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JP2020024978A - 発光装置およびプロジェクター - Google Patents

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Abstract

【課題】出射される光が直線偏光である発光装置を提供する。【解決手段】基体と、前記基体に設けられ、ｐ個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、を有し、前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、前記ｐ個の柱状部の各々は、発光層を有し、前記積層体の積層方向からみて、前記複数の柱状部の各々の中心で構成される図形は、回転対称であり、前記ｐ個の柱状部のうちｑ個の柱状部の径は、前記ｐ個の柱状部のうちｒ個の柱状部の径と異なり、前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、前記ｐは、２以上の整数であり、前記ｑは、１以上ｐ未満の整数であり、前記ｒは、ｒ＝ｐ−ｑを満たす整数である、発光装置。【選択図】図３

Description

本発明は、発光装置およびプロジェクターに関する。
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。このような半導体レーザーは、例えば、プロジェクターの光源として適用される。液晶ライトバルブを用いるプロジェクターでは、光源から出射される光は、直線偏光であることが望まれている。
ＧａＮ系ナノコラムのフォトニック結晶を利用した半導体レーザーでは、ナノコラムの配列周期や直径を変えることによって、ＲＧＢの３原色の波長に合わせた設計が可能である。ただし、赤色領域で発振させるためには、直径の大きなナノコラムを用いる必要があり、欠陥や歪みが少なく発光効率がよいというナノコラムの効果が得られ難い。そのため、直径の小さな複数のナノコラムによって構成されたナノコラム集合体をナノコラムとみなして、周期的に配列させる技術が知られている。
ここで、ナノコラムは、特許文献１に記載されているように、三角形、正方形、六角形など回転対称性を有する格子パターンで配列されているため、発光装置から出射される光は、直線偏光でない。
特開２０１３−９００２号公報
上記のように、複数のナノコラムによってナノコラム集合体を形成した場合においても、ナノコラム集合体が回転対称性有する格子パターンで配列されていると、発光装置から出射される光は、直線偏光でない。
本発明に係る発光装置の一態様は、
基体と、
前記基体に設けられ、ｐ個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、
を有し、
前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、
前記ｐ個の柱状部の各々は、発光層を有し、
前記積層体の積層方向からみて、前記ｐ個の柱状部の各々の中心で構成される図形は、回転対称であり、
前記ｐ個の柱状部のうちｑ個の柱状部の径は、前記ｐ個の柱状部のうちｒ個の柱状部の径と異なり、
前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、
前記ｐは、２以上の整数であり、
前記ｑは、１以上ｐ未満の整数であり、
前記ｒは、ｒ＝ｐ−ｑを満たす整数である。
本発明に係る発光装置の一態様は、
基体と、
前記基体に設けられ、ｐ個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、
を有し、
前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、
前記ｐ個の柱状部の各々は、発光層を有し、
前記積層体の積層方向からみて、前記基体に、回転対称である前記ｐ個の格子点を規定した場合、前記ｐ個の柱状部のうちｑ個の柱状部の各々の中心は、前記格子点に配置され、前記ｐ個の柱状部のうちｒ個の柱状部の各々の中心は、前記格子点とは異なる位置に配置され、
前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、
前記ｐは、３以上の整数であり、
前記ｑは、２以上ｐ未満の整数であり、
前記ｒは、ｒ＝ｐ−ｑを満たす整数である。
前記発光装置の一態様において、
前記ｑは、前記ｐの半数より大きい整数である、発光装置。
本発明に係るプロジェクターは、
前記発光装置の一態様を有する。
第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る発光装置の柱状部集合体を模式的に示す平面図。 偏光を説明するための図。 光の強度を説明するためのグラフ。 偏光を説明するための図。 第１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。 第１実施形態の第１変形例に係る発光装置の柱状部集合体を模式的に示す平面図。 第１実施形態の第２変形例に係る発光装置の柱状部集合体を模式的に示す平面図。 第１実施形態の第３変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る発光装置の柱状部集合体を模式的に示す平面図。 第２実施形態の第１変形例に係る発光装置の柱状部集合体を模式的に示す平面図。 第２実施形態の第２変形例に係る発光装置の柱状部集合体を模式的に示す平面図。 第３実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
