(57)【要約】      （修正有）【課題】垂直共振器型の発光素子を含み、取り出し光の強度ムラを低減することが可能な発光装置を提供する。【解決手段】搭載基板１１と、搭載基板上に搭載され、搭載基板に垂直な光軸ＡＸ及び搭載基板に平行な光出射面１２Ａを有する垂直共振器型の発光素子１２と、を有し、発光素子は、光出射面に形成され、光軸に沿って柱状に窪みかつ光軸と同軸の第１の凹部Ｒ１と、第１の凹部の底面に形成され、光軸に沿って柱状に窪みかつ光軸と同軸の第２の凹部Ｒ２と、を有する。【選択図】図１
2018163990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載基板と、
前記搭載基板上に搭載され、前記搭載基板に垂直な光軸及び前記搭載基板に平行な光出射面を有する垂直共振器型の発光素子と、を有し、
前記発光素子は、前記光出射面に形成され、前記光軸に沿って柱状に窪みかつ前記光軸と同軸の第１の凹部と、前記第１の凹部の底面に形成され、前記光軸に沿って柱状に窪みかつ前記光軸と同軸の第２の凹部と、を有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記第１の凹部は、前記発光素子の共振光の前記光出射面における出射幅以下の最大幅を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の凹部を埋め込んで前記発光素子の前記光出射面上に形成された蛍光体層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記発光素子は、前記第２の凹部の底面に形成され、前記光軸に沿って柱状に窪みかつ前記光軸と同軸の第３の凹部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光素子は、前記第１の凹部の外側の前記光出射面の領域に凹凸構造を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の凹部は、円柱形状を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項７】
搭載基板と、
前記搭載基板上に並置され、各々が前記搭載基板に垂直な光軸及び前記搭載基板に平行な光出射面を有する複数の垂直共振器型の発光素子と、を有し、
前記発光素子の各々は、前記光出射面に形成され、前記光軸に沿って柱状に窪みかつ前記光軸と同軸の第１の凹部と、前記第１の凹部の底面に形成され、前記光軸に沿って柱状に窪みかつ前記光軸と同軸の第２の凹部と、を有することを特徴とする発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直共振器型面発光レーザ（VCSEL：vertical cavity surface emitting laser）などの垂直共振器型発光素子を含む発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（以下、単に面発光レーザと称する）などの垂直共振器型発光素子は、基板面に対して垂直に光を共振させ、当該基板面に垂直な方向に光を出射させる構造を有する発光素子である。また、例えば、面発光レーザなどの半導体発光素子がアレイ状に複数個配置された発光装置や、発光素子からの光の波長を変換する蛍光体層を含む発光装置が知られている。例えば、特許文献１には、垂直共振器型面発光レーザを含む発光素子と、発光素子から放射される励起光を異なる波長の光に変換する蛍光体層とを含む照明装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2004-134633号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、面発光レーザなどの垂直共振器型発光素子は、高出力であり、省スペースでアレイ化することが可能な発光素子である。しかし、垂直共振器型発光素子は、例えば灯具として用いる場合、強度ムラの点で課題を有している。例えば、蛍光体層などを用いて波長変換を行うことを考慮すると、当該発光素子からの取出し光が蛍光体層の全域に均一に照射されず、蛍光体からの取り出し光に色ムラが生ずる場合がある。また、局所的に高密度の光が照射されることで蛍光体層が早期に劣化する場合がある。
【０００５】
