CN104425693A - 发光装置以及投影仪 - Google Patents

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CN104425693A CN201410428103.8A CN201410428103A CN104425693A CN 104425693 A CN104425693 A CN 104425693A CN 201410428103 A CN201410428103 A CN 201410428103A CN 104425693 A CN104425693 A CN 104425693A
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Abstract

本发明提供一种发光装置以及投影仪。该发光装置的特征在于，包括：活性层、供在上述活性层产生的光入射的第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜，上述活性层构成第一光波导路和第二光波导路，上述第一光波导路具有第一升起部和第二升起部，上述第二光波导路具有第三升起部和第四升起部，上述第一透镜设置在与上述第一升起部重叠的位置，上述第二透镜设置在与上述第二升起部以及上述第二光波导路重叠的位置，上述第三透镜设置在与上述第三升起部以及上述第一光波导路重叠的位置，上述第四透镜设置在与上述第四升起部重叠的位置。

Description

发光装置以及投影仪
技术领域
本发明涉及发光装置以及投影仪。
背景技术
超发光二极管(Super Luminescent Diode，以下也称为“SLD”)是与通常的发光二极管同样地表示非相干性并且表示宽带的光谱形状，并且在光输出特性方面与半导体激光器同样能够以单一元件获得数百mW左右的输出的半导体发光元件。这样的SLD例如作为投影仪的光源来使用。
例如，在专利文献1中公开有通过设置于发光装置的侧面的倾斜面使从两个光射出部射出的光沿层叠方向(活性层与金属保护层的层叠方向)反射的SLD。
专利文献1：日本特开2010-141241号公报
然而，在将专利文献1的SLD作为投影仪的光源使用的情况下，若为了增大光输出而加长增益区域(光波导路)，则导致与两个光射出部对应的透镜的间隔增大。相反，若缩小与两个光射出部对应的透镜的间隔，则导致光波导路缩短，从而光输出减小。这样，在专利文献1的SLD中，不缩小光波导路的长度而缩小透镜的间隔是很困难的。
发明内容
本发明的几个方式的目的之一在于提供一种不缩小光波导路的长度，就能够缩小透镜的间隔的发光装置。另外，本发明的几个方式的目的之一在于提供一种包括上述发光装置的投影仪。
本发明的发光装置，包括：
被注入电流而产生光的活性层；
夹持所述活性层的第一金属保护层和第二金属保护层；和
供在所述活性层产生的光入射的第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜；
所述活性层构成对光进行波导的第一光波导路和第二光波导路，
所述第一光波导路具有使所述第一光波导路波导的光的行进方向改变的第一升起部和第二升起部，
所述第二光波导路具有使所述第二光波导路波导的光的行进方向改变的第三升起部和第四升起部，
从所述活性层与所述第一金属保护层的层叠方向观察，所述第一透镜设置在与所述第一升起部重叠的位置，
从所述层叠方向观察，所述第二透镜设置在与所述第二升起部以及所述第二光波导路重叠的位置，
从所述层叠方向观察，所述第三透镜设置在与所述第三升起部以及所述第一光波导路重叠的位置，
从所述层叠方向观察，所述第四透镜设置在与所述第四升起部重叠的位置。
在这样的发光装置中，在俯视观察时，能够在一个光波导路重叠地配置三个透镜。具体而言，第一光波导路与第一透镜、第二透镜以及第三透镜重叠，第二光波导路与第二透镜、第三透镜以及第四透镜重叠。因此在这样的发光装置中，与使透镜仅与光波导路的两端部重叠的方式相比，不缩小第一光波导路和第二光波导路的长度，就能够缩小第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜的间隔。
在本发明的发光装置中，
所述第一升起部、所述第二升起部、所述第三升起部以及所述第四升起部可以通过衍射来改变光的行进方向。
在这样的发光装置中，例如与使用棱镜来改变光的行进方向的方式相比，能够抑制制造成本。此外，在这样的发光装置中，与使用棱镜改变光的行进方向的方式相比，能够缩小第一光波导路与第二光波导路的间隔，从而能够实现小型化。
在本发明的发光装置中，
所述第一光波导路可以具有第五升起部，从所述层叠方向观察，该第五升起部设置在与所述第三透镜重叠的位置。
在这样的发光装置中，能够增加构成为包括活性层、第一金属保护层以及第二金属保护层的发光元件的光射出部(射出光的部分)的数量。
在本发明的发光装置中，
所述第二光波导路可以具有第六升起部，从所述层叠方向观察，该第六升起部设置在与所述第二透镜重叠的位置。
在这样的发光装置中，能够增加构成为包括活性层、第一金属保护层以及第二金属保护层的发光元件的光射出部的数量。
在本发明的发光装置中，
所述第一光波导路可以具有第七升起部，从所述层叠方向观察，该第七升起部设置在与所述第四透镜重叠的位置。
在这样的发光装置中，能够增大第一光波导路的长度。因此，在这样的发光装置中，能够增大光输出。
在本发明的发光装置中，
所述第二光波导路可以具有第八升起部，从所述层叠方向观察，该第八升起部设置在与所述第一透镜重叠的位置。
在这样的发光装置中，能够增大第二光波导路的长度。因此，在这样的发光装置中，能够增大光输出。
在本发明的发光装置中，
所述第一光波导路与所述第二光波导路可以一体地构成。
在这样的发光装置中，能够包括不缩小第一光波导路和第二光波导路的长度，就能够缩小第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜的间隔的发光装置。
本发明的投影仪包括：
本发明的发光装置；
光调制装置，其根据图像信息对从所述发光装置射出的光进行调制；以及
投射装置，其投射由所述光调制装置形成的图像。