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。
１． 第１実施形態
１．１． 発光装置
まず、第１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、
第１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。図２は、第１実施形態に係る発光装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。
発光装置１００は、図１および図２に示すように、基体１０と、積層体２０と、第１電極５０と、第２電極５２と、を含む。なお、便宜上、図２では、第２電極５２の図示を省略している。
基体１０は、例えば、板状の形状を有している。基体１０は、例えば、Ｓｉ基板、ＧａＮ基板、サファイア基板などである。
積層体２０は、基体１０に設けられている。図示の例では、積層体２０は、基体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。
なお、本発明において、「上」とは、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、柱状部３０の発光層３３からみて基体１０から遠ざかる方向のことであり、「下」とは、積層方向において、発光層３３からみて基体１０に近づく方向のことである。
また、本発明において、「積層体２０の積層方向」とは、柱状部３０の第１半導体層３１と発光層３３との積層方向のことである。
バッファー層２２は、基体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層などである。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６０が設けられている。
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の積層方向と直交する方向における断面形状は、例えば、多角形、円などである。図２に示す例では、柱状部３０の断面形状は、正六角形である。柱状部３０の径は、例えば、ｎｍオーダーであり、具体的には１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。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の積層方向の大きさは、例えば、０．１μｍ以上５μｍ以下である。
なお、本発明において、「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の平面形状が多角形の場合は、該多角形を内部に含む最小の円、すなわち最小包含円の直径である。また、「平面形状」とは、積層方向からみた形状のことである。
柱状部３０は、図１に示すように、第１半導体層３１と、第１ガイド層３２と、発光層３３と、第２ガイド層３４と、第２半導体層３５と、を有している。
第１半導体層３１は、バッファー層２２上に設けられている。第１半導体層３１は、基体１０と発光層３３との間に設けられている。第１半導体層３１は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層などである。
第１ガイド層３２は、第１半導体層３１上に設けられている。第１ガイド層３２は、第１半導体層３１の径よりも大きい径を有している。図示の例では、第１ガイド層３２の径は、積層方向において変化している。第１ガイド層３２は、例えば、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とから構成された半導体超格子(ＳＬ)構造を有している。第１ガイド層３２を構成するＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層の数は、特に限定されない。
発光層３３は、第１ガイド層３２上に設けられている。発光層３３は、第１半導体層３１と第２半導体層３５との間に設けられている。発光層３３は、電流が注入されることで光を発生させることが可能な層である。発光層３３は、例えば、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とから構成された量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。発光層３３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ガイド層３４は、発光層３３上に設けられている。第２ガイド層３４は、例えば、ＧａＮ層とＩｎＧａＮ層とから構成された半導体超格子(ＳＬ)構造を有している。第２ガイド層３４を構成するＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層の数は、特に限定されない。第１ガイド層３２および第２ガイド層３４は、発光層３３と、積層方向とは直交した方向に伝搬する光と、の重なりを大きくする、すなわち光閉じ込め係数を大きくする機能を有する層である。
