(57)【要約】      （修正有）【課題】照明対象を効率よく照明することができる光装置を提供する。【解決手段】発光素子２０と、発光素子２０に対応して設けられたレンズ５０と、を有する複数の発光ユニット２を有し、発光素子２０は、第１半導体層２２と第２半導体層２６との間に設けられ、電流が注入されることで光を発生させることが可能な発光層２４と、第１半導体層２２と電気的に接続された第１電極３０と、第２半導体層２６と接触された第２電極３２と、を有し、第１半導体層２２および発光層２４の積層方向から見た平面視において、第２電極３２は、発光層２４と重なり、積層方向から見た平面視において、複数の発光ユニット２は、第１方向にピッチｐで配置され、第２半導体層２６と第２電極３２との接触領域の第１方向の大きさｄ、およびピッチｐは、ｄ／ｐ≦０．５、ｄ≧２μｍ、かつ、ｐ≦１２μｍの関係を満たす、発光装置１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、前記発光素子に対応して設けられたレンズと、を有する複数の発光ユニットを有し、
前記発光素子は、
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、
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、電流が注入されることで光を発生させることが可能な発光層と、
前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極と、
前記第２半導体層と接触された第２電極と、
を有し、
前記第１半導体層および前記発光層の積層方向から見た平面視において、前記第２電極は、前記発光層と重なり、
前記積層方向から見た平面視において、複数の前記発光ユニットは、第１方向にピッチｐで配置され、
前記第２半導体層と前記第２電極との接触領域の前記第１方向の大きさｄ、および前記ピッチｐは、
ｄ／ｐ≦０．５、ｄ≧２μｍ、かつ、ｐ≦１２μｍ
の関係を満たす、発光装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記大きさｄおよび前記ピッチｐは、
０．４≦ｄ／ｐ≦０．５
の関係を満たす、発光装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記大きさｄおよび前記ピッチｐは、
ｄ／ｐ≦０．３
の関係を満たす、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、
複数の前記発光素子のうち第１発光素子は、複数の前記発光素子のうち第２発光素子と隣り合い、
前記第１発光素子から出射された光は、複数の前記レンズのうち、前記第２発光素子に対応して設けられた前記レンズにおいて、全反射しない、発光装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の発光装置と、
前記発光装置から出射された光を投射する投射装置と、
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】
プロジェクターの光源として、従来から広く利用されてきた水銀ランプは、次第に暗くなり突然切れるという寿命の問題や、水銀規制という問題があって、徐々にＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの固体光源に移行している。
【０００３】
例えば特許文献１には、複数のＬＥＤチップを備えたＬＥＤランプを、ＬＥＤ基板上に配列ピッチ４ｍｍで２次元に３００（１５×２０）個配列し、マイクロレンズアレイによってＬＥＤランプの出力光を平行光とするプロジェクターが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１７９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなプロジェクターの光源（発光装置）は、スクリーンなどの照明対象を、効率よく照明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、
発光素子と、前記発光素子に対応して設けられたレンズと、を有する複数の発光ユニットを有し、
前記発光素子は、
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、
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、電流が注入されることで光を発生させることが可能な発光層と、
前記第１半導体層と電気的に接続された第１電極と、
前記第２半導体層と接触された第２電極と、
を有し、
前記第１半導体層および前記発光層の積層方向から見た平面視において、前記第２電極は、前記発光層と重なり、
前記積層方向から見た平面視において、複数の前記発光ユニットは、第１方向にピッチｐで配置され、
前記第２半導体層と前記第２電極との接触領域の前記第１方向の大きさｄ、および前記ピッチｐは、
ｄ／ｐ≦０．５、ｄ≧２μｍ、かつ、ｐ≦１２μｍ
の関係を満たす。
【０００７】
前記発光装置の一態様において、
前記大きさｄおよび前記ピッチｐは、
０．４≦ｄ／ｐ≦０．５
の関係を満たしてもよい。
【０００８】
前記発光装置の一態様において、
前記大きさｄおよび前記ピッチｐは、
ｄ／ｐ≦０．３
の関係を満たしてもよい。
【０００９】
前記発光装置の一態様において、
複数の前記発光素子のうち第１発光素子は、複数の前記発光素子のうち第２発光素子と隣り合い、
前記第１発光素子から出射された光は、複数の前記レンズのうち、前記第２発光素子に対応して設けられた前記レンズにおいて、全反射しなくてもよい。
【００１０】
前記発光装置の一態様において、
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と、
前記発光装置から出射された光を投射する投射装置と、
を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図２】第１実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図３】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。
【図４】第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図５】第２実施形態に係る発光装置を模式的に示す平面図。
【図６】第３実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図７】参考例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図８】第３実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図９】レンズの曲率半径の最小値を示すグラフ。
【図１０】レンズの曲率半径の最小値を示すグラフ。
【図１１】投射効率を示すグラフ。
【図１２】投射効率を示すグラフ。
【図１３】投射効率を示すグラフ。