在这样的投影仪中，能够包括能够增大第一光波导路和第二光波导路的长度，并且能够缩小第一透镜、第二透镜、第三透镜以及第四透镜的间隔的发光装置。
附图说明
图1是示意性地表示第一实施方式的发光装置的俯视图。
图2是示意性地表示第一实施方式的发光装置的俯视图。
图3是示意性地表示第一实施方式的发光装置的剖视图。
图4是示意性地表示第一实施方式的发光装置的剖视图。
图5是示意性地表示第一实施方式的发光装置的立体图。
图6是示意性地表示第一实施方式的发光装置的立体图。
图7是示意性地表示第一实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图8是示意性地表示第一实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图9是示意性地表示第一实施方式的发光装置的制造工序的剖视图。
图10是示意性地表示第一实施方式的第一变形例的发光装置的俯视图。
图11是示意性地表示第一实施方式的第二变形例的发光装置的俯视图。
图12是示意性地表示第一实施方式的第三变形例的发光装置的俯视图。
图13是示意性地表示第二实施方式的发光装置的俯视图。
图14是示意性地表示第二实施方式的发光装置的俯视图。
图15是示意性地表示第二实施方式的变形例的发光装置的俯视图。
图16是示意性地表示第三实施方式的投影仪的图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的优选的实施方式进行详细地说明。另外，以下说明的实施方式未对权利要求书所记载的本发明的内容进行不合理地限定。另外，以下所说明的结构并非全是本发明的必要构成要件。
1.第一实施方式
1.1.发光装置
首先，参照附图对第一实施方式的发光装置进行说明。图1和图2是示意性地表示第一实施方式的发光装置100的俯视图。图3是示意性地表示第一实施方式的发光装置100的图2中III-III线剖视图。图4是示意性地表示第一实施方式的发光装置100的图2中IV-IV线剖视图。图5是示意性地表示第一实施方式的发光装置100的立体图。
另外，为了方便，在图1以及图2中省略第二电极122，并将透镜阵列190的一部分进行透视地图示。另外，图2是将图1所示的发光装置100的一部分放大后的图。另外，在图3以及图4中省略布线基板2以及透镜阵列190进行图示。
如图5所示，发光装置100包括：发光元件101、透镜阵列190以及布线基板2。如图3～图5所示，发光元件101包括：基板102、第一金属保护层104、活性层106、第二金属保护层108、接触层110、绝缘层114、第一电极120以及第二电极122。
以下，对发光元件101为InGaAlP系(红色)的SLD的情况进行说明。SLD与半导体激光器不同，通过抑制由端面反射形成的谐振器，能够防止激光振荡。因此能够降低斑点噪声。
基板102例如是第一导电型(例如n型)的GaAs基板。基板102也能够使在活性层106(在光波导路160、162)产生的光透过。
第一金属保护层104形成在基板102上。第一金属保护层104例如是n型的InGaAlP层。另外，虽未图示但也可以在基板102与第一金属保护层104之间形成有缓冲层。缓冲层例如是n型的GaAs层、AlGaAs层、InGaP层等。缓冲层能够提高形成在其上方的层的结晶品质。
活性层106形成在第一金属保护层104上。活性层106例如具有将由InGaP阱层与InGaAlP阻挡层构成的量子阱结构三次重叠而成的多重量子阱(MQW)构造。
从活性层106与第一金属保护层104的层叠方向观察(以下，也称为“在俯视观察时”)，活性层106例如具有长方形的形状。如图1以及图2所示，活性层106具有第一侧面105和第二侧面107。侧面105、107是相互对置的面(平行的面)，且是不与金属保护层104、108以面状接触的面。侧面105、107例如是通过解理而形成的解理面。
活性层106的一部分构成对光进行波导的第一光波导路160和第二光波导路162。活性层106在光波导路160、162中能够被注入电流而产生光。在光波导路160、162中波导的光能够在光波导路160、162的被注入电流的部分接受增益。
例如在俯视观察时，第一光波导路160具有带状且直线状的长条形状。在图示的例子中，在俯视观察时，第一光波导路160具有平行四边形的形状。第一光波导路160的长度(长度方向的大小)例如为3mm左右。如图2以及图3所示，第一光波导路160具有：第一波导部170、第一升起部181以及第二升起部182。
第一波导部170是第一光波导路160中的、在俯视观察时不与设置于第二金属保护层108的后述的光栅部109重叠的部分。第一波导部170从第一升起部181延伸至第二升起部182。即，第一波导部170的一侧的端部连接于第一升起部181，第一波导部170的另一侧的端部连接于第二升起部182。第一波导部170也能够可以说是对第一升起部181与第二升起部182进行连接。在俯视观察时，第一波导部170设置在与透镜阵列190的第三透镜193重叠的位置。在俯视观察时，第一波导部170具有规定的宽度，并具有沿着第一波导部170的延伸方向的带状且直线状的长条形状。
另外，所谓“第一波导部170的延伸方向”，例如是俯视观察时经过第一波导部170的一侧的端部的中心与另一侧的端部的中心的假想直线L的延伸方向。另外，所谓“第一波导部170的延伸方向”也可以是第一波导部170(和除第一波导部170以外的区域)的边界的延伸方向。该情况在第二光波导路162的第二波导部172中也相同。
在俯视观察时，第一波导部170具有平行四边形的形状。在图2所示的例子中，在俯视观察时，升起部181、182也具有平行四边形的形状。第一波导部170相对于其与第一升起部181的第一分界线B1正交的假想直线P而倾斜地设置。第一波导部170(假想直线L)相对于假想直线P的倾斜角θ虽然取决于第一波导部170的长度，但例如为0.5°以上且1.5°以下。同样，第一波导部170相对于其与第二升起部182的第二分界线B2正交的假想直线(未图示)而倾斜地设置。由此，能够抑制使在第一波导部170产生的光直接在第一升起部181与第二升起部182之间多次反射。因此能够不构成直接的谐振器，从而能够抑制在第一光波导路160产生的光的激光振荡。此外，倾斜角θ较小，为1.5°以下，从而能够缩小从发光元件101射出的光的放射图案的变形。
