(57)【要約】【課題】小型化および高出力を図ることができるプロジェクターを提供する。【解決手段】本発明に係るプロジェクター１０００では、利得領域１８０は、活性層１０８の積層方向から平面視して、直線状に、第１面１０７側の端面１４０から第２面１０９側の端面１４２まで、第１面１４０の垂線Ｐに対して傾いた所定の方向に向かって設けられ、第２面１０９側の端面１４２は、活性層１０８の積層方向から平面視して、所定の方向に対して直交し、第２面１０９側の端面１４２には、反射部１５０が設けられ、利得領域１８０に生じる光の一部は、第２面１０９側の端面１４２において反射して、第１面１０７側の端面から出射される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を有する発光装置と、
前記発光装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含み、
前記発光素子は、スーパールミネッセントダイオードであって、第１クラッド層と第２クラッド層とに挟まれた活性層を備える積層構造体を有し、
前記活性層のうちの少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる利得領域を構成し、
前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１面および第２面は、互いに対向する位置関係であり、
前記利得領域は、前記活性層の積層方向から平面視して、直線状に、前記第１面側の端面から前記第２面側の端面まで、前記第１面の垂線に対して傾いた所定の方向に向かって設けられ、
前記第２面側の端面は、前記活性層の積層方向から平面視して、前記所定の方向に対して直交し、
前記第２面側の端面には、反射部が設けられ、
前記利得領域に生じる光の一部は、前記第２面側の端面において反射して、前記第１面側の端面から出射される、プロジェクター。
【請求項２】
請求項１において、
前記反射部は、分布ブラッグ反射型ミラーである、プロジェクター。
【請求項３】
請求項２において、
前記分布ブラッグ反射型ミラーは、所定の間隔で配置された複数の溝部で構成されている、プロジェクター。
【請求項４】
請求項３において、
前記溝部は、前記第２クラッド層および前記活性層を貫通している、プロジェクター。
【請求項５】
請求項２において、
前記分布ブラッグ反射型ミラーは、前記所定の方向に、高屈折率層と低屈折率層が交互に積層された誘電体多層膜で構成されている、プロジェクター。
【請求項６】
請求項１において、
前記反射部は、金属ミラーである、プロジェクター。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記第１面側の端面には、反射防止膜が設けられている、プロジェクター。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記利得領域は、複数配列されている、プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Super Luminescent Diode、以下「ＳＬ
Ｄ」ともいう）は、発光ダイオードと同様に低コヒーレント性を示し、広帯域な発光スペクトルを示しながら、半導体レーザーと同程度の出力を得ることが可能な光半導体素子である。ＳＬＤは、一般的に、半導体レーザーから共振器構造を取り除いて、レーザー発振を抑制した構造を有している。レーザー発振を抑制するためには、素子端面における光反射率を抑制する必要がある。素子端面の光反射率を低減する方法としては、例えば、利得領域を素子端面の垂線に対して傾ける構造が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７３６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プロジェクターやディスプレイなどの表示装置の光源用の発光素子として、ＳＬＤを用いる場合、ＳＬＤの光出力が高いことが望ましい。光出力を高めるための１つの方法としては、例えば、誘導放出による増幅利得を増大させる方法がある。
【０００５】
しかしながら、誘導放出による増幅利得を増大させるために、半導体レーザーの共振器長に相当する素子奥行き長を長くすることは、発光素子が大きくなってしまうため、プロジェクターが大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、小型化および高出力化を図ることができるプロジェクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るプロジェクターは、
発光素子を有する発光装置と、
前記発光装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含み、
前記発光素子は、スーパールミネッセントダイオードであって、第１クラッド層と第２クラッド層とに挟まれた活性層を備える積層構造体を有し、
前記活性層のうちの少なくとも一部は、前記活性層の電流経路となる利得領域を構成し、
前記積層構造体において、前記活性層の露出する面のうちの第１面および第２面は、互いに対向する位置関係であり、
前記利得領域は、前記活性層の積層方向から平面視して、直線状に、前記第１面側の端面から前記第２面側の端面まで、前記第１面の垂線に対して傾いた所定の方向に向かって設けられ、
前記第２面側の端面は、前記活性層の積層方向から平面視して、前記所定の方向に対して直交し、
前記第２面側の端面には、反射部が設けられ、
前記利得領域に生じる光の一部は、前記第２面側の端面において反射して、前記第１面側の端面から出射される。
【０００８】
このようなプロジェクターによれば、前記発光素子を備えるため、小型化および高出力化を図ることができる。
【０００９】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記反射部は、分布ブラッグ反射型ミラーであることができる。