第２半導体層３５は、第２ガイド層３４上に設けられている。第２半導体層３５は、第１半導体層３１と導電型の異なる層である。第２半導体層３５は、例えば、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＮ層などである。第１半導体層３１および第２半導体層３５は、発光層３３に光を閉じ込める機能を有するクラッド層である。
発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層３５、不純物がドープされていない発光層３３および第１，第２ガイド層３２，３４、ならびにｎ型の第１半導体層３１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５０と第２電極５２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３３に電流が注入されて発光層３３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３３において発生した光は、第１半導体層３１および第２半導体層３５により積層方向と直交する方向に伝搬し、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、発光層３３において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。
なお、図示はしないが、基体１０とバッファー層２２との間、または基体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３３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５２側からのみ光を出射することができる。
柱状部３０は、柱状部集合体４０を構成している。積層体２０は、図２に示すように、柱状部集合体４０を複数有している。図示の例では、複数の柱状部集合体４０は、三角格子状に配列されている。積層方向からみて、隣り合う柱状部集合体４０の中心の間の距離は、２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。ここで、図３は、柱状部集合体４０を模式的に示す平面図である。
柱状部集合体４０は、図２および図３に示すように、ｐ個の柱状部３０からなる。「ｐ」は、２以上の整数であり、例えば３以上１５以下の整数であり、好ましくは３以上７以下の整数である。図示の例では、「ｐ」は７であり、柱状部集合体４０は、７個の柱状部３０からなる。柱状部集合体４０は、赤色領域の光を発振させることができる柱状部３０の集合体である。積層方向からみて、柱状部集合体４０において、隣り合う柱状部３０の中心の間の距離は、５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。ｐ個の柱状部３０の各々は、発光層３３を有している。
柱状部集合体４０において、図３に示すように、積層方向からみて、例えば、ｐ個の柱状部３０の各々の中心Ｃで構成される図形Ｆは、回転対称である。すなわち、図形Ｆは、
ｎを２以上の整数とした場合に、ｎ回対称である。図示の例では、図形Ｆは、６回対称である。このように、例えば３個以上の中心Ｃからなる図形Ｆが回転対称であるため、図形Ｆが回転対称でない場合、例えば、３個以上の柱状部が１直線に並んでいる場合に比べて、積層方向と直交する方向において、複数の方向に共振する光をより等方的に閉じ込めることができ、赤色領域の光を発振させることができる柱状部集合体４０を構成し易い。例えば、３方向に同じような屈折率周期構造を作ることができるため、３方向で共振する光を同じように閉じ込めることができる。そのため、共振する３方向において光が漏れ易い方向がなく、効率的に光を閉じ込めることができる。図示の例では、柱状部３０の中心Ｃは、図示しない正六角形の各頂点と、該正六角形の中心と、に配置されている。該正六角形の中心は、柱状部集合体４０の中心と重なっている。例えば、図示はしないが、隣り合う中心Ｃを結んだ線分で構成される図形は、回転対称である。
柱状部集合体４０において、積層方向からみて、ｐ個の柱状部３０のうちｑ個の第１柱状部３０ａの径Ｄ１は、ｐ個の柱状部３０のうちｒ個の第２柱状部３０ｂの径Ｄ２と異なっている。第２柱状部３０ｂの径Ｄ２は、第１柱状部３０ａの径Ｄ１よりも小さい。「ｑ」は、１以上ｐ未満の整数である。「ｒ」は、ｒ＝ｐ−ｑを満たす整数である。
図示の例では、「ｑ」は、６であり、「ｒ」は、１である。柱状部集合体４０は、第１柱状部３０ａよりも径が小さい第２柱状部３０ｂを有しているため、積層方向からみて、柱状部集合体４０の形状は、回転対称ではない。すなわち、ｍを２以上の整数とした場合に、柱状部集合体４０の形状は、ｍ回対称ではない。第２柱状部３０ｂは、柱状部集合体４０の中心と重ならないように配置されている。
ここで、「柱状部の径」とは、柱状部３０の第１半導体層３１の径、第１ガイド層３２の径、発光層３３の径、第２ガイド層３４の径、第２半導体層３５の径のうちの最大の径である。図示の例では、第２柱状部３０ｂの第１半導体層３１の径、第１ガイド層３２の径、発光層３３の径、第２ガイド層３４の径、第２半導体層３５の径は、それぞれ、第１柱状部３０ａの第１半導体層３１の径、第１ガイド層３２の径、発光層３３の径、第２ガイド層３４の径、第２半導体層３５の径よりも小さい。発光層３３の径と、第２ガイド層３４の径と、第２半導体層３５の径とは、例えば、同じである。
