多層膜ミラー７０との間に設けられている。開口部５２は、第１部分６２によって充填されている。半導体層６０の屈折率は、絶縁層５０の屈折率よりも高い。そのため、発光層３０で発生した光を、積層方向からみて第２多層膜ミラー７０と重なる第１部分６２に閉じ込めることができる。図示の例では、第１部分６２の厚さは、ＧａＮ系半導体層４０の厚さよりも大きい。

【0022】

なお、積層方向からみて、開口部５２と比べて第２多層膜ミラー７０が大きい場合、それに付随して第２電極８２の開口が大きくなると、発光層の内側まで電流を注入することが困難になる（抵抗が上昇する）場合がある。しかし、一方で第１部分６２に閉じ込められつつ絶縁層５０に染み出した光に対しても、第２多層膜ミラーが反射膜として機能することができる。すなわち、抵抗と光閉じ込めのトレードオフにより、例えば絶縁層５０よりもわずかに（～２ｕｍ程度）大きい（小さい）第２多層膜ミラー７０などを選択することができる。

【0023】

半導体層６０の第２部分６４は、第１部分６２と連続している。第２部分６４は、積層方向からみて、第２多層膜ミラー７０と重ならない位置に設けられている。第２部分６４は、絶縁層５０と第２電極８２との間に設けられている。図示の例では、第２部分６４の厚さは、第１部分６２の厚さよりも小さい。

【0024】

半導体層６０は、ｐ型を有する。半導体層６０は、例えば、ＳｉＣ層である。半導体層６０は、例えば、室温の熱エネルギーで活性化された値で１×１０^１８ｃｍ^－３以上の不純物濃度を有する。半導体層６０は、ＧａＮ系半導体層４０よりも、不純物濃度を高くすることができる。半導体層６０の抵抗率は、ＧａＮ系半導体層４０の抵抗率よりも低い。半導体層６０は、発光層３０を構成する材料のバンドギャップより大きく、かつ、ＧａＮ系半導体層４０を構成する材料のバンドギャップより小さい。また、発光層３０を構成する材料のバンドギャップと半導体層６０のバンドギャップとの差は、半導体層６０のバンドギャップとＧａＮ系半導体層４０を構成する材料のバンドギャップとの差よりも大きくてもよい。

【0025】

半導体層６０は、例えば、４Ｈ－ＳｉＣからなる。なお、半導体層６０は、４Ｈ－ＳｉＣが９０質量％以上、好ましくは９５質量％以上、より好ましくは９９質量％以上の含有率を占め、他の結晶構造のＳｉＣが残りの含有率を占めていてもよい。他の結晶構造のＳｉＣとしては、例えば、６Ｈ－ＳｉＣ、３Ｃ－ＳｉＣが挙げられる。半導体層６０の結晶構造は、例えば、Ｘ線回折によって特定される。

【0026】

第２多層膜ミラー７０は、半導体層６０の第１部分６２上に設けられている。第２多層膜ミラー７０は、例えば、複数の誘電体層７２からなる。複数の誘電体層７２は、高屈折率層と、高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層と、によって構成されている。第２多層膜ミラー７０は、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層されたＤＢＲである。高屈折率層は、例えば、Ｎｂ_２Ｏ_５層である。低屈折率層は、例えば、ＳｉＯ_２層である。複数の誘電体層７２の数は、特に限定されない。

【0027】

第１電極８０は、基板１０の下に設けられている。基板１０は、第１電極８０と第１多層膜ミラー２０との間に設けられている。基板１０は、第１電極８０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極８０は、基板１０を介して、第１多層膜ミラー２０と電気的に接続されている。第１電極８０としては、例えば、基板１０側から、Ｔｉ層、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｕ層の順序で積層されたものなどを用いる。第１電極８０は、発光層３０に電流を注入するための一方の電極である。

【0028】

第２電極８２は、半導体層６０の第２部分６４上に設けられている。第２部分６４は、第２電極８２とオーミックコンタクトしていてもよい。図示の例では、第２電極８２は、第２多層膜ミラー７０と離隔している。第２電極８２は、積層方向からみて、例えば、第２多層膜ミラー７０を囲んでいる。第２電極８２は、半導体層６０を介して、ＧａＮ系半導体層４０と電気的に接続されている。第２電極８２としては、例えば、半導体層６０側から、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ａｕ層の順序で積層されたものなどを用いる。第２電極８２は、発光層３０に電流を注入するための他方の電極である。

