特許 7616599 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】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(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 5/18 20210101AFI20250109BHJP

   H01S 5/34 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

H01S5/18

H01S5/34

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021030043

(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公開番号】P2022131215

(43)【公開日】2022-09-07

【審査請求日】2024-02-14

(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

(73)【特許権者】

【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】吉本 拓矢

(72)【発明者】

【氏名】岸野 克巳

【審査官】村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０２４９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２５４６１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５２１６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０７３５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８１９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０５７６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１０８０８５３２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

(57)【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、複数の柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記柱状部は、発光層を有し、
前記発光層は、前記基板側の第１端と、前記基板とは反対側の第２端と、を有し、
前記柱状部の前記積層体の積層方向と直交する方向における第１断面は、前記第１端を含み、
前記柱状部の前記積層方向と直交する方向における第２断面は、前記積層方向において前記第１断面より前記基板と反対側の位置での、前記発光層を含む断面であり、
前記積層方向からみた平面視において、
前記第１断面の中心は、前記第２断面の中心と位置が異なる、発光装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記第２断面は、前記第２端を含む、発光装置。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記積層方向からみた平面視において、
前記第１断面の一部は、前記第２断面と重ならず、
前記第２断面の一部は、前記第１断面と重ならない、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、
前記柱状部は、
第１半導体層と、
前記第１半導体層と導電型の異なる第２半導体層と、
を有し、
前記発光層は、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、
前記第１半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられている、発光装置。

【請求項5】

請求項４において、
前記積層体の前記基板とは反対側に設けられた電極を有し、
前記第２半導体層は、前記基板側の第３端と、前記電極側の第４端と、を有し、
前記第３端を含む前記柱状部の前記直交する方向おける第３断面の中心と、前記第４端を含む前記柱状部の前記直交する方向おける第４断面の中心と、を通る直線の前記基板面の垂線に対する傾斜角は、前記第１断面の中心と前記第２断面の中心とを通る直線の前記基板面の垂線に対する傾斜角よりも小さい、発光装置。

【請求項6】

請求項４または５において、
前記第１半導体層は、ｃ面を有し、
前記積層方向からみた平面視において、前記ｃ面の中心は、前記ｃ面の中心を含む前記柱状部の前記直交する方向おける第５断面の中心とずれている、発光装置。

【請求項7】

請求項６において、
前記ｃ面の中心を含む前記柱状部の前記積層方向おける第６断面において、
前記第１半導体層は、
第１ファセット面と、
前記第１ファセット面と前記ｃ面に対する傾斜角が異なる第２ファセット面と、
を有する、発光装置。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記発光層は、ウェル層と、バリア層と、を有し、
前記ウェル層は、前記基板側の第５端と、前記基板とは反対側の第６端と、を有し、
前記第５端を含む前記柱状部の前記直交する方向おける第７断面における前記第５端の中心と、前記第６端を含む前記柱状部の前記直交する方向おける第８断面における前記第６端の中心と、を通る直線の前記基板面の垂線に対する傾斜角は、前記第１断面の中心と前記第２断面の中心とを通る直線の前記基板面の垂線に対する傾斜角よりも小さい、発光装置。

【請求項9】

請求項１ないし８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。

【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】

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。中でも、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、活性層を備えたＩＩＩ－Ｖ族半導体からなる柱状結晶を複数含む光デバイスが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１４２６６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような光デバイスでは、出射される光の強度を大きくす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、
基板と、
前記基板の基板面に設けられ、複数の柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記柱状部は、発光層を有し、
前記発光層は、前記基板側の第１端と、前記基板とは反対側の第２端と、を有し、
前記柱状部の前記積層体の積層方向と直交する方向における第１断面は、前記第１端を含み、
前記柱状部の前記積層方向と直交する方向における第２断面は、前記積層方向において前記第１断面より前記基板と反対側の位置での、前記発光層を含む断面であり、
前記積層方向からみた平面視において、
前記第１断面の中心は、前記第２断面の中心と位置が異なる。

【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。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【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柱状部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柱状部の断面を模式的に示す図。

【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斜視図。

【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】本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。