【００１０】
このようなプロジェクターによれば、前記第２面側の端面の反射率を高くすることができる。
【００１１】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記分布ブラッグ反射型ミラーは、所定の間隔で配置された複数の溝部で構成されていることができる。
【００１２】
このようなプロジェクターによれば、簡易な工程で、前記反射部を形成することができる。
【００１３】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記溝部は、前記第２クラッド層および前記活性層を貫通していることができる。
【００１４】
このようなプロジェクターによれば、前記第２面側の端面の反射率をより高くすることができる。
【００１５】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記分布ブラッグ反射型ミラーは、前記所定の方向に、高屈折率層と低屈折率層が交互に積層された誘電体多層膜で構成されていることができる。
【００１６】
このようなプロジェクターによれば、前記第２面側の端面の反射率を高くすることができる。
【００１７】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記反射部は、金属ミラーであることができる。
【００１８】
このようなプロジェクターによれば、前記第２面側の端面の反射率を高くすることができる。
【００１９】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記第１面側の端面には、反射防止膜が設けられていることができる。
【００２０】
このようなプロジェクターによれば、前記第１面側の端面の反射率を低くすることができる。
【００２１】
本発明に係るプロジェクターにおいて、
前記利得領域は、複数配列されていることができる。
【００２２】
このようなプロジェクターによれば、より高出力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【図２】本実施形態に係るプロジェクターに用いる発光素子を模式的に示す斜視図。
【図３】本実施形態に係るプロジェクターに用いる発光素子を模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係るプロジェクターに用いる発光素子を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係るプロジェクターに用いる発光素子を模式的に示す断面図。
【図６】本実施形態に係るプロジェクターに用いる発光素子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図７】本実施形態に係るプロジェクターに用いる第１変形例の発光素子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に用いる第２変形例の発光素子を模式的に示す平面図。
【図９】本実施形態に係るプロジェクターに用いる第２変形例の発光素子を模式的に示す断面図。
【図１０】本実施形態に係るプロジェクターに用いる第３変形例の発光素子を模式的に示す断面図。
【図１１】本実施形態に係るプロジェクターに用いる第４変形例の発光素子を模式的に示す平面図。
【図１２】本実施形態に係るプロジェクターに用いる第５変形例の発光素子を模式的に示す断面図。
【図１３】本実施形態に係るプロジェクターに用いる第６変形例の発光素子を模式的に示す平面図。
【図１４】本実施形態に係るプロジェクターに用いる第６変形例の発光素子を模式的に示す断面図。
【図１５】本実施形態に係るプロジェクターに用いる第６変形例の発光素子の製造工程を模式的に示す平面図。
【図１６】本実施形態に係るプロジェクターに用いる発光装置を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
１．  プロジェクター
まず、本実施形態に係るプロジェクター１０００について、図面を参照しながら説明する。図１は、プロジェクター１０００を模式的に示す図である。なお、図１では、便宜上、プロジェクター１０００を構成する筐体は省略している。プロジェクター１０００は、本発明に係る発光素子を有する発光装置を含む。以下では、本発明に係る発光装置として、発光装置９００を用いた例について説明する。
【００２６】
プロジェクター１０００において、赤色光、緑色光、青色光を出射する赤色光源（発光装置）９００Ｒ，緑色光源（発光装置）９００Ｇ、青色光源（発光装置）９００Ｂは、上述した発光装置９００である。
【００２７】
プロジェクター１０００は、光源９００Ｒ，９００Ｇ，９００Ｂから出射された光をそれぞれ画像情報に応じて変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂと、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン（表示面）１０１０に投射する投射レンズ（投射装置）１００８と、を備えている。また、プロジェクター１０００は、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂから出射された光を合成して投写レンズ１００８に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）１００６を備えていることができる。
【００２８】
さらに、プロジェクター１０００は、光源９００Ｒ，９００Ｇ，９００Ｂから出射された光の照度分布を均一化させるため、各光源９００Ｒ，９００Ｇ，９００Ｂよりも光路下流側に、均一化光学系１００２Ｒ，１００２Ｇ，１００２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂを照明している。均一化光学系１００２Ｒ，１００２Ｇ、１００２Ｂは、例えば、ホログラム１００２ａおよびフィールドレンズ１００２ｂによって構成される。