【図１４】第３実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図１５】参考例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図１６】第３実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図１７】第３実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図１８】第３実施形態の変形例に係る発光装置を模式的に示す断面図。
【図１９】第４実施形態に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【図２０】第４実施形態の第１変形例に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【図２１】第４実施形態の第２変形例に係るプロジェクターを模式的に示す図。
【図２２】接触領域の大きさと、投射効率と、の関係を示すグラフ。
【図２３】接触領域の大きさと、投射光束と、の関係を示すグラフ。
【図２４】電流密度と光パワー密度との関係を示すグラフ。
【図２５】接触領域の大きさと、電流密度および総電流量と、の関係を示すグラフ。
【図２６】接触領域の大きさと、投射光束と、の関係を示すグラフ。
【図２７】接触領域の大きさと、効率と、の関係を示すグラフ。
【図２８】ピッチの対する接触領域の大きさの比と、投射光束と、の関係を示すグラフ。
【図２９】ピッチの対する接触領域の大きさの比と、効率と、の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。また、図１および図２では、互い直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【００１４】
発光装置１００は、図１および図２に示すように、例えば、基板１０と、発光素子２０と、絶縁層４０と、レンズ５０と、を有している。なお、便宜上、図２では、発光素子２０の第２電極３２および絶縁層４０の図示を省略している。
【００１５】
基板１０は、例えば、サファイア基板である。基板１０は、例えば、発光素子２０の発光層２４で発生した光を透過させることができる。
【００１６】
発光素子２０は、基板１０上に設けられている。発光素子２０は、複数設けられている。複数の発光素子２０は、図２に示すように、発光素子２０の第１半導体層２２および発光層２４の積層方向（図示の例ではＺ軸方向）から見た平面視において（以下、単に「平面視において」ともいう）、マトリックス状に設けられている。複数の発光素子２０は、第１方向（例えばＸ軸方向）、および第１方向と直交する第２方向（例えばＹ軸方向）にピッチｐで配置されている。発光素子２０の数は、特に限定されないが、例えば、１００００個（Ｘ軸方向に１００個、Ｙ軸方向に１００個並んだ、１００×１００個）程度である。発光素子２０は、例えば、ＬＥＤである。なお、図示の例では、複数の発光素子２０は、第１方向、および第１方向と直交する第２方向にピッチｐで配列された正方配列であるが、複数の発光素子２０は、第１方向、および第１方向と６０℃傾いた第２方向にピッチｐで配列された六方配列であってもよい。
【００１７】
なお、本発明において、「上」とは、発光素子２０の第１半導体層２２および発光層２４の積層方向において、発光素子２０の発光層２４からみて基板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２４からみて基板１０に近づく方向のことである。図示の例では、「上」は、＋Ｚ軸方向側であり、「下」は、−Ｚ軸方向側である。
【００１８】
発光素子２０は、図１に示すように、例えば、第１半導体層２２と、発光層２４と、第２半導体層２６と、第１電極３０と、第２電極３２と、を有している。
【００１９】
第１半導体層２２は、基板１０上に設けられている。第１半導体層２２は、基板１０と発光層２４との間に設けられている。第１半導体層２２の厚さは、例えば、５μｍ程度である。第１半導体層２２は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＮ層である。図示の例では、隣り合う発光素子２０において、第１半導体層２２は、連続しており、複数の発光素子２０において、第１半導体層２２は、１つの共通した層である。
【００２０】
第１半導体層２２の一部、発光層２４、第２半導体層２６は、例えば、柱状部２８を構成している。複数の発光素子２０において、柱状部２８は、互いに分離して設けられている。図２に示す例では、柱状部２８の形状は、平面視において、正方形である。
【００２１】
発光層２４は、図１に示すように、第１半導体層２２上に設けられている。発光層２４は、第１半導体層２２と第２半導体層２６との間に設けられている。発光層２４は、例えば、厚さ２．５ｎｍ程度のＩｎＧａＮ層と、厚さ１２ｎｍ程度のＧａＮ層と、を交互に５ペア積層させた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有している。発光層２４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。
【００２２】
第２半導体層２６は、発光層２４上に設けられている。第２半導体層２６の厚さは、例えば、１５０ｎｍ程度である。第２半導体層２６は、第１半導体層２２と導電型の異なる層である。第２半導体層２６は、例えば、Ｍｇがドープされたｐ型のＧａＮ層である。
【００２３】
発光装置１００では、ｐ型の第２半導体層２６、不純物がドーピングされていない発光層２４、およびｎ型の第１半導体層２２により、ｐｉｎダイオードが構成される。半導体層２２，２６は、発光層２４よりもバンドギャップが大きい層である。発光装置１００では、第１電極３０と第２電極３２との間に、ｐｉｎダイオードの順バイアス電圧を印加すると（電流を注入すると）、発光層２４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。
【００２４】
発光層２４で発生した光（−Ｚ軸方向側に向かう光）は、基板１０を透過して出射される。発光層２４で発生した光（＋Ｚ軸方向側に向かう光）は、例えば、第２電極３２において反射される。なお、図１では、発光層２４で発生して基板１０を透過する光（光線）を矢印で示している。
【００２５】
第１電極３０は、第１半導体層２２上に設けられている。図示の例では、第１電極３０は、第１半導体層２２と接触されている。第１電極３０は、第１半導体層２２とオーミックコンタクトしていてもよい。第１電極３０は、第１半導体層２２と電気的に接続されている。
【００２６】
第１電極３０は、発光層２４に電流を注入するための一方の電極である。第１電極３０としては、例えば、第１半導体層２２側から、Ｔｉ層、Ａｌ層の順序で積層したものなどを用いる。図２に示す例では、隣り合う発光素子２０において、第１電極３０は、連続しており、複数の発光素子２０において、第１電極３０は、１つの共通した電極として格子状に設けられている。第１電極３０は、柱状部２８と離間し、柱状部２８を囲むように設けられている。
【００２７】
第２電極３２は、図１に示すように、第２半導体層２６上に設けられている。第２電極３２は、第２半導体層２６と接触されている。第２電極３２は、第２半導体層２６とオーミックコンタクトしていてもよい。第２電極３２は、平面視において、発光層２４と重なっている。第２電極３２は、第２半導体層２６と電気的に接続されている。図示の例では、第２電極３２は、絶縁層４０上にも設けられている。