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、垂直共振器型の発光素子を含み、取り出し光の強度ムラを低減することが可能な発光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による発光装置は、搭載基板と、搭載基板上に搭載され、光出射面を有する垂直共振器型の発光素子と、を有し、発光素子は、光出射面に形成され、発光素子の光軸に沿って柱状に窪みかつ光軸と同軸の第１の凹部と、第１の凹部の底面に形成され、光軸に沿って柱状に窪みかつ光軸と同軸の第２の凹部と、を有することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明による発光装置は、搭載基板と、搭載基板上に並置され、各々が光出射面を有する複数の垂直共振器型の発光素子と、を有し、発光素子の各々は、光出射面に形成され、発光素子の光軸に沿って柱状に窪みかつ光軸と同軸の第１の凹部と、第１の凹部の底面に形成され、光軸に沿って柱状に窪みかつ光軸と同軸の第２の凹部と、を有することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は、実施例１に係る発光装置の断面図であり、（ｂ）は、実施例１に係る発光装置の模式的な上面図である。
【図２】実施例１に係る発光装置内における光の進路を模式的に示す図である。
【図３】実施例１の変形例に係る発光装置の断面図である。
【図４】実施例２に係る発光装置の断面図である。
【図５】（ａ）は、実施例３に係る発光装置の模式的な斜視図であり、（ｂ）は、実施例３に係る発光装置の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１（ａ）は、実施例１に係る発光装置１０の断面図である。図１（ｂ）は、発光装置１０の模式的な上面図である。図１（ｂ）は、発光素子１２の光出射面１２Ａを模式的に示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図１（ａ）及び（ｂ）を用いて、発光装置１０の構造について説明する。
【００１１】
発光装置１０は、搭載基板１１及び搭載基板１１上に搭載された垂直共振器型の発光素子（以下、単に発光素子と称する）１２を含む。本実施例においては、発光素子１２は、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）素子である。また、発光装置１２は面発光レーザ装置である。搭載基板１１は、例えば、Ｓｉ、ＡｌＮ又はＳｉＣなどの高い熱伝導性を有する材料からなる。
【００１２】
なお、発光素子１２は、搭載基板１１に垂直な方向を共振器長方向とし、搭載基板１１に垂直な方向に光を出射する発光素子であればよく、例えば垂直共振器型発光ダイオードであってもよい。また、本実施例においては、搭載基板１１及び発光素子１２は、矩形の上面形状を有する。
【００１３】
本実施例においては、発光素子１２は、搭載基板１１上に形成された配線電極１１Ａ上にフリップチップ実装によって実装（搭載）されている。具体的には、発光素子１２は、配線電極１１Ａ上に、反射電極２１、第１の反射鏡２２、第１の電極２３、電流狭窄層２４、活性層２５Ｂを含む半導体構造層２５、第２の反射鏡２６及び半導体基板２７がこの順で順次積層された構造を有する。第１及び第２の反射鏡２２及び２６は、半導体構造層２５を挟んで互いに対向して配置されている。
【００１４】
本実施例においては、反射電極２１は、Ａｇなどの反射金属からなる金属膜である。第１の反射鏡２２は、複数の誘電体層が積層されて分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）を構成する多層膜反射鏡である。第１の電極２３は、例えばＩＴＯ膜又はＩＺＯ膜などの透光性電極膜である。
【００１５】
また、本実施例においては、電流狭窄層２４は、例えばＳｉＯ2やＳｉＮなどの絶縁材料からなる絶縁層であり、電流狭窄部として開口部２４Ａを有する。第２の反射鏡２６は、複数の半導体層が積層されて分布ブラッグ反射器を構成する多層膜反射鏡である。
【００１６】
また、本実施例においては、半導体基板２７は、ＧａＮ基板である。第２の反射鏡２６及び半導体構造層２５は、例えば、ＡｌxＩｎyＧａ1-x-yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成を有する。なお、本実施例においては、半導体基板２７は、第２の反射鏡２６及び半導体構造層２５の結晶成長に用いられる成長用基板である。
【００１７】