なお、図示はしないが、柱状部集合体４０は、第２柱状部３０ｂを複数有していてもよい。ただし、径が小さい第２柱状部３０ｂが１個の方が、積層方向と直交する方向に伝搬する光と、発光層３３とが重なる領域を大きくすることができる。
第１電極５０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５０とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極５０は、第１半導体層３１と電気的に接続されている。図示の例では、第１電極５０は、バッファー層２２を介して、第１半導体層３１と電気的に接続されている。第１電極５０は、発光層３３に電流を注入するための一方の電極である。第１電極５０としては、例えば、バッファー層２２側から、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いる。なお、基体１０が導電性の場合には、図示はしないが、第１電極５０は、基体１０の下に設けられていてもよい。
第２電極５２は、第２半導体層３５上に設けられている。第２半導体層３５は、第２電極５２とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極５２は、第２半導体層３５と電気的に接続されている。第２電極５２は、発光層３３に電流を注入するための他方の電極である。第２電極５２としては、例えば、ＩＴＯ（indium tin oxide）などを用いる。
なお、上記では、ＩｎＧａＮ系の発光層３３について説明したが、本発明に係る発光層３３しては、電流が注入されることで発光可能なあらゆる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。
発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
発光装置１００では、ｐ個の柱状部３０のうちｑ個の第１柱状部３０ａの径Ｄ１は、ｐ個の柱状部３０のうちｒ個の第２柱状部３０ｂの径Ｄ２と異なり、柱状部集合体４０の形状は、回転対称ではない。そのため、発光装置１００から出射される光は、直線偏光である。したがって、発光装置１００は、液晶ライトバルブを用いるプロジェクターの光源として、好適に用いられる。また、発光装置１００は、例えば、単峰性の光を出射することができる。
ここで、図４は、柱状部集合体の形状が回転対称の場合の偏光を説明するための図である。図５は、図４に示すＶ−Ｖ線の光の強度を説明するためのグラフである。図６は、発光装置１００の偏光を説明するための図である。柱状部集合体の形状が回転対称の場合、例えば、図４に示すように、出射される光Ｌの各位置における電場Ｅの振動方向は揃っておらず、図４および図５に示すように、中央部では電場Ｅが打ち消し合って、出射される光Ｌの形状、すなわちビームの形状は、ドーナツ状となる。一方、発光装置１００では、図６に示すように、電場Ｅの振動方向は全て揃っており、発光装置１００から出射される光は、直線偏光である。図６に示す例では、出射される光Ｌの形状は、円である。すなわち、単峰性となっている。
また、発光装置１００では、第１柱状部３０ａの径が第２柱状部３０ｂの径と異なることにより、柱状部集合体４０の形状が回転対称ではないため、例えば、回転対称である柱状部集合体の柱状部を１つ減らすことによって柱状部集合体の形状を回転対称でなくした場合に比べて、第２電極５２が柱状部３０の側面に回り込み難い。そのため、例えば、リーク電流が発生し難い。さらに、積層方向と直交する方向に伝搬する光と、発光層３３とが重なる領域を大きくすることができる。
１．２． 発光装置の製造方法
次に、第１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７は、第１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７に示すように、基体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、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などが挙げられる。
次に、バッファー層２２上に、マスク層６０を形成する。マスク層６０は、例えば、電子ビーム蒸着法やプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによる成膜、ならびにフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によるパターニングによって形成される。積層方向からみて、マスク層６０の第２柱状部３０ｂを形成するための開口部６２の面積は、マスク層６０の第１柱状部３０ａを形成するための開口部６２の面積よりも小さい。これにより、第２柱状部３０ｂの径を第１柱状部３０ａの径よりも小さくすることができる。
図１に示すように、マスク層６０をマスクとしてバッファー層２２上に、第１半導体層３１、第１ガイド層３２、発光層３３、第２ガイド層３４、および第２半導体層３５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法、ＭＢＥ法などが挙げられる。以上の工程により、複数の柱状部３０からな