【００２８】
第２電極３２は、発光層２４に電流を注入するための他方の電極である。第２電極３２の材質は、例えば、ＡｇとＰｄとＣｕとの合金であるＡＰＣ合金など、発光層２４で発生した光に対して高い反射率を有する導電体ある。図示の例では、隣り合う発光素子２０において、第２電極３２は、連続しており、複数の発光素子２０において、第２電極３２は、１つの共通した電極である。
【００２９】
第２電極３２と第２半導体層２６との接触領域３４は、図２に示すように、正方形である。接触領域３４は、第２電極３２と第２半導体層２６との接触面である。複数の接触領域３４は、平面視において、マトリックス状に設けられている。複数の接触領域３４は、
例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にピッチｐで配置されている。
【００３０】
絶縁層４０は、図１に示すように、柱状部２８の周囲であって、第１半導体層２２上および第１電極３０上に設けられている。絶縁層４０は、第１電極３０と第２電極３２との間を、電気的に分離している。絶縁層４０は、例えば、酸化シリコン層（例えばＳｉＯ２層）である。
【００３１】
レンズ５０は、基板１０の下に設けられている。レンズ５０は、例えば、基板１０の下面に接着されている。図示の例では、レンズ５０は、基板１０側の入射面５１ａが平坦面であり、基板１０とは反対側の出射面５１ｂが曲面である凸レンズである。レンズ５０は、複数設けられている。複数のレンズ５０は、レンズアレイ５２を構成している。レンズアレイ５２は、例えば、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）である。
【００３２】
レンズ５０は、発光素子２０に対応して設けられている。すなわち、１つの発光素子２０から出射された光は、１つのレンズ５０に入射する。図示の例では、Ｚ軸方向からみて、１のレンズ５０の外縁の内側に、１つの発光素子２０の柱状部２８が配置されている。レンズ５０の材質は、例えば、ガラスである。レンズ５０は、発光素子２０からランバーシアンに放射された光の放射角を狭めることができる。
【００３３】
レンズ５０の中心の位置は、平面視において、例えば、接触領域３４の中心の位置と同じである。複数のレンズ５０は、平面視において、マトリックス状に設けられている。複数のレンズ５０は、平面視において、例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にピッチｐで配置されている。
【００３４】
発光素子２０およびレンズ５０は、複数の発光ユニット２を構成している。すなわち、発光装置１００は、発光素子２０と、発光素子２０に対応して設けられたレンズ５０と、を有する複数の発光ユニット２を有している。複数の発光ユニット２は、平面視において、例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にピッチｐで配置されている。
【００３５】
第２半導体層２６と第２電極３２との接触領域３４のＸ軸方向の大きさｄ、および発光ユニット２のＸ軸方向のピッチｐは、下記式（１），（２），（３）の関係を満たす。
【００３６】
ｄ／ｐ≦０．５  ・・・（１）
ｄ≧２μｍ  ・・・（２）
ｐ≦１２μｍ  ・・・（３）
【００３７】
式（１），（２），（３）より、大きさｄは、２μｍ以上６μｍ以下であり、ピッチｐは、４μｍ以上１２μｍ以下である。
【００３８】
大きさｄおよびピッチｐは、下記式（４）を満たしてもよいし、または、下記式（５）を満たしてもよい。
【００３９】
０．４≦ｄ／ｐ≦０．５  ・・・（４）
ｄ／ｐ≦０．３  ・・・（５）
【００４０】
発光装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００４１】
発光装置１００では、第２半導体層２６と第２電極３２との接触領域３４のＸ軸方向の大きさｄ、および発光ユニット２のＸ軸方向のピッチｐは、ｄ／ｐ≦０．５、ｄ≧２μｍ、かつ、ｐ≦１２μｍの関係を満たす。そのため、発光装置１００では、上記範囲外の発
光装置に比べて、スクリーンなどの照明対象を、効率よく照明することができる（詳細は後述する「実験例」参照）。その結果、発光装置１００では、省電力化を図ることができる。
【００４２】
発光装置１００では、大きさｄおよびピッチｐは、０．４≦ｄ／ｐ≦０．５の関係を満たしてもよい。このような発光装置１００では、上記範囲外の発光装置に比べて、高輝度化を図ることができる（詳細は後述する「実験例」参照）。
【００４３】
発光装置１００では、大きさｄおよびピッチｐは、ｄ／ｐ≦０．３の関係を満たしてもよい。このような発光装置１００では、上記範囲外の発光装置に比べて、照明対象を、より効率よく照明することができる（詳細は後述する「実験例」参照）。
【００４４】
なお、上記では、青色光を出射するＧａＮ系の発光素子２０について説明したが、ＧａＰ系やＧａＡｓ系などの半導体層を用いることにより、発光素子は、緑色光や赤色光を出射することができる。
【００４５】
また、上記では、第１半導体層２２がｎ型の半導体層であり、第２半導体層２６がｐ型の半導体層である場合について説明したが、第１半導体層２２がｐ型の半導体層であり、第２半導体層２６がｎ型の半導体層であってもよい。
【００４６】
また、図示はしないが、第２電極３２の＋Ｚ軸方向側には、ヒートシンクが設けられていてもよい。ヒートシンクは、第２電極３２に接着されていてもよい。ヒートシンクの材質は、銅、アルミニウムなどである。ヒートシンクは、発光素子２０において発生した熱を、効率よく放熱することができる。
【００４７】
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３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。
【００４８】
図３に示すように、基板１０上に、第１半導体層２２、発光層２４、および第２半導体層２６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）法などが挙げられる。
【００４９】
図１に示すように、第２半導体層２６、発光層２４、および第１半導体層２２をパターニングして、柱状部２８を形成する。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。
【００５０】
次に、第１電極３０を第１半導体層２２上に形成する。第１電極３０は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。
【００５１】
次に、半導体層２２，２６上および第１電極３０上に、絶縁層４０を形成する。絶縁層４０は、例えば、スピンコート法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによって形成される。次に、絶縁層４０をパターニングして第２半導体層２６を露出させる。
【００５２】
次に、第２半導体層２６上および絶縁層４０上に、第２電極３２を形成する。第２電極３２は、例えば、真空蒸着法などにより形成される。
【００５３】
次に、例えば接着剤によって、基板１０の下面に、レンズアレイ５２を接着させる。
【００５４】