また、半導体構造層２５は、発光層２５Ｂを挟んで第１及び第２の半導体層２５Ａ及び２５Ｃが形成された構造を有する。本実施例においては、第１の半導体層２５Ａは、ｐ型半導体層であり、例えばｐ−ＧａＮ層である。第２の半導体層２５Ｃは、第１の半導体層２５Ａとは反対の導電型のｎ型半導体層であり、例えばｎ−ＧａＮ層である。また、発光層２５Ｂは、例えば、ＩｎＧａＮ層及びＧａＮ層からなる多重量子井戸構造を有する。
【００１８】
第１の半導体層２５Ａは、電流狭窄層２４の開口部２４Ａにおいて第１の電極２３に接続されている。本実施例においては、第１の電極２３はｐ電極として機能する。また、第１の反射鏡２２は、電流狭窄層２４上の領域に開口部を有し、当該開口部を介して第１の電極２３と反射電極２１とが接続されている。従って、配線電極１１Ａは、半導体構造層２５の第１の半導体層２５Ａに接続されている。なお、図示していないが、搭載基板１１上には、半導体構造層２５の第２の半導体層２５Ｃに接続された接続電極を有する。
【００１９】
本実施例においては、発光素子１２からの放出光は、半導体基板２７の上面から、搭載基板１１に垂直な方向に出射される。すなわち、半導体基板２７の上面（搭載基板１１側とは反対側の表面）は、発光素子１２の光出射面１２Ａとして機能する。また、発光素子１２からの出射光の光軸ＡＸは搭載基板１１の上面（発光素子１２の搭載面）に垂直な方向にある。換言すれば、発光素子１２は、搭載基板１１上に搭載され、搭載基板１１に垂直な光軸ＡＸ及び搭載基板１１に平行な光出射面１２Ａを有する。
【００２０】
また、発光素子１２は、発光素子１２の光出射面１２Ａに２つの凹部（第１及び第２の凹部）Ｒ１及びＲ２を有する。より具体的には、発光素子１２は、光出射面１２Ａに形成され、発光素子１２の光軸ＡＸに沿ってかつ光軸ＡＸと同軸に窪んだ柱状の第１の凹部Ｒ１と、第１の凹部Ｒ１の底面に形成され、当該光軸ＡＸに沿ってかつ光軸ＡＸと同軸に窪んだ柱状の第２の凹部Ｒ２と、を有する。
【００２１】
第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２は、例えば、発光素子１２を搭載基板１１に搭載した後、ドライエッチングなどによって半導体基板２７の表面を加工することで、形成することができる。
【００２２】
なお、図１（ｂ）に示すように、本実施例においては、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２は、円柱形状を有する。また、第２の凹部Ｒ２の幅（直径）Ｗ２は、第１の凹部Ｒ１の幅（直径）Ｗ１よりも小さい。換言すれば、発光素子１２は、光出射面１２Ａに、発光素子１２の光軸ＡＸに同軸でかつ互いに同軸の多段凹部を有する。
【００２３】
また、本実施例においては、電流狭窄層２４の開口部２４Ａは円形状を有する。また、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２は、開口部２４Ａに同軸に配置されている。また、開口部２４Ａは、第２の凹部Ｒ２の幅Ｗ２よりも小さな開口幅（開口径）ＡＷを有する。
【００２４】
例えば、第１の凹部Ｒ１の幅（直径）Ｗ１は、４０〜５０μｍである。また、例えば、電流狭窄層２４の開口部２４Ａの開口幅ＡＷは、約１０μｍである。なお、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２の幅Ｗ１及びＷ２並びに電流狭窄層２４の開口幅ＡＷは、それぞれの領域の最大幅であるものとし、例えば円形であれば直径であり、楕円形であれば長径である。なお、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２並びに電流狭窄層２４の開口部２４Ａは、円形上である場合に限定されず、例えば矩形であってもよい。
【００２５】
再度図１（ａ）を参照すると、発光装置１０は、発光素子１２の光出射面１２Ａ上に形成された反射防止膜（ＡＲ膜）１３を有する。本実施例においては、反射防止膜１３は、光出射面１２Ａにおける第１の凹部Ｒ１の外側の領域に形成されている。
【００２６】
また、発光装置１０は、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２を埋め込んで発光素子１２の光出射面１２Ａ上に形成された蛍光体層１４を有する。本実施例においては、蛍光体層１４は、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２を埋め込み、反射防止膜１３上に形成されている。蛍光体層１４は、例えば蛍光体粒子を含むバインダ層からなる。
【００２７】
