特許 7543849 発光装置およびプロジェクター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】発光装置およびプロジェクター

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/042 20060101AFI20240827BHJP

   H01S 5/30 20060101ALI20240827BHJP

   H01S 5/42 20060101ALI20240827BHJP

   H01S 5/18 20210101ALI20240827BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

H01S5/042 612

H01S5/30

H01S5/42

H01S5/18

G03B21/14 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020182873

(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公開番号】P2022073095

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-10-20

(73)【特許権者】

【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】次六 寛明

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５２６７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５４６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５３０５０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０１９４５９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０２９５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１８７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０４９０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１０８７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／１２９８５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１１４７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４９５０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４

Ｇ０３Ｂ ２１／００ － ２１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に設けられている半導体層と、
前記半導体層上に設けられている複数の柱状構造体からなる柱状構造体群と、を備え、
前記複数の柱状構造体は、
発光部に設けられている複数の第１柱状構造体と、
前記半導体層上に前記複数の第１柱状構造体と連続して設けられている複数の第２柱状
構造体と、を含み、
前記柱状構造体群は、
前記複数の第１柱状構造体、および前記複数の第１柱状構造体の各々の間に設けられ、
絶縁性材料から構成されている光伝搬層、を含む第１柱状構造体群と、
前記複数の第２柱状構造体、および前記複数の第２柱状構造体の各々の間に設けられて
いる絶縁層、を含む第２柱状構造体群と、を含み、
前記第１柱状構造体群と前記第２柱状構造体群とを覆う層間絶縁層が設けられ、
前記層間絶縁層上に、前記層間絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第１
柱状構造体群に電気的に接続される導電層が設けられ、
前記層間絶縁層上に、前記導電層と電気的に接続されている第１電極端子が設けられ、
前記第１柱状構造体は、前記基板上に設けられた第１導電型の第１半導体層と、前記第
１導電型とは異なる第２導電型の第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、から構成され、
前記導電層は、前記第２半導体層に電気的に接続され、
前記基板の法線方向から見て、前記導電層および前記第１電極端子は、前記第２柱状構
造体群と重なっている、発光装置。

【請求項2】

前記発光部は、第１発光部と、前記基板上において前記第１発光部から離れた位置に設
けられた第２発光部と、を有し、
前記基板の法線方向から見て、前記基板上の前記第１発光部と前記第２発光部とに挟ま
れた領域に、前記第２柱状構造体群が設けられた、請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記第１柱状構造体群において隣り合う前記第１柱状構造体間の間隔と、前記第２柱状
構造体群において隣り合う前記第２柱状構造体間の間隔と、は互いに等しい、請求項１ま
たは請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記第２柱状構造体群のうち、少なくとも前記基板上の前記第１発光部と前記第２発光
部とに挟まれた領域の前記第２柱状構造体群において隣り合う前記第２柱状構造体間の間
隔は、前記第１柱状構造体群において隣り合う前記第１柱状構造体間の間隔よりも大きい
、請求項２に記載の発光装置。

【請求項5】

前記層間絶縁層上に設けられ、前記層間絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して
前記第１柱状構造体群における前記第１柱状構造体の前記第１半導体層に電気的に接続さ
れる第２電極端子をさらに備え、
前記基板の法線方向から見て、前記第２電極端子は、前記第１柱状構造体群および前記
第２柱状構造体群とは重なっていない、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載
の発光装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の発光装置と、
前記発光装置から射出される光を投写する投写光学装置と、を備える、プロジェクター
。

【発明の詳細な説明】

【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】

周期構造を有する複数のナノ構造体を備える発光装置が従来から知られている。下記の特許文献１に、電流の注入によって発光可能な複数のナノ構造体を有する発光部と、発光部に対応して設けられ、ナノ構造体に注入される電流量を制御するトランジスターと、を備える発光装置が開示されている。ナノ構造体は、柱状の形状を有しており、例えばナノコラム、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノピラー等とも呼ばれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－２９５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、従来のナノ構造体を備える発光装置においては、リーク電流の影響によって発光領域に所定量の電流が流れにくくなることで所定の発光量が得られない、発光領域以外の領域で意図しない発光が生じる、等の不具合が生じるおそれがあった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様の発光装置は、基板と、前記基板上
に設けられている半導体層と、前記半導体層上に設けられている複数の柱状構造体からな
る柱状構造体群と、を備え、前記複数の柱状構造体は、発光部に設けられている複数の第
１柱状構造体と、前記半導体層上に前記複数の第１柱状構造体と連続して設けられている
複数の第２柱状構造体と、を含み、前記柱状構造体群は、前記複数の第１柱状構造体、お
よび前記複数の第１柱状構造体の各々の間に設けられ、絶縁性材料から構成されている光
伝搬層、を含む第１柱状構造体群と、前記複数の第２柱状構造体、および前記複数の第２
柱状構造体の各々の間に設けられている絶縁層、を含む第２柱状構造体群と、を含み、前
記第１柱状構造体群と前記第２柱状構造体群とを覆う層間絶縁層が設けられ、前記層間絶
縁層上に、前記層間絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第１柱状構造体群
に電気的に接続される導電層が設けられ、前記層間絶縁層上に、前記導電層と電気的に接
続されている第１電極端子が設けられ、前記第１柱状構造体は、前記基板上に設けられた
第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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、から構成され、前記
導電層は、前記第２半導体層に電気的に接続され、前記基板の法線方向から見て、前記導
電層および前記第１電極端子は、前記第２柱状構造体群と重なっている。