【図9】柱状部の断面ＴＥＭ像。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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を模式的に示す断面図である。

【0011】

発光装置１００は、図１に示すように、例えば、基板１０と、積層体２０と、第１電極４０と、第２電極４２と、を有している。発光装置１００は、半導体レーザーである。

【0012】

基板１０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。基板１０は、基板面１２を有している。図示の例では、基板面１２は、基板１０の上面である。基板面１２は、垂線Ｐを有している。

【0013】

積層体２０は、基板１０の基板面１２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、バッファー層２２と、柱状部３０と、を有している。

【0014】

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、発光層３４を基準とした場合、発光層３４から第２半導体層３６に向かう方向を「上」とし、発光層３４から第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。また、「積層体２０の積層方向」とは、柱状部３０の第１半導体層３２と発光層３４との積層方向のことである。垂線Ｐの方向は、積層方向である。

【0015】

バッファー層２２は、基板１０上に設けられている。バッファー層２２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。バッファー層２２上には、柱状部３０を形成するためのマスク層２４が設けられている。マスク層２４は、例えば、酸化シリコン層、チタン層、酸化チタン層、酸化アルミニウム層などである。

【0016】

柱状部３０は、バッファー層２２上に設けられている。柱状部３０は、バッファー層２２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、バッファー層２２を介して基板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、多角形、円である。

【0017】

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。

【0018】

なお、「柱状部の径」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。

【0019】

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、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。複数の柱状部３０は、例えば、三角格子状、正方格子状に配置されている。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。

【0020】

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

【0021】

また、「断面の中心」とは、積層方向からみた平面視において、柱状部３０の断面の形状が円の場合は、該円の中心であり、柱状部３０の断面の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の断面の中心は、柱状部３０の断面の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の断面の形状が楕円の場合、該楕円を内部に含む最小の円の中心である。

【0022】

柱状部３０は、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。なお、柱状部３０の詳細な形状等については、後述する。

【0023】

第１半導体層３２は、バッファー層２２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、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。

【0024】

発光層３４は、第１半導体層３２上に設けられている。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３３と、バリア層３５と、を有している。ウェル層３３およびバリア層３５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３３は、例えば、ＩｎＧａＮ層である。バリア層３５は、例えば、ＧａＮ層である。発光層３４は、ウェル層３３とバリア層３５とから構成されたＭＱＷ（Multiple Quantum Well）構造を有している。

【0025】

なお、発光層３４を構成するウェル層３３およびバリア層３５の数は、特に限定されない。例えば、ウェル層３３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。

【0026】

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、第１半導体層３２と導電型の異なる層である。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。

【0027】

なお、図示はしないが、第１半導体層３２と発光層３４との間に、ｉ型のＩｎＧａＮ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。

【0028】

発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層３６、不純物が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。

【0029】

なお、図示はしないが、基板１０とバッファー層２２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４２側からのみ光を出射することができる。

【0030】

第１電極４０は、バッファー層２２上に設けられている。バッファー層２２は、第１電極４０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極４０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４０は、バッファー層２２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４０は、発光層３４に電流を注入するための一方の電極である。第１電極４０としては、例えば、バッファー層２２側から、Ｃｒ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。

【0031】

第２電極４２は、第２半導体層３６上に設けられている。第２電極４２は、積層体２０の基板１０とは反対側に設けられている。第２電極４２は、第２半導体層３６と電気的に接続されている。第２半導体層３６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、発光層３４に電流を注入するための他方の電極である。第２電極４２としては、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）などを用いる。

【0032】

１．２． 柱状部の詳細な形状等
図２は、柱状部３０を模式的に示す断面図である。第１半導体層３２は、図２に示すように、ｃ面２を有している。ｃ面２は、基板面１２と平行である。ｃ面２は、基板面１２の垂線Ｐと直交している。第１半導体層３２、発光層３４、および第２半導体層３６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。