る柱状部集合体４０を形成することができる。
次に、バッファー層２２上に第１電極５０を形成し、第２半導体層３５上に第２電極５２を形成する。第１電極５０および第２電極５２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５０および第２電極５２の形成順序は、特に限定されない。
以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。
１．３． 発光装置の変形例
１．３．１． 第１変形例
次に、第１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８は、第１実施形態の第１変形例に係る発光装置１１０の柱状部集合体４０を模式的に示す平面図である。
以下、第１実施形態の第１変形例に係る発光装置１１０において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、以下に示す第１実施形態の第２，第３変形例に係る発光装置において同様である。
上述した発光装置１００では、図３に示すように、柱状部集合体４０は、７個の柱状部３０からなっていた。これに対し、発光装置１１０では、図８に示すように、柱状部集合体４０は、４個の柱状部３０からなる。図示の例では、４個の柱状部３０の中心Ｃで構成される図形Ｆは、２回対称である。柱状部３０の中心Ｃは、図示しない菱形の各頂点に配置されている。
１．３．２． 第２変形例
次に、第１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９は、第１実施形態の第２変形例に係る発光装置１２０の柱状部集合体４０を模式的に示す平面図である。
上述した発光装置１００では、図３に示すように、柱状部集合体４０は、７個の柱状部３０からなっていた。これに対し、発光装置１２０では、図９に示すように、柱状部集合体４０は、３個の柱状部３０からなる。図示の例では、３個の柱状部３０の中心Ｃで構成される図形Ｆは、３回対称である。柱状部３０の中心Ｃは、図示しない正三角形の各頂点に配置されている。
なお、本発明に係る柱状部集合体を構成する複数の柱状部の数は、上述した、３個、４個、７個の例に限定されない。
１．３．３． 第３変形例
次に、第１実施形態の第３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１０は、第１実施形態の第３変形例に係る発光装置１３０を模式的に示す平面図である。
上述した発光装置１００では、図１に示すように、柱状部３０において、発光層３３の径と第２半導体層３５の径とは、同じであった。これに対し、発光装置１３０では、図１０に示すように、第２半導体層３５の径は、発光層３３の径よりも大きい。
図示の例では、第１ガイド層３２の径、発光層３３の径、および第２ガイド層３４の径は、同じである。例えば、第１ガイド層３２、発光層３３、第２ガイド層３４、および第
２半導体層３５をエピタキシャル成長させる際の成長温度を調整することにより、第２半導体層３５の径を、第１ガイド層３２の径、発光層３３の径、および第２ガイド層３４の径よりも大きくすることができる。
２． 第２実施形態
２．１． 発光装置
次に、第２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１１は、第２実施形態に係る発光装置２００の柱状部集合体４０を模式的に示す平面図である。
以下、第２実施形態に係る発光装置２００において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
上述した発光装置１００では、図３に示すように、積層方向からみて、第１柱状部３０ａの径Ｄ１は、第２柱状部３０ｂの径Ｄ２と異なっていた。これに対し、発光装置２００では、図１１に示すように、積層方向からみて、例えば、第１柱状部３０ａの径は、第２柱状部３０ｂの径と同じである。
発光装置２００は、ｐ個の柱状部３０からなる柱状部集合体４０を有している。積層方向からみて、基体１０に、回転対称であるｐ個の格子点Ｇを規定した場合、ｐの柱状部３０のうちｑ個の第１柱状部３０ａの各々の中心Ｃは、格子点Ｇに配置されている。ｐ個の柱状部３０のうちｒ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、格子点Ｇとは異なる位置に配置されている。格子点Ｇは、積層方向からみて、基体１０に規定された仮想の点である。「ｐ」は、３以上の整数である。「ｑ」は、２以上ｐ未満の整数であり、例えば、「ｐ」の半数より大きい整数である。「ｒ」は、ｒ＝ｐ−ｑを満たす整数である。
図示の例では、「ｐ」は、７であり、「ｑ」は、６であり、「ｒ」は１である。ｐ個の格子点Ｇで構成される図形は、６回対称である。格子点Ｇは、図示しない正六角形の各頂点と、該正六角形の中心と、に配置されている。第２柱状部３０ｂの中心Ｃと、第２柱状部３０ｂの中心Ｃに最も違い格子点Ｇと、の間の距離は、例えば、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下である。
柱状部集合体４０は、格子点Ｇと異なる位置に中心Ｃを備える第２柱状部３０ｂを有しているため、積層方向からみて、柱状部集合体４０の形状は、回転対称ではない。