以上の工程により、発光装置１００を製造することができる。
【００５５】
なお、上記では、半導体層２２，２６および発光層２４をエピタキシャル成長させた後に、半導体層２２，２６および発光層２４をパターニングして、柱状部２８を形成する例について説明したが、まず、マスク層（図示せず）を形成し、次に、該マスク層をマスクとして、半導体層２２，２６および発光層２４をエピタキシャル成長させて柱状部２８を形成してもよい。
【００５６】
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４は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す断面図である。図５は、第２実施形態に係る発光装置２００を模式的に示す平面図である。なお、図４は、図５のＩＶ−ＩＶ線断面図である。また、図４および図５では、互い直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【００５７】
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。
【００５８】
発光装置２００は、図４に示すように、基板６０と発光素子２０との間に、駆動回路基板６４が設けられている点において、上述した発光装置１００と異なる。発光装置２００は、図４および図５に示すように、例えば、基板６０と、ヒートシンク６２と、駆動回路基板６４と、絶縁層７０と、第１貫通ビア８０と、第２貫通ビア８２と、パッド８４と、配線８６と、を有している。
【００５９】
発光装置２００では、基板６０は、例えば、シリコン基板である。
【００６０】
ヒートシンク６２は、基板６０の下に設けられている。ヒートシンク６２は、例えば、基板６０の下面に接着されている。ヒートシンク６２の材質は、銅、アルミニウムなどである。ヒートシンク６２は、発光素子２０において発生した熱を、効率よく放熱することができる。
【００６１】
駆動回路基板６４は、基板６０上に設けられている。駆動回路基板６４には、発光素子２０を駆動させるための駆動回路が搭載されている。駆動回路は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などによって実現される。駆動回路は、例えば、入力された画像情報に基づいて、発光素子２０を駆動させることができる。そのため、１つの発光素子２０は、１つの画素を形成することができる。発光装置２００は、例えば、自発光イメージャーである。
【００６２】
絶縁層７０は、駆動回路基板６４上に設けられている。絶縁層７０は、例えば、酸化シリコン層である。
【００６３】
第１貫通ビア８０および第２貫通ビア８２は、絶縁層７０を貫通して設けられている。貫通ビア８０，８２の材質は、例えば、Ｔｉなどである。第１貫通ビア８０は、駆動回路基板６４に搭載された駆動回路と、発光素子２０の第２電極３２と、を接続している。第２貫通ビア８２は、駆動回路とパッド８４とを接続している。
【００６４】
パッド８４は、第２貫通ビア８２上に設けられている。パッド８４の材質は、例えば、金属である。
【００６５】
配線８６は、パッド８４と、発光素子２０の第１電極３０とを、接続している。配線８６の材質は、例えば、金属である。
【００６６】
発光素子２０は、第１貫通ビア８０上および絶縁層７０上に設けられている。複数の発光素子２０は、互いに離間している。図示の例では、第２電極３２、第２半導体層２６、発光層２４、第１半導体層２２、第１電極３０は、この順で、第１貫通ビア８０側から並んで設けられている。半導体層２２，２６、発光層２４、および電極３０，３２は、平面視において、例えば、同じ形状（図５に示す例では正方形）を有している。
【００６７】
第１電極３０は、配線８６、パッド８４、および第２貫通ビア８２を介して、駆動回路と電気的に接続されている。第１電極３０の材質は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極である。発光層２４で発生した光は、第１電極３０を透過して、レンズ５０に入射する。
【００６８】
第２電極３２は、第１貫通ビア８０を介して、駆動回路と電気的に接続されている。第２電極３２では、第２半導体層２６側から、Ａｌ層、Ｔｉ層の順序で積層したものなどを用いる。第２電極３２のＴｉと、第１貫通ビア８０のＴｉと、を十分に平滑かつ清浄して加圧および加熱することにより、第２電極３２と第１貫通ビア８０とを金属接合させることができる。
【００６９】
発光装置２００では、平面視に置いて、第１電極３０および第２電極３２は、発光層２４と重なっている。このような場合、接触領域３４を形成する第２半導体層２６は、ｎ型の半導体層およびｐ型の半導体層のうち、電極との接触領域の面積が小さい方の半導体層であり、電極との接触領域の面積が同じ場合は、いずれか一方の半導体層である。図示の例では、第２半導体層２６は、ｐ型の半導体層であり、第２半導体層２６と第２電極３２との接触領域３４の面積は、第１半導体層２２と第１電極３０との接触領域の面積と同じである。
【００７０】
発光装置２００では、レンズアレイ５２は、発光素子２０の＋Ｚ軸方向側に設けられている。レンズアレイ５２は、例えば、図示せぬ支持部材に接着されている。
【００７１】
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、図面を参照しながら説明する。
【００７２】
以下、第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法において、上述した第１実施形態に係る発光装置１００の製造方法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または簡略する。
【００７３】
図３に示すように、基板１０上に、第１半導体層２２、発光層２４、および第２半導体層２６を、この順でエピタキシャル成長させる。
【００７４】
次に、基板１０を研磨およびプラズマエッチングすることにより、除去する。次に、図４に示すように、第１電極３０および第２電極３２を形成する。以上の工程により、発光素子２０を形成することができる。なお、第２電極３２は、基板１０を除去する前に、形成されてもよい。
【００７５】
次に、基板６０、ヒートシンク６２、駆動回路基板６４、絶縁層７０、および貫通ビア８０，８２を準備し、第２電極３２側を第１貫通ビア８０に向けて、発光素子２０を第２
貫通ビア８２に接続させる。
【００７６】
次に、パッド８４を、第２貫通ビア８２上に形成する。パッド８４は、例えば、スパッタ法、めっき法などにより形成される。なお、パッド８４は、発光素子２０を第１貫通ビア８０に接続させる前に、形成されてもよい。
【００７７】
次に、第１電極３０上およびパッド８４上に、絶縁層４０を形成する。次に、絶縁層４０をパターニングして、第１電極３０およびパッド８４を露出させる。
【００７８】
次に、第１電極３０上およびパッド８４上に、配線８６を形成する。配線８６は、例えば、スパッタ法、めっき法などにより形成される。
【００７９】
次に、レンズアレイ５２を配置する。なお、ヒートシンク６２は、レンズアレイ５２を配置した後に、基板６０の裏面に接着させてもよい。
【００８０】
以上の工程により、発光装置２００を製造することができる。
【００８１】
３．  第３実施形態
３．１．  発光装置