【0033】

発光層３４は、基板１０側の第１端３４ａと、基板１０とは反対側の第２端３４ｂと、を有している。第２端３４ｂは、第２電極４２側の端である。第１断面３０ａおよび第２断面３０ｂは、柱状部３０を面内方向に切断した場合の断面である。すなわち、第１断面３０ａおよび第２断面３０ｂは、柱状部３０の面内方向の断面である。第１断面３０ａは、第１端３４ａを含む。第２断面３０ｂは、第２端３４ｂを含む。第２断面３０ｂは、積層方向において第１断面３０ａより基板１０と反対側の位置での、発光層３４を含む断面である。

【0034】

ここで、図３は、第１断面３０ａおよび第２断面３０ｂを模式的に示す図である。図３に示すように、積層方向からみた平面視において、第１断面３０ａの一部は、第２断面３０ｂと重ならない。積層方向からみた平面視において、第２断面３０ｂの一部は、第１断面３０ａと重ならない。また、積層方向からみた平面視において、第１断面３０ａの中心Ｃ１と、第２断面３０ｂの中心Ｃ２と、は位置が異なる。中心Ｃ１は、中心Ｃ２と離間している。図２に示すように、第１断面３０ａの中心Ｃ１と第２断面３０ｂの中心Ｃ２とを通る直線Ｌ１は、基板面１２の垂線Ｐに対して傾斜角αで傾斜している。柱状部３０は、発光層３４の第１端３４ａにおいて屈曲している。

【0035】

本実施形態では、積層方向からみた平面視における第１断面３０ａの形状と、積層方向
からみた平面視における第２断面３０ｂの形状は、同じであるが、これに限らず、第１断面３０ａの形状と第２断面３０ｂの形状とは、異なっていてもよい。例えば、積層方向からみた平面視において、第１断面３０ａの面積と、第２断面３０ｂの面積とが異なっていてもよい。例えば、第１断面３０ａの面積は、第２断面３０ｂの面積より小さくてもよい。

【0036】

また、本実施形態では、第２断面３０ｂは第２端３４ｂを含んでいるが、これに限らず、第２断面３０ｂは、積層方向において第１断面３０ａより基板１０と反対側の位置での、発光層３４を含む断面であり、中心Ｃ２が、第１断面３０ａの中心Ｃ１と、積層方向からみ平面視において位置が異なっていればよい。すなわち、第２断面３０ｂは、第１端３４ａと第２端３４ｂとの間における柱状部３０の断面であり、その中心Ｃ２の平面視における位置が、第１断面３０ａの中心Ｃ１と異なっているような断面である。

【0037】

第２半導体層３６は、基板１０側の第３端３６ａと、基板１０とは反対側の第４端３６ｂと、を有している。第４端３６ｂは、第２電極４２側の端である。第３断面３０ｃおよび第４断面３０ｄは、柱状部３０を面内方向に切断した場合の断面である。すなわち、第３断面３０ｃおよび第４断面３０ｄは、柱状部３０の面内方向の断面である。第３断面３０ｃは、第３端３６ａを含む。第４断面３０ｄは、第４端３６ｂを含む。第３断面３０ｃの中心Ｃ３と第４断面３０ｄの中心Ｃ４とを通る直線Ｌ２の垂線Ｐに対する傾斜角は、直線Ｌ１の垂線Ｐに対する傾斜角αよりも小さい。図示の例では、直線Ｌ２は、垂線Ｐと平行であり、直線Ｌ２の垂線Ｐに対する傾斜角は、０°である。図示の例では、第３断面３０ｃは、第２断面３０ｂと重なっている。中心Ｃ３は、中心Ｃ２と重なっている。柱状部３０は、発光層３４の第２端３４ｂにおいて屈曲している。柱状部３０の発光層３４は、垂線Ｐに対して傾斜している。

【0038】

第５断面３０ｅは、柱状部３０を面内方向に切断した場合の断面である。すなわち、第５断面３０ｅは、柱状部３０の面内方向の断面である。第５断面３０ｅは、ｃ面２の中心Ｃ５を含む。積層方向からみた平面視において、ｃ面２の中心Ｃ５は、柱状部３０の第５断面３０ｅの中心Ｃ６とずれている。言い換えると、中心Ｃ１は、中心Ｃ２と離間している。中心Ｃ５は、中心Ｃ６と位置が異なる。