【0029】

１．２． 動作
発光装置１００では、ｐ型のＧａＮ系半導体層４０、ｉ型の発光層３０、およびｎ型の第１多層膜ミラー２０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８０と第２電極８２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３０に電流が注入されて発光層３０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３０で発生した光は、第１多層膜ミラー２０と第２多層膜ミラー７０との間で多重反射して定在波を形成し、発光層３０で利得を受けてレーザー発振する。そして、発光装置１００は、第２多層膜ミラー７０側からレーザー光を積層方向に出射する。

【0030】

１．３． 作用効果
発光装置１００では、第１導電型を有する複数の半導体層２２からなる第１多層膜ミラー２０と、第２多層膜ミラー７０と、第１多層膜ミラー２０と第２多層膜ミラー７０との間に設けられた発光層３０と、発光層３０と第２多層膜ミラー７０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ＧａＮ系半導体層４０を有する。さらに、発光装置１００は、ＧａＮ系半導体層４０と第２多層膜ミラー７０との間に設けられた第１部分６２と、積層方向からみて第２多層膜ミラー７０と重ならない第２部分６４と、を備え、第２導電型を有する半導体層６０と、第２部分６４に設けられた第２電極８２と、を有し、第２導電型を有する半導体層６０は、発光層３０を構成する材料のバンドギャップより大きく、かつ、ＧａＮ系半導体層４０を構成する材料のバンドギャップより小さい。

【0031】

そのため、発光装置１００では、第２電極８２からの電流は、半導体層６０を面内方向に流れてＧａＮ系半導体層４０に至り、発光層３０に注入される。半導体層６０の抵抗率は、ＧａＮ系半導体層４０の抵抗率よりも低い。これにより、例えばＳｉＣ層である半導体層が設けられていない場合に比べて、発光層３０の中央にも電流が注入され易い。したがって、発光装置１００では、発光層３０に均一性よく電流を注入できる。よって、発光層３０において、均一性よく光を発生できる。

【0032】

また、発光層３０を構成する材料のバンドギャップと半導体層６０のバンドギャップとの差は、半導体層６０のバンドギャップとＧａＮ系半導体層４０を構成する材料のバンドギャップとの差よりも大きくてもよい。これにより、半導体層６０とＧａＮ系半導体層４０とのエネルギー障壁を小さくでき、半導体層６０とＧａＮ系半導体層４０とのコンタクト抵抗を低減できる。

【0033】

発光装置１００では、第２導電型を有する半導体層６０は、４Ｈ－ＳｉＣからなり、ＧａＮ系半導体層４０は、ＧａＮ層である。４Ｈ－ＳｉＣの格子定数は、ＧａＮの格子定数に近い。そのため、発光装置１００では、半導体層６０は、ＧａＮ系半導体層４０に格子整合し易く、結晶欠陥が少ない。これにより、発光層３０で発生した光の半導体層６０による吸収損失を低減できる。

【0034】

発光装置１００では、第２多層膜ミラー７０は、複数の誘電体層７２からなる。そのため、発光装置１００では、例えば第２多層膜ミラーが複数のＧａＮ系半導体層からなる場合に比べて、ＤＢＲを構成する高屈折率層と低屈折率層との屈折率差を大きくすることができ、反射帯域を広くすることができる。

【0035】

発光装置１００では、第１導電型は、ｎ型であり、第２導電型は、ｐ型である。ｐ型のＧａＮ系半導体層４０は、ｎ型のＧａＮ系半導体層に比べて抵抗率が高いが、発光装置１００では、半導体層６０が設けられているため、発光層３０に均一性よく電流を注入できる。

【0036】

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。

【0037】

図２に示すように、基板１０上に、複数の半導体層２２を形成して、第１多層膜ミラー２０を形成する。半導体層２２は、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などによるエピタキシャル成長によって形成される。

【0038】

次に、第１多層膜ミラー２０上に、発光層３０を形成する。発光層３０は、例えば、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などによるエピタキシャル成長によって形成される。

【0039】

次に、発光層３０上に、ＧａＮ系半導体層４０を形成する。ＧａＮ系半導体層４０は、例えば、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などによるエピタキシャル成長によって形成される。

【0040】

次に、発光層３０上に絶縁層５０を形成する。絶縁層５０は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法などによって形成される。