另外，分界线B1、B2是俯视观察时第一波导部170与升起部181、182的边界，在图2所示的例子中，分界线B1、B2与活性层106的侧面105、107平行。
第一波导部170相对于假想直线P的倾斜角θ也可以为0°。即，第一波导部170可以设置为与分界线B1、B2正交。例如，通过减少设置于第二金属保护层108的后述的突起部108a的数量，即使θ＝0°，也能够抑制在第一光波导路160产生的光的激光振荡。
第一波导部170通过由电极120、122注入的电流而产生光。在第一波导部170产生的光一边接受增益、一边在第一波导部170进行波导。
升起部181、182是第一光波导路160中的、在俯视观察时与设置在第二金属保护层108的后述的光栅部109重叠的部分。第一升起部181设置在第一波导部170的一方的端部，在图示的例子中设置在第一侧面105侧。第二升起部182设置在第一波导部170的另一方的端部，在图示的例子中设置在第二侧面107侧。
升起部181、182利用光栅部109而作为衍射光栅(grating)发挥功能，从而使第一波导部170波导的光的行进方向改变，并使光入射至透镜阵列190的透镜191、192。即，升起部181、182通过衍射来改变光的行进方向。具体而言，升起部181、182使第一波导部170向与活性层106以及第一金属保护层104层叠的方向正交的方向(以下，也称为“平面方向”)行进的光的行进方向改变(升起)，并使其入射至透镜阵列190的透镜191、192。升起部181、182例如是DBR(DistributedBragg Reflector分布布拉格反射镜)。
另外，被升起部181、182升起的光在倾斜角θ不为0°的情况下，朝与活性层106以及第一金属保护层104的层叠方向不平行的方向行进。具体而言，在倾斜角θ为1°以下的情况下，被升起部181、182升起的光的行进方向相对于活性层106和第一金属保护层104的层叠方向以5°以下的角度倾斜。
升起部181、182的次数(衍射光栅的次数)n只要能够使第一波导部170波导的光入射至透镜阵列190的透镜191、192，则不做特别限定，但例如为偶数。n次的衍射光栅产生m次的衍射光(0≤m≤n，m为整数)。在n为偶数的情况下，升起部181、182能够使m＝(n/2)次的衍射光入射至透镜191、192。优选n＝2。若n大于2，则通过升起部181、182产生更多的次数的衍射光。即，产生朝更多的方向行进的衍射光，因此从光效率的观点来看不优选。
另外，若将光栅部109的光栅周期设为d，将在第一波导部170产生的光的第一波导部170内的波长设为λ，将从第一波导部170入射至升起部181、182的光的入射角设为α，将从升起部181、182射出的光的出射角设为β，则衍射光的次数m如下述公式(1)那样表示。
dsinα+dsinβ＝mλ···(1)
在2次的衍射光栅(n＝2)中，对于在第一波导路170行进的光中、向与活性层106和第一金属保护层104层叠的方向正交的方向行进的成分(α＝90°)而言，根据公式(1)，例如若d＝λ，则1次的衍射光(m＝1)成为朝层叠方向(β＝0°)行进的成分。
如图3所示，升起部181、182位于电极120、122之间，并由电极120、122注入电流。升起部181、182通过被注入的电流能够产生光。在升起部181、182进行波导的光能够接受增益。
另外，虽未图示，但升起部181、182只要能够对光进行波导，则在俯视观察时可以不与电极120、122重叠，也可以不注入电流。在升起部181、182进行波导的光也可以不通过升起部181、182接受增益。
如图2所示，在俯视观察时第二光波导路162设置在与透镜阵列190的第二透镜192重叠的位置。第二光波导路162设置为与第一光波导路160分离。光波导路160、162之间的距离，在俯视观察时只要第二透镜192与第二光波导路162重叠，第三透镜193与第一光波导路160重叠，则不作特别地限定。
在俯视观察时，第二光波导路162位于比第一光波导路160朝第二侧面107侧偏移的位置。进而，在俯视观察时，第二光波导路162位于比第一光波导路160沿着第一侧面105或第二侧面107的面内方向偏移的位置。
在俯视观察时，第二光波导路162也可以设置为与第一光波导路160平行。第二光波导路162也可以具有与第一光波导路160相同的形状以及功能。以下，在第二光波导路162中，对能够适用上述的第一光波导路160的说明的部分省略其详细的说明。
第二光波导路162具有：第二波导部172、第三升起部183以及第四升起部184。
第二波导部172是第二光波导路162中的、在俯视观察时不与设置于第二金属保护层108的光栅部109重叠的部分。第二波导部172从第三升起部183延伸至第四升起部184。第二波导部172相对于其与第三升起部183的第三分界线B3正交的假想直线(未图示)而倾斜地设置。同样地，第二波导部172相对于其与第四升起部184的第四分界线B4正交的假想直线(未图示)而倾斜地设置。由此，能够抑制使在第二波导部172产生的光在第三升起部183与第四升起部184之间直接地多次反射。因此能够不构成直接的谐振器，从而能够抑制在第二光波导路162产生的光的激光振荡。
升起部183、184是第二光波导路162中的、在俯视观察时与设置于第二金属保护层108的光栅部109重叠的部分。第三升起部183设置于第二波导部172的一方的端部，在图示的例子中设置于第一侧面105侧。第四升起部184设置于第二波导部172的另一方的端部，在图示的例子中设置于第二侧面107侧。升起部183、184利用光栅部109而作为衍射光栅发挥功能，从而使第二波导部172波导的光的行进方向改变，使该光入射至透镜阵列190的透镜193、194。即，升起部183、184通过衍射来改变光的行进方向。
如图1所示，光波导路160、162设置有多个。在图示的例子中，光波导路160、162沿与从第一侧面105朝向第二侧面107的方向正交的方向(换言之，沿与第一侧面105或第二侧面107的面内方向平行的方向)交替地排列。