発光装置２００は、例えば、以下の特徴を有する。
発光装置２００では、積層方向からみて、基体１０に、回転対称であるｐ個の格子点Ｇを規定した場合、ｐ個の柱状部３０のうちｑ個の第１柱状部３０ａの各々の中心Ｃは、格子点Ｇに配置され、ｐ個の柱状部３０のうちｒ個の第２柱状部３０ｂの各々の中心Ｃは、格子点Ｇとは異なる位置に配置され、柱状部集合体の形状は、回転対称ではない。そのため、発光装置１００と同様に、発光装置２００から出射される光は、直線偏光である。さらに、格子点Ｇと異なる位置に中心Ｃを備える第２柱状部３０ｂを有することにより、柱状部集合体４０の形状は回転対称ではないため、例えば、第１柱状部３０ａの径が第２柱状部３０ｂの径と異なることにより、柱状部集合体４０の形状が回転対称ではない場合に比べて、積層方向と直交する方向に伝搬する光と、発光層３３とが重なる領域を大きくすることができる。
発光装置２００では、「ｑ」は、「ｐ」の半数より大きい整数である。そのため、ｐ個の柱状部３０のうち半数より多い柱状部３０を、格子点Ｇに配置することができる。これにより、発光装置２００では、ｐ個の柱状部３０のうち半数より多い柱状部が格子点Ｇに
配置されていない場合に比べて、例えば、積層方向と直交する方向において、複数の方向に共振する光をより等方的に閉じ込めることができ、赤色領域の光を発振させることができる柱状部集合体４０を構成し易い。発光装置２００では、例えば、複数の方向に同じような屈折率周期構造を作ることができるため、複数の方向で共振する光を同じように閉じ込めることができ、光の閉じ込めが有利になる。
２．２． 発光装置の製造方法
次に、第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法について説明する。第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法は、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法と、基本的に同じである。したがって、その詳細な説明を省略する。
２．３． 発光装置の変形例
２．３．１． 第１変形例
次に、第２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１２は、第２実施形態の第１変形例に係る発光装置２１０の柱状部集合体４０を模式的に示す平面図である。
以下、第２実施形態の第１変形例に係る発光装置２１０において、上述した第２実施形態に係る発光装置２００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、以下に示す第２実施形態の第２変形例に係る発光装置において同様である。
上述した発光装置２００では、図１１に示すように、柱状部集合体４０は、７個の柱状部３０からなっていた。これに対し、発光装置２１０では、図１２に示すように、柱状部集合体４０は、４個の柱状部３０からなる。図示の例では、格子点Ｇは、図示せぬ菱形の各頂点に配置されている。
２．３．２． 第２変形例
次に、第２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１３は、第２実施形態の第２変形例に係る発光装置２２０の柱状部集合体４０を模式的に示す平面図である。
上述した発光装置２００では、図１１に示すように、柱状部集合体４０は、７個の柱状部３０からなっていた。これに対し、発光装置２２０では、図１３に示すように、柱状部集合体４０は、３個の柱状部３０からなる。図示の例では、格子点Ｇは、図示せぬ正三角形菱形の各頂点に配置されている。
３． 第３実施形態
次に、第３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１４は、第３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。
本発明に係るプロジェクターは、本発明に係る発光装置を有している。以下では、本発明に係る発光装置として発光装置１００を有するプロジェクター９００について説明する。
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。赤色光源１００Ｒ、緑色光源１００Ｇ、および青色光源１００Ｂの各々は、例えば、複数の発光装置１００を積層方向と直交する方向にアレイ状に配置させ、複数の発光装置１００において基体１０を共通基板としたものである。赤色光源１００Ｒ、
緑色光源１００Ｇ、青色光源１００Ｂの各々を構成する発光装置１００の数は、特に限定されない。なお、便宜上、図１４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。
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レンズアレイ９０２Ｒと、第２レンズアレイ９０２Ｇと、第３レンズアレイ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。
赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１レンズアレイ９０２Ｒに入射する。赤色光源１００Ｒから出射された光は、第１レンズアレイ９０２Ｒによって、集光され、例えば重畳されることができる。