【0041】

次に、絶縁層５０をパターニングして、開口部５２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。

【0042】

次に、ＧａＮ系半導体層４０上および絶縁層５０上に、半導体層６０を形成する。半導体層６０は、例えば、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法などによるエピタキシャル成長によって形成される。開口部５２からの横方向成長により、絶縁層５０上にも半導体層６０をエピタキシャル成長させることができる。成長温度を調整することにより、例えば、４Ｈ－ＳｉＣの含有率が高い半導体層６０、好ましくは４Ｈ－ＳｉＣからなる半導体層６０を形成することができる。

【0043】

なお、半導体層６０は、エピタキシャル成長ではなく、例えば、スパッタ法、真空蒸着法などによって形成されてよい。ただし、結晶欠陥の低減を考慮すると、半導体層６０は、エピタキシャル成長によって形成されることが好ましい。

【0044】

次に、半導体層６０上に、複数の誘電体層７２を形成して、第２多層膜ミラー７０を形成する。誘電体層７２は、例えば、ＣＶＤ法、スパッタ法などによって形成される。

【0045】

図１に示すように、基板１０の下に、第１電極８０を形成する。次に、半導体層６０上に、第２電極８２を形成する。第１電極８０および第２電極８２は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法によって形成される。なお、第１電極８０と第２電極８２との形成の順序は、特に限定されない。

【0046】

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。

【0047】

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３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。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。

【0048】

発光装置２００では、図３に示すように、半導体層６０は、第１層６６と、第２層６８と、を有している点において、上述した発光装置１００と異なる。

【0049】

第１層６６は、ＧａＮ系半導体層４０上および絶縁層５０上に設けられている。第１層６６は、ＧａＮ系半導体層４０と第２多層膜ミラー７０との間、および絶縁層５０と第２層６８との間に設けられている。半導体層６０の第１部分６２は、第１層６６によって構成されている。

【0050】

第２層６８は、第１層６６上に設けられている。第２層６８は、第１層６６と第２電極８２との間に設けられている。半導体層６０の第２部分６４は、第１層６６および第２層６８によって構成されている。第２層６８は、積層方向からみて、例えば、第２多層膜ミラー７０を囲んでいる。

【0051】

第２層６８の不純物濃度は、第１層６６の不純物濃度よりも高い。第２層６８の不純物濃度が第１層６６の不純物濃度よりも高いことは、例えば、アトムプローブ分析法によって確認することができる。

【0052】

発光装置２００では、半導体層６０は、第１層６６と、第１層６６よりも不純物濃度が高い第２層６８と、を有し、第２層６８は、第１層６６と第２電極８２との間に設けられている。そのため、発光装置２００では、不純物濃度が高い第２層６８によって、半導体層６０と第２電極８２とのコンタクト抵抗を低減できる。さらに、不純物濃度が低い第１層６６によって、発光層３０で発生した光の半導体層６０による吸収損失を低減できる。

【0053】

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４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。以下、本実施形態の第２変形例に係る発光装置３００において、上述した本実施形態に係る発光装置１００、本実施形態の第１変形例に係る発光装置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。

【0054】

発光装置３００は、図４に示すように、サブマウント９０を有している点において、上述した発光装置１００と異なる。図示の例では、発光装置３００の半導体層６０は、上述した発光装置２００の半導体層６０のように、第１層６６および第２層６８を有している。

【0055】

サブマウント９０は、支持基板９２に設けられている。サブマウント９０の材質は、例えば、ＳｉＣである。支持基板９２は、例えば、Ｓｉ基板である。サブマウント９０には、端子９４が設けられている。端子９４は、サブマウント９０の支持基板９２とは反対側に設けられている。端子９４の材質は、例えば、金属である。

【0056】

基板１０、第１多層膜ミラー２０、発光層３０、ＧａＮ系半導体層４０、絶縁層５０、半導体層６０、第２多層膜ミラー７０、および電極８０，８２は、発光素子１０２を構成している。発光素子１０２は、サブマウント９０にジャンクションダウン実装されている。第２多層膜ミラー７０は、サブマウント９０と半導体層６０との間に設けられている。

【0057】

第１電極８０には、開口部８１が形成されている。発光装置３００は、開口部８１からレーザー光を出射する。第２電極８２は、接合部材９６を介して、端子９４に接続されている。接合部材９６は、例えば、半田、銀ペーストである。

【0058】

発光装置３００では、基板１０と、サブマウント９０と、を有し、第１多層膜ミラー２０は、基板１０と発光層３０との間に設けられ、第２多層膜ミラー７０は、サブマウント９０と半導体層６０との間に設けられている。そのため、発光装置３００では、発光層３０で発生した熱を、サブマウント９０を介して放熱できる。