如图3以及图4所示，第二金属保护层108形成在活性层106上。第二金属保护层108例如是第二导电型(例如p型)的InGaAlP层。金属保护层104、108是带隙比活性层106大且折射率比活性层106小的层。金属保护层104、108夹持活性层106，具有注入载流子(电子以及空穴)以及封闭光的功能(抑制光泄漏的功能)。
如图3所示，第二金属保护层108在上表面(与接触层110接触的表面)具有多个突起部108a。突起部108a的数量不作特别地限定。如图2以及图3所示，突起部108a具有平行四边形的平面形状，也可以具有三角形的剖面形状。
第二金属保护层108的突起部108a沿着光波导路160、162的波导部170、172的延伸方向排列。如图3所示，突起部108a沿着波导部170、172的延伸方向(在波导部170、172波导的光的行进方向)以周期d＝λ＝λ0/neff配置，而构成光栅部109。具体而言，突起部108a沿波导部170、172的延伸方向具有d/2(即λ0/(2neff))的大小，相邻的突起部108a的宽度为d/2(即λ0/(2neff))。另外，λ0是在光波导路160、162产生的光的真空中或大气中的波长，neff是设置有突起部108a的部分的垂直剖面(层叠方向)的有效折射率。
升起部181、182、183、184利用设置于第二金属保护层108的光栅部109而作为衍射光栅发挥功能，从而能够使波导部170、172波导的光的行进方向改变。
另外，光栅部109的形状只要能够使升起部181、182、183、184作为衍射光栅发挥功能即可，不作特别地限定，例如，在俯视观察时也可以是由矩形的凹部以及凸部形成的凹凸形状。另外，光栅部109也可以设置在第一金属保护层104与活性层106的边界、第二金属保护层108与活性层106的边界。
在发光元件101中，由p型的第二金属保护层108、不掺杂杂质的活性层106、以及n型的第一金属保护层104来构成pin二极管。在发光元件101中，若对电极120、122之间施加pin二极管的正向偏置电压(注入电流)，则在活性层106产生光波导路160、162，在光波导路160、162中引起电子与空穴的再复合。通过该再复合而产生发光。以该产生的光为起点，引起连锁地受激发射，从而光的强度在光波导路160、162内被放大。光波导路160、162由对光进行波导的活性层106、封闭光的金属保护层104、108构成。
例如，如图3所示，在第一光波导路160的第一波导部170产生并朝向第一升起部181的光10在第一波导部170被放大后，在第一升起部181改变行进方向。具体而言，光10在第一升起部181改变行进方向，而朝第二电极122侧以及第一电极120侧行进。光10也可以在第一升起部181被放大。同样地，在第一波导部170产生并朝向第二升起部182的光12在第一波导部170被放大后，在第二升起部182改变行进方向。光12也可以在第二升起部182被放大。
另外，在第二光波导路162的第二波导部172产生并朝向第三升起部183的光在第二波导部172被放大后，在第三升起部183改变行进方向。上述光也可以在第三升起部183被放大。同样地，在第二波导部172产生并朝向第四升起部184的光在第二波导部172被放大后，在第四升起部184改变行进方向。上述光也可以在第四升起部184被放大。
如图4所示，接触层110形成在第二金属保护层108上。接触层110与第二电极122欧姆接触。在图示的例子中，接触层110的上表面(与第二电极122接触的接触面)的平面形状与光波导路160、162的平面形状相同。接触层110例如是p型的GaAs层。
接触层110与第二金属保护层108的一部分构成柱状部112。柱状部112的平面形状例如与光波导路160、162的平面形状相同。电极120、122之间的电流路径由柱状部112的平面形状决定，其结果，能够决定光波导路160、162的平面形状。另外虽未图示，但也可以使柱状部112的侧面倾斜。
绝缘层114在第二金属保护层108上，且形成于柱状部112的侧面(俯视观察时柱状部112的周围)。绝缘层114与柱状部112的侧面接触。如图4所示，绝缘层114的上表面也可以与接触层110的上表面连续。绝缘层114例如是SiN层、SiO2层、SiON层、Al2O3层、聚酰亚胺层。在使用上述材料作为绝缘层114的情况下，电极120、122之间的电流避开绝缘层114，而在被绝缘层114夹持的柱状部112中流动。
绝缘层114具有比第二金属保护层108的折射率小的折射率。形成有绝缘层114的部分的垂直剖面的有效折射率小于未形成绝缘层114的部分，即、小于形成有柱状部112的部分的垂直剖面的有效折射率。由此，在平面方向内，能够在光波导路160、162内高效地封闭光。另外虽未图示，但也可以不设置绝缘层114。在该情况下，包围柱状部112的空气发挥与绝缘层114相同的功能。
第一电极120形成于基板102下的整个面。具体而言，第一电极120形成为与和第一电极120欧姆接触的层(在图示的例子中为基板102)的下表面连接。第一电极120经由基板102而与第一金属保护层104电连接。第一电极120是用于驱动发光装置100的一方的电极。作为第一电极120例如使用从基板102侧按Cr层、AuGe层、Ni层、Au层的顺序层叠的部件。第一电极120也可以能够使在活性层106产生的光透过。
另外，在第一金属保护层104与基板102之间设置第二接触层(未图示)，通过来自与基板102相反一侧的干蚀刻等使上述第二接触层朝与基板102相反的一侧露出，从而也能够将第一电极120设置在第二接触层上。由此能够获得单面电极构造。该方式对基板102具有绝缘性的情况特别有效。
第二电极122形成在接触层110上。具体而言，第二电极122形成为与接触层110的上表面接触。此外，如图4所示，第二电极122也可以形成在绝缘层114上。第二电极122经由接触层110与第二金属保护层108电连接。第二电极122是用于驱动发光装置100的另一方的电极。作为第二电极122例如使用从接触层110侧按Cr层、AuZn层、Au层的顺序层叠的部件。第二电极122也可以能够使在活性层106产生的光透过。