【００２９】
各液晶ライトバルブ１００４Ｒ，１００４Ｇ，１００４Ｂ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１００６に入射する。このプリズムは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、合成された光は投写光学系である投射レンズ１００６によりスクリーン１０１０上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００３０】
なお、上述の例では、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 Micromirror Device）が挙げられる。また、投射光学系の構成は、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。
【００３１】
また、発光装置９００を、発光装置９００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（プロジェクター）の発光装置（光源装置）にも適用することが可能である。
【００３２】
プロジェクター１０００によれば、光源として、本発明に係る発光装置（発光素子）を用いることができるため、小型化および高出力化を図ることができる。プロジェクター１０００に用いる発光素子および発光装置の構成等については、以下に説明する。
【００３３】
２．  発光素子
次に、本実施形態に係るプロジェクター１０００に用いる発光素子１００について、図面を参照しながら説明する。図２は、発光素子１００を模式的に示す斜視図である。図３は、発光素子１００を模式的に示す平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図であり、図５は、図３のＶ−Ｖ線断面図である。なお、図２では、活性層１０８、反射部１５０、及び反射防止膜１６０以外の部材については、便宜上、その図示を省略している。また、ここでは、発光素子１００がＩｎＧａＡｌＰ系（赤色）の半導体発光素子である場合について説明する。
【００３４】
発光素子１００は、図２〜図５に示すように、積層構造体１１３と、反射部１５０と、第１電極１２０と、第２電極１２２と、を含むことができる。積層構造体１１３は、基板１０２と、バッファー層１０４と、第１クラッド層１０６と、活性層１０８と、第２クラッド層１１０と、コンタクト層１１２と、を含むことができる。
【００３５】
基板１０２としては、例えば、第１導電型（例えばｎ型）のＧａＡｓ基板などを用いることができる。
【００３６】
バッファー層１０４は、例えば図４に示すように、基板１０２上に形成されていることができる。バッファー層１０４は、例えば、その上方に形成される層の結晶性を向上させることができる。バッファー層１０４としては、例えば、基板１０２よりも結晶性の良好な（例えば欠陥密度の低い）第１導電型（ｎ型）のＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層などを用いることができる。
【００３７】
第１クラッド層１０６は、バッファー層１０４上に形成されている。第１クラッド層１０６は、例えば、第１導電型の半導体からなる。第１クラッド層１０６としては、例えばｎ型ＡｌＧａＰ層などを用いることができる。
【００３８】
活性層１０８は、第１クラッド層１０６上に形成されている。活性層１０８は、図示の例では、第１クラッド層１０６と第２クラッド層１１０とに挟まれている。活性層１０８は、例えば、ＩｎＧａＰウェル層とＩｎＧａＡｌＰバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。
【００３９】
活性層１０８の一部は、活性層１０６の電流経路となる利得領域を構成している。利得領域１８０には、光を生じさせることができ、この光は、利得領域１８０内で利得を受けることができる。活性層１０８の形状は、例えば直方体（立方体である場合を含む）などである。活性層１０８は、図２及び図３に示すように、第１面１０７及び第２面１０９を有する。第１面１０７および第２面１０９は、活性層１０８の面のうち第１クラッド層１０６または第２クラッド層１１０に接していない面であり、積層構造体１１３において露出している面である。第１面１０７および第２面１０９は、活性層１０８の側面ともいえる。第１面１０７および第２面１０９は、互いに対向しており、図示の例では、平行である。
【００４０】
利得領域１８０は、第１面１０７側の第１端面１４０と、第２面１０９側の第２端面１４２と、を有する。第１端面１４０は、第１面１０７に設けられることができる。第２端面１４２は、図２に示すように、活性層１０８の形成された領域の任意の場所に設けられている。すなわち、利得領域１８０は、図示の例では、第２面１０９に到達しておらず、第２端面１４２は、第２面１０９には設けられていない。第２端面１４２は、図３に示すように、活性層１０８の積層方向から平面視して（活性層１０８の厚み方向から平面視して）、後述する第１方向Ａに対して、直交するように設けられている。利得領域１８０に生じる光の波長帯において、第２端面１４２の反射率は、第１端面１４０の反射率よりも高い。第２端面１４２の反射率は、１００％あるいはそれに近いことが望ましい。これに対して、第１端面１４０の反射率は、０％あるいはそれに近いことが望ましい。第１端面１４０には、例えば、反射防止膜１６０が設けられていることにより、低い反射率を得ることができる。反射防止膜１６０は、図示の例のように、第１面１０７の全部に設けられていてもよいし、第１端面１４０にのみ設けられていてもよい。反射防止膜１６０としては、例えばＡｌ２Ｏ３単層、または、ＳｉＯ２層、ＳｉＮ層、Ｔａ２Ｏ５層や、これらの多層膜などを用いることができる。第２端面１４２は、後述する反射部１５０を設けることにより、高い反射率を得ることができる。