第１レンズアレイ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。
緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２レンズアレイ９０２Ｇに入射する。緑色光源１００Ｇから出射された光は、第２レンズアレイ９０２Ｇによって、集光され、例えば重畳されることができる。
第２レンズアレイ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。
青色光源１００Ｂから出射された光は、第３レンズアレイ９０２Ｂに入射する。青色光源１００Ｂから出射された光は、第３レンズアレイ９０２Ｂによって、集光され、例えば重畳されることができる。
第３レンズアレイ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。
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。
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十字状に配置されている。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。
プロジェクター９００では、直線偏光である光を出射することができる発光装置１００を有する。そのため、プロジェクター９００では、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において光の通過および遮断の制御を、より確実に行うことができる。
本発明に係る発光装置の用途は、上述した実施形態に限定されず、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、ディスプレイのバックライト、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。
本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、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である。また、本発明は、実施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、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
１０…基体、２０…積層体、２２…バッファー層、３０…柱状部、３０ａ…第１柱状部、３０ｂ…第２柱状部、３１…第１半導体層、３２…第１ガイド層、３３…発光層、３４…第２ガイド層、３５…第２半導体層、４０…柱状部集合体、５０…第１電極、５２…第２電極、６０…マスク層、６２…開口部、１００…発光装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、１１０，１２０，１３０，２００，２１０，２２０…発光装置、９００…プロジェクター、９０２Ｒ…第１レンズアレイ、９０２Ｇ…第２レンズアレイ、９０２Ｂ…第３レンズアレイ、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

Claims (4)

  1. 基体と、
    前記基体に設けられ、ｐ個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、
    を有し、
    前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、
    前記ｐ個の柱状部の各々は、発光層を有し、
    前記積層体の積層方向からみて、前記ｐ個の柱状部の各々の中心で構成される図形は、回転対称であり、
    前記ｐ個の柱状部のうちｑ個の柱状部の径は、前記ｐ個の柱状部のうちｒ個の柱状部の径と異なり、
    前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、
    前記ｐは、２以上の整数であり、
    前記ｑは、１以上ｐ未満の整数であり、
    前記ｒは、ｒ＝ｐ−ｑを満たす整数である、発光装置。
  2. 基体と、
    前記基体に設けられ、ｐ個の柱状部からなる柱状部集合体を有する積層体と、
    を有し、
    前記積層体は、前記柱状部集合体を複数有し、
    前記ｐ個の柱状部の各々は、発光層を有し、
    前記積層体の積層方向からみて、前記基体に、回転対称である前記ｐ個の格子点を規定した場合、前記ｐ個の柱状部のうちｑ個の柱状部の各々の中心は、前記格子点に配置され、前記ｐ個の柱状部のうちｒ個の柱状部の各々の中心は、前記格子点とは異なる位置に配置され、
    前記柱状部集合体の形状は、回転対称ではなく、
    前記ｐは、３以上の整数であり、
    前記ｑは、２以上ｐ未満の整数であり、
    前記ｒは、ｒ＝ｐ−ｑを満たす整数である、発光装置。
  3. 請求項２において、
    前記ｑは、前記ｐの半数より大きい整数である、発光装置。
  4. 請求項１ないし３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。
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