図２は、発光装置１０内の光の進路を模式的に示す図である。図２は、図１（ａ）と同様の断面図である。まず、本実施例においては、発光素子１２の半導体構造層２５は、半導体構造層２５を挟んで互いに対向する第１及び第２の反射鏡２２及び２６によって共振器を構成する。発光素子１２における共振器の幅は、電流狭窄層２４の開口部２４Ａの開口幅ＡＷに対応する。また、発光素子１２における共振器の長さは第１及び第２の反射鏡２２及び２６間の距離に対応する。
【００２８】
半導体構造層２５の発光層２５Ｂから放出された光は、第１及び第２の反射鏡２２及び２５間において多重反射を繰り返し、共振状態に至る（レーザ発振を行う）。この共振光（レーザ光）Ｌ１は、その一部が第２の反射鏡２６を透過して、電流狭窄部２４の開口部２４Ａ上の第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２の底部に向かって進む。また、共振光Ｌ１のビーム径は電流狭窄層２４の開口部２４Ａの開口幅ＡＷ（図１（ａ）参照）によって定まる。
【００２９】
ここで、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２は、上記したように、柱状に形成されている。具体的には、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２は、その底端部に角部が設けられ、底面と側面とが当該底端部で直角に交わるような断面形状を有する。また、本実施例においては、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２は、その各々の底面が発光素子１２の光軸ＡＸに垂直に設けられ、その各々の側面は光軸ＡＸに沿って設けられている。
【００３０】
これによって、発光素子１２の光出射面１２Ａの面内方向において、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２の側面を界面として凹部の内外で急峻な屈折率差が生ずることとなる。なお、本実施例においては、凹部の内側（蛍光体層１４の領域）では屈折率は相対的に低く、凹部の外側（半導体基板２７の領域）では屈折率は相対的に高い。
【００３１】
共振光Ｌ１は、このような第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２に入射することよって、回折を起こす。そして、発光素子１２の光出射面１２Ａからは、この回折光（回折レーザ光）Ｌ２が出射される。
【００３２】
換言すれば、発光素子１２は、共振光Ｌ１を回折させる第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２を有する。また、発光素子１２は、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２によって共振光Ｌ１を回折させて出射させる。
【００３３】
また、図２に示すように、第１の凹部Ｒ１の幅Ｗ１は、光出射面１２Ａにおける共振光Ｌ１の出射幅以下である。第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２の底部の全体に共振光Ｌ１が照射される。従って、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２の各々において共振光Ｌ１が回折され、回折光Ｌ２が生成される。
【００３４】
なお、共振光Ｌ１の幅は、例えば、光強度がピーク値から１／ｅ2又は１／１０となる位置を端部とした共振光Ｌ１のビーム幅である。そして、共振光Ｌ１の光出射面１２Ａにおける出射幅は、当該共振光Ｌ１の光出射面１２Ａでのビーム幅である。例えば、共振光Ｌ１としてのレーザ光は、電流狭窄層２４の開口部２４Ａの開口幅ＡＷに対応するビーム幅（ビーム径）から、光出射面１２Ａに向けて、約１０°の角度で広がった幅で光出射面１２Ａに到達する。
【００３５】
従って、光出射面１２Ａにおける共振光Ｌ１の出射幅は、この電流狭窄層２４Ａの開口部２４Ａの開口幅ＡＷと、電流狭窄層２４Ａから光出射面１２Ａまでの距離とに基づいて、算出することができる。本実施例においては、第１の凹部Ｒ１の幅Ｗ１は、光出射面１２Ａにおける共振光Ｌ１の出射幅に基づいて定められている。
【００３６】
また、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２によって回折された回折光Ｌ２は、蛍光体層１４に入射する。また、回折光Ｌ２は、蛍光体層１４によってその波長が変換されて外部に取り出される。
【００３７】