【0039】

第６断面３０ｆは、柱状部３０を積層方向に切断した場合の断面である。すなわち、第６断面３０ｆは、柱状部３０の積層方向の断面である。第６断面３０ｆは、ｃ面２の中心Ｃ５を含む。第６断面３０ｆは、図２に示す柱状部３０の断面である。第６断面３０ｆにおいて、第１半導体層３２は、第１ファセット面４と、第２ファセット面６と、を有している。ファセット面４，６は、ｃ面２に接続されている。ファセット面４，６は、ｃ面２に対して傾斜している。第２ファセット面６は、ｃ面２に対する傾斜角が第１ファセット面４と異なる。図示の例では、第１ファセット面４のｃ面２に対する傾斜角βは、第２ファセット面６のｃ面２に対する傾斜角γよりも小さい。なお、第１ファセット面４および第２ファセット面６は、積層方向からみた平面視において、互いに連続している。

【0040】

発光層３４のウェル層３３は、基板１０側の第５端３３ａと、基板１０とは反対側の第６端３３ｂと、を有している。第６端３３ｂは、第２電極４２側の端である。第７断面３０ｇおよび第８断面３０ｈは、柱状部３０を面内方向に切断した場合の断面である。すなわち、第７断面３０ｇおよび第８断面３０ｈは、柱状部３０の面内方向の断面である。第７断面３０ｇは、第５端３３ａを含む。第８断面３０ｈは、第６端３３ｂを含む。第７断面３０ｇの中心Ｃ７と第８断面３０ｈの中心Ｃ８とを通る直線Ｌ３の垂線Ｐに対する傾斜角は、直線Ｌ１の垂線Ｐに対する傾斜角αよりも小さい。図示の例では、直線Ｌ３は、垂線Ｐと平行であり、直線Ｌ３の垂線Ｐに対する傾斜角は、０°である。

【0041】

１．３． 作用効果
発光装置１００では、発光層３４は、基板１０側の第１端３４ａと、基板１０とは反対側の第２端３４ｂと、を有し、柱状部３０の面内方向における第１断面３０ａは、第１端３４ａを含み、柱状部３０の面内方向における第２断面３０ｂは、積層方向において第１断面３０ａより基板１０と反対側の位置での、発光層３４を含む断面である。積層方向からみた平面視において、第１断面３０ａの中心Ｃ１は、第２断面３０ｂの中心Ｃ２と位置が異なる。そのため、発光装置１００では、例えば第１断面３０ａの中心の位置と、第２断面３０ｂの中心の位置とが一致する場合に比べて、光閉じ込め係数を小さくし、放射係数を大きくすることができる。これにより、出射される光の強度を大きくすることができる。

【0042】

発光装置１００では、第２断面３０ｂは、第２端３４ｂを含み、積層方向からみた平面視において、第１断面３０ａの一部は、第２断面３０ｂと重ならず、第２断面３０ｂの一部は、第１断面３０ａと重ならない。そのため、発光装置１００では、例えば第１断面３０ａの全面が第２断面３０ｂと重なっている場合に比べて、光閉じ込め係数を小さくし、放射係数を大きくすることができる。これにより、出射される光の強度を大きくすることができる。

【0043】

発光装置１００では、柱状部３０は、第１半導体層３２と、第１半導体層３２と導電型の異なる第２半導体層３６と、を有し、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、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。そのため、発光装置１００では、第１半導体層３２および第２半導体層３６を介して、発光層３４に電流を注入することができる。

【0044】

発光装置１００では、積層体２０の基板１０とは反対側に設けられた第２電極４２を有し、第２半導体層３６は、基板１０側の第３端３６ａと、第２電極４２側の第４端３６ｂと、を有する。第３端３６ａを含む柱状部３０の面内方向の第３断面３０ｃの中心Ｃ３と、第４端３６ｂを含む柱状部３０の面内方向の第４断面３０ｄの中心Ｃ４と、を通る直線Ｌ２の基板面１２の垂線Ｐに対する傾斜角は、第１断面３０ａの中心Ｃ１と第２断面３０ｂの中心Ｃ２とを通る直線Ｌ１の基板面１２の垂線Ｐに対する傾斜角αよりも小さい。そのため、発光装置１００では、直線Ｌ２の垂線Ｐに対する傾斜角が傾斜角αよりも大きい場合に比べて、第２電極４２の平坦性を高くすることができる。これにより、発光層３４に均一性よく電流を注入することができる。