如图5所示，布线基板2对发光元件101进行支承。在图5所示的例子中，发光元件101以使第二电极122侧朝向布线基板2的方式安装于布线基板2(以所谓的接下(Junction down)进行安装)。布线基板2例如通过在硅基板上设置与电极120、122电连接的布线而形成。另外虽未图示，但发光元件101也可以以使第一电极120侧朝向布线基板2的方式安装(以所谓的接下(Junction down)安装)于布线基板2。另外，上述布线与第一电极120或第二电极122的电连接，也可以通过直接接触来进行，还可以经由焊锡、银糊、金线等导电性材料来进行。
如图5所示，在以接下方式(Junction down)进行安装的发光元件101中，通过升起部181、182、183、184朝第一电极120侧行进的光，透过基板102以及第一电极120而入射至透镜阵列190。通过升起部181、182、183、184朝第二电极122侧行进的光，也可以在第二电极122中反射而到达透镜阵列190。
另外，在基板102以及第一电极120对在光波导路160、162产生的光不透明的情况下，如图6所示，也可以除去基板102。在基板102例如为GaAs基板的情况下，能够通过稀盐酸等除去。另外虽未图示，但在俯视观察时第一电极120也可以形成于不与光波导路160、162重叠的第一金属保护层104的表面，也可以形成为上述的单面电极构造。
从发光元件101射出的光入射到透镜阵列190。透镜阵列190沿着活性层106与第一金属保护层104的层叠方向配置于发光元件101。在图5所示的例子中，透镜阵列190以与发光元件101分离的方式设置于发光元件101的第一电极120侧。布线基板2也可以具有对透镜阵列190进行支承的支承部件(未图示)。透镜阵列190的材质例如为玻璃。
透镜阵列190具有：第一透镜191、第二透镜192、第三透镜193以及第四透镜194。透镜191、192、193、194的大小以及形状可以相互相同。透镜191、192、193、194例如为聚光透镜、准直透镜。在活性层106产生的光入射到透镜191、192、193、194。从透镜191、192、193、194射出的光也可以叠加(局部叠加)。
如图2所示，在俯视观察时，第一透镜191设置于与第一升起部181重叠的位置。在第一升起部181升起的光(改变行进方向的光)入射到第一透镜191。
在俯视观察时，第二透镜192设置在与第二升起部182以及第二波导部172重叠的位置。在第二升起部182中升起的光入射到第二透镜192。
在俯视观察时，第三透镜193设置在与第三升起部183以及第一波导部170重叠的位置。在第三升起部183中升起的光入射到第三透镜193。
在俯视观察时，第四透镜194设置在与第四升起部184重叠的位置。在第四升起部184中升起的光入射到第四透镜194。
透镜191、192、193、194沿从第一侧面105朝向第二侧面107的方向以第一透镜191、第三透镜193、第二透镜192、第四透镜194的顺序呈锯齿状(之字形)配置。由此，例如与将透镜设置为矩阵状的情况相比，能够以高密度配置透镜191、192、193、194，从而能够均匀性良好地对对象物进行照明。相邻的透镜的间隔(例如，在俯视观察时，为第一透镜191的中心与第三透镜193的中心之间的距离)例如为1.5mm左右。如图1所示，透镜191、192、193、194与升起部181、182、183、184对应地设置有多个。
另外，以上对AlGaInP系的发光元件101进行了说明，但本发明的发光元件能够使用可形成光波导路的所有的材料系。若为半导体材料，则例如能够使用AlGaN系、GaN系、InGaN系、GaAs系、AlGaAs系、InGaAs系、InGaAsP系、InP系、GaP系、AlGaP系、ZnCdSe系等半导体材料。
另外，以上将发光元件101作为在形成有绝缘层114的区域与未形成有绝缘层114的区域、即形成柱状部112的区域之间设置折射率差并封闭光的所谓的折射率波导型进行了说明。虽未图示，但本发明的发光元件也可以是所谓的增益波导型，即：通过形成柱状部112而不设置折射率差，通过注入电流而产生的光波导路160、162保持原样地成为波导区域。
发光装置100例如能够应用于投影仪、显示器、照明装置、测量装置等的光源。
发光装置100例如具有以下特征。
在发光装置100中，第一光波导路160具有使第一光波导路160波导的光的行进方向改变的升起部181、182，第二光波导路162具有使第二光波导路162波导的光的行进方向改变的升起部183、184。而且，在俯视观察时，第一透镜191设置在与第一升起部181重叠的位置，第二透镜192设置在与第二升起部182以及第二光波导路162重叠的位置，第三透镜193设置在与第三升起部183以及第一光波导路160重叠的位置，第四透镜194设置在与第四升起部184重叠的位置。这样，在发光装置100中，在俯视观察时，能够在一个光波导路重叠地配置三个透镜。具体而言，第一光波导路160与透镜191、192、193重叠，第二光波导路162与透镜192、193、194重叠。因此在发光装置100中，与使透镜仅与光波导路的两端部重叠的方式相比，不缩小光波导路160、162的长度，就能够缩小透镜191、192、193、194的间隔。
在发光装置100中，升起部181、182、183、184通过衍射改变光的行进方向。因此在发光装置100中，例如与使用棱镜改变光的行进方向的方式相比，能够抑制制造成本。此外在发光装置100中，与使用棱镜改变光的行进方向的方式相比，能够缩小光波导路160、162的间隔，从而能够实现小型化。
1.2.发光装置的制造方法
接下来，参照附图对第一实施方式的发光装置的制造方法进行说明。图7～图9是示意性地表示第一实施方式的发光装置100的制造工序的剖视图，与图3对应。
如图7所示，在基板102上使第一金属保护层104、活性层106、第二金属保护层108按该顺序外延生长。作为使之外延生长的方法，例如能够列举MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition有机金属化学气相沉积)法、MBE(Molecular Beam Epitaxy分子束外延)法。
如图8所示，对第二金属保护层108进行图案定型，并形成多个突起部108a。图案定型例如通过光刻以及蚀刻来进行。通过本工序能够形成光栅部109。