次に、第３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６は、第３実施形態に係る発光装置３００を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図６では、発光素子２０、レンズアレイ５２、および基板６０以外の部材の図示を省略している。また、図６では、発光素子２０を簡略化して図示している。また、図６および後述する図７，８では、互い直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【００８２】
以下、第３実施形態に係る発光装置３００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。
【００８３】
発光装置３００では、図６に示すように、レンズ５０の形状が上述した発光装置１００と異なる。
【００８４】
発光装置３００では、発光素子２０は、基板６０上に設けられている。複数の発光素子２０のうち第１発光素子２０ａは、複数の発光素子２０のうち第２発光素子２０ｂと隣り合っている。複数のレンズ５０のうち第１レンズ５０ａは、第１発光素子２０ａに対応して設けられたレンズである。複数のレンズ５０のうち第２レンズ５０ｂは、第２発光素子２０ｂに対応して設けられたレンズである。第１レンズ５０ａは、第２レンズ５０ｂと隣り合っている。第１発光素子２０ａから出射された光は、第１レンズ５０ａおよび第２レンズ５０ｂにおいて、全反射しない。
【００８５】
例えば、図７に示す例では、光線Ｌ１は、照明対象の方向（目標方向）に放射角を狭めて進む光線であり、投射レンズによりスクリーンに投射される。光線Ｌ２は、目標方向とは異なる方向に拡がる光線であり、投射レンズに呑み込まれないため、投射表示に影響を与えない。光線Ｌ３は、レンズアレイ５２内で全反射を繰り返す光線である。光線Ｌ３の一部は、発光素子２０等によって形成される凹凸構造によって散乱され、表示とは無関係な位置をぼんやりと明るくするクロストークになる。
【００８６】
図６に示す発光装置３００では、上記のようなクロストークを低減することができる。なお、図７は、参考例に係る発光装置を模式的に示す断面図である。
【００８７】
ここで、図８は、図６の拡大図である。レンズアレイ５２と基板６０との間の屈折率を
ｎ１、レンズアレイ５２の屈折率をｎ２、レンズアレイ５２の外側（＋Ｚ軸方向側）の屈折率をｎ３とすると、ｎ１＜ｎ２＞ｎ３である。ｎ１とｎ２との大小関係が逆転すると（ｎ１＞ｎ２となると）、発光素子２０から出射された光の一部がｎ１とｎ２との界面（入射面５１ａ）で全反射してクロストークになるため、ｎ１＜ｎ２である。レンズアレイ５２と基板６０との間、およびレンズアレイ５２の外側は、空気であってもよい。
【００８８】
第２レンズ５０ｂは、出射面５１ｂの頂点である点Ｃを境に領域Ａと領域Ｂとに分けられる。点Ｃにおいて、第２レンズ５０ｂの出射面５１ｂと入射面５１ａとは平行であるため、点Ｃを通る光は、第２レンズ５０ｂによって進行方向を曲げられない。一方、領域Ａを通る光は、狭まる方向に曲げられ、領域Ｂを通る光は、拡がる方向に曲げられる。ここで、問題になるのは、全反射する可能性がある領域Ｂを通る光である。特に、点Ｄ（第１レンズ５０ａと第２レンズ５０ｂとの境）は、一般的な曲率半径Ｒにおいて、光の入射角θ３が最も大きくなる点である。点Ｄにおいて全反射しなければ、領域Ｂ全域で全反射しない。
【００８９】
点Ｄで全反射しない条件は、以下のとおりである。点Ｄにおける第２レンズ５０ｂの傾斜角をαとし、第１発光素子２０ａの最も＋Ｘ軸方向側から点Ｄに至る光の入射角をθ１、θ２とすると、スネルの法則より、下記式（６）であるから、下記式（７）を導き出せる。
【００９０】
【数１】
2019192888.tif 000003
【００９１】
点Ｄで全反射しない条件は、スネルの法則より、下記式（８）となり、θ３＝θ２＋αであるから、下記式（９）が導き出せる。そして、式（６）および式（９）より下記式（１０）を導き出せる。
【００９２】
【数２】
2019192888.tif 000004
【００９３】
式（１０）を満たすように、αを設定すれば、領域Ｂ全域で全反射しない。なお、θ１は、発光素子２０とレンズアレイ５２との間の距離ｄ１、レンズアレイ５２の厚さｄ２、発光素子２０およびレンズ５０のピッチ（発光ユニット２のピッチ）ｐ、および発光素子
２０の平面視における大きさによって決まる。
【００９４】
式（１０）において、ｄ１およびｄ２を変化させながらαの最大値αＭＡＸを求め、下記式（１１）から曲率半径Ｒの最小値ＲＭＩＮを求めた。
【００９５】
【数３】
2019192888.tif 000005
【００９６】
図９および図１０は、距離ｄ１，ｄ２と、曲率半径Ｒの最小値ＲＭＩＮと、の関係を示すグラフである。図９および図１０では、ｎ１＝１（空気）およびｎ３＝１（空気）とした。また、図９では、ｎ２＝１．６８（高屈折率ガラス）とし、図１０では、ｎ２＝１．４６（石英ガラス）とした。また、図９および図１０では、ｐ＝１０μｍ、ＬＥＤの大きさ（平面視における大きさ）を４μｍ角とした。
【００９７】
図９，１０において、領域Ｈでは、ＲＭＩＮは５μｍ以上１０μｍ未満である。領域Ｉでは、ＲＭＩＮは１０μｍ以上１５μｍ未満である。領域Ｊでは、ＲＭＩＮは１５μｍ以上２０μｍ未満である。領域Ｋでは、ＲＭＩＮは２０μｍ以上２５μｍ未満である。領域Ｌでは、ＲＭＩＮは２５μｍ以上３０μｍ未満である。領域Ｍでは、ＲＭＩＮは３０μｍ以上３５μｍ未満である。領域Ｎでは、ＲＭＩＮは３５μｍ以上４０μｍ未満である。領域Ｏでは、ＲＭＩＮは４０μｍ以上４５μｍ未満である。領域Ｐでは、ＲＭＩＮは４５μｍ以上５０μｍ未満である。
【００９８】
図９および図１０に示すように、距離ｄ１，ｄ２が大きいほど、ＲＭＩＮが小さくなった。
【００９９】
上記各ＲＭＩＮにおいては、隣接レンズへのクロストークが生じない。また、曲率半径Ｒが小さいほど集光効率が高く投射効率が高くなるので、図９および図１０は、それぞれの距離ｄ１，ｄ２における最大投射効率が得られる条件でもある。そこで、上記の条件で、Ｆ（F-number）＝１．５の投射レンズを用いて投射効率を測定した。図１１および図１２は、距離ｄ１，ｄ２と、投射効率と、の関係を示すグラフである。
【０１００】
図１１，１２において、領域Ｑでは、投射効率は１１．６％以上１４．５％未満である。領域Ｓでは、投射効率は１４．５％以上１７．４％未満である。領域Ｔでは、投射効率は１７．４％以上２０．３％未満である。領域Ｕでは、投射効率は２０．３％以上２３．２％未満である。
【０１０１】
図１１および図１２において、投射効率の等高線は、概ね左上から右下に走っているため、ｄ１＋ｄ２の値で一元的に議論できるとする。図１３は、図１１の場合（ｎ２＝１．６８）および図１２の場合（ｎ２＝１．４６）において、ｄ１＋ｄ２と投射効率との関係を示すグラフである。投射効率は、発光素子２０から射出された光の光量に対する、照明対象（例えばスクリーン）に到達した光の光量である。
【０１０２】
図１３より、ｎ２の値に関わりなく、ｄ１＋ｄ２が１０μｍ以上１６μｍ以下のときに投射効率が高い。これは、ｐ＝１０μｍのときの最適値であり、幾何学的な比例関係が成り立つことから、ｄ１＋ｄ２の最適値は、ｐの１．０倍以上１．６倍以下であるといえる。
【０１０３】