このように、発光素子１２の光出射面１２Ａに光回折を生じさせる第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２が設けられていることで、共振光Ｌ１が回折光Ｌ２となって拡散されて出射される。従って、蛍光体層１４から出射される出射光の強度ムラが大幅に低減される。
【００３８】
なお、仮に、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２は、球面形状又は錐形状を有する場合、レンズとして機能し、共振光Ｌ１を集光若しくは導光、又は反射する場合がある。従って、回折作用を得ることを考慮すると、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２は、柱状に窪んでいることが好ましい。
【００３９】
また、発光素子１２のように共振器を用いて高密度化された光を出射させることで、出射光の全体としての強度も大きいものとなる。従って、強度ムラが小さくかつ高出力な発光装置１０となる。また、蛍光体層１４の一部に共振光Ｌ１が集中して照射されることが抑制される。従って、蛍光体層１４の早期の劣化が抑制され、高品質かつ高寿命な発光装置１０となる。
【００４０】
なお、発光装置１０においては、蛍光体層１４は、発光素子１２の第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２を埋め込んで光出射面１２Ａ上に形成されている。従って、蛍光体層１４で発生した熱を発光素子１２に伝導させ、外部に放熱することができる。特に、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２上の蛍光体層１４の部分には、共振光Ｌ１が入射されるため、熱が生じやすい。この第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２と蛍光体層１４とが接していることで、放熱効果が向上する。
【００４１】
なお、本実施例においては、光出射面１２上に反射防止膜１３が形成される場合について説明したが、反射防止膜１３は設けられていなくてもよい。例えば、光出射面１２上に直接蛍光体層１４が形成されていてもよい。
【００４２】
また、本実施例においては、発光素子１２が搭載基板１１にフリップチップ実装によって実装されている場合について説明したが、発光素子１２の実装形態はこれに限定されない。発光素子１２は、搭載基板１１上に搭載されていればよい。
【００４３】
また、本実施例においては、発光素子１２の光出射面１２Ａが半導体基板２７の上面である場合について説明したが、発光素子１２の光出射面１２Ａは、半導体基板２７の上面である場合に限定されない。例えば、発光素子１２の光出射面１２Ａは、反射防止膜１３の上面であってもよく、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２は反射防止膜１３に形成されていてもよい。
【００４４】
反射防止膜１３のように半導体とは別の材料を用いて第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２を有する構造物を形成する場合でも、例えば凹部内では屈折率を相対的に低く、凹部外では屈折率を相対的に高くすればよい。例えば、反射防止膜１３に第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２を形成しつつ当該凹部内に蛍光体層１４を充填する場合、反射防止膜１３を蛍光体層１４よりも高い屈折率の材料によって形成すればよい。
【００４５】
なお、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２の形成の容易さを考慮すると、半導体基板２７Ａの上面に第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２が形成されていることが好ましい。
【００４６】
また、本実施例においては、発光装置１０が蛍光体層１４を有する場合について説明したが、発光装置１０は蛍光体層１４を有していなくてもよい。すなわち、回折光Ｌ２は、波長が変換されずに外部に出力されてもよい。なお、例えば灯具として用いる場合、発光素子１２から回折光Ｌ２として青色光を出射させ、蛍光体層１４によって黄色光を生成してその両者を外部に取り出すことで、白色光を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施例においては、光出射面１２Ａに第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２が設けられる場合について説明したが、凹部の段数はこれに限定されない。例えば、３段以上の凹部が光出射面１２に設けられていてもよい。
【００４８】
図３は、実施例１の変形例に係る発光装置１０Ａの断面図である。発光装置１０Ａは、発光素子１５の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。また、発光素子１５は、半導体基板２７Ａの構造を除いては、発光素子１２と同様の構成を有する。
【００４９】
本変形例においては、発光素子１５は、半導体基板２７Ａの上面である光出射面１５Ａに、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２に加え、第２の凹部Ｒ２の底面において第２の凹部Ｒ２と同軸に窪んだ柱状の第３の凹部Ｒ３を有する。すなわち、発光素子１５は、光出射面１５Ａに３段構造の凹部を有する。第３の凹部Ｒ３は、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２と同様に共振光Ｌ１（図２参照）を回折させる機能を有する。
【００５０】
光出射面１５Ａに３段の凹部Ｒ１〜Ｒ３が設けられることで、共振光Ｌ１の回折効果は安定する。すなわち、凹部の段数が大きいほど、回折光Ｌ２（図２参照）の強度ムラは低減される。
【００５１】
なお、本実施例においては、第１の凹部Ｒ１の幅Ｗ１が共振光Ｌ１の光出射面１２Ａにおける出射幅以下である場合について説明したが、第１の凹部Ｒ１の幅Ｗ１はこの幅である場合に限定されない。例えば、第２の凹部Ｒ２の幅Ｗ２が当該共振光Ｌ１の出射幅に基づいて定められていてもよい。これによって、共振光Ｌ１の少なくとも一部が第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２の各々で回折される。
【００５２】
このように、発光装置１０は、搭載基板１１と、搭載基板１１上に搭載され、搭載基板１１に垂直な光軸ＡＸ及び搭載基板１１に平行な光出射面１２Ａを有する垂直共振器型の発光素子１２と、を有する。また、発光素子１２は、光出射面１２Ａに形成され、発光素子１２の光軸ＡＸに沿って柱状に窪みかつ光軸ＡＸと同軸の第１の凹部Ｒ１と、第１の凹部Ｒ１の底面に形成され、当該光軸ＡＸに沿って柱状に窪みかつ光軸ＡＸと同軸の第２の凹部Ｒ２と、を有する。従って、垂直共振器型の発光素子１２を含み、取り出し光の強度ムラを低減することが可能な発光装置１０を提供することができる。
【実施例２】
【００５３】
図４は、実施例２に係る発光装置３０の断面図である。発光装置３０は、発光素子３１の構成を除いては、発光装置１０と同様の構成を有する。また、発光素子３１は、半導体基板３２の構成を除いては、発光素子１２と同様の構成を有する。
【００５４】
発光素子３１は、発光素子１２と同様に、半導体基板３２の上面である光出射面３１Ａに第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２を有する。一方、本実施例においては、発光素子３１は、第１の凹部Ｒ１の外側の光出射面３１Ａが凹凸構造を有する。
【００５５】
光出射面３１Ａの凹凸構造は、例えば、ウェットエッチングなどによって半導体基板３２の結晶構造に由来する凹凸を形成することで、形成することができる。当該半導体基板３２の結晶構造に由来する凹凸は、錐形状を有する。また、当該凹凸構造は、単一の凸部と凹部とが交互に形成され、全体として光出射面３１Ａ上に凹凸が連なって配置された（敷き詰められた）形状を有する。
【００５６】
また、本実施例においては、当該凹凸構造は、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２の各々に比べ、サイズ（幅及び深さなど）が十分異なる。例えば、当該凹凸構造の平面上（光出射面３１Ａ上）の凹凸サイズは、例えば０．５〜１μｍである。また、当該凹凸の深さは、第１の凹部Ｒ１よりも浅い。
【００５７】
本実施例においては、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２が形成された領域を除く光出射面３１Ａの領域が凹凸構造を有する。従って、光出射面３１Ａにおける光の取り出し効率が向上する。
【００５８】
具体的には、発光素子３１は、ほぼ光軸ＡＸに沿って出射される共振光Ｌ１の他に、非共振光である自然放出光を生成する。この自然放出光は、第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２を外れた方向に進む。光出射面３１Ａの凹凸構造は、この自然放出光を高効率で出射させる。従って、全体としての光取り出し効率が向上する。また、光出射面３１Ａの全体から多くの光が取り出されるため、強度ムラが低減する。
【００５９】
このように、本実施例においては、発光素子３１は、第１の凹部Ｒ１の外側の光出射面３１Ａの領域に凹凸構造を有する。従って、垂直共振器型の発光素子３１を含み、取り出し光の強度ムラを低減することが可能な発光装置３０を提供することができる。
【実施例３】
【００６０】
図５（ａ）は、実施例３に係る発光装置４０の模式的な斜視図である。図５（ｂ）は、発光装置４０の模式的な断面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＷ−Ｗ線に沿った断面図である。発光装置４０は、搭載基板１１上に複数の発光素子１２が並置された構造を有する。
【００６１】
より具体的には、発光装置４０は、搭載基板４１と、搭載基板４１上に並置され、各々が光出射面１２Ａを有する複数の発光素子１２からなる発光素子アレイ４２と、発光素子アレイ４２における発光素子１２の各々の光出射面１２Ａ上に設けられた反射防止膜４３と、反射防止膜４３上に設けられた蛍光体層４４と、を有する。
【００６２】
本実施例においては、発光素子アレイ４２は、４行４列でマトリクス状に配置された１６個の発光素子１２を有する。搭載基板４１は、搭載基板１１と同様の構成を有する。また、本実施例においては、発光素子アレイ４２は、全体として矩形の光出射面を有する。
【００６３】
また、本実施例においては、発光装置４０は、搭載基板４１上に形成され、発光素子１２の各々に接続された端子４５及び４６を有する。なお、本実施例においては、発光素子アレイ４２は、最外部の発光素子１２の側部に端子４５との接続領域４２Ａを有する。
【００６４】
また、図５（ｂ）に示すように、まず、発光素子アレイ４２は、発光素子１２の各々に共通の半導体構造層２５、第１及び第２の反射鏡２２及び２６、電流狭窄層２４及び半導体基板２７を有する。また、電流狭窄層２４は、発光素子１２の各々に対応する電流狭窄部としての開口部２４Ａを有する。発光素子アレイ４２を構成する発光素子１２の各々の構成は、実施例１と同様であるため、同一の符号を付している。
【００６５】
また、端子４５は接続電極２８を介して第２の半導体層２５Ｃに接続され、端子４６は第１の半導体層２５Ａに接続されている。なお、接続電極２８は、第１の半導体層２５Ａ、発光層２５Ｂとは電気的に絶縁されている。
【００６６】
本実施例においては、搭載基板４１上に複数の発光素子１２が並置され、発光素子１２の各々が光出射面１２Ａに第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２を有する。本実施例のように、アレイ上に複数の発光素子１２を配置した場合でも、その発光素子１２の各々に第１及び第２の凹部Ｒ１及びＲ２を形成することで、発光素子アレイ４２の全体から均一な強度の光を取り出すことができる。従って、この強度ムラの抑制された光を蛍光体層４４の全域に供給することで、発光装置４０全体として、色ムラ、強度ムラの少ない高出力な光を得ることができる。
【００６７】
上記したように、本実施例においては、発光装置４０は、搭載基板４１と、搭載基板４１上に並置され、各々が搭載基板１１に垂直な光軸ＡＸ及び搭載基板１１に平行な光出射面１２Ａを有する複数の垂直共振器型の発光素子１２と、を有する。また、複数の発光素子１２の各々は、光出射面１２Ａに形成され、光軸ＡＸに沿って柱状に窪みかつ光軸ＡＸと同軸の第１の凹部Ｒ１と、第１の凹部Ｒ１の底面に形成され、当該光軸ＡＸに沿って柱状に窪みかつ光軸ＡＸと同軸の第２の凹部Ｒ２と、を有する。従って、垂直共振器型の発光素子１２を含み、取り出し光の強度ムラを低減することが可能な発光装置４０を提供することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０、３０、４０  発光装置
１２、１５、３１  垂直共振器型発光素子
１２Ａ、１５Ａ、３１Ａ  光出射面
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  凹部
１４、４４  蛍光体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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