如图9所示，在第二金属保护层108上使接触层110外延生长。作为使之外延生长的方法，例如能够列举MOCVD法、MBE法。
如图4所示，对接触层110以及第二金属保护层108进行图案定型。图案定型例如能够通过光刻以及蚀刻来进行。通过本工序能够形成柱状部112。
接下来，以覆盖柱状部112的侧面的方式形成绝缘层114。具体而言，首先，例如通过CVD(Chemical Vapor Deposition)法、涂覆法等，将绝缘部件(未图示)成膜于第二金属保护层108的上方(包括接触层110上)。接着，例如通过蚀刻使接触层110的上表面露出。通过以上工序能够形成绝缘层114。
如图3以及图4所示，在接触层110上形成第二电极122。接下来，在基板102的下表面之下形成第一电极120。电极120、122例如通过真空蒸镀法形成。另外，电极120、122的形成顺序不作特别地限定。通过以上工序能够形成发光元件101。
如图5所示，将发光元件101以接下方式安装于布线基板2。接下来，以使发光元件101的升起部181、182、183、184与透镜191、192、193、194对应的方式配置透镜阵列190。
通过以上工序能够制造发光装置100。
1.3.发光装置的变形例
1.3.1.第一变形例
接下来，参照附图对第一实施方式的第一变形例的发光装置进行说明。图10是示意性地表示第一实施方式的第一变形例的发光装置200的俯视图，与图2对应。
以下，在第一实施方式的第一变形例的发光装置200中，对具有与上述的发光装置100的构成部件相同的功能的部件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。
在发光装置100中，如图2所示，第一光波导路160具有升起部181、182，第二光波导路162具有升起部183、184。与此相对，在发光装置200中，如图10所示，第一光波导路160还具有第五升起部185，第二光波导路162还具有第六升起部186。
在俯视观察时，第五升起部185设置在与第三透镜193重叠的位置。第五升起部185也可以具有与升起部181、182相同的形状以及相同的功能。第五升起部185设置于第一波导部170的一部分。第一波导部170从第一升起部181延伸至第五升起部185，并且从第五升起部185延伸至第二升起部182。第五升起部185与升起部181、182不同，仅使一部分的光升起，因此例如也可以进行减少突起部108a的数量等的调整。
第五升起部185使第一光波导路160波导的光中的一部分的光的行进方向改变。具体而言，在第一光波导路160进行波导的光在第五升起部185被升起，并入射至第三透镜193。
在俯视观察时，第六升起部186设置在与第二透镜192重叠的位置。第六升起部186也可以具有与升起部183、184相同的形状以及相同的功能。第六升起部186与升起部183、184不同，仅使一部分的光升起，因此例如也可以进行减少突起部108a的数量等的调整。第六升起部186设置于第二波导部172的一部分。第二波导部172从第三升起部183延伸至第六升起部186，并且从第六升起部186延伸至第四升起部184。
第六升起部186使第二光波导路162波导的光中的一部分的光的行进方向改变。具体而言，在第二光波导路162进行波导的光的一部分在第六升起部186被升起，并入射至第二透镜192。
在发光装置200中，与发光装置100相比，能够增加发光元件101的光射出部的数量。
1.3.2.第二变形例
接下来，参照附图对第一实施方式的第二变形例的发光装置进行说明。图11是示意性地表示第一实施方式的第二变形例的发光装置300的俯视图，与图2对应。
以下，在第一实施方式的第二变形例的发光装置300中，对具有与上述的发光装置100的构成部件相同的功能的部件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。
在发光装置100中，如图2所示，第一光波导路160具有升起部181、182，第二光波导路162具有升起部183、184。与此相对，在发光装置300中，如图11所示，第一光波导路160还具有第七升起部187，第二光波导路162还具有第八升起部188。
在俯视观察时，第七升起部187设置在与第四透镜194重叠的位置。第七升起部187也可以具有与升起部181、182相同的形状以及相同的功能。第七升起部187与升起部181、182不同，仅使一部分的光升起，因此例如也可以进行减少突起部108a的数量等的调整。第一波导部170从第一升起部181延伸至第二升起部182，并且从第二升起部182延伸至第七升起部187。
第七升起部187使第一光波导路160波导的光中一部分的光的行进方向改变。具体而言，在第一光波导路160进行波导的光的一部分在第七升起部187被升起，并入射至第四透镜194。
在俯视观察时，第八升起部188设置在与第一透镜191重叠的位置。第八升起部188也可以具有与升起部183、184相同的形状以及相同的功能。第八升起部188与升起部183、184不同，仅使一部分的光升起，因此例如也可以进行减少突起部108a的数量等的调整。第二波导部172从第八升起部188延伸至第三升起部183，并且从第三升起部183延伸至第四升起部184。
第八升起部188使第二光波导路162波导的光中一部分的光的行进方向改变。具体而言，在第二光波导路162进行波导的光的一部分在第八升起部188被升起并入射至第一透镜191。
在发光装置300中，与发光装置100相比，能够增大光波导路160、162的长度。因此在发光装置300中，能够增大光输出。在发光装置300中光波导路160、162的长度例如为4.5mm左右。
1.3.3.第三变形例
接下来，参照附图对第一实施方式的第三变形例的发光装置进行说明。图12是示意性地表示第一实施方式的第三变形例的发光装置400的俯视图，与图2对应。
以下，在第一实施方式的第三变形例的发光装置400中，对具有与上述的发光装置100的构成部件相同的功能的部件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。