ｄ１＋ｄ２を大きくすると、曲率半径の最小値ＲＭＩＮが小さくなって、光の放射角が狭まり、多くの光を投射レンズに呑み込むことができる。しかしながら、ｄ１＋ｄ２が大きすぎると、発光素子２０からレンズアレイ５２までの距離が大きくなって、投射レンズが取り込める光量が減ってくる。そのため、ｄ１＋ｄ２は、上記のような最適値を有する。
【０１０４】
なお、図８に示すように、レンズアレイ５２と点Ｄとの間の距離をｄ３とし、平面視における発光素子２０の大きさをｗとすると、下記式（１２）を導き出せる。さらに、式（６）より下記式（１３）が導き出せる。そして、式（１２）および式（１３）より、下記式（１４）を導き出せる。
【０１０５】
【数４】
2019192888.tif 000006
【０１０６】
発光装置３００では、複数の発光素子２０のうち第１発光素子２０ａは、複数の発光素子２０のうち第２発光素子２０ｂと隣り合い、第１発光素子２０ａから出射された光は、複数のレンズ５０のうち、第２発光素子２０ｂに対応して設けられた第２レンズ５０ｂにおいて、全反射しない。そのため、発光装置３００では、発光素子２０から出射された光のクロストークを低減することができる。
【０１０７】
なお、上述した発光装置１００，２００において、第１発光素子２０ａから出射された光は、第２レンズ５０ｂにおいて、全反射しなくてもよい。
【０１０８】
３．２．  発光装置の製造方法
次に、第３実施形態に係る発光装置３００の製造方法について、説明する。第３実施形態に係る発光装置３００の製造方法は、上述した第２実施形態に係る発光装置２００の製造方法と、基本的に同様である。したがって、その詳細な説明を省略する。
【０１０９】
３．３．  発光装置の変形例
次に、第３実施形態の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１４は、第３実施形態に係る発光装置３１０を模式的に示す断面図である。なお、図１４および後述する図１５〜図１８では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【０１１０】
以下、第３実施形態の変形例に係る発光装置３１０において、上述した第３実施形態に係る発光装置３００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。
【０１１１】
上述した発光装置３００では、図６に示すように、レンズ５０の入射面５１ａは平坦な面であり、出射面５１ｂは曲面であった。これに対し、発光装置３１０では、図１４に示
すように、レンズ５０の入射面５１ａおよび出射面５１ｂともに、曲面である。発光装置３１０では、レンズ５０は、両凸レンズである。
【０１１２】
発光装置３１０では、例えば図６で示した光線Ｌ３（全反射光線）を除去することができる。複数のレンズ５０のうち第３レンズ５０ｃは、第２レンズ５０ｂの−Ｘ軸方向側において、第２レンズ５０ｂと隣り合うレンズである。複数の発光素子２０のうち第３発光素子２０ｃは、第２発光素子２０ｂの−Ｘ軸方向側において、第２発光素子２０ｂと隣り合うレンズである。第３レンズ５０ｃは、第３発光素子２０ｃに対応して設けられている。
【０１１３】
ここで、図１５は、参考例に係る発光装置を模式的に示す断面図である。第３レンズ５０ｃで全反射する光線は、図１５に示すように、領域Ｅに当たる光である。
【０１１４】
第１発光素子２０ａから出射され、第２レンズ５０ｂの入射面５１ａすれずれに進む光線は、第２レンズ５０ｂで屈折して光線Ｌ４として進むか、第３レンズ５０ｃで屈折して光線Ｌ５として進むか、そのいずれかである。このような光線において、領域Ｆを通って領域Ｅ領域に進む光は、幾何学的に存在しない。したがって、両凸レンズでは、第３レンズ５０ｃで全反射する光線が極めて少なくなる。
【０１１５】
上記のような両凸レンズでクロストークになる光は、光線Ｌ６、光線Ｌ７、光線Ｌ８である。光線Ｌ６は、第１レンズ５０ａで全反射する光線である。光線Ｌ７は、第２レンズ５０ｂで全反射する光線である。光線Ｌ８は、第２レンズ５０ｂからいったん出射された後、第３レンズ５０ｃに再入射する光線である。
【０１１６】
光線Ｌ６，Ｌ７は、第１レンズ５０ａの領域Ｇに入射する光線であるから、領域Ｇに幾何学的に入射しないような構造にすれば、クロストークを低減することができる。
【０１１７】
発光装置３１０では、図１６に示すように、発光素子２０の−Ｘ軸方向側の端から第１レンズ５０ａの入射面５１ａに接線を引いたときに、接点の外に領域Ｇが確保できるように、入射面５１ａの曲率半径Ｒ１、距離ｄ１、およびピッチｐが規定されている。
【０１１８】
一方、図１５の光線Ｌ８は、第２レンズ５０ｂで曲がり過ぎるために、第３レンズ５０ｃに再入射している。そのため、出射面５１ｂの曲率半径Ｒ２を、曲率半径Ｒ１よりも小さくする方法が有効である。直観的には、曲率半径Ｒ２を大きくしないといけないように思われるが、光は、元々レンズ５０に対して深い角度で入射しているので、曲率半径Ｒ２を小さくすることが正しい。
【０１１９】
図１７および図１８は、発光装置３１０を模式的に示す断面図である。なお、図１７は、Ｒ１＝Ｒ２＝８０μｍの場合を示している。図１８は、Ｒ１＝８０μｍ、Ｒ２＝７０μｍの場合を示している。
【０１２０】
図１７では、光線Ｌ８は、第３レンズ５０ｃに再入射している。一方、図１８では、光線Ｌ８は、第２レンズ５０ｂで曲がり過ぎないため、第３レンズ５０ｃに再入射しない。
【０１２１】
４．  第４実施形態
４．１．  プロジェクター
次に、第４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１９は、第４実施形態に係るプロジェクター４００を模式的に示す図である。
【０１２２】
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４００について説明する。
【０１２３】
プロジェクター４００は、筐体（図示せず）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、発光装置１００である。なお、便宜上、図１９では、プロジェクター４００を構成する筐体の図示を省略している。また、図１９では、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを簡略化して図示している。
【０１２４】
プロジェクター４００は、さらに、筐体内に備えられている透過型の液晶ライトバルブ（光変調装置）４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂ、および投射レンズ（投射装置）４０６を有している。プロジェクター４００は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）プロジェクターである。
【０１２５】
光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、各液晶ライトバルブ４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂに入射する。各液晶ライトバルブ４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調させる。そして、投射レンズ４０６は、液晶ライトバルブ４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂによって形成された像（画像）を拡大してスクリーン（表示面）４０８に投射する。すなわち、投射レンズ４０６は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光を、スクリーンに投射する。