【0045】

発光装置１００では、第１半導体層３２は、ｃ面２を有し、積層方向からみた平面視において、ｃ面２の中心Ｃ５は、ｃ面２の中心Ｃ５を含む柱状部３０の面内方向の第５断面３０ｅの中心Ｃ６とずれている。そのため、発光装置１００では、発光層３４の第１端３４ａで柱状部３０を屈曲させることできる。

【0046】

発光装置１００では、ｃ面２の中心Ｃ５を含む柱状部３０の積層方向の第６断面３０ｆにおいて、第１半導体層３２は、第１ファセット面４と、第１ファセット面４とｃ面２に対する傾斜角が異なる第２ファセット面６と、を有する。そのため、発光装置１００では、発光層３４の第１端３４ａで柱状部３０を屈曲させることできる。

【0047】

発光装置１００では、発光層３４は、ウェル層３３と、バリア層３５と、を有し、ウェル層３３は、基板１０側の第５端３３ａと、基板１０とは反対側の第６端３３ｂと、を有する。第５端３３ａを含む面内方向の第７断面３０ｇの中心Ｃ７と、第６端３３ｂを含む柱状部３０の面内方向の第８断面３０ｈの中心Ｃ８と、を通る直線Ｌ３の基板面１２の垂線Ｐに対する傾斜角は、第１断面３０ａの中心Ｃ１と第２断面３０ｂの中心Ｃ２とを通る直線Ｌ１の基板面１２の垂線Ｐに対する傾斜角αよりも小さい。そのため、発光装置１０
０では、直線Ｌ３の垂線Ｐに対する傾斜角が傾斜角αよりも大きい場合に比べて、ウェル層３３に加わる歪の均一性を高くすることができる。これにより、発光波長のばらつきを抑えることができる。

【0048】

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および図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。図６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斜視図である。図７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。

【0049】

図４に示すように、基板１０上に、バッファー層２２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、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などの物理堆積法が挙げられる。

【0050】

次に、バッファー層２２上に、マスク層２４を形成する。マスク層２４は、例えば、電子ビーム蒸着法やスパッタ法などによる成膜、およびパターニングによって形成される。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。

【0051】

図５に示すように、マスク層２４をマスクとしてバッファー層２２上に、第１半導体層３２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、ＭＢＥ法などの物理堆積法が挙げられる。

【0052】

第１半導体層３２の成長は、図６に示すように、バッファー層２２およびマスク層２４が形成された基板１０を、回転軸Ｑを中心として回転させつつ、回転軸Ｑと、分子線の強度のピーク位置Ｔと、をずらして行われる。ＭＢＥ法は、超高真空中でターゲットに分子線を照射するため、分子線を照射する位置および強度の分布をコントロールすることができる。これは、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法などの気相成長法では得られない効果である。

【0053】

以上により、図５に示すように、ｃ面２と、互いに傾斜角β，γが異なるファセット面４，６と、を有する第１半導体層３２を成長させることができる。

【0054】

図７に示すように、第１半導体層３２上に発光層３４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、ＭＢＥ法などの物理堆積法が挙げられる。発光層３４がＩｎＧａＮを含む場合、ＩｎＧａＮは歪の少ないｃ面２の中心Ｃ５付近に集中する。そのため、発光層３４は、基板面１２に対して傾いて成長する。発光層３４の成長は、例えば、回転軸Ｑと、分子線の強度のピーク位置Ｔと、を合わせて行われる。

【0055】

図１に示すように、発光層３４上に第２半導体層３６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、ＭＢＥ法などの物理堆積法が挙げられる。第２半導体層３６の成長は、例えば、回転軸Ｑと、分子線の強度のピーク位置Ｔと、を合わせて行われる。例えば、第２半導体層３６は、ＩｎＧａＮ層を含まないため、基板面１２に対して傾斜し難い。本工程により、柱状部３０を有する積層体２０を形成することができる。