在发光装置100中，如图2所示，升起部181、182、183、184作为衍射光栅发挥功能，从而改变了光波导路160、162波导的光的行进方向。与此相对，在发光装置400中，如图12所示，升起部181、182、183、184是使光波导路160、162波导的光的行进方向改变的棱镜。升起部181、182、183、184的形状只要能够使光波导路160、162波导的光入射至透镜191、192、193、194，则不作特别地限定。
在发光装置400的发光元件101形成有第一开口部410以及第二开口部412。开口部410、412例如是从第二电极122贯通至第一金属保护层104的有底的孔。在图示的例子中，在俯视观察时，开口部410、412具有长方形的形状。开口部410、412也可以通过基于光刻以及蚀刻的图案定型来形成。
在发光装置400中，第一光波导路160的第一波导部170从第一侧面105延伸至第一开口部410。在图示的例子中，第一升起部181设置为与第一侧面105接触。第二升起部182设置为与第一开口部410的内表面接触。
在发光装置400中，第二光波导路162的第二波导部172从第二开口部412延伸至第二侧面107。在图示的例子中，第三升起部183设置为与第二开口部412的内表面接触。第四升起部184设置为与第二侧面107接触。
在发光装置400中，与发光装置100同样地，不缩小光波导路160、162的长度，就能够缩小透镜191、192、193、194的间隔。
2.第二实施方式
2.1.发光装置
接下来，参照附图对第二实施方式的发光装置进行说明。图13以及图14是示意性地表示第二实施方式的发光装置500的俯视图。另外，为了方便，在图13以及图14中，省略第二电极122并将透镜阵列190的一部分进行透视图示。另外，图14是将图13所示的发光装置500的一部分放大的图。
以下，在第二实施方式的发光装置500中，对具有与上述的发光装置100、200、300的构成部件相同的功能的部件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。
在发光装置100中，如图1以及图2所示，第一光波导路160与第二光波导路162相互分离。与此相对，在发光装置500中，在图13以及图14中，第一光波导路160与第二光波导路162一体地构成。光波导路160、162相互接触，可以说构成一个光波导路。光波导路160、162一体地构成，从而构成一体光波导路560。
如图14所示，在发光装置500中，第一光波导路160具有升起部181、182、185、187。第一波导部170从第一升起部181延伸至第五升起部185，并且从第五升起部185延伸至第二升起部182，并且从第二升起部182延伸至第七升起部187。
在发光装置500中，第二光波导路162具有升起部183、184、186、188。第二波导部172从第八升起部188延伸至第三升起部183，并且从第三升起部183延伸至第六升起部186，并且从第六升起部186延伸至第四升起部184。
第一波导部170与第二波导部172一体地构成，从而构成一体波导部570。第一升起部181与第八升起部188一体地构成，从而构成第一一体升起部581。第三升起部183与第五升起部185一体地构成，从而构成第二一体升起部582。第二升起部182与第六升起部186一体地构成，从而构成第三一体升起部583。第四升起部184与第七升起部187一体地构成，从而构成第四一体升起部584。
第二一体升起部582具有比一体波导部570的宽度(与波导部170、172的延伸方向正交的方向的大小)小的宽度。第三一体升起部583具有比一体波导部570小的宽度。在图示的例子中，第二一体升起部582设置为与一体波导部570的一侧的分界线(沿着长度方向的分界线)B5接触，第三一体升起部583设置为与一体波导部570的另一侧的分界线(沿着长度方向的分界线)B6接触。由此能够抑制使在一体光波导路560产生的光直接在第二一体升起部582与第三一体升起部583之间多次反射。因此能够不构成直接的谐振器，从而能够抑制在一体光波导路560产生的光的激光振荡。另外虽未图示，但一体升起部582、583的宽度也可以与一体光波导路560的宽度相同。
在发光装置500中，与发光装置100同样，不缩小光波导路160、162的长度，就能够缩小透镜191、192、193、194的间隔。
2.2.发光装置的制造方法
接下来，对第二实施方式的发光装置的制造方法进行说明。第二实施方式的发光装置500的制造方法与上述的第一实施方式的发光装置100的制造方法基本上相同。因此省略其说明。
2.3.发光装置的变形例
接下来，参照附图对第二实施方式的变形例的发光装置进行说明。图15是示意性地表示第二实施方式的变形例的发光装置600的俯视图，与图14对应。
以下，在第二实施方式的变形例的发光装置600中，对具有与上述的发光装置400、500的构成部件相同的功能的部件标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。
如图14所示，在发光装置500中，一体升起部581、584作为衍射光栅发挥功能，从而改变了一体光波导路560波导的光的行进方向。与此相对，在发光装置600中，如图15所示，一体升起部581、584是使一体光波导路560波导的光的行进方向改变的棱镜。在图示的例子中，第一一体升起部581设置为与第一侧面105接触。第四一体升起部584设置为与第二侧面107接触。
在发光装置600中，与发光装置500同样，不缩小光波导路160、162的长度，就能够缩小透镜191、192、193、194的间隔。
3.第三实施方式
接下来，参照附图对第三实施方式的投影仪进行说明。图16是示意性地表示第三实施方式的投影仪700的图。另外为了方便，在图16中，将构成投影仪700的框体省略，以进一步对发光装置100简化进行图示。
如图16所示，投影仪700包括：射出红色光的红色光源100R、射出绿色光的绿色光源100G、以及射出蓝色光的蓝色光源100B。红色光源100R、绿色光源100G、蓝色光源100B是本发明的发光装置。以下，对使用了发光装置100作为本发明的发光装置的例子进行说明。
投影仪700包括：发光装置100(光源100R、100G、100B)、透射型液晶光阀(光调制装置)704R、704G、704B以及投射透镜(投射装置)708。