【0059】

４． 三次元造形装置
次に、本実施形態に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図５は、本実施形態に係る三次元造形装置４００を模式的に示す図である。

【0060】

三次元造形装置４００は、図５に示すように、例えば、光源４１０と、ガルバノスキャナー４２０と、レンズ４３０と、ステージ４４０と、を有している。三次元造形装置４００は、パウダーヘッド方式の３Ｄプリンターである。

【0061】

光源４１０は、複数設けられている。複数の光源４１０は、所定の方向に並んでいる。複数の光源４１０は、レーザー光を出射する。ここで、図６は、光源４１０を模式的に示す図である。

【0062】

光源４１０は、図６に示すように、例えば、発光装置１００と、レンズ４１２と、スリット板４１４と、を有している。発光装置１００は、複数設けられている。複数の発光装置１００は、所定の方向に並んでいる。レンズ４１２は、発光装置１００に対応して、複数設けられている。レンズ４１２は、発光装置１００から出射された光を集光させる。スリット板４１４には、発光装置１００に対応して、複数のスリット４１６が形成されている。スリット４１６は、レンズ４１２から出射された光から、より平行な成分を抽出する。なお、図示はしないが、光源４１０は、複数の発光装置１００から出射された光の強度の均一性を高める均一照明系を有していてもよい。

【0063】

ガルバノスキャナー４２０は、図５に示すように、光源４１０から出射された光を反射させる。ガルバノスキャナー４２０で反射された光は、レンズ４３０を介して、ステージ４４０の金属パウダーＰを照射する。ガルバノスキャナー４２０は、光の進行方向を制御できる。そのため、ガルバノスキャナー４２０で反射された光は、ピンポイントで金属パウダーＰを照射することができる。

【0064】

レンズ４３０は、ガルバノスキャナー４２０で反射された光を集光させる。レンズ４３０から出射された光は、金属パウダーＰを照射する。金属パウダーＰの光が照射された部分は、焼結される。

【0065】

ステージ４４０は、金属パウダーＰを支持している。金属パウダーＰが照射されて焼結された後、ステージ４４０は、矢印Ａのように、レンズ４３０から遠ざかる方向に移動する。そして、焼結された金属パウダーＰ上に、新たな金属パウダーが供給され、新たな金属パウダーに、光源４１０から出射された光が照射される。このステージ４４０の移動、金属パウダーの供給、金属パウダーへの光の照射を、所定回数繰り返すことにより、所定形状の三次元造形物が造形される。

【0066】

５． 三次元造形装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置５００を模式的に示す図である。以下、本実施形態の変形例に係る三次元造形装置５００において、上述した本実施形態に係る三次元造形装置４００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】

上述した三次元造形装置４００は、図５に示すように、パウダーヘッド方式の３Ｄプリンターであった。

【0068】

これに対し、三次元造形装置５００は、図７に示すように、紫外線硬化樹脂を用いた光造形方式の３Ｄプリンターである。

【0069】

三次元造形装置５００は、例えば、光源４１０と、ＤＬＰ（Digital Light Processing）５１０と、容器５２０と、ステージ５３０と、を有している。

【0070】

ＤＬＰ５１０には、複数の光源４１０から出射された光が入射する。ＤＬＰ５１０は、複数の光源４１０から出射された光を受け、所定の画素から光を出射させる。ＤＬＰ５１０から出射された光は、容器５２０内の樹脂材料Ｒを照射する。樹脂材料Ｒは、紫外線硬化樹脂である。樹脂材料Ｒの光が照射された部分は、硬化する。

【0071】

ステージ５３０には、樹脂材料Ｒの硬化された部分が付着する。ステージ５３０に硬化された部分が付着した後、ステージ５３０は、矢印Ｂのように、容器５２０から遠ざかる方向に移動する。この樹脂材料Ｒへの光の照射、ステージ５３０の移動を、所定回数繰り返すことにより、所定形状の三次元造形物Ｍが造形される。

【0072】

なお、樹脂材料Ｒは、セラミックを含んでいてもよい。これにより、セラミックからなる三次元造形物Ｍを造形できる。また、ＤＬＰ５１０の代わりに、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を用いてもよい。

【0073】

６． ヘッドマウントディスプレイ
次に、本実施形態に係るヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display：ＨＭＤ）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ＨＭＤ６００を模式的に示す斜視図である。