【００４１】
利得領域１８０は、図３に示すように、活性層１０８の積層方向から平面視して（活性層１０８の厚み方向から平面視して）、直線状に、第１端面１４０から第２端面１４２まで、第１面１０７の垂線Ｐに対して傾いた所定の方向に向かって設けられている。図示の例では、利得領域１８０は、垂線Ｐに対して角度θで傾いた第１方向Ａに向かって設けられている。利得領域１８０が、第１面１０７の垂線Ｐに対して傾いた方向に向かって設けられていることにより、利得領域１８０に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。すなわち、発光素子１００は、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ：Super Luminescent Diode、以下「ＳＬＤ」ともいう）であることができる。ＳＬＤは、半導体レーザーと異なり、端面反射による共振器の形成を抑えることにより、レーザー発振を防止することができる。そのため、スペックルノイズを低減することができる。
【００４２】
反射部１５０は、利得領域１８０の第２端面１４２に設けられている。反射部１５０は、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラー（以下、ＤＢＲミラーともいう）であることができる。反射部１５０は、図視の例では、所定の間隔で配置された複数の溝部１５２で構成されている。したがって、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて簡易な工程により形成することができる。溝部１５２の平面形状は、例えば、矩形である。図３に示すように、溝部１５２の対向する１組の辺（図３の例では、長辺）が、第２端面１４２に対して平行に設けられている。溝部１５２の底面の位置は、図５の例では、活性層１０８の下面の位置より下に設けられている。すなわち、溝部１５２は、第２クラッド層１１０および活性層１０８を貫通している。したがって、溝部１５２が活性層１０８を貫通していない場合と比べて、第２端面１４２の反射率をより高くすることができる。溝部１５２の内部は、空洞であってもよいし、絶縁材料で埋めこまれていてもよい。溝部１５２は、幅ａが、（２ｍａ−１）λ／４ｎａであり、間隔ｂが、（２ｍｂ−１）λ／４ｎｂであるように配置されることができる。なお、ｍａ、ｍｂは、自然数であり、λは、利得領域１８０に生じる光の波長であり、ｎａは、溝部１５２における屈折率であり、ｎｂは、活性層１０８における屈折率である。このように、所定の幅を有する溝部１５２が所定の間隔で設けられることにより、ＤＢＲミラーを構成することができる。溝部１５２は、図示の例では、５つ設けられているが、その数は限定されない。溝部１５２の数を増やすことで、より高い反射率を得ることができる。
【００４３】
第２クラッド層１１０は、活性層１０８上に形成されている。第２クラッド層１１０は、例えば第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第２クラッド層１１０としては、例えばｐ型ＡｌＧａＰ層などを用いることができる。
【００４４】
例えば、ｐ型の第２クラッド層１１０、不純物がドーピングされていない活性層１０８、及びｎ型の第１クラッド層１０６により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１クラッド層１０６及び第２クラッド層１１０の各々は、活性層１０８よりも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さい層である。活性層１０８は、光を増幅する機能を有する。第１クラッド層１０６及び第２クラッド層１１０は、活性層１０８を挟んで、注入キャリア（電子および正孔）並びに光を閉じ込める機能を有する。
【００４５】
発光素子１００では、第１電極１２０と第２電極１２２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると、活性層１０８の利得領域１８０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。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、利得領域１８０内で光の強度が増幅される。例えば、図２に示すように、利得領域１８０に生じる光の一部１０は、第２端面１４２において反射して、第１端面１４０から出射光１３０として出射されるが、その間に光強度が増幅される。なお、利得領域１８０に生じる光には、直接、第１端面１４０から出射光１３０として出射されるものもある。
【００４６】
コンタクト層１１２は、例えば図４に示すように、第２クラッド層１１０上に形成されていることができる。コンタクト層１１２としては、第２電極１２２とオーミックコンタクトする層を用いることができる。コンタクト層１１２は、例えば第２導電型の半導体からなる。コンタクト層１１２としては、例えばｐ型ＧａＡｓ層などを用いることができる。
【００４７】
第１電極１２０は、例えば図４に示すように、基板１０２の下の全面に形成されている。第１電極１２０は、該第１電極１２０とオーミックコンタクトする層（図示の例では基板１０２）と接していることができる。第１電極１２０は、基板１０２及びバッファー層１０４を介して、第１クラッド層１０６と電気的に接続されている。第１電極１２０は、発光素子１００を駆動するための一方の電極である。第１電極１２０としては、例えば、基板１０２側からＣｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いることができる。なお、第１クラッド層１０６とバッファー層１０４との間に、第２コンタクト層（図示せず）を設け、ドライエッチングなどにより該第２コンタクト層を露出させ、第１電極１２０を第２コンタクト層上に設けることもできる。これにより、片面電極構造を得ることができる。この形態は、基板１０２が絶縁性である場合に特に有効である。絶縁性の基板１０２としては、例えば、半絶縁性ＧａＡｓ基板などが挙げられる。第２コンタクト層としては、例えばｎ型ＧａＡｓ層などを用いることができる。また、図示しないが、例えば、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）法、レーザーリフトオフ法などを用いて、基板１０２とその上に設けられた部材とを切り離すことができる。即ち、発光素子１００は、基板１０２を有しないこともできる。この場合には、例えばバッファー層１０４の直接下に第１電極１２０を形成することができる。この形態も、基板１０２が絶縁性である場合に特に有効である。
【００４８】
第２電極１２２は、コンタクト層１１２上に形成されている。第２電極１２２は、コンタクト層１１２を介して、第２クラッド層１１０と電気的に接続されている。第２電極１２２は、発光素子１００を駆動するための他方の電極である。第２電極１２２としては、例えば、コンタクト層１１２側からＣｒ層、ＡｕＺｎ層、Ａｕ層の順序で積層したものなどを用いることができる。第２電極１２２の下面は、図３に示すように、利得領域１８０と同様の平面形状を有している。図示の例では、第２電極１２２とコンタクト層１１２との接触面の平面形状によって、電極１２０，１２２間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１８０の平面形状が決定されることができる。なお、図示しないが、例えば、第１電極１２０と基板１０２との接触面が、利得領域１８０と同じ平面形状を有していてもよい。
【００４９】
発光素子１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５０】
発光素子１００では、上述したように、利得領域１８０に生じる光のレーザー発振を抑制または防止することができる。従って、スペックルノイズを低減させることができる。さらに、発光素子１００では、利得領域１８０に生じる光は、利得領域１８０内において利得を受けながら進行して、外部に出射されることができる。従って、従来の一般的なＬＥＤよりも高い出力を得ることができる。以上のように、発光素子１００によれば、スペックルノイズを低減でき、かつ高い光出力を得ることができる。
【００５１】
一般的に、レーザー光でない光を発する発光素子は、レーザー発振を抑制または防止するために、利得領域の出射部となる端面と対向する他方の端面には、吸収部が設けられる。発光素子１００では、上述の通り、吸収部を有することなく、レーザー発振を抑制または防止することができる。したがって、発光素子１００によれば、吸収部を設けることなくレーザー発振を抑制または防止することができるため、第２端面１４２に反射部１５０を設けることができる。
【００５２】
発光素子１００では、利得領域１８０に生じる光の一部１０は、第２端面１４２において反射して、再び利得領域１８０内において、利得を受けながら進行することができる。従って、発光素子１００によれば、例えば、第２端面１４２において積極的に反射させないような場合に比べ、光強度の増幅距離が長くなるため、高い光出力を得ることができる。
【００５３】
発光素子１００によれば、第２端面１４２において積極的に反射させないような場合に比べ、少なくとも同程度の光出力を保ちつつ、活性層１０８の第１面１０７と第２面１０９との間の距離を小さくすることができる。すなわち、光出力は、光が利得領域内を進行する距離に依存するため、第２端面１４２において積極的に反射させないような場合では、発光素子１００と同じ光出力を得ようとすると、活性層１０８の第１面１０７と第２面１０９との間の距離が大きくなってしまう。したがって、発光素子１００によれば、小型化を図ることができ、設計の自由度を向上させることができる。
【００５４】
発光素子１００では、反射部１５０は、複数の溝部１５２で構成されたＤＢＲミラーであることができる。したがって、反射部１５０を簡易な工程で形成することができる。また、発光素子１００によれば、例えば、反射部が発光素子の外部に設けられた場合と比較して、装置を小型化することができ、さらに、利得領域１８０と反射部１５０との間の光の損失を抑制することができる。
【００５５】
３．  発光素子の製造方法
次に、発光素子１００の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００５６】
図６は、発光素子１００の製造工程を模式的に示す断面図であり、図４に示す断面図に対応している。
【００５７】
まず、例えば、図６に示すように、基板１０２上に、バッファー層１０４、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０、及びコンタクト層１１２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（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法などを用いることができる。
【００５８】
次に、図５に示すように、第２端面１４２に反射部１５０を構成する溝部１５２を形成する。溝部１５２は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより形成される。
【００５９】
次に、例えば、図２及び図３に示すように、第１端面１４０に反射防止膜１６０を形成することができる。反射防止膜１６０は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法、イオンアシスト蒸着(Ion Assisted Deposition)法などにより形成される。
【００６０】
次に、例えば、図４に示すように、コンタクト層１１２上に第２電極１２２を形成する。第２電極１２２は、例えば、真空蒸着法により全面に導電層を形成した後、該導電層をフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いてパターニングすることにより形成される。また、第２電極１２２は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組み合わせ等により、所望の形状に形成されることもできる。なお、溝部１５２は、電極材料が入り込まないように、例えば、マスク層（図示しない）で覆われていることができる。
【００６１】
次に、例えば、図４に示すように、基板１０２の下面下に第１電極１２０を形成する。第１電極１２０の製法は、例えば、上述した第２電極１２２の製法の例示と同じである。なお、第１電極１２０及び第２電極１２２の形成順序は、特に限定されない。
【００６２】
以上の工程により、発光素子１００が得られる。
【００６３】
４．  発光素子の変形例
次に本実施形態に係るプロジェクターに用いる発光素子の変形例について説明する。なお、上述した図２〜図５に示す発光素子１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６４】
（１）  第１の変形例
まず、第１の変形例について説明する。
【００６５】
図７は、本変形例に係る発光素子２００を模式的に示す断面図である。なお、図７に示す断面図は、図５に対応している。
【００６６】
発光素子１００の例では、図５に示すように、溝部１５２の底面の位置が、活性層１０８の下面の位置より下に設けられている場合について説明した。これに対し、本変形例では、例えば、図７に示すように、溝部１５２の底面の位置は、活性層１０８の上面の位置より上に設けられていることができる。本変形例によれば、発光素子１００の例と同様に、反射部１５０が、溝部１５２で構成されたＤＢＲミラーであることができる。
【００６７】
（２）  第２の変形例
次に、第２の変形例について説明する。
【００６８】
図８は、本変形例に係る発光素子３００を模式的に示す平面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【００６９】
発光素子１００の例では、反射部１５０が、複数の溝部１５２によって構成されたＤＢＲミラーである場合について説明した。これに対し、本変形例では、反射部１５０が、第１方向Ａに、高屈折率層３５２Ｈと低屈折率層３５２Ｌが交互に積層された誘電体多層膜３５２で構成されたＤＢＲミラーであることができる。高屈折率層３５２Ｈとしては、例えば、ＳｉＮ層、Ｔａ２Ｏ５層、ＴｉＯ２層、ＺｒＯ２層を用いることができる。低屈折率層３５２Ｌとしては、例えば、ＳｉＯ２層、ＭｇＦ２層を用いることができる。高屈折率層３５２Ｈと低屈折率層３５２Ｌを１ペアとした場合、図示の例では、４ペアであるが、そのペア数は特に限定されない。高屈折率層３５２Ｈの膜厚は、（２ｍＨ−１）λ／４ｎＨであることができる。低屈折率層３５２Ｌの膜厚は、（２ｍＬ−１）λ／４ｎＬであることができる。なお、ｍＨ、ｍＬは、自然数であり、λは、利得領域１８０に生じる光の波長であり、ｎＨは、高屈折率層３５２Ｈの屈折率であり、ｎＬは、低屈折率層３５２Ｌの屈折率である。
【００７０】
本変形例によれば、反射部１５０が、誘電体多層膜３５２で構成されたＤＢＲミラーであることができる。これにより、発光素子１００と同様に、第２端面１４２の反射率を高くすることができる。
【００７１】
発光素子３００の製造方法について説明する。
【００７２】
まず、発光素子１００の場合と同様に、基板１０２上に、バッファー層１０４、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０、及びコンタクト層１１２を、この順でエピタキシャル成長させる。
【００７３】
次に、図８に示すように、第２面１０９から平面的に見て、少なくとも第２端面１４２となる領域を露出させるように、第２端面１４２から第２面１０９まで、第１方向Ａに沿った領域をエッチングする。エッチングの深さは、図９の例では、第１クラッド層１０６の下面だが、少なくとも第１クラッド層１０６の上面に達する深さであればよい。エッチングは、例えば、ドライエッチングにより行われる。
【００７４】
次に、図９に示すように、誘電体多層膜３５２を形成する。具体的には、第２面１０９側から、低誘電体層３５２Ｌ、高誘電体層３５２Ｈを交互に成膜することにより形成することができる。成膜は、例えば、第２端面１４２に対して均一に積層されるような向きに基板１０２を固定して行うことができる。成膜は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法を用いることができる。
【００７５】
その他の工程については、発光素子１００と同様に行うことができるため、その詳細な説明は、省略する。
【００７６】
以上の工程により、本変形例の発光素子３００が得られる。
【００７７】
（３）  第３の変形例
次に、第３の変形例について説明する。
【００７８】
図１０は、本変形例に係る発光素子４００を模式的に示す断面図である。図１０に示す断面図は、図５に対応している。
【００７９】
発光素子１００の例では、反射部１５０が、複数の溝部１５２によって構成されたＤＢＲミラーである場合について説明した。これに対し、本変形例では、反射部１５０が、金属ミラーであることができる。金属ミラーは、第２端面１４２に設けられた金属薄膜４５２からなることができる。金属薄膜４５２は、少なくとも第２端面１４２を覆うように設けられている。金属薄膜４５２の材料としては、例えば、アルミニウム、銀、金などを用いることができる。
【００８０】
金属薄膜４５２は、例えば、スパッタ法で成膜される。本変形例に係る発光素子３００の製造方法は、発光素子１００，２００と同様の製造方法で製造できるためその詳細な説明を省略する。
【００８１】
本変形例によれば、反射部１５０が、誘電体多層膜３５２で構成されたＤＢＲミラーであることができる。これにより、発光素子１００と同様に、第２端面１４２の反射率を高くすることができる。
【００８２】
（４）  第４の変形例
次に、第４の変形例について説明する。
【００８３】
図１１は、本変形例に係る発光素子５００を模式的に示す平面図である。図１１に示す平面図は、図３に対応している。
【００８４】
発光素子１００の例では、利得領域１８０が１つである場合について説明した。これに対し、本変形例では、利得領域１８０が、複数（図１１の例では５つ）設けられていることができる。複数の利得領域１８０の第２端面１４２の各々には、反射部１５０が設けられていることができる。図示の例では、反射部１５０が溝部１５２で構成されたＤＢＲミラーであるが、反射部１５０は、例えば、上述した変形例に係る誘電体多層膜３５２からなるＤＢＲミラーおよび金属薄膜４５２からなる金属ミラーであってもよい。複数の利得領域１８０の設けられている方向は、利得領域１８０ごとに同じ方向（図示の例）であってもよいし、異なる方向であってもよい。
【００８５】
本変形例によれば、発光素子１００の例に比べ、発光素子全体の高出力化を図ることができる。
【００８６】
（５）  第５の変形例
次に、第５の変形例について説明する。
【００８７】
図１２は、本変形例に係る発光素子６００を模式的に示す断面図である。なお、図１２に示す断面図は、図４に示す断面図に対応している。
【００８８】
発光素子１００の例では、図３及び図４に示すように、第２電極１２２の上面も下面も、利得領域１８０と同じ平面形状を有する場合について説明した。これに対し、本変形例では、図１２に示すように、第２電極１２２の上面は、利得領域１８０と異なる平面形状を有することができる。本変形例では、コンタクト層１１２上に、開口部を有する絶縁層６０２を形成し、該開口部を埋め込む第２電極１２２を形成することができる。第２電極１２２は、開口部内および絶縁層（開口部含む）６０２上に形成されている。本変形例では、第２電極１２２の下面は、利得領域１８０と同じ平面形状を有し、第２電極１２２の上面は、絶縁層６０２上の全面である。
【００８９】
絶縁層６０２としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ポリイミド層などを用いることができる。絶縁層６０２は、例えば、ＣＶＤ法、塗布法などにより成膜される。
【００９０】
本変形例によれば、発光素子１００の例に比べ、第２電極１２２の体積が増えるため、放熱性に優れた発光素子６００を提供することができる。
【００９１】
（６）  第６の変形例
次に、第６の変形例について説明する。
【００９２】
発光素子１００の例では、ＩｎＧａＡｌＰ系の場合について説明したが、本変形例では、発光利得領域が形成可能なあらゆる材料系を用いることができる。半導体材料であれば、例えば、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＺｎＣｄＳｅ系などの半導体材料を用いることができる。本変形例では、基板１０２として、例えばＧａＮ基板などを用いることができる。また、本変形例では、例えば有機材料などを用いることもできる。
【００９３】
（７）  第７の変形例
次に、第７の変形例について説明する。
【００９４】
図１３は、発光素子７００を模式的に示す平面図であり、図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【００９５】
発光素子１００の例では、図４に示すように、利得領域１８０がそのまま導波領域となる利得導波型について説明した。これに対し、本変形例では、図１４に示すように、絶縁部７０２と、絶縁部７０２が形成されていない領域、すなわち柱状部７１０を形成している領域に屈折率差を設けて、光を閉じ込める屈折率導波型であることができる。
【００９６】
コンタクト層１１２は、図１３の例では、第２端面１４２より第２面１０９側の領域（溝部１５２を除く）に形成されていることができる。さらに、コンタクト層１１２は、第２電極１２２が形成された領域において、利得領域１８０と同じ平面形状を有していることができる。図１４に示すように、例えば、少なくともコンタクト層１１２のうちの第２電極１２２との接触面側の部分（コンタクト層１１２の上部）が、柱状の半導体堆積体（以下「柱状部」という）７１０を構成することができる。例えば、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０、及びコンタクト層１１２が、柱状部７１０を構成することもできる。また、図１４に示すように、第２クラッド層１１０、及びコンタクト層１１２が、柱状部７１０を構成することもできる。
【００９７】
絶縁部７０２は、図１４に示すように、柱状部７１０の側方に設けられている。絶縁部７０２は、例えば、柱状部７１０の第２電極１２２側とは反対側に接する層（図示の例では第２クラッド層１１０）の上に形成されている。絶縁部７０２は、図１４に示すように、柱状部７１０の側面に接している。電極１２０，１２２間の電流は、絶縁部７０２を避けて、該絶縁部７０２に挟まれた柱状部７１０を流れることができる。例えば、柱状部７１０の平面形状によって、電極１２０，１２２間の電流経路が決定され、その結果、利得領域１８０の平面形状が決定される。なお、図示しないが、柱状部７１０及び絶縁部７０２は、基板１０２側に形成されることもできる。絶縁部７０２としては、例えば、ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層、ポリイミド層などを用いることができる。絶縁部７０２は、平面的に見て、少なくとも柱状部７１０の周辺の領域に設けられることができる。絶縁部７０２は、図１３の例では、柱状部７１０の領域を除いた電極１２２と同様の領域に設けられていることができる。
【００９８】
絶縁部７０２は、例えば、少なくとも活性層１０８の側面（但し、利得領域１８０の第１端面１４０及び第２端面１４２以外の面）を覆うこともできる。例えば、柱状部７１０の側面のうち、第１端面１４０側および第２端面１４２側以外の側面は、絶縁部７０２により覆われていることができる。絶縁部７０２は、活性層１０８の屈折率よりも低い屈折率を有することができる。これにより、活性層１０８内に効率良く光を閉じ込めることができる。
【００９９】
第２電極１２２は、例えば図１３および図１４に示すように、柱状部７１０及び絶縁部７０２の上の全面に形成されている。これにより、上述した発光素子１００の例に比べ、第２電極１２２の体積が増えるため、放熱性に優れた発光素子７００を提供することができる。
【０１００】
本変形例によれば、発光素子１００と同様に、小型化および高出力化を図ることができる発光素子を提供することができる。
【０１０１】
次に、発光素子７００の製造方法について説明する。
【０１０２】
図１５は、発光素子７００の製造工程を模式的に示す断面図であり、図１５に示す断面図に対応している。
【０１０３】
まず、基板１０２上に、バッファー層１０４、第１クラッド層１０６、活性層１０８、第２クラッド層１１０、及びコンタクト層１１２を形成する。
【０１０４】
次に、図１５に示すように、第２クラッド層１１０、及びコンタクト層１１２をパターニングする。パターニングは、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などを用いて行われる。本工程により、柱状部７１０を形成することができる。
【０１０５】
次に、例えば、図１３に示すように、溝部１５２を形成する。溝部１５２の形成は、例えば、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などを用いて行われる。
【０１０６】
次に、図１４に示すように、柱状部７１０の側面を覆うように絶縁部７０２を形成する。具体的には、まず、例えば、ＣＶＤ法、塗布法などにより、第２クラッド層１１０の上方（コンタクト層１１２上を含む）に絶縁層（図示せず）を成膜する。次に、例えば、エッチング技術などを用いて、コンタクト層１１２の上面を露出させる。以上の工程により、絶縁部７０２を得ることができる。なお、溝部１５２は、絶縁層の成膜工程で埋め込まれてもよいし、埋め込まれなくてもよい。例えば、溝部１５２の領域をレジスト等でマスク（図示しない）することで溝部１５２に絶縁層を埋め込まないことができる。
【０１０７】
次に、第１電極１２０、及び第２電極１２２を形成する。第２電極１２２は、図１３に示すように、柱状部７１０及び絶縁部７０２の上に成膜されればよいため、微細なパターニングが不要となり、第２電極１２２の断線リスクを低減することができる。
【０１０８】
以上の工程により、発光素子７００が得られる。
【０１０９】
５．  発光装置
次に、本実施形態に係るプロジェクター１０００に用いる発光装置９００について、図面を参照しながら説明する。図１６は、発光装置９００を模式的に示す断面図である。
【０１１０】
発光装置９００は、図１６に示すように、例えば発光素子１００と、ベース９１０と、サブマウント９２０と、を有することができる。
【０１１１】
ベース９１０は、例えば、サブマウント９２０を介して、間接的に発光素子１００を支持することができる。ベース９１０としては、例えば、板状（直方体形状）の部材を用いることができる。ベース９１０の材質としては、例えば、セラミックス、銅、アルミニウムなどを列挙することができる。ベース９１０は、例えば、ヒートシンクとして機能してもよい。ベース９１０は、例えば、ペルチェ素子であってもよい。サブマウント９２０は、ベース９１０上に設けられ、発光素子１００を支持している。
【０１１２】
サブマウント９２０は、例えば、銅、アルミニウムなどの導電性材料からなることができる。これにより、発光素子１００の電極１２０，１２２に電流を供給することができる。発光素子１００は、サブマウント９２０に挟まれて、ベース９１０上に支持されている。図示の例では、発光素子１００は、発光素子１００の厚み方向（活性層１０６の厚み方向）に、２つ配列されているが、その数は特に限定されない。複数の発光素子１００は、例えば、同じ方向に光１３０を出射することができる。
【０１１３】
発光装置９００によれば、発光素子１００を備えるため、小型化および高出力化を図ることができる。
【０１１４】
なお、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、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。
【０１１５】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１１６】
１００  発光装置、１０２  基板、１０４  バッファー層、１０６  第１クラッド層、
１０７  第１面、１０８  活性層、１０９  第２面、１１０  第２クラッド層、
１１２  コンタクト層、１１３  積層構造体、１２０  第１電極、１２２  第２電極、
１３０  出射光、１４０  第１端面、１４２  第２端面、１５０  反射部、
１５２  溝部、１６０  反射防止膜、１８０  利得領域、２００  発光装置、
３００  発光装置、３５２  誘電体多層膜、４００  発光装置、４５２  金属薄膜、
５００  発光装置、６００  発光装置、６０２  絶縁層、７００  発光装置、
７０２  絶縁部、７１０  柱状部、
９００  発光装置、９１０  ベース、９２０  サブマウント、
１０００  プロジェクター、１００２  均一化光学系、１００２ａ  ホログラム、
１００２ｂ  フィールドレンズ、１００４  液晶ライトバルブ、
１００６  クロスダイクロイックプリズム、１００８  投写レンズ、
１０１０  スクリーン
【図１】
2011066137.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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