【0056】

次に、バッファー層２２上に第１電極４０を形成し、第２半導体層３６上に第２電極４２を形成する。第１電極４０および第２電極４２は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。なお、第１電極４０および第２電極４２の形成順序は、特に限定されない。その後、基板１０を所定の形状に切断する。

【0057】

以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。

【0058】

３． 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８は、本実施形態に係るプロジェクター９００を模式的に示す図である。

【0059】

プロジェクター９００は、例えば、光源として、発光装置１００を有している。

【0060】

プロジェクター９００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８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。

【0061】

プロジェクター９００は、さらに、筐体内に備えられている、第１光学素子９０２Ｒと、第２光学素子９０２Ｇと、第３光学素子９０２Ｂと、第１光変調装置９０４Ｒと、第２光変調装置９０４Ｇと、第３光変調装置９０４Ｂと、投射装置９０８と、を有している。第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂは、例えば、透過型の液晶ライトバルブである。投射装置９０８は、例えば、投射レンズである。

【0062】

赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１光学素子９０２Ｒ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９０２Ｒによって集光される。なお、第１光学素子９０２Ｒ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９０２Ｇおよび第３光学素子９０２Ｂについても同様である。

【0063】

第１光学素子９０２Ｒによって集光された光は、第１光変調装置９０４Ｒに入射する。第１光変調装置９０４Ｒ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９０８は、第１光変調装置９０４Ｒによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。

【0064】

緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２光学素子９０２Ｇ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９０２Ｇによって集光される。

【0065】

第２光学素子９０２Ｇによって集光された光は、第２光変調装置９０４Ｇに入射する。第２光変調装置９０４Ｇ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９０８は、第２光変調装置９０４Ｇによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。

【0066】

青色光源１００Ｂから出射された光は、第３光学素子９０２Ｂ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９０２Ｂによって集光される。

【0067】

第３光学素子９０２Ｂによって集光された光は、第３光変調装置９０４Ｂに入射する。第３光変調装置９０４Ｂ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９０８は、第３光変調装置９０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン９１０に投射する。

【0068】

また、プロジェクター９００は、第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂから出射された光を合成して投射装置９０８に導くクロスダイクロイックプリズム９０６を有することができる。

【0069】

第１光変調装置９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂ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９０６に入射する。クロスダイクロイックプリズム９０６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９０８によりスクリーン９１０上に投射され、拡大された画像が表示される。

【0070】

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９０４Ｒ、第２光変調装置９０４Ｇ、および第３光変調装置９０４Ｂ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９０８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９１０に投射してもよい。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

上述した実施形態に係る発光装置は、プロジェクター以外にも用いることが可能である。プロジェクター以外の用途には、例えば、屋内外の照明、ディスプレイ、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。

【0074】

４． 実験例
基板上に、ｎ型のＧａＮ層と、ｉ型のＩｎＧａＮ層およびｉ型のＧａＮ層とを有する発光層と、型のＧａＮ層と、を有する柱状部を、ＭＢＥ法によりエピタキシャル成長させた。ｎ型のＧａＮ層の成長は、基板の回転軸と、分子線の強度のピーク位置と、をずらして行った。

【0075】

図９は、上記ようにして形成された柱状部の断面ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）像である。図９に示すように、発光層は、基板面に対して傾いて成長したことがわかった。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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、複数の柱状部を有する積層体と、
を有し、
前記柱状部は、発光層を有し、
前記発光層は、前記基板側の第１端と、前記基板とは反対側の第２端と、を有し、
前記柱状部の前記積層体の積層方向と直交する方向における第１断面は、前記第１端を含み、
前記柱状部の前記積層方向と直交する方向における第２断面は、前記積層方向において前記第１断面より前記基板と反対側の位置での、前記発光層を含む断面であり、
前記積層方向からみた平面視において、
前記第１断面の中心は、前記第２断面の中心と位置が異なる。