【０１２６】
また、プロジェクター４００は、液晶ライトバルブ４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂから出射された光を合成して投射レンズ４０６に導くクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）４０４を、有することができる。
【０１２７】
各液晶ライトバルブ４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂ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４０４に入射する。クロスダイクロイックプリズム４０４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、投射光学系である投射レンズ４０６によりスクリーン４０８上に投射され、拡大された画像が表示される。
【０１２８】
４．２．  プロジェクターの変形例
４．２．１．  第１変形例
次に、第４実施形態の第１変形例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２０は、第４実施形態の第１変形例に係るプロジェクター４１０を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図２０では、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを簡略化して図示している。また、図２０では、スクリーン４０８の図示を省略している。
【０１２９】
以下、第４実施形態の第１変形例に係るプロジェクター４１０において、上述した第４実施形態に係るプロジェクター４００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、後述する第４実施形態の第２変形例に係るプロジェクターにおいて、同様である。
【０１３０】
上述したプロジェクター４００では、図１９に示すように、光変調装置として、透過型の液晶ライトバルブを用いた。これに対し、プロジェクター４１０は、図２０に示すように、光変調装置として、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device、登録商標）４１８を用いている。プロジェクター４１０は、ＤＬＰ（Digital Light Processing、登録商標）プロ
ジェクターである。
【０１３１】
プロジェクター４１０は、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂと、ダイクロイックフィルター４１１，４１２と、レンズ４１３，４１４，４１５，４１６と、内部全反射プリズム（ＴＩＲプリズム）４１７と、ＤＭＤ４１８と、投射レンズ４０６と、を有している。
【０１３２】
赤色光源１００Ｒから出射された光は、ダイクロイックフィルター４１１で反射されて、レンズ４１３に入射する。緑色光源１００Ｇから出射された光は、ダイクロイックフィルター４１２で反射された後、ダイクロイックフィルター４１１を透過して、レンズ４１３に入射する。青色光源１００Ｂから出射された光は、ダイクロイックフィルター４１１，４１２を透過して、レンズ４１３に入射する。光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから出射された光は、ダイクロイックフィルター４１１において合成される。
【０１３３】
レンズ４１３から出射された光は、レンズ４１４，４１５，４１６を介して、ＴＩＲプリズム４１７に入射する。レンズ４１４は、ロッドレンズ（インテグレーター）であり、レンズ４１４の内部で光が全反射を繰り返すことによって、レンズ４１４の出口で、照度分布をほぼ均一にすることができる。レンズ４１３，４１５，４１６は、例えば、集光レンズである。
【０１３４】
ＴＩＲプリズム４１７に入射した光は、反射部４１７ａで反射されて、ＤＭＤ４１８に入射する。
【０１３５】
ＤＭＤ４１８は、入射した光を、画像情報に応じて変調し、反射させる。ＤＭＤ４１８において反射した光は、ＴＩＲプリズム４１７を透過して、投射レンズ４０６に入射する。
【０１３６】
４．２．２．  第２変形例
次に、第４実施形態の第２変形例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２１は、第４実施形態の第２変形例に係るプロジェクター４２０を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図２１では、スクリーン４０８の図示を省略している。
【０１３７】
上述したプロジェクター４００では、図１９に示すように、発光装置１００である光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂを有していた。これに対し、プロジェクター４２０では、図２１に示すように、発光装置２００である光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを有している。発光装置２００は、画素を形成することができる自発光イメージャーであるため、プロジェクター４２０は、別途、光変調装置を有していない。そのため、小型化を図ることができる。なお、便宜上、図２１では、光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを簡略化して図示している。
【０１３８】
赤色光源２００Ｒ、緑色光源２００Ｇ、青色光源２００Ｂは、それぞれ、赤色光、緑色光、青色光を出射する。さらに、プロジェクター４２０は、フィリップスプリズム４２２を有している。
【０１３９】
光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂから出射された光は、フィリップスプリズム４２２において合成され、投射レンズ４０６に入射する。例えば、光源２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂから射出される光は、無偏光の光であるため、偏光依存が少ないフィリップスプリズム４２２が適している。
【０１４０】
なお、本発明に係る発光装置は、ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）やＨＵＤ（ヘ
ッドアップディスプレイ）といったプロジェクターを応用した機器にも、適用することができる。また、本発明に係る発光装置は、プロジェクターの他、自動車用のヘッドライトやスポットライトなど、指向性がある明るい光を必要とする機器に広く応用することができる。
【０１４１】
５．  実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
【０１４２】
発光装置１００に対応する発光装置と、Ｆ＝１．５の投射レンズと、を有するモデルにおいて、モンテカルロ法による光線追跡により、シミュレーションを行った。なお、以下に示す図２４については、シミュレーションではなく、実際に発光装置を作製して測定を行った実験結果である。