【0074】

ＨＭＤ６００は、図８に示すように、頭部装着型の映像表示装置である。ＨＭＤ６００は、例えば、右眼用映像光生成部６１０ａと、右眼用映像光生成部６１０ａから出射された映像光を偏向して観察者の右眼Ｅａに入射させる右眼用偏向部材６１２ａと、左眼用映像光生成部６１０ｂと、左眼用映像光生成部６１０ｂから出射された映像光を偏向して観察者の左眼Ｅｂに入射させる左眼用偏向部材６１２ｂと、を有している。

【0075】

ＨＭＤ６００は、例えば、眼鏡のような形状を有している。ＨＭＤ６００は、フレーム６２０を有している。フレーム６２０は、観察者の頭部に装着される。フレーム６２０は、例えば、前部分６２２と、右側テンプル６２４ａと、左側テンプル６２４ｂと、を有している。前部分６２２は、右眼用偏向部材６１２ａおよび左眼用偏向部材６１２ｂを支持している。右側テンプル６２４ａは、右眼用映像光生成部６１０ａを支持している。左側テンプル６２４ｂは、左眼用映像光生成部６１０ｂを支持している。

【0076】

図９は、ＨＭＤ６００の光学系を説明するための図である。右眼用映像光生成部６１０ａおよび左眼用映像光生成部６１０ｂの構成は、基本的に同一である。そのため、以下では、左眼用映像光生成部６１０ｂの構成のみを説明し、右眼用映像光生成部６１０ａの説明を省略する。

【0077】

ＨＭＤ６００は、図９に示すように、投射系光学部６３０と、補正系光学部６３２と、回折素子６３４と、を有している。左眼用映像光生成部６１０ｂから出射される映像光の進行方向に沿って、例えば、投射系光学部６３０、補正系光学部６３２、および回折素子６３４は、順に配置されている。投射系光学部６３０、補正系光学部６３２、および回折素子６３４は、映像光の光路を形成する導光装置６０２を構成している。

【0078】

左眼用映像光生成部６１０ｂは、映像光を生成する。左眼用映像光生成部６１０ｂは、例えば、発光装置１００と、図示しない液晶表示素子と、を有している。発光装置１００は、複数設けられている。液晶表示素子は、発光装置１００から出射された光を受けて、映像光を出射する。発光装置１００は、波長線幅が狭いレーザー光を出射するので、ＨＭＤ６００では、波長を補償する波長補償素子が不要となる。そのため、ＨＭＤ６００の軽量化および低コスト化を図ることができる。左眼用映像光生成部６１０ｂで生成された映像光は、投射系光学部６３０に入射する。

【0079】

投射系光学部６３０は、例えば、レンズ、ミラーなどの光学素子によって構成されている。投射系光学部６３０は、映像光の放射角度を制御する機能を有する。具体的には、投射系光学部６３０は、左眼用映像光生成部６１０ｂで生成された映像光を、生成された位置に応じた角度を有する平行状態の光束に調整する。これにより、左眼用映像光生成部６１０ｂで生成された映像光を、補正系光学部６３２へ効率よく導くことができる。

【0080】

補正系光学部６３２は、例えば、レンズ、ミラーなどの光学素子によって構成されている。補正系光学部６３２は、映像光の歪み等の収差を補正する機能を有する。これにより、収差が補正された映像光を、回折素子６３４へ効率よく導くことができる。

【0081】

回折素子６３４は、左眼用偏向部材６１２ｂに設けられている。回折素子６３４は、例えば、反射型体積ホログラフィック素子によって構成されている。反射型体積ホログラフィック素子は、部分反射型回折光学素子であり、左眼用偏向部材６１２ｂは、部分透過反射性のコンバイナーである。そのため、外光も左眼用偏向部材６１２ｂを介して眼Ｅに入射する。これにより、観察者は、左眼用映像光生成部６１０ｂで形成した映像光と、外光と、が重畳した画像を認識できる。

【0082】

回折素子６３４の入射面６３６は、観察者と対向し、眼Ｅから離れる方向に凹んだ凹曲面になっている。換言すると、入射面６３６は、映像光の入射方向において、周辺部に対して中央部が凹んで湾曲した形状となっている。そのため、映像光を観察者の眼Ｅに向けて効率よく集光できる。そして、映像光は、眼Ｅの瞳孔Ｅ１を介して網膜Ｅ２に到達することにより、観察者に映像を認識させる。