【0080】

この発光装置によれば、出射される光の強度を大きくすることができる。

【0081】

発光装置の一態様において、
前記第２断面は、前記第２端を含んでもよい。

【0082】

発光装置の一態様において、
前記積層方向からみた平面視において、
前記第１断面の一部は、前記第２断面と重ならず、
前記第２断面の一部は、前記第１断面と重ならなくてもよい。

【0083】

この発光装置によれば、出射される光の強度を大きくすることができる。

【0084】

発光装置の一態様において、
前記柱状部は、
第１半導体層と、
前記第１半導体層と導電型の異なる第２半導体層と、
を有し、
前記発光層は、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、
前記第１半導体層は、前記基板と前記発光層との間に設けられていてもよい。

【0085】

この発光装置によれば、第１半導体層および第２半導体層を介して、発光層に電流を注入することができる。

【0086】

発光装置の一態様において、
前記積層体の前記基板とは反対側に設けられた電極を有し、
前記第２半導体層は、前記基板側の第３端と、前記電極側の第４端と、を有し、
前記第３端を含む前記柱状部の前記直交する方向おける第３断面の中心と、前記第４端を含む前記柱状部の前記直交する方向おける第４断面の中心と、を通る直線の前記基板面の垂線に対する傾斜角は、前記第１断面の中心と前記第２断面の中心とを通る直線の前記基板面の垂線に対する傾斜角よりも小さくてもよい。

【0087】

この発光装置によれば、電極の平坦性を高くすることができる。

【0088】

発光装置の一態様において、
前記第１半導体層は、ｃ面を有し、
前記積層方向からみた平面視において、前記ｃ面の中心は、前記ｃ面の中心を含む前記柱状部の前記直交する方向おける第５断面の中心とずれていてもよい。

【0089】

この発光装置によれば、発光層の第１端で柱状部を屈曲させることできる。

【0090】

発光装置の一態様において、
前記ｃ面の中心を含む前記柱状部の前記積層方向おける第６断面において、
前記第１半導体層は、
第１ファセット面と、
前記第１ファセット面と前記ｃ面に対する傾斜角が異なる第２ファセット面と、
を有してもよい。

【0091】

この発光装置によれば、発光層の第１端で柱状部を屈曲させることできる。

【0092】

発光装置の一態様において、
前記発光層は、ウェル層と、バリア層と、を有し、
前記ウェル層は、前記基板側の第５端と、前記基板とは反対側の第６端と、を有し、
前記第５端を含む前記柱状部の前記直交する方向おける第７断面の中心と、前記第６端を含む前記柱状部の前記直交する方向おける第８断面の中心と、を通る直線の前記基板面の垂線に対する傾斜角は、前記第１断面の中心と前記第２断面の中心とを通る直線の前記基板面の垂線に対する傾斜角よりも小さくてもよい。

【0093】

この発光装置によれば、ウェル層に加わる歪の均一性を高くすることができる。

【0094】

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。

【符号の説明】

【0095】

２…ｃ面、４…第１ファセット面、６…第２ファセット面、１０…基板、１２…基板面、２０…積層体、２２…バッファー層、２４…マスク層、３０…柱状部、３０ａ…第１断面、３０ｂ…第２断面、３０ｃ…第３断面、３０ｄ…第４断面、３０ｅ…第５断面、３０ｆ…第６断面、３０ｇ…第７断面、３０ｈ…第８断面、３２…第１半導体層、３３…ウェル層、３３ａ…第５端、３３ｂ…第６端、３４…発光層、３４ａ…第１端、３４ｂ…第２端、３５…バリア層、３６…第２半導体層、３６ａ…第３端、３６ｂ…第４端、４０…第１電極、４２…第２電極、１００…発光装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、９００…プロジェクター、９０２Ｒ…第１光学素子、９０２Ｇ…第２光学素子、９０２Ｂ…第３光学素子、９０４Ｒ…第１光変調装置、９０４Ｇ…第２光変調装置、９０４Ｂ…第３光変調装置、９０６…クロスダイクロイックプリズム、９０８…投射装置、９１０…スクリーン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】