从光源100R、100G、100B射出的光入射至各液晶光阀704R、704G、704B。各液晶光阀704R、704G、704B分别根据图像信息对已入射的光进行调制。而且投射透镜708对由液晶光阀704R、704G、704B形成的像进行放大并投射至屏幕(显示面)710。
投影仪700还包括对从液晶光阀704R、704G、704B射出的光进行合成并引导至投射透镜708的正交分色棱镜(色光合成单元)706。
由各液晶光阀704R、704G、704B调制后的三种颜色的色光入射至正交分色棱镜706。正交分色棱镜706以使四个直角棱镜贴合的方式形成，在其内表面以十字状配置有对红色光进行反射的电介质多层膜、和对蓝色光进行反射的电介质多层膜。通过上述的电介质多层膜合成三种颜色的色光，从而形成表示彩色图像的光。然后被合成的光通过投射光学系统亦即投射透镜708而投射到屏幕710上，从而能够显示被放大的图像。
在投影仪700中，能够包括能够不缩小光波导路160、162的长度而缩小透镜191、192、193、194的间隔的发光装置100。
投影仪700是将发光装置100配置在液晶光阀704的正下方，使用发光装置100的透镜阵列190，来同时进行聚光和均匀照明的方式(背光灯方式)。因此在投影仪700中，能够实现减少光学系统的损失和部件件数的削减。
另外，在上述的例子中，是使用了透射型液晶光阀作为光调制装置，但也可以使用液晶以外的光阀，还可以使用反射型光阀。作为这样的光阀，例如能够列举出反射型液晶光阀、数字微镜器件(DigitalMicromirror Device)。另外，投射光学系统的结构根据所使用的光阀的种类而适当地改变。
另外，也能够将发光装置100应用于如下的光源装置，即：通过对来自发光装置100的光进行扫描，从而在屏幕上显示所希望的大小的图像的扫描式图像显示装置(投影仪)的光源装置。
上述的实施方式以及变形例为一个例子，并不限定于上述方式。例如，也能够将各实施方式以及各变形例适当地组合。
本发明包括与在实施方式中说明了的结构实际上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构，或者目的以及效果相同的结构)。另外，本发明包括对在实施方式中说明了的结构的非本质的部分进行了置换的结构。另外，本发明包括能够起到与在实施方式中说明了的结构相同的作用效果的结构或者实现相同的目的的结构。另外，本发明包括对在实施方式中说明了的结构附加公知技术的结构。
附图标记说明：2…布线基板；10、12…光；100…发光装置；101…发光元件；102…基板；104…第一金属保护层；105…第一侧面；106…活性层；107…第二侧面；108…第二金属保护层；108a…突起部；190…光栅部；110…接触层；112…柱状部；114…绝缘层；120…第一电极；122…第二电极；160…第一光波导路；162…第二光波导路；170…第一波导部；172…第二波导部；181…第一升起部；182…第二升起部；183…第三升起部；184…第四升起部；185…第五升起部；186…第六升起部；187…第七升起部；188…第八升起部；190…透镜阵列；191…第一透镜；192…第二透镜；193…第三透镜；194…第四透镜；200、300、400…发光装置；410…第一开口部；412…第二开口部；500…发光装置；560…一体光波导路；570…一体波导部；581…第一一体升起部；582…第二一体升起部；583…第三一体升起部；584…第四一体升起部；600…发光装置；700…投影仪；704…液晶光阀；706…正交分色棱镜；708…投射透镜；710…屏幕。

Claims (8)

1.一种发光装置，其特征在于，包括：
被注入电流而产生光的活性层；
夹持所述活性层的第一金属保护层和第二金属保护层；和
供在所述活性层产生的光入射的第一透镜、第二透镜、第三透镜、以及第四透镜；
所述活性层构成对光进行波导的第一光波导路和第二光波导路，
所述第一光波导路具有使所述第一光波导路波导的光的行进方向改变的第一升起部和第二升起部，
所述第二光波导路具有使所述第二光波导路波导的光的行进方向改变的第三升起部和第四升起部，
从所述活性层与所述第一金属保护层的层叠方向观察，所述第一透镜设置在与所述第一升起部重叠的位置，
从所述层叠方向观察，所述第二透镜设置在与所述第二升起部以及所述第二光波导路重叠的位置，
从所述层叠方向观察，所述第三透镜设置在与所述第三升起部以及所述第一光波导路重叠的位置，
从所述层叠方向观察，所述第四透镜设置在与所述第四升起部重叠的位置。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述第一升起部、所述第二升起部、所述第三升起部以及所述第四升起部通过衍射来改变光的行进方向。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，
所述第一光波导路具有第五升起部，从所述层叠方向观察，该第五升起部设置在与所述第三透镜重叠的位置。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述第二光波导路具有第六升起部，从所述层叠方向观察，该第六升起部设置在与所述第二透镜重叠的位置。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述第一光波导路具有第七升起部，从所述层叠方向观察，该第七升起部设置在与所述第四透镜重叠的位置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述第二光波导路具有第八升起部，从所述层叠方向观察，该第八升起部设置在与所述第一透镜重叠的位置。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述第一光波导路与所述第二光波导路一体地构成。
8.一种投影仪，其特征在于，包括：
权利要求1～7中任一项所述的发光装置；
光调制装置，其根据图像信息对从所述发光装置射出的光进行调制；以及
投射装置，其投射由所述光调制装置形成的图像。
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