【0006】

また、本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の発光装置と、前記発光装置から射出される光を投写する投写光学装置と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の発光装置の平面図である。

【図2】図１のII－II線に沿う発光装置の断面図である。

【図3】図２の符号IIIで示す部分の拡大断面図である。

【図4】図１のIV－IV線に沿う発光装置の断面図である。

【図5】第２実施形態の発光装置の平面図である。

【図6】図５のVI－VI線に沿う発光装置の断面図である。

【図7】図５のVII－VII線に沿う発光装置の断面図である。

【図8】第３実施形態のプロジェクターの概略構成図である。

【図9】従来例の発光装置の平面図である。

【図10】図９のX－X線に沿う発光装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１～図４を用いて説明する。
本実施形態では、複数の柱状構造体（ナノコラム）を備える発光装置の一例を示す。
図１は、本実施形態の発光装置２０の平面図である。図２は、図１のII－II線に沿う発光装置２０の断面図である。図３は、図２の符号IIIで示す部分の拡大断面図である。図４は、図１のIV－IV線に沿う発光装置２０の断面図である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

【0009】

図１～図４に示すように、本実施形態の発光装置２０は、基板２３と、半導体層２４と、第１柱状構造体群２５を有する発光部２６と、第２柱状構造体群２７と、層間絶縁層２８と、第１電極２９と、第１配線３０１と、第１電極端子３０２と、第２電極端子３１と、を備える。すなわち、発光装置２０は、基板２３と、基板２３上に設けられている複数の柱状構造体からなる柱状構造体群２５，２７と、を備える。

【0010】

図２に示すように、基板２３は、第１面２３ａと、第１面２３ａとは異なる第２面２３ｂと、を有する。基板２３は、例えばサファイア基板、シリコン（Ｓｉ）基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板等の基材から構成されている。また、基板２３は、上記の基材とプリント基板との積層体からなる複合基板から構成されていてもよい。

【0011】

各図面において、基板２３の第１面２３ａと第２面２３ｂとを結ぶ方向、すなわち、基板２３の法線方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向から見て、後述する第１発光部２６１と第２発光部２６２とが配列された方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向とＸ軸方向とに直交する方向をＹ軸方向とする。

【0012】

半導体層２４は、基板２３の第１面２３ａに設けられている。半導体層２４は、例えばシリコンがドープされたＧａＮからなるｎ型のＧａＮから構成されている。半導体層２４は、後述する柱状構造体３５の第１半導体層３５１に電流を供給するための導電層として機能する。

【0013】

発光部２６は、半導体層２４を介して基板２３の第１面２３ａに設けられている。図１に示すように、本実施形態の発光部２６は、第１発光部２６１と、基板２３上において第１発光部２６１からＸ軸方向に沿って離れた位置に設けられた第２発光部２６２と、基板２３上において第１発光部２６１からＹ軸方向に沿って離れた位置に設けられた第３発光部２６３と、基板２３上において第２発光部２６２からＹ軸方向に沿って離れた位置に設けられた第４発光部２６４と、を含む複数の発光部２６を有する。なお、図１において、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に沿ってアレイ状に配置された４個の発光部２６が示されているが、発光部２６の数は特に限定されない。

【0014】

発光部２６は、後述する複数の柱状構造体３５と光伝搬層３６とを含む第１柱状構造体群２５を有する。発光部２６は、複数の柱状構造体３５に外部から電流が注入されることにより光が射出される部位のことである。発光部２６は、第１電極２９と、半導体層２４と、第１電極２９と半導体層２４との間に挟まれた第１柱状構造体群２５と、から構成される。発光部２６の詳細な構成については、後で説明する。本実施形態の第１柱状構造体群２５における柱状構造体３５は、特許請求の範囲の第１柱状構造体に対応する。

【0015】

第２柱状構造体群２７は、基板２３の第１面２３ａにおいて発光部２６以外の領域に設けられている。第２柱状構造体群２７は、複数の柱状構造体３５と絶縁体とを含んで構成されている。第２柱状構造体群２７の詳細な構成についても、後で説明する。

【0016】

層間絶縁層２８は、基板２３の第１面２３ａにおいて第１柱状構造体群２５および第２柱状構造体群２７を覆って設けられている。層間絶縁層２８は、例えば酸化シリコン層、窒化シリコン層等の絶縁性材料から構成されている。

【0017】

第１電極２９は、基板２３の第１面２３ａにおいて層間絶縁層２８上の発光部２６に対応する位置に設けられている。第１電極２９は、例えばインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）層から構成されている。第１電極２９は、第１柱状構造体群２５に接触することで第１柱状構造体群２５と電気的に接続され、後述する柱状構造体３５の第２半導体層３５２に対して電流を注入する。

【0018】

第１配線３０１は、基板２３の第１面２３ａにおいて層間絶縁層２８上に設けられている。第１配線３０１は、層間絶縁層２８に設けられたコンタクトホール３３を介して第１電極２９に電気的に接続され、第１電極２９を介して第１柱状構造体群２５に電気的に接続されている。これにより、第１電極２９および第１配線３０１は、後述する柱状構造体３５の第２半導体層３５２に電気的に接続されている。第１配線３０１は、例えば第１電極２９と同様のＩＴＯ、または銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料から構成されている。

【0019】

第１電極端子３０２は、層間絶縁層２８上に設けられ、第１電極２９および第１配線３０１と電気的に接続されている。本実施形態においては、第１電極端子３０２は、第１配線３０１と一体に形成されている。したがって、第１電極端子３０２は、ＩＴＯ、Ｃｕ、Ａｌ等の導電性材料から構成されている。

【0020】

柱状構造体３５の発光層３５３で生じた光は、第１電極２９および第１配線３０１を透過して射出される。なお、本実施形態では、第１電極２９と第１配線３０１とが個別の層から構成されているが、第１電極２９と第１配線３０１とは、一体化された一つの層、すなわち第１導電層から構成されていてもよい。本実施形態の第１電極２９および第１配線３０１は、特許請求の範囲の導電層に対応する。

【0021】

図３に示すように、発光部２６は、複数の柱状構造体３５と、光伝搬層３６と、を含む第１柱状構造体群２５を有している。複数の柱状構造体３５は、半導体層２４を介して基板２３の第１面２３ａに設けられている。図示を省略するが、Ｚ軸方向から見た柱状構造体３５の形状（平面形状）は、特に限定されず、例えば円形や楕円形でもよいし、多角形であってもよい。柱状構造体３５の径、例えば柱状構造体３５の平面形状が多角形の場合には内接円の径は、１μｍ未満のｎｍオーダーであり、具体的には例えば１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である。柱状構造体３５のＺ軸方向の寸法、いわゆる柱状構造体３５の高さは、例えば０．１μｍ以上、５μｍ以下である。複数の柱状構造体３５は、互いに離間して配置されている。隣り合う柱状構造体３５の間隔は、例えば１ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である。

【0022】

複数の柱状構造体３５は、Ｚ軸方向から見た平面視において、所定の方向に所定のピッチで配列されている。このような周期構造によれば、複数の柱状構造体３５のピッチと径および各部の屈折率により決定されるフォトニックバンド端波長λにおいて、光閉じ込め効果が得られる。発光装置２０において、柱状構造体３５の発光層３５３で生じる光の波長帯は、フォトニックバンド端波長λを含むため、フォトニック結晶の効果を発現することができる。図３に示す例では、複数の柱状構造体３５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に並んで設けられている。なお、複数の柱状構造体３５は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向から傾いた方向に並んでいてもよい。

【0023】

柱状構造体３５は、第１導電型の第１半導体層３５１と、第１導電型とは異なる第２導電型の第２半導体層３５２と、第１半導体層３５１と第２半導体層３５２との間に設けられた発光層３５３と、から構成されている。換言すると、柱状構造体３５は、第１半導体層３５１、発光層３５３、および第２半導体層３５２が半導体層２４側からこの順に積層された積層体で構成されている。

【0024】

具体的には、第１半導体層３５１は、例えばＳｉがドープされたＧａＮからなるｎ型のＧａＮ層で構成されている。発光層３５３は、電流が注入されることにより光を発することが可能な半導体材料で構成され、例えばＧａＮ層とＩｎＧａＮ層が交互に複数積層された量子井戸構造を有する。発光層３５３を構成するＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層の数は、特に限定されない。第２半導体層３５２は、例えばＭｇがドープされたＧａＮからなるｐ型のＧａＮ層で構成されている。第１半導体層３５１および第２半導体層３５２は、発光層３５３に光を閉じ込めるためのクラッド層として機能する。

【0025】

発光装置２０においては、ｐ型の第２半導体層３５２、不純物がドープされていない発光層３５３、およびｎ型の第１半導体層３５１により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１半導体層３５１および第２半導体層３５２のバンドギャップは、発光層３５３のバンドギャップよりも大きい。したがって、第１電極２９と半導体層２４との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧が印加される向きに電流を注入すると、発光層３５３において電子と正孔との再結合が生じ、発光が生じる。発光層３５３で発生した光は、第１半導体層３５１および第２半導体層３５２によりＺ軸方向に閉じ込められ、Ｚ軸方向と直交するＸＹ平面方向に伝搬する。ＸＹ平面方向に伝搬した光は、定在波を形成し、発光層３５３において利得を受けてレーザー発振する。このとき、発光装置２０は、＋１次回折光および－１次回折光をレーザー光として、Ｚ軸方向、すなわち第１電極２９側および基板２３側に射出する。

【0026】

発光装置２０においては、ＸＹ平面方向に伝搬する光の強度が、Ｚ軸方向において発光層３５３で最も大きくなるように、第１半導体層３５１、第２半導体層３５２、および発光層３５３の屈折率と厚さとが設計されている。なお、図示はしないが、基板２３と半導体層２４との間、または基板２３の第２面２３ｂに反射層が設けられていてもよい。反射層は、例えばＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層で構成される。反射層が設けられた場合、発光層３５３において発生した光を反射層で反射させることができ、第１電極２９側からのみ光を射出させることができる。

【0027】

本実施形態では、半導体層２４上に、絶縁性材料からなるマスク層３７が設けられている。マスク層３７は、光伝搬層３６と半導体層２４との間に設けられている。マスク層３７は、半導体層２４上の所定の領域において各種の半導体膜を選択的に成膜して柱状構造体３５を形成するためのマスクとして機能する。

【0028】

光伝搬層３６は、隣り合う複数の柱状構造体３５の間におけるマスク層３７の上層に設けられている。Ｚ軸方向から見た平面視において、光伝搬層３６は、複数の柱状構造体３５の各々の周囲を囲んで設けられている。光伝搬層３６の屈折率は、発光層３５３の屈折率よりも低い。本実施形態の場合、光伝搬層３６は、例えば酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、酸化チタン層等の絶縁性材料で構成されている。光伝搬層３６は、各柱状構造体３５の発光層３５３において生じた光をＸＹ平面方向に伝搬させる。また、光伝搬層３６は、空気、あるいは真空であってもよい。

【0029】

第２柱状構造体群２７は、複数の柱状構造体３５と、絶縁体３８と、を有している。本実施形態の場合、第２柱状構造体群２７の構成は、図３に示す発光部２６を構成する第１柱状構造体群２５の構成と同一である。すなわち、第２柱状構造体群２７の柱状構造体３５の構成は、第１柱状構造体群２５の柱状構造体３５の構成と同一である。したがって、第２柱状構造体群２７の柱状構造体３５は、第１半導体層３５１、発光層３５３、および第２半導体層３５２が半導体層２４側からこの順に積層された積層体で構成されている。本実施形態の第２柱状構造体群２７における柱状構造体３５は、特許請求の範囲の第２柱状構造体に対応する。

【0030】

ただし、第２柱状構造体群２７の上方には第１電極２９が存在しないため、第２柱状構造体群２７には電流が注入されず、発光が生じることはない。本実施形態の場合、第２柱状構造体群２７において隣り合う柱状構造体３５間の間隔と、第１柱状構造体群２５において隣り合う柱状構造体３５間の間隔とは、互いに等しい。第２柱状構造体群２７の柱状構造体３５のサイズと、第１柱状構造体群２５の柱状構造体３５のサイズとは、互いに等しい。また、絶縁体３８は、光伝搬層３６と同一の絶縁性材料から構成されている。絶縁体３８は、例えば酸化シリコン層、窒化シリコン層等の絶縁性材料から構成されている。また、絶縁体３８は、空気であってもよく、真空であってもよい。本実施形態における絶縁体３８は、特許請求の範囲の絶縁層に対応する。

【0031】

図４に示すように、第２電極端子３１は、基板２３の第１面２３ａにおいて層間絶縁層２８上に設けられている。第２電極端子３１は、層間絶縁層２８に設けられたコンタクトホール３９を介して半導体層２４に接触し、半導体層２４と電気的に接続されている。これにより、第２電極端子３１は、半導体層２４を介して柱状構造体３５における第１半導体層３５１に電気的に接続されている。第２電極端子３１は、第１配線３０１と同様、ＩＴＯ、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料から構成されている。
本実施形態の第２電極端子３１は、特許請求の範囲の第２導電層に対応する。

【0032】

図１に示すように、本実施形態の場合、複数の発光部２６がＸ軸方向およびＹ軸方向に互いに間隔をおいて配置されている。また、第１電極端子３０２のＹ軸方向の幅は、第１配線３０１のＹ軸方向の幅よりも広い。Ｚ軸方向から見て、基板２３上の第１発光部２６１と第２発光部２６２とに挟まれた領域に、第２柱状構造体群２７が設けられている。また、第３発光部２６３と第４発光部２６４とに挟まれた領域、第１発光部２６１と第３発光部２６３とに挟まれた領域、第２発光部２６２と第４発光部２６４とに挟まれた領域にも、第２柱状構造体群２７が設けられている。換言すると、基板２３上の複数の発光部２６以外の領域に、第２柱状構造体群２７が設けられている。

【0033】

図１において、第１柱状構造体群２５および第２柱状構造体群２７が設けられた領域には、点のハッチングを施している。Ｚ軸方向から見た平面視において、第１電極２９、第１配線３０１および第１電極端子３０２は、第１柱状構造体群２５および第２柱状構造体群２７と重なっている。これに対して、第２電極端子３１は、第１柱状構造体群２５および第２柱状構造体群２７とは重なっていない。

【0034】

具体的には、第２電極端子３１は、複数の発光部２６が設けられた領域からＹ軸方向に離れた位置に配置されている。第１柱状構造体群２５および第２柱状構造体群２７が設けられた領域Ｒ１と、第１柱状構造体群２５および第２柱状構造体群２７が設けられていない領域Ｒ２と、の境界Ｋは、複数の発光部２６と第２電極端子３１との間においてＸ軸方向に沿って延びている。すなわち、図２に示すように、複数の発光部２６が設けられた領域には、第１電極２９、第１配線３０１および第１電極端子３０２の下方に第１柱状構造体群２５および第２柱状構造体群２７が存在するが、図４に示すように、第２電極端子３１が設けられた領域には第２電極端子３１の下方に第１柱状構造体群２５および第２柱状構造体群２７が存在しない。

【0035】

本実施形態の場合、説明の都合上、第１柱状構造体群２５および第２柱状構造体群２７と名称を区別しているが、上述したように、第１柱状構造体群２５の構成と第２柱状構造体群２７の構成とは同一である。したがって、発光装置２０を製造する際には、まず、基板２３の第１面２３ａに半導体層２４を成膜した後、半導体層２４上の全面にわたって複数の柱状構造体３５を形成する。その後、第２電極端子３１の形成領域に位置する複数の柱状構造体３５をエッチングにより除去する。または、基板２３上における第２電極端子３１の形成領域にマスクを形成した後、複数の柱状構造体３５を所定の領域に選択的に形成してもよい。この種の方法によって、本実施形態の発光装置２０を製造することができる。

【0036】

また、図示を省略するが、本実施形態の発光装置２０は、第１電極端子３０２および第２電極端子３１と外部の配線基板とがボンディングワイヤー等で電気的に接続されることにより各発光部２６に電流が供給される構成を有している。すなわち、第１電極端子３０２および第２電極端子３１は、ワイヤボンディングあるいはバンプ等を形成するための電極パッドであり、発光装置２０は、ワイヤボンディングあるいはバンプ等を介して外部の配線基板と電気的に接続される。なお、発光装置２０は、発光部２６毎に当該発光部２６の点灯／消灯を制御するトランジスターを基板２３上に備えていてもよい。

【0037】

ここで、従来の発光装置について説明する。
図９は、従来の発光装置１２０の平面図である。図１０は、図９のX－X線に沿う発光装置１２０の断面図である。図９および図１０において、図１および図２と共通の構成要素には、同一の符号を付す。

【0038】

図９に示すように、従来の発光装置１２０において、柱状構造体群１２５は、発光部１２６が設けられた領域にのみ設けられ、発光部１２６以外の領域、すなわち、隣り合う２つの発光部１２６を挟む領域には設けられていない。換言すると、柱状構造体群１２５は、発光部１２６毎に孤立して設けられている。そのため、発光装置１２０を製造する際には、半導体層２４上の全面にわたって複数の柱状構造体３５を形成した後、複数の柱状構造体３５を発光部１２６毎にパターニングするためのエッチングを行う。または、発光部１２６の位置に対応して開口部が設けられたマスクを半導体層２４上に形成した後、複数の柱状構造体３５を発光部１２６の位置に選択的に形成する。

【0039】

このとき、柱状構造体群１２５の端部に位置する柱状構造体３５に、エッチングによって結晶欠陥等のダメージが生じる場合がある。柱状構造体群１２５の端部にダメージが生じた場合、図１０に示すように、第１電極２９と半導体層２４との間でダメージ部分を経路としてリーク電流Ｉ１が流れやすくなる。また、エッチングを用いずに複数の柱状構造体３５を選択的に形成した場合でも、柱状構造体群１２５の端部では、柱状構造体群１２５の中央部に比べて柱状構造体３５を構成する半導体層の組成や形状が乱れるため、リーク電流Ｉ１が流れやすくなる。

【0040】

また、図１０に示すように、従来の発光装置１２０では、柱状構造体群１２５が設けられた領域と柱状構造体群１２５が設けられていない領域との間で段差が生じるため、段差を反映して柱状構造体群１２５を覆う層間絶縁層１２８にも段差が生じる。この場合、段差部分の層間絶縁層１２８は、他の部分に比べて膜厚が薄くなりやすく、応力に起因してクラック等のダメージを生じやすい。これらの理由から、第１配線１３０と柱状構造体３５との間でリーク電流Ｉ２が流れやすくなる。また、場合によっては、第１配線１３０の断線が生じるおそれもある。

【0041】

さらに、図１０に示すように、基板２３上に柱状構造体群１２５のエッチング残渣１２５Ｂが生じる場合もある。この場合、エッチング残渣１２５Ｂ上には十分な膜厚の層間絶縁層１２８が形成されにくい。そのため、第１配線１３０とエッチング残渣１２５Ｂの柱状構造体３５との間でリーク電流Ｉ３が流れる場合がある。

【0042】

以上の原因により、従来の発光装置１２０においては、リーク電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の影響によって発光部１２６に所定の電流が流れにくくなることで所定の発光量が得られない、発光部１２６以外の個所で意図しない発光が生じる、等の問題が生じるおそれがあった。

【0043】

この問題に対して、本実施形態の発光装置２０の場合、図２に示すように、第１柱状構造体群２５と第２柱状構造体群２７とが半導体層２４上に連続して設けられているため、発光部２６の近傍に柱状構造体群の端部が存在せず、発光部２６と発光部２６以外の領域との間に段差が生じていない。そのため、層間絶縁層２８にも段差が生じておらず、層間絶縁層２８の上面が平坦になっている。これにより、本実施形態の発光装置２０においては、従来の発光装置１２０のようなリーク電流の発生が抑えられ、発光部２６において所定の発光量が得られない、発光部２６以外の領域で意図しない発光が生じる、第１配線３０１の断線が生じるおそれがある、等の不具合の発生を抑えることができる。

【0044】

また、本実施形態の発光装置２０において、発光部２６は、第１発光部２６１、第２発光部２６２、第３発光部２６３、および第４発光部２６４を含む複数の発光部２６を有しており、Ｚ軸方向から見た平面視において、基板２３上の隣り合う２つの発光部２６に挟まれた領域に第２柱状構造体群２７が設けられている。この構成によれば、第２柱状構造体群２７が複数の柱状構造体３５と各柱状構造体３５の周囲を覆う絶縁体３８とから構成されているため、隣り合う２つの発光部２６間を絶縁分離し、各発光部２６を独立して駆動することができる。

【0045】

また、本実施形態の発光装置２０においては、第１柱状構造体群２５において隣り合う柱状構造体３５間の間隔と、第２柱状構造体群２７において隣り合う柱状構造体３５間の間隔と、は互いに等しい。さらに、第１柱状構造体群２５の柱状構造体３５のサイズと、第２柱状構造体群２７の柱状構造体３５のサイズと、は互いに等しい。この構成によれば、第１柱状構造体群２５と第２柱状構造体群２７とを一つの工程で同時に形成することができるため、製造プロセスが複雑になることがない。

【0046】

また、本実施形態の発光装置２０において、Ｚ軸方向から見た平面視において、第２電極端子３１は、第１柱状構造体群２５および第２柱状構造体群２７とは重なっていない。この構成によれば、第２電極端子３１と半導体層２４とを確実に電気的に接続することができる。

【0047】

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図５～図７を用いて説明する。
第２実施形態の発光装置の基本構成は第１実施形態と同様であり、第２柱状構造体群の構成が第１実施形態と異なる。そのため、発光装置の基本構成の説明は省略する。
図５は、第２実施形態の発光装置４０の平面図である。図６は、図５のVI－VI線に沿う発光装置４０の断面図である。図７は、図５のVII－VII線に沿う発光装置４０の断面図である。
図５～図７において、第１実施形態で用いた図面と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

【0048】

図５～図７に示すように、本実施形態の発光装置４０は、基板２３と、半導体層２４と、第１柱状構造体群２５を有する発光部２６と、第２柱状構造体群２７，４１と、層間絶縁層２８と、第１電極２９と、第１配線３０１と、第１電極端子３０２と、第２電極端子３１と、を備える。

【0049】

第１実施形態の発光装置２０は、第１柱状構造体群２５において隣り合う柱状構造体３５間の間隔と、第２柱状構造体群２７において隣り合う柱状構造体３５間の間隔と、が互いに等しい構成を有していた。これに対し、本実施形態の発光装置４０は、第２柱状構造体群２７，４１のうち、基板２３上の隣り合う２つの発光部２６に挟まれた領域Ｒ３の第２柱状構造体群４１において隣り合う柱状構造体３５間の間隔は、第１柱状構造体群２５において隣り合う柱状構造体３５間の間隔よりも大きい。

【0050】

より具体的には、図５に示すように、複数の発光部２６以外の領域のうち、Ｘ軸方向に隣り合う２つの発光部２６に挟まれたＹ軸に沿って延びる領域Ｒ３１と、Ｙ軸方向に隣り合う２つの発光部２６に挟まれたＸ軸に沿って延びる領域Ｒ３２と、を合わせた領域Ｒに設けられた第２柱状構造体群４１において隣り合う柱状構造体３５間の間隔は、第１柱状構造体群２５において隣り合う柱状構造体３５間の間隔よりも大きい。換言すると、上記の領域Ｒ３における第２柱状構造体群４１の柱状構造体３５の密度は、第１柱状構造体群２５の柱状構造体３５の密度よりも小さい。なお、柱状構造体３５の密度は、単位面積あたりの柱状構造体３５の数と定義する。すなわち、本実施形態の場合、複数の発光部２６のそれぞれは、柱状構造体３５の密度が第１柱状構造体群２５よりも小さい第２柱状構造体群４１によって区画されている。
発光装置４０のその他の構成は、第１実施形態の発光装置２０の構成と同様である。

【0051】

本実施形態の発光装置４０においても、リーク電流の発生が抑えられ、所定の発光量が得られない、発光部２６以外の領域で意図しない発光が生じる、第１配線３０１の断線が生じるおそれがある、等の不具合を抑えることができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0052】

第２柱状構造体群を構成する柱状構造体同士の間隔が狭い場合、各柱状構造体の周囲が絶縁体で囲まれているとは言っても、隣り合う柱状構造体同士が接触する場合が考えられる。この場合、各発光部間の絶縁分離が不十分になるおそれがある。この問題に対して、本実施形態の発光装置４０においては、隣り合う発光部２６に挟まれた領域Ｒ３の第２柱状構造体群４１の柱状構造体３５間の間隔は、第１柱状構造体群２５の柱状構造体３５間の間隔よりも大きいため、隣り合う柱状構造体３５同士が接触するおそれが少なく、各発光部２６間をより確実に絶縁分離することができる。

【0053】

なお、本実施形態では、発光部２６以外の領域のうち、隣り合う発光部２６間に位置する特定の領域において、第２柱状構造体群４１において隣り合う柱状構造体３５間の間隔が、第１柱状構造体群２５において隣り合う柱状構造体３５間の間隔よりも大きい構成とした。この構成に代えて、発光部２６以外の全ての領域の第２柱状構造体群において隣り合う柱状構造体３５間の間隔が、第１柱状構造体群２５において隣り合う柱状構造体３５間の間隔よりも大きい構成としてもよい。

【0054】

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図８を用いて説明する。
図８は、本実施形態のプロジェクター１０の概略構成図である。

【0055】

図８に示すように、本実施形態のプロジェクター１０は、スクリーン１１に画像を投写する投写型画像表示装置である。プロジェクター１０は、光源装置１２と、光変調装置１３と、投写光学装置１４と、を備えている。

【0056】

光源装置１２は、発光装置２０と、ヒートシンク２１と、を備えている。発光装置２０は、第１面２０ａと第２面２０ｂとを有し、第１面２０ａから光束Ｌを射出する。ヒートシンク２１は、発光装置２０で生じる熱を放出するため、発光装置２０の第２面２０ｂに設けられている。発光装置２０として、第１実施形態の発光装置２０が用いられているが、第２実施形態の発光装置４０が用いられてもよい。

【0057】

図８における光軸ＡＸ１は、発光装置２０から射出される光束Ｌの主光線が通る軸である。光軸ＡＸ１は、第１実施形態および第２実施形態の説明に用いたＺ軸と平行である。

【0058】

光変調装置１３は、光源装置１２から射出された光束Ｌを画像情報に応じて変調し、画像光を生成する。光変調装置１３は、入射側偏光板１６と、液晶表示素子１７と、射出側偏光板１８と、を有する。Ｚ軸方向から見て、液晶表示素子１７の画像形成領域の平面形状は、矩形状である。また、発光装置２０の発光領域の平面形状は矩形状であり、画像形成領域の平面形状と発光領域の平面形状とは、略相似形である。発光領域の面積は、画像形成領域の面積と同じか、または、画像形成領域の面積よりも僅かに大きい。

【0059】

投写光学装置１４は、光変調装置１３から射出された画像光をスクリーン１１等の被投写面上に投写する。投写光学装置１４は、一つまたは複数の投写レンズで構成されている。

【0060】

本実施形態のプロジェクター１０は、発光装置２０として、第１実施形態の発光装置２０または第２実施形態の発光装置４０を備えているため、表示品質に優れるとともに、信頼性に優れる。

【0061】

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、ＩｎＧａＮ系材料からなる発光層について説明したが、発光層として、射出される光の波長に応じて、種々の半導体材料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。また、射出される光の波長に応じて、柱状構造体の径またはピッチを適宜変更してもよい。

【0062】

その他、発光装置、およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。上記実施形態では、本発明による発光装置を、透過型の液晶表示素子を光変調装置として用いたプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による発光装置を、光変調装置として反射型の液晶表示素子、またはデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターに搭載してもよい。または、本発明による発光装置をプロジェクターの表示素子として用いてもよい。

【0063】

上記実施形態では、本発明による発光装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による発光装置は、微小な発光素子をアレイ状に配置して画像表示させるμＬＥＤ（micro-Light Emitting Diode）ディスプレイの発光素子にも適用することができる。また、本発明による発光装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。

【0064】

本発明の一つの態様の発光装置は、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一つの態様の発光装置は、基板と、前記基板上に設けられている複数の柱状構造体からなる柱状構造体群と、を備え、前記複数の柱状構造体は、発光部に設けられている複数の第１柱状構造体と、前記基板上の前記発光部以外の領域に設けられている複数の第２柱状構造体と、を含み、前記柱状構造体群は、前記複数の第１柱状構造体、および前記複数の第１柱状構造体の間に設けられている光伝搬層、を含む第１柱状構造体群と、前記複数の第２柱状構造体、および前記複数の第２柱状構造体の間に設けられている絶縁層、を含む第２柱状構造体群と、を含み、前記基板上に、前記第１柱状構造体群と前記第２柱状構造体群とを覆う層間絶縁層が設けられ、前記層間絶縁層上に、前記層間絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第１柱状構造体群に電気的に接続される導電層が設けられ、前記層間絶縁層上に、前記導電層と電気的に接続されている第１電極端子が設けられ、前記第１柱状構造体は、前記基板上に設けられた第１導電型の第１半導体層と、前記第１導電型とは異なる第２導電型の第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、から構成され、前記導電層は、前記第２半導体層に電気的に接続され、前記基板の法線方向から見て、前記導電層および前記第１電極端子は、前記第２柱状構造体群と重なっている。

【0065】

本発明の一つの態様の発光装置において、前記発光部は、第１発光部と、前記基板上において前記第１発光部から離れた位置に設けられた第２発光部と、を有し、前記基板の法線方向から見て、前記基板上の前記第１発光部と前記第２発光部とに挟まれた領域に、前記第２柱状構造体群が設けられていてもよい。

【0066】

本発明の一つの態様の発光装置において、前記第１柱状構造体群において隣り合う前記第１柱状構造体間の間隔と、前記第２柱状構造体群において隣り合う前記第２柱状構造体間の間隔と、は互いに等しくてもよい。

【0067】

本発明の一つの態様の発光装置において、前記第２柱状構造体群のうち、少なくとも前記基板上の前記第１発光部と前記第２発光部とに挟まれた領域の前記第２柱状構造体群において隣り合う前記第２柱状構造体間の間隔は、前記第１柱状構造体群において隣り合う前記第１柱状構造体間の間隔よりも大きくてもよい。

【0068】

本発明の一つの態様の発光装置は、前記層間絶縁層上に設けられ、前記層間絶縁層に設けられたコンタクトホールを介して前記第１柱状構造体群における前記第１柱状構造体の前記第１半導体層に電気的に接続される第２電極端子をさらに備え、前記基板の法線方向から見て、前記第２電極端子は、前記第１柱状構造体群および前記第２柱状構造体群とは重なっていなくてもよい。

【0069】

本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の発光装置と、前記発光装置から射出される光を投写する投写光学装置と、を備える。

【符号の説明】

【0070】

１０…プロジェクター、１３…光変調装置、１４…投写光学装置、２０，４０…発光装置、２３…基板、２５…第１柱状構造体群、２６…発光部、２７，４１…第２柱状構造体群、２８…層間絶縁層、２９…第１電極（導電層）、３０１…第１配線（導電層）、３０２…第１電極端子、３１…第２電極端子（第２導電層）、３３，３９…コンタクトホール、３５…柱状構造体、３６…光伝搬層、２６１…第１発光部、２６２…第２発光部、３５１…第１半導体層、３５２…第２半導体層、３５３…発光層。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】