【0083】

上述した実施形態に係る発光装置は、三次元造形装置およびＨＭＤ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、プロジェクター、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、光を用いる脈計測機器などのセンシング機器、通信機器等の光源に用いられる。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

発光装置の一態様は、
第１導電型を有する複数の半導体層からなる第１多層膜ミラーと、
第２多層膜ミラーと、
前記第１多層膜ミラーと前記第２多層膜ミラーとの間に設けられた発光層と、
前記発光層と前記第２多層膜ミラーとの間に設けられ、前記第１導電型と異なる第２導電型を有するＧａＮ系半導体層と、
前記ＧａＮ系半導体層と前記第２多層膜ミラーとの間に設けられた第１部分と、前記第１多層膜ミラーと前記発光層との積層方向からみて前記第２多層膜ミラーと重ならない第２部分と、を備え、前記第２導電型を有する半導体層と、
前記第２部分に設けられた電極と、
を有し、
前記第２導電型を有する半導体層を構成する材料は、前記発光層を構成する材料のバンドギャップより大きく、かつ、前記ＧａＮ系半導体層を構成する材料のバンドギャップより小さい。

【0088】

この発光装置によれば、発光層に均一性よく電流を注入できる。

【0089】

発光装置の一態様において、
前記第２導電型を有する半導体層は、４Ｈ－ＳｉＣからなり、
前記ＧａＮ系半導体層は、ＧａＮ層であってもよい。

【0090】

この発光装置によれば、発光層で発生した光のＳｉＣ層による吸収損失を低減できる。

【0091】

発光装置の一態様において、
前記第２導電型を有する半導体層は、
第１層と、
前記第１層よりも不純物濃度が高い第２層と、
を有し、
前記第２層は、前記第１層と前記電極との間に設けられていてもよい。

【0092】

この発光装置によれば、不純物濃度が高い第２層によって、第２導電型を有する半導体層と電極とのコンタクト抵抗を低減できる。さらに、不純物濃度が低い第１層によって、発光層で発生した光の第２導電型を有する半導体層による吸収損失を低減できる。

【0093】

発光装置の一態様において、
基板と、サブマウントと、を有し、
前記第１多層膜ミラーは、前記基板と前記発光層との間に設けられ、
前記第２多層膜ミラーは、前記サブマウントと前記第２導電型を有する半導体層との間に設けられていてもよい。

【0094】

この発光装置によれば、発光層で発生した熱を、サブマウントを介して放熱できる。

【0095】

発光装置の一態様において、
前記第２多層膜ミラーは、複数の誘電体層からなってもよい。

【0096】

発光装置によれば、ＤＢＲを構成する高屈折率層と低屈折率層との屈折率差を大きくすることができ、反射帯域を広くすることができる。

【0097】

発光装置の一態様において、
前記第１導電型は、ｎ型であり、
前記第２導電型は、ｐ型であってもよい。

【0098】

この発光装置によれば、ｐ型のＧａＮ系半導体層は、型のＧａＮ系半導体層に比べて抵抗率が高いが、ＳｉＣ層が設けられているため、発光層に均一性よく電流を注入できる。

【0099】

三次元造形装置の一態様は、
前記発光装置の一態様を有する。

【0100】

ヘッドマウント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。

【符号の説明】

【0101】

１０…基板、２０…第１多層膜ミラー、２２…半導体層、３０…発光層、４０…ＧａＮ系半導体層、５０…絶縁層、６０…半導体層、６２…第１部分、６４…第２部分、６６…第１層、６８…第２層、７０…第２多層膜ミラー、７２…誘電体層、８０…第１電極、８２…第２電極、９０…サブマウント、９２…支持基板、９４…端子、９６…接合部材、１００…発光装置、１０２…発光素子、２００，３００…発光装置、４００…三次元造形装置、４１０…光源、４１２…レンズ、４１４…スリット板、４１６…スリット、４２０…ガルバノスキャナー、４３０…レンズ、４４０…ステージ、５００…三次元造形装置、５１０…ＤＬＰ、５２０…容器、５３０…ステージ、６００…ＨＭＤ、６０２…導光装置、６１０ａ…右眼用映像光生成部、６１０ｂ…左眼用映像光生成部、６１２ａ…右眼用偏向部材、６１２ｂ…左眼用偏向部材、６２０…フレーム、６２２…前部分、６２４ａ…右側テンプル、６２４ｂ…左側テンプル、６３０…投射系光学部、６３２…補正系光学部、６３４…回折素子、６３６…入射面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】