【０１４３】
シミュレーションに用いたモデルの発光装置は、マトリックス状に配列された１０００００個（１００個×１００個）の発光ユニット（発光素子（ＬＥＤ）とレンズとからなる発光ユニット）を有している。また、当該モデルでは、第２半導体層と第２電極との接触領域（以下、単に「接触領域」ともいう）は、正方形である。
【０１４４】
図２２は、接触領域の大きさと、投射効率と、の関係を示すグラフである。ＬＥＤおよびレンズのピッチ（発光ユニットのピッチ）を、１０μｍとした。投射効率は、ＬＥＤから射出された光の強度に対する、スクリーンに到達した光の強度である。
【０１４５】
図２２に示すように、接触領域の大きさを４μｍ角よりも小さくすると、投射効率は、４０％以上であった。
【０１４６】
次に、図２３は、接触領域の大きさと、投射光束（スクリーンに投射された光束）と、の関係を示すグラフである。図２３では、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）なしの場合であって、接触領域の大きさが１０μｍ角の場合（すなわち、ＬＥＤの発光層が隙間なく連続して並んでいる場合）の投射光束を１００として、規格化している。
【０１４７】
図２３に示すように、ＭＬＡなしの場合では、投射光束は、接触領域の面積に比例して小さくなった。一方、ＭＬＡありの場合では、接触領域の大きさが４μｍ角になっても、９０％を越える投射光束を維持することができた。接触領域の大きさが４μｍ角の場合、ＭＬＡなしと同程度の明るさを得るには、ＬＥＤの発光層に注入される電流は、１／６に減らすことができる。
【０１４８】
次に、発光素子２０としてＬＥＤを用いた発光装置１００に対応する実験として、ＬＥＤの接触領域の大きさを様々に変化させて、その特性の測定を行った。ただし、接触領域の形状は、正方形である。また、マトリックス状に並べたＬＥＤでなく、孤立したＬＥＤを用いた。図２４は、ＬＥＤの発光層に注入される電流密度と、ＬＥＤの光パワー密度と、の関係を示すグラフである。接触領域の大きさを、１００μｍ角から１μｍ角まで変化させた。
【０１４９】
図２４に示すように、電流密度が大きくなるにつれて光パワー密度が大きくなる傾向にあるが、ある電流密度で飽和する。これは、ＬＥＤに大電力を投入すると、発光効率が低下するドループ（droop）現象のためである。
【０１５０】
図２４に示すように、接触領域の大きさが小さいほど、大きな光パワー密度に耐えられる。これは、接触領域の大きさが小さいほど、発光層の側面からの放熱によりジャンクシ
ョン温度が低下し、量子効率が維持できるからであると理解できる。しかし、接触領域の大きさが２μｍ角でドループ現象抑制効果は、飽和した。また、２μｍ角より小さい接触領域を有するＬＥＤは、発光層をパターニングする際に、パターニングによって劣化する発光層の割合が高くなり、発光強度が低下する場合がある。したがって、接触領域の大きさは、２μｍ角以上であることが好ましい。
【０１５１】
次に、図２５は、接触領域の大きさと、電流密度および総電流量と、の関係を示すグラフである。図２５において、「電流密度」は、ドループ現象が発生する限界の電流密度（図２４において光パワー密度が最大になるときの電流密度）を示している。また、図２５において、「総電流量」は、電流密度に接触領域の大きさを掛けたものである。
【０１５２】
図２５に示すように、接触領域が１０μｍ角の場合は、電流密度が２５００Ａ／ｃｍ２と低かった。これは、接触領域が１０μｍ角の場合は、隣り合う接触領域同士が繋がって１ｍｍ角の接触領域となるためである。接触領域が１μｍ角の場合は、電流密度を２８０００Ａ／ｃｍ２まで上げることができた。総電流量は、接触領域が３μｍ角以下になると、１０μｍ角の場合の２５Ａより小さくなり、１μｍ角では３Ａまで減少した。
【０１５３】
次に、図２６は、図２５のように接触領域の大きさに合わせて、電流密度を限界まで高くした場合の、接触領域の大きさと、投射光束と、の関係を示すグラフである。
【０１５４】
図２６に示すように、ＭＬＡありの場合、接触領域の大きさが１μｍ角以上９μｍ角以下にすると、１０μｍ角の場合よりも投射光束が大きくなった（明るくなった）。特に、接触領域の大きさが４μｍ角以上５μｍ角以下の場合は、１０μｍ角の場合の１０倍近い投射光束が得られた。ＭＬＡありの場合は、ＭＬＡなしの場合よりも、投射光束が大きくなった。
【０１５５】
次に、図２７は、接触領域の大きさと、効率と、の関係を示すグラフである。図２７において、「効率」は、図２６の投射光束を、図２５の総電流量で割ったものである。図２７に示すように、接触領域が小さいほど効率が高くなった。
【０１５６】
次に、図２８は、ＬＥＤおよびレンズのピッチｐに対する接触領域の大きさ（一辺の長さ）ｄの比（ｄ／ｐ）と、投射光束と、の関係を示すグラフである。
【０１５７】
図２８に示すように、比（ｄ／ｐ）が０．４以上０．５以下の場合、投射光束が高くなった。また、ピッチｐは小さいほど投射光束が高くなるが、１２μｍで飽和した。したがって、ピッチｐは、１２μｍ以下が好ましいといえる。
【０１５８】
次に、図２９は、比（ｄ／ｐ）と効率との関係を示すグラフである。図２９に示すように、ピッチｐが５μｍ以上１２μｍ以下の場合では、比（ｄ／ｐ）が０．５で変曲点を有した。効率をよくするには、比（ｄ／ｐ）を０．１以上０．５以下とすることが好ましいことがわかった。特に、比（ｄ／ｐ）を０．１以上０．３以下とすることにより、より効率をよくできる。
【０１５９】
以上、図２４より、接触領域の大きさを２μｍ角以上とし、図２８より、ピッチｐを１２μｍ以下とし、図２９より、比（ｄ／ｐ）を０．５以下とすることにより、照明対象を効率よく照明できることがわかった。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【符号の説明】
【０１６２】
２…発光ユニット、１０…基板、２０…発光素子、２０ａ…第１発光素子、２０ｂ…第２発光素子、２０ｃ…第３発光素子、２２…第１半導体層、２４…発光層、２６…第２半導体層、２８…柱状部、３０…第１電極、３２…第２電極、３４…接触領域、４０…絶縁層、５０…レンズ、５０ａ…第１レンズ、５０ｂ…第２レンズ、５０ｃ…第３レンズ、５１ａ…入射面、５１ｂ…出射面、５２…レンズアレイ、６０…基板、６２…ヒートシンク、６４…駆動回路基板、７０…絶縁層、８０…第１貫通ビア、８２…第２貫通ビア、８４…パッド、８６…配線、１００…発光装置、１００Ｒ…赤色光源、１００Ｇ…緑色光源、１００Ｂ…青色光源、２００…発光装置、２００Ｒ…赤色光源、２００Ｇ…緑色光源、２００Ｂ…青色光源、３００，３１０…発光装置、４００…プロジェクター、４０２Ｒ，４０２Ｇ，４０２Ｂ…液晶ライトバルブ、４０４…クロスダイクロイックプリズム、４０６…投射レンズ、４０８…スクリーン、４１０…プロジェクター、４１１，４１２…ダイクロイックフィルター、４１３，４１４，４１５，４１６…レンズ、４１７…ＴＩＲプリズム、４１７ａ…反射部、４１８…ＤＭＤ、４２０…プロジェクター、４２２…フィリップスプリズム
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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