JP2005116684A - 固体発光素子およびプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】 電極などによる出射光の遮光が原因の光量損失、効率低下を軽減するとともに、電極などの影による照度分布のムラを低減することができる固体発光素子およびそれを用いたプロジェクタを提供する。
【解決手段】 一方の導電型の半導体１４ｎおよび他方の導電型の半導体１４ｐの間に形成された光を出射する発光部１５と、一方の導電型の半導体１４ｎに電流を供給する第１の電極１６ｎと、他方の導電型の半導体１４ｐに電流を供給する第２の電極１６ｐと、を備え、一方の導電型の半導体１４ｎに設けられた光出射面１４ａから光を出射させる固体発光素子１２ｒであって、外部から第１の電極１６ｎに電流を供給する導電部材が、光出射面上の外縁と接する領域において、第１の電極１６ｎと接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】 一方の導電型の半導体１４ｎおよび他方の導電型の半導体１４ｐの間に形成された光を出射する発光部１５と、一方の導電型の半導体１４ｎに電流を供給する第１の電極１６ｎと、他方の導電型の半導体１４ｐに電流を供給する第２の電極１６ｐと、を備え、一方の導電型の半導体１４ｎに設けられた光出射面１４ａから光を出射させる固体発光素子１２ｒであって、外部から第１の電極１６ｎに電流を供給する導電部材が、光出射面上の外縁と接する領域において、第１の電極１６ｎと接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
本発明は、固体発光素子およびプロジェクタに関する。
従来のプロジェクタ（投射型表示装置）では、その光源として、古くはハロゲンランプ、近年は高輝度高効率である高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が多く用いられてきた。放電型のランプであるＵＨＰを用いた光源は高圧の電源回路を要し、大型で重く、プロジェクタの小型軽量化の妨げになっていた。また、ハロゲンランプよりは寿命が長いものの依然短寿命である他、光源の制御（高速の点灯、消灯、変調）が略不可能で、また立ち上げに数分という長い時間を要していた。
そこで最近、新しい光源としてＬＥＤ発光体が注目されている。ＬＥＤは超小型・超軽量、長寿命である。また、駆動電流の制御によって、点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる。この点でプロジェクタの光源としても有望であり、既に小型・携帯用の小画面プロジェクタへの応用開発が始まっている。
また、光変調手段に液晶パネルを用いる液晶プロジェクタでは、一方向に偏光を揃え、５０％以下となる光の利用効率を原理的に２倍の１００％に近づける偏光変換技術が用いられている。さらに、光源の照度ムラを解消するために、光量分布を均一にするインテグレータの挿入が不可欠となり、さまざまな技術が提案されている（例えば、特許文献１から３）。
特開平６−２６５８２３号公報
特開平６−２８９３８７号公報
特開２００３−５７４４５号公報
また、光変調手段に液晶パネルを用いる液晶プロジェクタでは、一方向に偏光を揃え、５０％以下となる光の利用効率を原理的に２倍の１００％に近づける偏光変換技術が用いられている。さらに、光源の照度ムラを解消するために、光量分布を均一にするインテグレータの挿入が不可欠となり、さまざまな技術が提案されている（例えば、特許文献１から３）。
上記の特許文献１および２では、偏光変換およびインテグレータ手段としてフライアイレンズレンズとＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）とを組み合わせた方式が提案されている。この方式では、２枚のフライアイレンズの間にＰＢＳアレイを挿入した構成を取り、その光の利用効率は、５０％×１．７倍程度という高い値を得ることができる。
しかしながら、偏光変換に用いるＰＢＳアレイは高価かつ大型であるため、プロジェクタの小型軽量化および低価格化には適さないという問題があった。
しかしながら、偏光変換に用いるＰＢＳアレイは高価かつ大型であるため、プロジェクタの小型軽量化および低価格化には適さないという問題があった。
上記の特許文献３では、偏光変換およびインテグレータ手段としてロッドレンズと反射型偏光分離手段とを組み合わせた方式が提案されている。しかしながら、特に小型のプロジェクタにおいては、ロッドレンズの長さを十分に確保し難く、ＬＥＤチップの表面に設けられた電極の影などが投射面にまで投影され照度分布の不均一が解消されないという問題があった。
また、ＬＥＤチップの電極は不透明金属であり、ＬＥＤチップ表面の略中央の広い領域を占めているため、ＬＥＤチップからの出射光を遮り光量損失、効率低下の大きな原因となっていた。
また、ＬＥＤチップの電極は不透明金属であり、ＬＥＤチップ表面の略中央の広い領域を占めているため、ＬＥＤチップからの出射光を遮り光量損失、効率低下の大きな原因となっていた。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、電極などによる出射光の遮光が原因の光量損失、効率低下を軽減するとともに、電極などの影による照度分布のムラを低減することができる固体発光素子およびそれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第１の固体発光素子は、一方の導電型の半導体および他方の導電型の半導体の間に形成された光を出射する発光部と、一方の導電型の半導体に電流を供給する第１の電極と、他方の導電型の半導体に電流を供給する第２の電極と、を備え、一方の導電型の半導体に設けられた光出射面から光を出射させる固体発光素子であって、外部から第１の電極に電流を供給する導電部材が、光出射面上の外縁と接する領域において、第１の電極と接続されていることを特徴とする。
すなわち、本発明の第１の固体発光素子は、導電部材が、光出射面上の外縁と接する領域で第１の電極と接続されているため、光出射面の略中央で接続されている場合と比較して、光の出射を妨げ難くなり、固体発光素子から出射される光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、固体発光素子のエテンデュを小さくすることができ、これにより光量損失、効率低下を軽減することができる。ここで、エテンデュとは、有効に活用できる光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角の積で表される数値であって、光学的に保存されるものである。そのため、固体発光素子のエテンデュを、例えば液晶パネルのエテンデュより小さくすることで、液晶パネルにおける光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、導電部材が光出射面上を横切ることがなくなるため、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、固体発光素子のエテンデュを小さくすることができ、これにより光量損失、効率低下を軽減することができる。ここで、エテンデュとは、有効に活用できる光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角の積で表される数値であって、光学的に保存されるものである。そのため、固体発光素子のエテンデュを、例えば液晶パネルのエテンデュより小さくすることで、液晶パネルにおける光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、導電部材が光出射面上を横切ることがなくなるため、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
本発明の第２の固体発光素子は、一方の導電型の半導体および他方の導電型の半導体の間に形成された光を出射する発光部と、一方の導電型の半導体に電流を供給する第１の電極と、他方の導電型の半導体に電流を供給する第２の電極と、を備え、他方の導電型の半導体が被実装対象と対向するように実装される固体発光素子であって、第１の電極に電流を供給する導電部材が、一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体に渡り配置されていることことを特徴とする。
すなわち、本発明の第２の固体発光素子は、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体に渡り配置されているため、導電部材は光の出射を妨げ難くなり、固体発光素子から出射される光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
上記の構成を実現するために、より具体的には、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の内部を貫通して配置されていてもよい。
この構成によれば、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体を貫通しているため、より確実に導電部材が光出射面上を横切ることがなくなり、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
この構成によれば、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体を貫通しているため、より確実に導電部材が光出射面上を横切ることがなくなり、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
上記の構成を実現するために、より具体的には、導電部材が、一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の側面に配置されていてもよい。
この構成によれば、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の側面に配置されているため、より確実に導電部材が光出射面上を横切ることがなくなり、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、導電部材を一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の側面に配置しているので、容易に導電部材を配置することができる。
この構成によれば、導電部材が一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の側面に配置されているため、より確実に導電部材が光出射面上を横切ることがなくなり、導電部材の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、導電部材を一方の導電型の半導体、発光部および他方の導電型の半導体の側面に配置しているので、容易に導電部材を配置することができる。
上記の構成を実現するために、より具体的には、第１の電極と導電部材とが、一方の導電型の半導体における光出射面上の外縁と接する領域で接続されていてもよい。
この構成によれば、第１の電極と導電部材とが光出射面の略中央で接続されている場合と比較して、光の出射を妨げることがなくなり、光量損失、効率低下を軽減することができる。
この構成によれば、第１の電極と導電部材とが光出射面の略中央で接続されている場合と比較して、光の出射を妨げることがなくなり、光量損失、効率低下を軽減することができる。
上記の構成を実現するために、より具体的には、第１の電極を透明材料から形成してもよい。
この構成によれば、光出射面からの光の出射を妨げることがなくなり、固体光源から出射された光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
この構成によれば、光出射面からの光の出射を妨げることがなくなり、固体光源から出射された光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
本発明のプロジェクタは、光源と、光源からの光を変調する光変調手段と、光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えたプロジェクタであって、光源が上記本発明の固体発光素子を備えていることを特徴とする。
すなわち、本発明のプロジェクタは、上記本発明の固体発光素子を用いているため、電極などによる出射光の遮光が原因の光量損失、効率低下を軽減するとともに、電極などの影による照度分布のムラを低減することができ、照度分布の均一な画像を投射することができる。
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明における第１の実施の形態について図１から図２を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係るプロジェクタの全体構成を示す概略図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
本実施の形態のプロジェクタ１は３板式の液晶プロジェクタであり、図１に示すように、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光を出射可能な照明装置（光源）１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂと、出射された各色光を変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調手段）２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂと、変調された各色光を合成してカラー画像にするダイクロイッククロスプリズム３０と、合成されたカラー画像を投射する投射レンズ（投射手段）４０と、から概略構成されている。
以下、本発明における第１の実施の形態について図１から図２を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係るプロジェクタの全体構成を示す概略図である。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
本実施の形態のプロジェクタ１は３板式の液晶プロジェクタであり、図１に示すように、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色光を出射可能な照明装置（光源）１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂと、出射された各色光を変調する透過型の液晶ライトバルブ（光変調手段）２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂと、変調された各色光を合成してカラー画像にするダイクロイッククロスプリズム３０と、合成されたカラー画像を投射する投射レンズ（投射手段）４０と、から概略構成されている。
図２（ａ）は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略平面図であり、図２（ｂ）は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略側面図である。
照明装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子（ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ）が異なるだけなので、照明装置１０Ｒの構成について説明し、照明装置１０Ｇ、１０Ｂについては説明を省略する。
照明装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子（ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ）が異なるだけなので、照明装置１０Ｒの構成について説明し、照明装置１０Ｇ、１０Ｂについては説明を省略する。
照明装置１０Ｒは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１１と、Ｒの色光を出射するＬＥＤチップ（固体発光素子）１２ｒと、透明樹脂からなりＬＥＤチップを覆うパッケージ１３と、から概略構成されている。
基板１１には、ＬＥＤチップ１２ｒに電流を供給するｐ電極（第２の電極）１１ｐとｎ電極（第１の電極）１１ｎとが形成されている。
ＬＥＤチップ１２ｒは、基板１１側から順にｐ型半導体（他方の導電型の半導体）１４ｐ、発光層（発光部）１５、ｎ型半導体（一方の導電型の半導体）１４ｎの順に積層された逆台形形状に形成されている。ｐ型半導体１４ｐの基板１１に対向した面にはｐ電極（第２の電極）１６ｐが形成され、基板１１のｐ電極１１ｐと電気的に接続されている。ｎ型半導体１４ｎの光出射面１４ａには、供給された電流を光出射面１４ａに拡散させる拡散電極（第１の電極）１６ｎと、拡散電極１４ａと電気的に接続されるボンディングパッド１６ｊと、が形成されている。ボンディングパッド１６ｊは、光出射面１４ａの角部に配置され、ボンディングワイヤ（導電部材）１７により基板１１のｎ電極１１ｎと電気的に接続されている。拡散電極１６ｎは、導電材料からなる複数の線状の電極であり、ボンディングパッド１６ｊから放射状に配置されている。
なお、本実施の形態においては、ボンディングパッド１６ｊが光出射面１４ａの角部に配置された構成に適応して説明したが、角部に限られることなく、ボンディングパッド１６ｊを光出射面１４ａの辺に接するように配置してもよい。
基板１１には、ＬＥＤチップ１２ｒに電流を供給するｐ電極（第２の電極）１１ｐとｎ電極（第１の電極）１１ｎとが形成されている。
ＬＥＤチップ１２ｒは、基板１１側から順にｐ型半導体（他方の導電型の半導体）１４ｐ、発光層（発光部）１５、ｎ型半導体（一方の導電型の半導体）１４ｎの順に積層された逆台形形状に形成されている。ｐ型半導体１４ｐの基板１１に対向した面にはｐ電極（第２の電極）１６ｐが形成され、基板１１のｐ電極１１ｐと電気的に接続されている。ｎ型半導体１４ｎの光出射面１４ａには、供給された電流を光出射面１４ａに拡散させる拡散電極（第１の電極）１６ｎと、拡散電極１４ａと電気的に接続されるボンディングパッド１６ｊと、が形成されている。ボンディングパッド１６ｊは、光出射面１４ａの角部に配置され、ボンディングワイヤ（導電部材）１７により基板１１のｎ電極１１ｎと電気的に接続されている。拡散電極１６ｎは、導電材料からなる複数の線状の電極であり、ボンディングパッド１６ｊから放射状に配置されている。
なお、本実施の形態においては、ボンディングパッド１６ｊが光出射面１４ａの角部に配置された構成に適応して説明したが、角部に限られることなく、ボンディングパッド１６ｊを光出射面１４ａの辺に接するように配置してもよい。
パッケージ１３の基板１１に対向した面には、ＬＥＤチップ１１ｒを収納する凹部１３ａが形成され、光出射側の面には、屈折により出射光を平行光化する凸曲面１３ｂが形成されている。凹部１３ａの空間には、例えばシリコンジェルのようなパッケージ１３と同等以上の屈折率を持つ充填材１３ｃが封入されている。
なお、本実施の形態において拡散電極１６ｎは、複数の線状の電極が放射状に配置された形態に適応して説明しているが、この形態に限られることなく、例えばＩＴＯなどのような透明材料を光出射面１４ａに面状に配置させたものに適応してもよい。この場合、透明材料で拡散電極１６ｎを形成しているため、照度分布にムラが生じることがない。
なお、本実施の形態において拡散電極１６ｎは、複数の線状の電極が放射状に配置された形態に適応して説明しているが、この形態に限られることなく、例えばＩＴＯなどのような透明材料を光出射面１４ａに面状に配置させたものに適応してもよい。この場合、透明材料で拡散電極１６ｎを形成しているため、照度分布にムラが生じることがない。
照明装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂとこれに対応する液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂとの間には、図１に示すように、照明光の照度分布を液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂにおいて均一化させるための照度均一化手段１９として、照明装置側から第１のフライアイレンズ１９１、第２のフライアイレンズ１９２が順次設置されている。第１のフライアイレンズ１９１は複数の２次光源像を形成し、第２のフライアイレンズ１９２は被照明領域である液晶ライトバルブの設置位置においてそれらを重畳する重畳レンズとしての機能を有する。
液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂには、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
ダイクロイッククロスプリズム３０は、図１に示すように、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面３０ａ、３０ｂには誘電体多層膜からなる光反射膜（図示略）が十字状に形成されている。具体的には、貼り合わせ面３０ａには、液晶ライトバルブ２０Ｒで形成された赤色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ２０Ｇ、２０Ｂで形成された緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられ、貼り合わせ面３０ｂには、液晶ライトバルブ２０Ｂで形成された青色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇで形成された赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。
ダイクロイッククロスプリズム３０は、図１に示すように、４つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面３０ａ、３０ｂには誘電体多層膜からなる光反射膜（図示略）が十字状に形成されている。具体的には、貼り合わせ面３０ａには、液晶ライトバルブ２０Ｒで形成された赤色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ２０Ｇ、２０Ｂで形成された緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられ、貼り合わせ面３０ｂには、液晶ライトバルブ２０Ｂで形成された青色の画像光を反射し、それぞれ液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇで形成された赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。
次に、上記の構成からなるプロジェクタ１における作用について説明する。
照明装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから出射されたＲＧＢの各色光は、図１に示すように、それぞれ第１のフライアイレンズ１９１、第２のフライアイレンズ１９２を透過することでその光の密度分布に関係なく液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ全面に均一な密度で照射される。
液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに入射された各色光は変調されて、ダイクロイッククロスプリズム３０に入射され、カラー画像に合成されて投射レンズ４０によってスクリーン５０に投射される。
照明装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから出射されたＲＧＢの各色光は、図１に示すように、それぞれ第１のフライアイレンズ１９１、第２のフライアイレンズ１９２を透過することでその光の密度分布に関係なく液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ全面に均一な密度で照射される。
液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに入射された各色光は変調されて、ダイクロイッククロスプリズム３０に入射され、カラー画像に合成されて投射レンズ４０によってスクリーン５０に投射される。
次に、本発明の実施の形態に係る照明装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにおける作用について説明する。
照明装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、その作用が同一なので、照明装置１０Ｒの作用について説明し、照明装置１０Ｇ、１０Ｂについては説明を省略する。
照明装置１０Ｒは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１１のｐ電極１１ｐおよびｎ電極１１ｎからＬＥＤチップ１２ｒに電流が供給される。ｐ電極１１ｐは、ＬＥＤチップ１２ｒのｐ電極１６ｐを介してｐ型半導体１４ｐと電気的に接続され、ｎ電極１１ｎは、ボンディングワイヤ１７およびボンディングパッド１６ｊ、拡散電極１６ｎを介してｎ型半導体１４ｎと電気的に接続されている。供給された電流は発光層１５においてＲの色光に変換され、光出射面１４ａから出射される。
ＬＥＤチップ１２ｒから出射された色光は、充填材１３ｃ内を伝搬してパッケージ１３に入射する。充填材１３ｃとパッケージ１３とでは充填材１３ｃの屈折率が高いので、色光は平行光化する方向に屈折してパッケージ１３内に入射する。パッケージ１３から出射するときには、凸曲面１３ｂを透過する際にさらに平行光化する方向に屈折してパッケージ１３から出射する。
照明装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、その作用が同一なので、照明装置１０Ｒの作用について説明し、照明装置１０Ｇ、１０Ｂについては説明を省略する。
照明装置１０Ｒは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１１のｐ電極１１ｐおよびｎ電極１１ｎからＬＥＤチップ１２ｒに電流が供給される。ｐ電極１１ｐは、ＬＥＤチップ１２ｒのｐ電極１６ｐを介してｐ型半導体１４ｐと電気的に接続され、ｎ電極１１ｎは、ボンディングワイヤ１７およびボンディングパッド１６ｊ、拡散電極１６ｎを介してｎ型半導体１４ｎと電気的に接続されている。供給された電流は発光層１５においてＲの色光に変換され、光出射面１４ａから出射される。
ＬＥＤチップ１２ｒから出射された色光は、充填材１３ｃ内を伝搬してパッケージ１３に入射する。充填材１３ｃとパッケージ１３とでは充填材１３ｃの屈折率が高いので、色光は平行光化する方向に屈折してパッケージ１３内に入射する。パッケージ１３から出射するときには、凸曲面１３ｂを透過する際にさらに平行光化する方向に屈折してパッケージ１３から出射する。
上記の構成によれば、ボンディングワイヤ１７が、光出射面１４ａ上の外周と接する領域で拡散電極１６ｎと接続されているため、光出射面１４ａの略中央で接続されている場合と比較して、色光の出射を妨げることがなくなり、光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ、のエテンデュを小さくすることができるため、液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに、色光を漏らすことなく入射させることができる。そのため、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射された色光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、ボンディングワイヤ１７が光出射面１４ａ上を横切ることがなくなるため、ボンディングワイヤ１７の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ、のエテンデュを小さくすることができるため、液晶ライトバルブ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに、色光を漏らすことなく入射させることができる。そのため、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射された色光の光量損失、効率低下を軽減することができる。
また、ボンディングワイヤ１７が光出射面１４ａ上を横切ることがなくなるため、ボンディングワイヤ１７の影による照度分布のムラを低減することができる。
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明における第２の実施の形態について図３を参照して説明する。
本実施の形態に係るプロジェクタの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図３を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図３（ａ）は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略平面図であり、図３（ｂ）は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略側面図である。
照明装置６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子（ＬＥＤチップ６２ｒ、６２ｇ、６２ｂ）が異なるだけなので、照明装置６０Ｒの構成について説明し、照明装置６０Ｇ、６０Ｂについては説明を省略する。
次に、本発明における第２の実施の形態について図３を参照して説明する。
本実施の形態に係るプロジェクタの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図３を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図３（ａ）は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略平面図であり、図３（ｂ）は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略側面図である。
照明装置６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子（ＬＥＤチップ６２ｒ、６２ｇ、６２ｂ）が異なるだけなので、照明装置６０Ｒの構成について説明し、照明装置６０Ｇ、６０Ｂについては説明を省略する。
照明装置６０Ｒは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１１と、Ｒの色光を出射するＬＥＤチップ（固体発光素子）６２ｒと、透明樹脂からなりＬＥＤチップを覆うパッケージ１３と、から概略構成されている。
ＬＥＤチップ６２ｒは、基板１１側から順にｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎの順に積層された逆台形形状に形成されている。ｐ型半導体１４ｐの基板１１に対向した面にはｐ電極１６ｐが形成され、基板１１のｐ電極１１ｐと電気的に接続されている。
ｎ型半導体１４ｎの光出射面１４ａには、供給された電流を光出射面１４ａに拡散させる拡散電極１６ｎと、拡散電極１６ｎと電気的に接続されている接続部６６ｊと、が形成されている。
ＬＥＤチップ６２ｒ内には、ｐ型半導体１４ｐ、発光層１５およびｎ型半導体１４ｎを貫通する貫通導電体（導電部材）６３が設けられている。貫通導電体６３の光出射面１４ａ側の端部は、光出射面１４ａの角部に露出し、接続部６６ｊと電気的に接続するように配置されている。また、貫通導電体６３は、ＬＥＤチップ６２ｒの逆台形の側面に沿うように斜めに配置され、その基板１１側の端部は、基板１１のｎ電極１１ｎと電気的に接続されている。このような貫通電極６３は、光出射面１４ａにマスクを配置して、上記斜め方向からＲＩＥなどの異方性エッチングにより斜めの貫通孔を形成して、その内部に導電部材を充填することで形成することができる。
貫通導電体６３の周囲には、貫通導電体６３とｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎとの絶縁を図る絶縁層６４が配置されている。
なお、ＬＥＤチップ６２ｒの形状は本実施の形態に示したような逆台形に限られることなく、直方体や立方体のように側面が略垂直な形状のものでもよい。この場合、貫通導電体６３も略垂直となるように配置される。
ＬＥＤチップ６２ｒは、基板１１側から順にｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎの順に積層された逆台形形状に形成されている。ｐ型半導体１４ｐの基板１１に対向した面にはｐ電極１６ｐが形成され、基板１１のｐ電極１１ｐと電気的に接続されている。
ｎ型半導体１４ｎの光出射面１４ａには、供給された電流を光出射面１４ａに拡散させる拡散電極１６ｎと、拡散電極１６ｎと電気的に接続されている接続部６６ｊと、が形成されている。
ＬＥＤチップ６２ｒ内には、ｐ型半導体１４ｐ、発光層１５およびｎ型半導体１４ｎを貫通する貫通導電体（導電部材）６３が設けられている。貫通導電体６３の光出射面１４ａ側の端部は、光出射面１４ａの角部に露出し、接続部６６ｊと電気的に接続するように配置されている。また、貫通導電体６３は、ＬＥＤチップ６２ｒの逆台形の側面に沿うように斜めに配置され、その基板１１側の端部は、基板１１のｎ電極１１ｎと電気的に接続されている。このような貫通電極６３は、光出射面１４ａにマスクを配置して、上記斜め方向からＲＩＥなどの異方性エッチングにより斜めの貫通孔を形成して、その内部に導電部材を充填することで形成することができる。
貫通導電体６３の周囲には、貫通導電体６３とｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎとの絶縁を図る絶縁層６４が配置されている。
なお、ＬＥＤチップ６２ｒの形状は本実施の形態に示したような逆台形に限られることなく、直方体や立方体のように側面が略垂直な形状のものでもよい。この場合、貫通導電体６３も略垂直となるように配置される。
次に、本発明の実施の形態に係る照明装置６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂにおける作用について説明する。
照明装置６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂは、その作用が同一なので、照明装置６０Ｒの作用について説明し、照明装置６０Ｇ、６０Ｂについては説明を省略する。
照明装置６０Ｒは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１１のｐ電極１１ｐおよびｎ電極１１ｎからＬＥＤチップ６２ｒに電流が供給される。ｐ電極１１ｐは、ＬＥＤチップ６２ｒのｐ電極１６ｐを介してｐ型半導体１４ｐと電気的に接続され、ｎ電極１１ｎは、貫通導電体６３および接続部６６ｊ、拡散電極１６ｎを介してｎ型半導体１４ｎと電気的に接続されている。供給された電流は発光層１５においてＲの色光に変換され、光出射面１４ａから出射される。
照明装置６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂは、その作用が同一なので、照明装置６０Ｒの作用について説明し、照明装置６０Ｇ、６０Ｂについては説明を省略する。
照明装置６０Ｒは、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１１のｐ電極１１ｐおよびｎ電極１１ｎからＬＥＤチップ６２ｒに電流が供給される。ｐ電極１１ｐは、ＬＥＤチップ６２ｒのｐ電極１６ｐを介してｐ型半導体１４ｐと電気的に接続され、ｎ電極１１ｎは、貫通導電体６３および接続部６６ｊ、拡散電極１６ｎを介してｎ型半導体１４ｎと電気的に接続されている。供給された電流は発光層１５においてＲの色光に変換され、光出射面１４ａから出射される。
上記の構成によれば、貫通電極６３が、ｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎを貫通して基板１１のｎ電極１１ｎと電気的に接触するように配置されているため、貫通電極６３が光出射面１４ａ上を横切ることがなくなり、貫通電極６３の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、接続部６６ｊはボンディングワイヤの代わりに貫通電極６３から電流を供給されるため、接続部６６ｊの面積を小さくすることができる。そのため、接続部６６ｊによる出射光の遮光が原因の光量損失、効率低下を軽減させることができる。
また、接続部６６ｊはボンディングワイヤの代わりに貫通電極６３から電流を供給されるため、接続部６６ｊの面積を小さくすることができる。そのため、接続部６６ｊによる出射光の遮光が原因の光量損失、効率低下を軽減させることができる。
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明における第３の実施の形態について図４を参照して説明する。
本実施の形態に係るプロジェクタの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図４を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図４（ａ）は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略平面図であり、図４（ｂ）は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略側面図である。
照明装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子（ＬＥＤチップ７２ｒ、７２ｇ、７２ｂ）が異なるだけなので、照明装置７０Ｒの構成について説明し、照明装置７０Ｇ、７０Ｂについては説明を省略する。
次に、本発明における第３の実施の形態について図４を参照して説明する。
本実施の形態に係るプロジェクタの基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置が異なっている。よって、本実施の形態においては、図４を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図４（ａ）は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略平面図であり、図４（ｂ）は、本実施の形態に係る照明装置の全体構成を示す概略側面図である。
照明装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、その構成が同一で光を出射する固体発光素子（ＬＥＤチップ７２ｒ、７２ｇ、７２ｂ）が異なるだけなので、照明装置７０Ｒの構成について説明し、照明装置７０Ｇ、７０Ｂについては説明を省略する。
照明装置７０Ｒは、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１１と、Ｒの色光を出射するＬＥＤチップ７２ｒと、透明樹脂からなりＬＥＤチップを覆うパッケージ１３と、から概略構成されている。
ＬