特許 7596686 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】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(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 5/187 20060101AFI20241203BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20241203BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

H01S5/187

G03B21/14 A

G03B21/00 D

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020158302

(22)【出願日】2020-09-23

(65)【公開番号】P2021093517

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2023-09-14

(31)【優先権主張番号】P 2019216437

(32)【優先日】2019-11-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】伊藤 嘉高

【審査官】右田 昌士

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１３４２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０６０４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３９６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１８１２０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２００８－５２１２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１７６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２１９３０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１９４１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５１１７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３６１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５４９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５４１２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

Ｇ０３Ｂ ２１／００ － ２１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
前記基材の第１面に設けられた複数の共振部と、を備え、
前記複数の共振部の各々は、周期構造を有するフォトニック結晶構造体を含み、
前記フォトニック結晶構造体は、複数の柱状部と、前記複数の柱状部のうち隣り合う柱状部の間に設けられる光伝搬層と、を有し、
前記複数の柱状部の各々は、第１半導体層と、前記第１半導体層とは導電型が異なる第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、量子井戸構造を含む発光層と、を有し、
前記発光層において発生した光は、前記第１半導体層と前記第２半導体層とにより前記基材の面内方向に前記光伝搬層を通って伝搬し、前記フォトニック結晶構造体によるフォトニック結晶の効果により定在波を形成し、前記面内方向に閉じ込められ、
前記閉じ込められた光は、前記フォトニック結晶構造体により前記面内方向に発振してレーザー発振し、共振により生じる＋１次回折光および－１次回折光がレーザー光として前記柱状部の積層方向から射出され、
前記複数の共振部は、前記フォトニック結晶構造体によって共振した光を射出する発光領域を構成するとともに、第１共振部と、第２共振部と、を含み、
前記発光領域の中心から前記第２共振部までの距離は、前記発光領域の中心から前記第１共振部までの距離よりも長く、
前記第２共振部の共振長は、前記第１共振部の共振長よりも長い、発光装置。

【請求項2】

前記フォトニック結晶構造体は、前記複数の共振部のうち隣り合う共振部の間に設けられない、請求項１に記載の発光装置。

【請求項3】

前記複数の共振部のうち隣り合う共振部の間に設けられ、光を吸収する光吸収部をさらに有する、請求項２に記載の発光装置。

【請求項4】

前記複数の共振部のうち隣り合う共振部の間に設けられ、光を反射する光反射部をさらに有する、請求項２に記載の発光装置。

【請求項5】

前記発光領域は、前記中心から同心状に分割された複数の分割領域を有し、
前記複数の分割領域は、第１分割領域と、第２分割領域と、を含み、
複数の前記第１共振部が前記第１分割領域に設けられ、複数の前記第２共振部が前記第２分割領域に設けられ、
前記第１分割領域内の前記複数の第１共振部の共振長は互いに等しく、前記第２分割領域内の前記複数の第２共振部の共振長は互いに等しい、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】

前記発光領域から射出される光束の強度分布は、前記発光領域の周縁部において前記発光領域の中央部よりも高い、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。

【請求項7】

前記複数の共振部は、少なくとも一つの中間基材を介して前記基材の第１面に設けられている、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の発光装置。

【請求項8】

前記少なくとも一つの中間基材は、第１中間基材と、第２中間基材と、を含み、
前記第１共振部は、前記第１中間基材に設けられ、
前記第２共振部は、前記第２中間基材に設けられている、請求項７に記載の発光装置。

【請求項9】

前記複数の共振部は、複数の前記第１共振部と、複数の前記第２共振部と、を含み、
前記複数の第１共振部は、前記第１中間基材に設けられ、
前記複数の第２共振部は、前記第２中間基材に設けられている、請求項８に記載の発光装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９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た光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と、
前記光変調装置から射出された画像光を投射する投射光学装置と、
を備える、プロジェクター。

【請求項11】

前記発光領域の平面形状は、前記光変調装置における画像形成領域の平面形状と相似形である、請求項１０に記載のプロジェクター。

【請求項12】

前記発光装置と前記光変調装置との間に設けられたリレー光学系をさらに備える、請求項１０または請求項１１に記載のプロジェクター。

【請求項13】

前記発光装置と前記光変調装置との間に設けられた導光体をさらに備える、請求項１０または請求項１１に記載のプロジェクター。

【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】

フォトニック結晶を用いた発光装置が従来から知られている。例えば、下記の特許文献１には、２次元フォトニック結晶と１次元フォトニック結晶とを備え、２次元フォトニック結晶の面内方向に伝搬する光を、１次元フォトニック結晶のフォトニックバンドエッジによって反射させる構造を備えた面発光レーザーが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－４３９１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような面光源を用いて、小型のプロジェクターを構成することが検討されている。この場合、面光源を光変調装置の直近に配置することができれば、光変調装置を効率良く照明できる。ところが、光変調装置を冷却するための空間、または例えばレンズ等の各種光学素子を配置するための空間を設けるために、面光源と光変調装置とは、所定の距離を離して配置する必要がある。例えば光変調装置が液晶表示素子で構成される場合、面光源と液晶表示素子との間には偏光素子を配置するための空間が必要である。

【0005】

面光源から射出される光束が平行光束でなく、発散光束であったとすると、光束の径および外形形状は、面光源から離れるにつれて変化する。そのため、光変調装置が面光源から離れた位置に配置されていると、光変調装置に入射する光束の外形形状は、面光源から射出された直後の光束の外形形状とは異なる。光変調装置の画像形成領域の形状は矩形状であることが多く、それに合わせて面光源の発光領域の形状を矩形状にしたとしても、光束の外形形状は、面光源から離れるにつれて円形に近付く方向に変形する。その結果、光束の外形形状が光変調装置の画像形成領域の形状と合わず、画像形成領域を効率良く照明できない、という問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、基材と、前記基材の第１面に設けられた複数の共振部と、を備え、前記複数の共振部の各々は、周期構造を有するフォトニック結晶構造体を含み、前記複数の共振部は、前記周期構造によって共振した光を射出する発光領域を構成するとともに、第１共振部と、第２共振部と、を含み、前記発光領域の中心から前記第２共振部までの距離は、前記発光領域の中心から前記第１共振部までの距離よりも長く、前記第２共振部の共振長は、前記第１共振部の共振長よりも長い。

【0007】

本発明の一つの態様の発光装置において、前記発光領域は、前記中心から同心状に分割された複数の分割領域を有し、前記複数の分割領域は、第１分割領域と、第２分割領域と、を含み、複数の前記第１共振部が前記第１分割領域に設けられ、複数の前記第２共振部が前記第２分割領域に設けられ、前記第１分割領域内の前記複数の第１共振部の共振長は互いに等しく、前記第２分割領域内の前記複数の第２共振部の共振長は互いに等しい構成であってもよい。

【0008】

本発明の一つの態様の発光装置において、前記発光領域から射出される光束の強度分布は、前記発光領域の周縁部において前記発光領域の中央部よりも高くなっていてもよい。

【0009】

本発明の一つの態様の発光装置において、前記複数の共振部は、少なくとも一つの中間基材を介して前記基材の第１面に設けられていてもよい。

【0010】

本発明の一つの態様の発光装置において、前記少なくとも一つの中間基材は、第１中間基材と、第２中間基材と、を含み、前記第１共振部は、前記第１中間基材に設けられ、前記第２共振部は、前記第２中間基材に設けられていてもよい。

【0011】

本発明の一つの態様の発光装置において、前記複数の共振部は、複数の前記第１共振部と、複数の前記第２共振部と、を含み、前記複数の第１共振部は、前記第１中間基材に設けられ、前記複数の第２共振部は、前記第２中間基材に設けられていてもよい。

【0012】

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た光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と、前記光変調装置から射出された画像光を投射する投射光学装置と、を備える。

【0013】

本発明の一つの態様のプロジェクターにおいて、前記発光領域の平面形状は、前記光変調装置における画像形成領域の平面形状と相似形であってもよい。

【0014】

本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記発光装置と前記光変調装置との間に設けられたリレー光学系をさらに備えていてもよい。

【0015】

本発明の一つの態様のプロジェクターは、前記発光装置と前記光変調装置との間に設けられた導光体をさらに備えていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態のプロジェクターの概略構成図である。

【図2】第１実施形態の発光素子の平面図である。

【図3】共振部の平面図である。

【図4】図３のIV－IV線に沿う共振部の断面図である。

【図5】共振部から射出される光の配光角を示す図である。

【図6】発光領域内の位置が互いに異なる複数の共振部から射出される光の配光角を示す図である。

【図7】複数の共振部から射出される光が光変調装置の画像形成領域に到達する位置を示す図である。

【図8】光束の平面形状と強度分布とを示す図である。

【図9】比較例の発光装置における光束の平面形状と強度分布とを示す図である。

【図10】第２実施形態の発光素子の平面図である。

【図11】発光領域の中心からの距離と共振領域のサイズとの関係を示す図である。

【図12】第３実施形態の発光装置の断面図である。

【図13】第４実施形態の発光装置の断面図である。

【図14】変形例の発光装置の断面図である。

【図15】電極の第１構成例を示す発光装置の断面図である。

【図16】電極の第２構成例を示す発光装置の断面図である。

【図17】第５実施形態のプロジェクターの概略構成図である。

【図18】第６実施形態のプロジェクターの概略構成図である。

【図19】導光体の第１の例を示す斜視図である。

【図20】導光体の第２の例を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

［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９を用いて説明する。
図１は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
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。

【0018】

図１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に画像を投射する投射型画像表示装置である。プロジェクター１０は、発光装置１２と、光変調装置１３と、投射光学装置１４と、を備えている。発光装置１２の構成については、後で詳しく説明する。

【0019】

以下、発光装置１２における発光領域１２Ｒの中心を通る法線に一致する軸であって、発光領域１２Ｒから射出される光束Ｌの主光線が通る光軸を光軸ＡＸ１と称する。以下、ＸＹＺ直交座標系を用いて各部の構成を説明するが、光軸ＡＸ１の方向から見た平面形状が矩形状の発光領域１２Ｒの長辺に平行な軸をＸ軸とし、発光領域の短辺に平行な軸をＹ軸とし、Ｘ軸とＹ軸とに垂直な軸をＺ軸とする。Ｚ軸と光軸ＡＸ１とは平行である。

【0020】

光変調装置１３は、発光装置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１７Ｒの平面形状は、矩形状である。また、上述したように、発光装置１２の発光領域１２Ｒの平面形状は矩形状であり、画像形成領域１７Ｒの平面形状と発光領域１２Ｒの平面形状とは、略相似形である。発光領域１２Ｒの面積は、画像形成領域１７Ｒの面積と同じか、または、画像形成領域１７Ｒの面積よりも僅かに大きい。

【0021】

投射光学装置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等の被投射面上に投射する。投射光学装置１４は、一つまたは複数の投射レンズで構成されている。

【0022】

以下、発光装置１２について説明する。
図１に示すように、発光装置１２は、発光素子２０と、ヒートシンク２１と、を備えている。発光素子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、発光素子２０で生じる熱を放出するため、発光素子２０の第２面２０ｂに設けられている。

【0023】

図２は、発光素子２０の概略構成を示す平面図である。図３は、共振部２３の平面図である。図４は、図３のIV－IV線に沿う共振部２３の断面図である。なお、図２においては、図面を見やすくするため、発光領域１２Ｒ内に含まれる全ての共振部２３のうちの一部の共振部２３のみを図示し、他の共振部２３の図示を省略する。

【0024】

図４に示すように、発光素子２０は、基板５０（基材）と、積層体５１と、第１電極５２と、第２電極５３と、を有している。積層体５１は、反射層５５と、バッファー層５６と、フォトニック結晶構造体５７と、第３半導体層５８と、を有している。

【0025】

基板５０は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板、サファイア基板などで構成されている。

【0026】

反射層５５は、基板５０上に設けられている。反射層５５は、例えばＤＢＲ（distribution Bragg reflector）層で構成されている。反射層５５は、例えばＡｌＧａＮ層とＧａＮ層とを交互に積層させた積層体、ＡｌＩｎＮ層とＧａＮ層とを交互に積層させた積層体等で構成されている。反射層５５は、フォトニック結晶構造体５７の後述する発光層６６で発生する光を第２電極５３側に向けて反射させる。

【0027】

本明細書では、積層体５１の積層方向であるＺ軸方向において、発光層６６を基準とした場合、発光層６６から第２半導体層６７に向かう方向を「上方」とし、発光層６６から第１半導体層６５に向かう方向を「下方」として説明する。また、「積層体５１の積層方向」は、第１半導体層６５と発光層６６とが対向する方向であり、以下、単に「積層方向」と称することもある。

【0028】

バッファー層５６は、反射層５５上に設けられている。バッファー層５６は、半導体材料からなり、例えばＳｉがドープされたｎ型のＧａＮ層などで構成されている。図４の例では、バッファー層５６上には、発光素子２０の製造プロセスにおいて、後述する柱状部６２を構成する膜を成長させるためのマスク層６０が設けられている。マスク層６０は、例えば酸化シリコン層、窒化シリコン層などで構成されている。

【0029】

フォトニック結晶構造体５７は、バッファー層５６上に設けられた柱状の構造体である。フォトニック結晶構造体５７は、複数の柱状部６２と、複数の光伝搬層６３と、を有している。フォトニック結晶構造体５７は、フォトニック結晶の効果を発現でき、発光層６６が発する光を、基板５０の面内方向に閉じ込め、積層方向に射出させる。「基板５０の面内方向」とは、積層方向と直交する面に沿う方向である。

【0030】

フォトニック結晶構造体５７の平面形状は、多角形、円、楕円などである。本実施形態では、図３に示すように、フォトニック結晶構造体５７の平面形状は、正六角形である。フォトニック結晶構造体５７の径は、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。図４に示すように、柱状部６２は、フォトニック結晶構造体５７を構成するナノ構造体である。フォトニック結晶構造体５７の積層方向の寸法、いわゆるフォトニック結晶構造体５７の高さＨは、例えば０．１μｍ以上、５μｍ以下である。

【0031】

なお、「フォトニック結晶構造体５７の径」は、フォトニック結晶構造体５７の平面形状が円の場合には、円の直径であり、フォトニック結晶構造体５７の平面形状が円ではない場合には、最小包含円の直径である。例えばフォトニック結晶構造体５７の平面形状が多角形の場合、フォトニック結晶構造体５７の径は、多角形を内部に含む最小の円の直径であり、フォトニック結晶構造体５７の平面形状が楕円の場合、フォトニック結晶構造体５７の径は、楕円を内部に含む最小の円の直径である。

【0032】

「フォトニック結晶構造体５７の中心」は、フォトニック結晶構造体５７の平面形状が円の場合には、円の中心であり、フォトニック結晶構造体５７の平面形状が円ではない形状の場合には、最小包含円の中心である。例えばフォトニック結晶構造体５７の平面形状が多角形の場合には、フォトニック結晶構造体５７の中心は、多角形を内部に含む最小の円の中心であり、フォトニック結晶構造体５７の平面形状が楕円の場合には、フォトニック結晶構造体５７の中心は、楕円を内部に含む最小の円の中心である。

【0033】

図３に示すように、複数のフォトニック結晶構造体５７は、バッファー層５６上に正方格子状に配列されている。隣り合う２つのフォトニック結晶構造体５７間のピッチＰｘ，Ｐｙは、例えば１ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である。本実施形態の場合、Ｘ軸方向のピッチＰｘとＹ軸方向のピッチＰｙとは、互いに等しい。このように、複数のフォトニック結晶構造体５７は、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向に沿って所定のピッチＰｘ，Ｐｙで周期的に配列されている。Ｘ軸方向のピッチＰｘは、Ｘ軸方向に隣り合う２つのフォトニック結晶構造体５７の中心間の距離である。Ｙ軸方向のピッチＰｙは、Ｙ軸方向に隣り合う２つのフォトニック結晶構造体５７の中心間の距離である。なお、複数のフォトニック結晶構造体５７は、必ずしも正方格子状に配列されていなくてもよく、例えば長方形格子状、三角格子状等に配列されていてもよい。

【0034】

図４に示すように、柱状部６２は、第１半導体層６５と、発光層６６と、第２半導体層６７と、を有している。

【0035】

第１半導体層６５は、バッファー層５６上に設けられている。第１半導体層６５は、例えばＳｉがドープされたｎ型のＧａＮ層で構成されている。

【0036】

発光層６６は、第１半導体層６５上に設けられている。発光層６６は、第１半導体層６５と第２半導体層６７との間に設けられている。発光層６６は、例えばＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とから構成された量子井戸構造を有している。発光層６６は、第１半導体層６５および第２半導体層６７を介して電流が注入されることによって光を発する。

【0037】

第２半導体層６７は、発光層６６上に設けられている。第２半導体層６７は、第１半導体層６５とは導電型が異なる層である。第２半導体層６７は、例えばＭｇがドープされたｐ型のＧａＮ層で構成されている。第１半導体層６５および第２半導体層６７は、発光層６６内に光を閉じ込める機能を有するクラッド層として機能する。

【0038】

光伝搬層６３は、隣り合う柱状部６２の間に設けられている。図４の例では、光伝搬層６３は、マスク層６０上に設けられている。光伝搬層６３の屈折率は、発光層６６の屈折率よりも低い。光伝搬層６３は、例えば酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、酸化チタン層等で構成されている。発光層６６で発生した光は、光伝搬層６３を伝搬する。

【0039】

図３に示すように、一つの共振部２３は、正方格子状に配列された複数のフォトニック結晶構造体５７で構成されている。また、図２に示すように、複数の共振部２３は、基板５０の第１面５０ａ上に、互いに離間して配置されている。すなわち、隣り合う共振部２３同士の間に、フォトニック結晶構造体５７は設けられていない。複数の共振部２３は、フォトニック結晶構造体５７の周期構造によって共振した光を射出する発光領域１２Ｒを構成する。

【0040】

隣り合う２つの共振部２３において、一方の共振部２３内で共振する光は、他方の共振部２３には至らない。互いに隣り合う共振部２３と共振部２３との間の距離Ｇは、発光層６６で発生する光の波長よりも大きい。これにより、互いに隣り合う共振部２３において、一方の共振部２３において共振する光が、他方の共振部２３に至らないように構成することができる。

【0041】

なお、隣り合う共振部２３の間に、光を吸収する光吸収部が設けられていてもよい。光吸収部は、共振部２３において共振する光に対応するバンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する物質で構成されている。この種の物質としては、例えばＩｎＧａＮ、ＩｎＮが挙げられる。光吸収部は、例えば隣り合う共振部２３の間に設けられた柱状または壁状の結晶体で構成される。これにより、隣り合う共振部２３において、一方の共振部２３において共振する光が他方の共振部２３に至らないようになる。

【0042】

または、隣り合う共振部２３の間に、光を反射させる光反射部が設けられていてもよい。例えば、隣り合う共振部２３の間に、共振部２３を構成するフォトニック結晶構造体５７よりもピッチまたは径が小さい柱状構造体を設けることにより、光反射部を形成できる。これにより、隣り合う共振部２３において、一方の共振部２３において共振する光が他方の共振部２３に至らないようになる。

【0043】

発光装置１２においては、ｐ型の第２半導体層６７、不純物がドーピングされていない発光層６６、およびｎ型の第１半導体層６５の積層体により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１半導体層６５および第２半導体層６７のバンドギャップは、発光層６６のバンドギャップよりも大きい。第１電極５２と第２電極５３との間に、ｐｉｎダイオードに対する順バイアス電圧を印加して電流を注入すると、発光層６６において電子と正孔との再結合が起こり、発光が生じる。

【0044】

発光層６６において発生した光は、第１半導体層６５および第２半導体層６７により基板５０の面内方向に光伝搬層６３を通って伝搬する。このとき、光は、フォトニック結晶構造体５７によるフォトニック結晶の効果により定在波を形成し、基板５０の面内方向に閉じ込められる。閉じ込められた光は、発光層６６において利得を受けてレーザー発振する。すなわち、発光層６６において発生した光は、フォトニック結晶構造体５７により基板５０の面内方向に共振し、レーザー発振する。具体的には、発光層６６において発生した光は、複数のフォトニック結晶構造体５７で構成された共振部２３において基板５０の面内方向に共振し、レーザー発振する。その後、共振により生じる＋１次回折光および－１次回折光は、レーザー光として積層方向（Ｚ軸方向）に進行する。

【0045】

積層方向に進行したレーザー光のうち、反射層５５側に向かって進んだレーザー光は、反射層５５において反射され、第２電極５３側に向かって進む。これにより、発光装置１２は、第２電極５３側から光を射出することができる。

【0046】

第３半導体層５８は、フォトニック結晶構造体５７上に設けられている。第３半導体層５８は、例えば、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＮ層で構成されている。

【0047】

第１電極５２は、フォトニック結晶構造体５７の側方において、バッファー層５６上に設けられている。第１電極５２は、バッファー層５６とオーミックコンタクトしていてもよい。図３の例では、第１電極５２は、バッファー層５６を介して、第１半導体層６５と電気的に接続されている。第１電極５２は、発光層６６に電流を注入するための一方の電極である。第１電極５２としては、例えばバッファー層５６側から、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ａｕ層をこの順序で積層した積層膜などが用いられる。

【0048】

第２電極５３は、第３半導体層５８上に設けられている。第２電極５３は、第３半導体層５８とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極５３は、第２半導体層６７と電気的に接続されている。図４の例では、第２電極５３は、第３半導体層５８を介して、第２半導体層６７と電気的に接続されている。第２電極５３は、発光層６６に電流を注入するための他方の電極である。第２電極５３として、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が用いられる。隣り合うフォトニック結晶構造体５７の一方に設けられた第２電極５３と、他方に設けられた第２電極５３とは、図示しない配線によって電気的に接続されている。

【0049】

図５は、共振部２３から射出される光Ｌ０の配光角を示す図である。
図３に示すように、平面視において、共振部２３のＸ軸方向の長さＤｘと、共振部２３のＹ軸方向の長さＤｙとは、等しい。このように、共振部２３の長さＤｘと長さＤｙとが等しい場合、図５に示すように、共振部２３から射出された光Ｌ０のＸ軸方向に沿った配光角θｘと、Ｙ軸方向に沿った配光角θｙとは、等しくなる。逆に言えば、共振部２３から射出された光Ｌ０のＸ軸方向に沿った配光角θｘとＹ軸方向に沿った配光角θｙとを比較することにより、長さＤｘと長さＤｙとが等しいか否かを確認できる。本実施形態のように、共振部２３の平面形状が正方形、正六角形等の回転対称形である場合、図５に示すように、共振部２３から射出された光Ｌ０の配光角は、光軸ＡＸ０を中心として回転対称形となる。なお、配光角は、一つの発光点Ｏから最も外側に広がって射出される光線と発光点Ｏを通る法線とがなす角度と定義する。

【0050】

図３に示すように、平面視において、共振部２３の外形は、１つの共振部２３を構成する複数のフォトニック結晶構造体５７のうち、最外周に位置するフォトニック結晶構造体５７の中心を結ぶ直線によって囲まれた図形に対応する正方形である。発光層６６から発せられた光は、共振部２３において、複数のフォトニック結晶構造体５７が一定のピッチで並ぶＸ軸方向およびＹ軸方向のそれぞれで共振する。すなわち、光Ｌ０は、２つの共振方向に共振する。

【0051】

したがって、共振部２３のＸ軸方向の共振長は、Ｘ軸方向に一列に並ぶ複数のフォトニック結晶構造体５７の中心を結ぶ直線の長さＤｘに対応する。同様に、共振部２３のＹ軸方向の共振長は、Ｙ軸方向に一列に並ぶ複数のフォトニック結晶構造体５７の中心を結ぶ直線の長さＤｙに対応する。本実施形態の場合、共振部２３の外形形状が正方形であるため、共振部２３のＸ軸方向の共振長とＹ軸方向の共振長とは、互いに等しい。以下、共振部２３のＸ軸方向の長さＤｘおよびＹ軸方向の長さＤｙをまとめて、共振部２３のサイズと称することもある。

【0052】

図２に示すように、発光領域１２Ｒにおいて、複数の共振部２３のサイズＤｘ，Ｄｙは、発光領域１２Ｒの中心部から周辺部に向けて徐々に長くなっている。換言すると、複数の共振部２３のＸ軸方向の共振長およびＹ軸方向の共振長は、発光領域１２Ｒの中心部から周辺部に向けて徐々に長くなっている。また、各共振部２３が有するフォトニック結晶構造体５７の径、高さ、ピッチ、および配列等のパラメーターは、全ての共振部２３にわたって同一である。

【0053】

発光領域１２Ｒの中心部に近い位置にある任意の共振部２３を第１共振部２３Ａとし、第１共振部２３Ａよりも発光領域１２Ｒの中心部から遠い位置にある任意の共振部２３を第２共振部２３Ｂとする。すなわち、複数の共振部２３は、第１共振部２３Ａと、第２共振部２３Ｂと、を含んでいる。

【0054】

例えば図２において、発光領域１２Ｒの中心に位置する共振部２３を第１共振部２３Ａとし、発光領域１２Ｒの中心から４番目に位置する共振部２３を第２共振部２３Ｂとする。このとき、発光領域１２Ｒの中心から第２共振部２３Ｂまでの距離は、発光領域１２Ｒの中心から第１共振部２３Ａまでの距離よりも長く、第２共振部２３Ｂの共振長は、第１共振部２３Ａの共振長よりも長い。

【0055】

本実施形態の場合、発光領域１２Ｒの中心から同じ距離に位置する複数の共振部２３の共振長は、互いに等しい。図２において、互いに同じ共振長を有する複数の共振部２３を結ぶ曲線を２点鎖線の円で示す。このような円は多数存在するが、図２では３つの円のみを示す。

【0056】

本実施形態の場合、このように、互いに同じ共振長を有する複数の共振部２３は、発光領域１２Ｒの中心を中心として、同心円状に配置されている。すなわち、共振部２３の発光領域１２Ｒの中心からの距離の変化量に対する共振長の変化量の割合は、発光領域１２Ｒの中心から見た全ての方向にわたって一定である。なお、互いに同じ共振長を有する複数の共振部２３は、発光領域１２Ｒの中心を中心として、例えば同心矩形状、同心楕円状に配置されていてもよい。すなわち、共振部２３の発光領域１２Ｒの中心からの距離の変化量に対する共振長の変化量の割合は、発光領域１２Ｒの中心から見た方向によって異なっていてもよい。

【0057】

フォトニック結晶効果によって、共振部２３のサイズ、すなわち、共振長は、当該共振部２３から射出される光Ｌ０の配光角に影響を与える。具体的には、共振部２３のサイズが大きい程、射出される光Ｌ０の配光角が小さく、共振部２３のサイズが小さい程、射出される光Ｌ０の配光角が大きくなる。

【0058】

図６は、発光領域１２Ｒ内の位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が互いに異なる複数の共振部２３から射出される光Ｌ０の配光角を示す図である。図６では、発光領域１２Ｒ内に存在する多数の共振部２３のうち、Ｘ軸方向に沿って並ぶ４つの位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４にある共振部２３から射出される光Ｌ０のみを示した。

【0059】

本実施形態の場合、上述したように、共振部２３のサイズ、すなわち共振長は、発光領域１２Ｒの中心から周縁に向けて徐々に長くなっている。したがって、図６に示すように、位置Ｐ１の共振部２３から射出される光Ｌ０の配光角をθ１、位置Ｐ２の共振部２３から射出される光Ｌ０の配光角をθ２、位置Ｐ３の共振部２３から射出される光Ｌ０の配光角をθ３、位置Ｐ４の共振部２３から射出される光Ｌ０の配光角をθ４とすると、これらの配光角の大小関係は、θ１＞θ２＞θ３＞θ４となる。すなわち、各共振部２３から射出される光Ｌ０の配光角は、発光領域１２Ｒの中心から周縁に向けて徐々に小さくなる。

【0060】

図７は、図６の各位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４から射出される光Ｌ０が液晶表示素子１７の画像形成領域１７Ｒに到達する位置を示す図である。
図１に示すように、発光装置１２から射出された光束Ｌは、入射側偏光板１６を経て、発光装置１２から距離Ｚ１だけ離れた位置に配置された液晶表示素子１７の画像形成領域１７Ｒに入射する。このとき、各位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の共振部２３から射出された光Ｌ０が画像形成領域１７Ｒに到達した位置をそれぞれ位置Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４とし、画像形成領域１７Ｒの中心Ｏ１から各位置Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４までの距離をそれぞれ距離Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とすると、これらの距離の大小関係は、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４であることが望ましい。言い換えると、発光領域１２Ｒの中心に近い共振部２３から射出される光Ｌ０の到達位置は、当該共振部２３よりも発光領域１２Ｒの中心から遠い位置にある共振部２３から射出される光Ｌ０の到達位置を越えずに、内側に位置することが望ましい。

【0061】

ここで、比較例の発光装置として、発光領域が複数の共振部を有し、複数の共振部のサイズ（共振長）が同一の発光装置を想定する。なお、発光領域の平面形状は、正方形とする。
図９は、比較例の発光装置において、被照明領域における光束Ｌ３の主光線に垂直な断面形状と強度分布とを示す図である。図９の上部は光束Ｌ３の断面形状を示し、図９の下部は光束の強度分布を示す。また、図９の上部では光束Ｌ３の断面形状に加え、強度の等高線（等強度線）も示す。

【0062】

比較例の発光装置においては、図９に示すように、正方形の発光領域から射出された光束Ｌ３の断面形状は、正方形から角部が丸まった形状に変化している。また、強度分布は、被照明領域の中心で高く、被照明領域の周縁で低くなっており、被照明領域上の位置によって強度が大きく異なる。

【0063】

これに対し、図８は、本実施形態の発光装置１２において、被照明領域における光束Ｌの主光線に垂直な断面形状と強度分布とを示す図である。図８の上部は光束Ｌの断面形状を示し、図８の下部は光束Ｌの強度分布を示す。図８の上部では光束の断面形状に加え、強度の等高線（等強度線）も示す。また、図８の上部および下部における破線は、発光装置１２の射出直後における光束Ｌの断面形状と強度分布とを示す。ここでは、比較例との比較のため、発光領域１２Ｒの平面形状を正方形と想定する。

【0064】

本実施形態の発光装置１２においては、図８に示すように、発光領域１２Ｒから射出された光束Ｌの断面形状は、比較例のように角部があまり丸まっておらず、正方形からそれ程変化していない。また、発光領域１２Ｒの中央部から射出される光は大きく広がり、発光領域１２Ｒの周縁部から射出される光はあまり広がらないため、発光領域１２Ｒから射出される光束Ｌの強度分布は、発光領域１２Ｒの周縁部において中央部よりも僅かに高くなるが、被照明領域上の位置によらずに強度が略一定の強度分布が得られる。このように、被照明領域上においても、発光装置１２の射出直後における光束Ｌの断面形状と強度分布とが十分に維持される。

【0065】

以上説明したように、本実施形態の発光装置１２によれば、複数の共振部２３における共振長を異ならせ、発光領域１２Ｒ上の位置に応じて配光角を変化させたことによって、発光装置１２から離れた被照明領域での光束Ｌの断面形状と強度分布とを制御することができる。特に本実施形態では、発光領域１２Ｒの周縁部に位置する共振部２３から射出される光の配光角を、発光領域１２Ｒの中央部に位置する共振部２３から射出される光の配光角よりも小さくしているため、発光装置１２から離れた液晶表示素子１７の画像形成領域１７Ｒ上においても、発光装置１２の射出直後における光束Ｌの断面形状を十分に維持できる。

【0066】

これにより、本実施形態の発光装置１２によれば、射出される光束Ｌの断面形状を画像形成領域１７Ｒの形状に概ね合わせられるため、光変調装置１３を効率良く照明できる。なお、光束Ｌの断面形状は、発光装置１２から射出される光束Ｌの配光角とその分布、光束Ｌの強度とその分布、発光装置１２からの距離等に依存して変化する。

【0067】

また、本実施形態のプロジェクター１０は、上記の効果を奏する発光装置１２を備えているため、光利用効率が高く、小型化が可能となる。

【0068】

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図１０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、複数の共振部の構成が第１実施形態と異なる。そのため、発光装置の全体の説明は省略する。
図１０は、第２実施形態の発光装置の平面図である。
図１０において、第１実施形態で用いた図２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。

【0069】

図１０に示すように、本実施形態の発光装置３０において、発光領域３０Ｒは、発光領域３０Ｒの中心から、同心状かつ矩形状に分割された複数の分割領域を有している。本実施形態の場合、複数の分割領域は、発光領域３０Ｒの中心から順に第１分割領域３０Ｒ１、第２分割領域３０Ｒ２、第３分割領域３０Ｒ３、第４分割領域３０Ｒ４、および第５分割領域３０Ｒ５の５つの分割領域を含んでいる。なお、本発明における「分割領域」は、発光装置３０の構成要素が物理的に分割されていることを意味するのではなく、後述するように、発光領域３０Ｒ内において同一のサイズを有する複数の共振部２３が配置された個々の領域を意味している。

【0070】

複数の共振部２３は、複数の第１共振部２３Ａと、複数の第２共振部２３Ｂと、複数の第３共振部２３Ｃと、複数の第４共振部２３Ｄと、複数の第５共振部２３Ｅと、を含んでいる。複数の第１共振部２３Ａは、第１分割領域３０Ｒ１に設けられている。複数の第２共振部２３Ｂは、第２分割領域３０Ｒ２に設けられている。複数の第３共振部２３Ｃは、第３分割領域３０Ｒ３に設けられている。複数の第４共振部２３Ｄは、第４分割領域３０Ｒ４に設けられている。複数の第５共振部２３Ｅは、第５分割領域３０Ｒ５に設けられている。

【0071】

本実施形態においても、第１実施形態と同様、共振部２３の平面形状は正方形であるため、共振部２３のＸ軸方向の長さＤｘとＹ軸方向の長さＤｙとは等しい。したがって、ここでは、共振部２３のＸ軸方向の長さＤｘとＹ軸方向の長さＤｙとをまとめて、共振部２３のサイズと称する。第１共振部２３ＡのサイズをＬ１とし、第２共振部２３ＢのサイズをＬ２とし、第３共振部２３ＣのサイズをＬ３とし、第４共振部２３ＤのサイズをＬ４とし、第５共振部２３ＥのサイズをＬ５とする。

【0072】

複数の共振部２３のサイズ、すなわち、共振長は、発光領域３０Ｒの中心から周縁に向けて長くなっている。したがって、各共振部２３のサイズの大小関係は、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５となる。また、第１分割領域３０Ｒ１内の複数の第１共振部２３Ａのサイズ、すなわち、共振長は互いに等しく、第２分割領域３０Ｒ２内の複数の第２共振部２３Ｂのサイズ、すなわち、共振長は互いに等しく、第３分割領域３０Ｒ３内の複数の第３共振部２３Ｃのサイズ、すなわち、共振長は互いに等しく、第４分割領域３０Ｒ４内の複数の第４共振部２３Ｄのサイズ、すなわち、共振長は互いに等しく、第５分割領域３０Ｒ５内の複数の第５共振部２３Ｅのサイズ、すなわち、共振長は互いに等しい。

【0073】

第１実施形態の発光装置１２においては、発光領域１２Ｒが分割されておらず、複数の共振部２３のサイズ、すなわち、共振長が発光領域１２Ｒの中心部から周辺部に向かって連続的に長くなっていた。これに対し、本実施形態の発光装置３０においては、発光領域３０Ｒが複数の分割領域３０Ｒ１，３０Ｒ２，３０Ｒ３，３０Ｒ４，３０Ｒ５に分割され、発光領域３０Ｒの周辺に近い側の分割領域である程、分割領域内の共振部２３のサイズ、すなわち、共振長が長く、かつ、各分割領域内の複数の共振部２３のサイズ、すなわち、共振長が互いに等しい。単純に言えば、本実施形態の発光装置３０においては、複数の共振部２３のサイズ、すなわち、共振長が発光領域３０Ｒの中心部から周辺部に向かって段階的に長くなっている。
発光装置３０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0074】

本実施形態の発光装置３０においても、光束の形状を画像形成領域の形状に概ね合わせられるため、光変調装置を効率良く照明できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0075】

さらに本実施形態の場合、個々の分割領域３０Ｒ１，３０Ｒ２，３０Ｒ３，３０Ｒ４，３０Ｒ５が同じサイズの共振部２３で構成されているため、第１実施形態の発光装置１２に比べて、発光領域３０Ｒ内に複数の共振部２３を高い密度で配置しやすい。これにより、発光面積あたりの共振部２３の充填率を高められ、発光密度を高めることができる。

【0076】

なお、本実施形態では、発光領域３０Ｒを５つの分割領域３０Ｒ１，３０Ｒ２，３０Ｒ３，３０Ｒ４，３０Ｒ５に分割したが、発光領域３０Ｒをより多くの分割領域に分割してもよい。分割数を多くする程、共振長を連続的に変化させた第１実施形態と近い特性を有する発光装置が得られる。

【0077】

（変形例）
図１１は、発光領域の中心からの距離と共振部のサイズとの関係を示す図である。図１１において、横軸は発光領域の中心からの距離を示し、縦軸は共振部のサイズ、すなわち、共振長を示す。
図１１において、符号ＡおよびＢのグラフは、第１実施形態の発光装置１２に対応しており、発光領域の中心からの距離の変化に応じて共振部のサイズが連続的に変化している。この場合、発光領域の中心からの距離の変化量に対する共振部のサイズの変化量の割合は、符号Ａのグラフのように、発光領域の中心からの距離に依らずに一定であってもよいし、符号Ｂのグラフのように、発光領域の中心からの距離によって変化していてもよい。

【0078】

図１１において、符号Ｃのグラフは、第２実施形態の発光装置３０に対応しており、発光領域の中心からの距離の変化に応じて共振部のサイズが段階的に変化している。また、符号Ｄのグラフのように、局所的には、共振部の位置が中心部から遠ざかるにつれて共振部のサイズが小さくなる個所があってもよい。このように、共振部のサイズは、発光領域の中心からの距離の増加に伴って必ずしも単調に増加していなくてもよく、全体として見たときに発光領域の中心側の共振部に対して周縁側の共振部で増加していればよい。

【0079】

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図１２を用いて説明する。
第３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、基材に関する構成が第１実施形態と異なる。そのため、発光装置の全体の説明は省略する。
図１２は、第３実施形態の発光装置４０の断面図である。
図１２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。

【0080】

図１２に示すように、本実施形態の発光装置４０は、基板５０（基材）と、中間基板４１（中間基材）と、積層体５１と、第１電極（図示略）と、第２電極５３と、を有している。積層体５１は、反射層５５と、バッファー層５６と、フォトニック結晶構造体５７（柱状構造体）と、第３半導体層５８と、を有している。フォトニック結晶構造体５７の詳細な構成は、図４に示した第１実施形態のフォトニック結晶構造体５７と同様である。なお、図示はしないが、基板５０、および中間基板４１には、それぞれ配線が形成されており、第２電極５３は、中間基板４１に形成された配線を介して、基板５０の配線に電気的に接続されている。また、第１電極は、例えば、中間基板４１に形成された配線を介して、基板５０の配線に電気的に接続されている。あるいは、第１電極は、中間基板４１の裏面から基板５０の配線に電気的に接続されていてもよい。

【0081】

本実施形態の場合、複数の共振部２３は、複数の中間基板４１を介して基板５０の第１面５０ａに設けられている。すなわち、複数の中間基板４１は、基板５０の第１面５０ａに設けられ、複数の共振部２３の各々は、複数の中間基板４１の各々に設けられている。また、複数の中間基板４１は、第１中間基板４１Ａ（第１中間基材）と、第２中間基板４１Ｂ（第２中間基材）と、を含んでいる。

【0082】

第１実施形態と同様、発光領域１２Ｒの中心Ｏに位置する共振部２３を第１共振部２３Ａとし、発光領域１２Ｒの中心Ｏから離れた位置にある共振部２３を第２共振部２３Ｂとする。発光領域１２Ｒの中心から第２共振部２３Ｂまでの距離は、発光領域１２Ｒの中心から第１共振部２３Ａまでの距離よりも長く、第２共振部２３Ｂの共振長は、第１共振部２３Ａの共振長よりも長い。本実施形態の場合、第１実施形態で示した図４と同様、共振部２３のサイズ、すなわち共振長は、発光領域１２Ｒの中心から周縁に向けて徐々に長くなっている。

【0083】

本実施形態では、第１共振部２３Ａは、第１中間基板４１Ａに設けられ、第２共振部２３Ｂは、第２中間基板４１Ｂに設けられている。すなわち、第１共振部２３Ａと第２共振部２３Ｂとは、互いに異なる中間基板４１Ａ，４１Ｂに設けられている。

【0084】

中間基板４１は、例えばシリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、サファイア等の材料で構成されている。また、基板５０は、例えばシリコン（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、サファイア、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの材料で構成されている。
発光装置４０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0085】

本実施形態においても、光束の形状を画像形成領域の形状に概ね合わせられるため、光変調装置を効率良く照明できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。

【0086】

また、本実施形態の構成によれば、発光装置４０の製造工程において、各共振部２３を中間基板４１上に形成した後、各共振部２３を中間基板４１とともに基板５０上の所定の位置に移載する方法を採用できる。これにより、発光装置４０を効率良く、高い歩留まりで製造できる。

【0087】

［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図１３を用いて説明する。
第４実施形態の発光装置の基本構成は第２実施形態と同様であり、基材に関する構成が第２実施形態と異なる。そのため、発光装置の全体の説明は省略する。
図１３は、第４実施形態の発光装置４３の断面図である。
図１３において、先の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。

【0088】

図１３に示すように、本実施形態の発光装置４０においても、第３実施形態と同様、複数の共振部２３は、複数の中間基板４１を介して基板５０の第１面５０ａに設けられている。すなわち、複数の中間基板４１は、基板５０の第１面５０ａに設けられ、複数の共振部２３の各々は、複数の中間基板４１の各々に設けられている。また、複数の中間基板４１は、第１中間基板４１Ａ（第１中間基材）と、第２中間基板４１Ｂ（第２中間基材）と、を含んでいる。本実施形態においても、図示はしないが、基板５０、複数の中間基板４１の各々には、それぞれ配線が形成されており、複数の共振部２３の各々の第２電極５３は、複数の中間基板４１の各々に形成された配線を介して、基板５０の配線に電気的に接続されている。また、第１電極は、例えば、中間基板４１に形成された配線を介して、基板５０の配線に電気的に接続されている。あるいは、第１電極は、複数の中間基板４１の各々の裏面から基板５０の配線に電気的に接続されていてもよい。

【0089】

本実施形態の場合、第２実施形態の図１０と同様、発光領域３０Ｒは、複数の分割領域３０Ｒ１，３０Ｒ２を有している。本実施形態の場合、複数の分割領域は、発光領域３０Ｒの中心Ｏから順に第１分割領域３０Ｒ１、および第２分割領域３０Ｒ２を含んでいる。また、複数の共振部２３は、複数の第１共振部２３Ａと、複数の第２共振部２３Ｂと、を含んでいる。複数の第１共振部２３Ａは、第１分割領域３０Ｒ１に設けられている。複数の第２共振部２３Ｂは、第２分割領域３０Ｒ２に設けられている。複数の共振部２３のサイズ、すなわち、共振長が発光領域３０Ｒの中心部から周辺部に向かって段階的に長くなっている。

【0090】

本実施形態では、第１分割領域３０Ｒ１に設けられた第１中間基板４１Ａの数は、第１共振部２３Ａの数と同じである。すなわち、一つの第１共振部２３Ａは、一つの第１中間基板４１Ａ上に設けられている。同様に、第２分割領域３０Ｒ２に設けられた第２中間基板４１Ｂの数は、第２共振部２３Ｂの数と同じである。一つの第２共振部２３Ｂは、一つの第２中間基板４１Ｂ上に設けられている。
発光装置４０のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

【0091】

本実施形態においても、光束の形状を画像形成領域の形状に概ね合わせられるため、光変調装置を効率良く照明できる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。また、各共振部２３を中間基板４１上に形成した後、中間基板４１を切り出し、各共振部２３を中間基板４１とともに基板５０上の所定の位置に移載する方法を採用できるため、発光装置４３を効率良く、高い歩留まりで製造できる、といった第３実施形態と同様の効果が得られる。

【0092】

なお、本実施形態の発光装置４３は、以下に示す変形例の構成を有していてもよい。
図１４は、変形例の発光装置４５の断面図である。
図１４に示すように、変形例の発光装置４５において、複数の第１共振部２３Ａは、一つの第１中間基板４１Ｃに設けられ、複数の第２共振部２３Ｂは、一つの第２中間基板４１Ｄに設けられている。すなわち、変形例の発光装置４５において、サイズが等しい複数の共振部２３は、一つの中間基板４１に設けられている。隣り合う共振部２３の間は空隙を設けることにより、共振部２３同士を分離している。また、フォトニック結晶構造体５７の上部に位置する第２電極５３は、隣り合う共振部２３間で電気的に接続されている。

【0093】

また、第１電極および第２電極の構成については、以下の２つの構成例を採用してもよい。
図１５は、電極の第１構成例を示す発光装置４７の断面図である。
図１５に示すように、第１構成例の発光装置４７において、第２電極５３（ｐ電極）は、フォトニック結晶構造体５７の上面に第３半導体層５８を介して形成されている。また、第１電極７１（ｎ電極）は、中間基板４１上に反射層５５とバッファー層５６とを介して形成されている。第１電極７１（ｎ電極）は、中間基板４１の側方に形成された配線７２と電気的に接続されている。また、隣り合う第２電極５３同士は、例えばＩＴＯ層等からなる図示しない配線によって電気的に接続されている。第１電極７１と配線７２との接続は、例えばリフトオフ法を用いた金属膜のパターニング形成で実現できる。

【0094】

図１６は、電極の第２構成例を示す発光装置４９の断面図である。
図１６に示すように、第２構成例の発光装置４９は、第１電極（ｎ電極）の位置が第１構成例とは異なる。第２構成例の場合、中間基板７４として、例えばＳｉがドープされたｎ型ＧａＮ等の導電性材料が用いられる。また、反射層５５として、例えばＳｉがドープされたｎ型ＧａＮ／ＡｌＩｎＮ等のＤＢＲ層からなる導電性を有するn型反射層が用いられる。これにより、中間基板７４に第１電極（n電極）の機能を持たせることができる。なお、バッファー層５６は、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＮ層で構成されている。中間基板７４は、基板５０上に形成された配線７３上に配置される。なお、第２構成例の場合、基板５０として、ＡｌＮ基板、ＳｉＣ基板等の絶縁性基板を用いる必要がある。

【0095】

第２構成例では、第１構成例と異なり、第１電極に接続する配線７２を中間基板４１の厚さ方向に沿って形成する必要がない。そのため、基板５０上に中間基板７４を実装する場合の実装構造や実装作業を簡素化できる。また、発光素子の配置密度を高められ、光束密度が高い発光装置を得られる。

【0096】

［第５実施形態］
以下、第５、第６実施形態では、本発明の発光装置が適用可能なプロジェクターの他の構成例について説明する。
第５、第６実施形態のプロジェクターの基本構成は、第１実施形態のプロジェクターと略同様である。そのため、基本構成の説明は省略し、異なる個所のみを説明する。
図１７は、第５実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
図１７において、第１実施形態で用いた図１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。

【0097】

図１７に示すように、第５実施形態のプロジェクター３２は、発光装置１２と光変調装置１３との間に設けられたリレー光学系３３をさらに備えている。リレー光学系３３は、入射側レンズ３４と、リレーレンズ３５と、射出側レンズ３６と、を備えている。入射側レンズ３４と射出側レンズ３６とは、光学的に共役関係となるように構成される。これにより、リレー光学系３３は、入射側レンズ３４に入射した光束像、すなわち、光束Ｌの強度分布を同じ大きさ、または拡大、または縮小して射出側レンズ３６に伝達し、射出側レンズ３６から射出する。図１７は、光束像を拡大して伝達するリレー光学系３３の例を示している。

【0098】

したがって、液晶表示素子１７の画像形成領域１７Ｒを照明する光束Ｌの強度分布は、入射側レンズ３４に入射する光束Ｌの強度分布と略等しい。すなわち、液晶表示素子１７の画像形成領域１７Ｒに合わせた断面形状を有し、強度分布が略均一な光束で画像形成領域１７Ｒを照明する場合には、画像形成領域１７Ｒに入射する光束とはサイズが異なるが、同じ断面形状と強度分布とを有する光束Ｌを入射側レンズ３４に入射させる必要がある。

【0099】

本実施形態のプロジェクター３２においては、上記実施形態の発光装置１２が用いられたことにより、発光装置１２から離れた位置に配置されたリレー光学系３３に対して光束Ｌを効率良く入射させることができる。

【0100】

プロジェクター３２がリレー光学系３３を備えることで、発光装置１２の発光領域１２Ｒのサイズと液晶表示素子１７の画像形成領域１７Ｒのサイズとが大きく異なる場合であっても、画像形成領域１７Ｒのサイズに合った光束を容易に形成することができる。また、光変調装置１３を発光装置１２から離して配置できるため、発光装置１２から発せられる熱が光変調装置１３に及ぼす影響を低減できる。

【0101】

一般的に、リレー光学系３３等の光学系を通った光は、周辺減光を生じ、光軸ＡＸ１の近傍で強度が高く、光軸ＡＸ１から離れるに従って強度が低下する。ところが、上記実施形態の発光装置１２を用いた場合、図８に示したように、発光領域１２Ｒの周縁部から射出された光の強度が中央部から射出された光の強度よりも高くなるため、リレー光学系３３による周辺減光の影響が緩和され、明るさムラの少ない画像を得やすい。

【0102】

［第６実施形態］
図１８は、第６実施形態のプロジェクターの概略構成図である。図１９は、導光体の第１の例を示す斜視図である。図２０は、導光体の第２の例を示す斜視図である。
図１８において、第１実施形態で用いた図１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。

【0103】

図１８に示すように、第６実施形態のプロジェクター３８は、発光装置１２と光変調装置１３との間に設けられた導光体３９をさらに備えている。

【0104】

導光体３９として、図１９に示すように、例えばガラス等の透光性媒体からなる中実の棒状体からなる導光体３９Ａが用いられる。または、図２０に示すように、反射面が内側を向くように反射ミラーが管状に配置された中空の管状体からなる導光体３９Ｂが用いられる。また、入射端と射出端とで開口サイズと形状とが同じである導光体が用いられてもよいし、入射端から射出端に向けて開口サイズが大きくなるテーパー形状、あるいは、入射端から射出端に向けて開口サイズが小さくなるテーパー形状の導光体が用いられてもよい。

【0105】

導光体３９の入射端３９ａおよび射出端３９ｂの開口形状は、ともに矩形状であり、発光装置１２の発光領域１２Ｒおよび液晶表示素子１７の画像形成領域１７Ｒと略相似形に設定される。また、導光体３９の入射端３９ａの開口サイズは、発光領域１２Ｒと同じか、または僅かに大きいことが望ましい。導光体３９の射出端３９ｂの開口サイズは、液晶表示素子１７の画像形成領域１７Ｒと同じか、または僅かに大きく設定されることが望ましい。

【0106】

本実施形態のプロジェクター３８においては、上記実施形態の発光装置１２が用いられたことにより、発光装置１２から離れた位置に配置された導光体３９に光束Ｌを効率良く入射させることができる。

【0107】

また、導光体３９に入射した光束Ｌは、導光体３９の界面または内壁面での複数回の反射により、強度分布が均一化されて射出される。これにより、光束Ｌの強度分布は一層均一化される可能性があり、略均一の強度を有する光束Ｌによって液晶表示素子１７を効率良く照明できる。また、光変調装置１３を発光装置１２から離して配置できるため、発光装置１２から発せられる熱が光変調装置１３に及ぼす影響を低減できる。

【0108】

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において、発光装置は、一様な強度の光束を射出することを前提としたが、発光領域内で発光強度が一様でない発光装置に対しても本発明を適用することが可能である。光束の発光強度を考慮して各共振部から射出される光の配光角を変化させることにより、光束の断面形状を制御することができる。

【0109】

また、上記第３、第４実施形態において、第１共振部が第１中間基材に設けられ、第２共振部が第２中間基材に設けられている例を挙げたが、この構成に代えて、第１共振部と第２共振部とを含む複数の共振部が一つの中間基材上に設けられていてもよい。この場合、例えばＡｌＮ基板、ＳｉＣ基板等の熱伝導性が高い基板を用いることにより、発光素子の放熱が促進されるため、発光効率の向上および発光量の増大を期待できる。

【0110】

なお、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、フォトニック結晶構造体の径または配列のピッチを適宜変更してもよい。

【0111】

また、上記実施形態では、フォトニック結晶構造体は、基板上に突出した柱状構造体で構成されていたが、フォトニック結晶効果を発現させるために一定のピッチで設けられた複数の孔部を有していてもよい。すなわち、複数の共振部の各々は、柱状の構造体、孔部にかかわらず、周期構造を有するフォトニック結晶構造体を含んでいればよい。

【0112】

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。本発明による光源装置を、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。

【0113】

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、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。

【符号の説明】

【0114】

１０，３２，３８…プロジェクター、１２，３０，４０，４３，４５，４７，４９…発光装置、１２Ｒ，３０Ｒ…発光領域、１３…光変調装置、１７Ｒ…画像形成領域、２３…共振部、２３Ａ…第１共振部、２３Ｂ…第２共振部、２３Ｃ…第３共振部、２３Ｄ…第４共振部、２３Ｅ…第５共振部、３３…リレー光学系、３９，３９Ａ，３９Ｂ…導光体、４１，７４…中間基板（中間基材）、４１Ａ，４１Ｃ…第１中間基板（第１中間基材）、４１Ｂ，４１Ｄ…第２中間基板（第２中間基材）、５０…基板（基材）、５０ａ…第１面、５７…フォトニック結晶構造体、３０Ｒ１…第１分割領域、３０Ｒ２…第２分割領域、３０Ｒ３…第３分割領域、３０Ｒ４…第４分割領域、３０Ｒ５…第５分割領域。

【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】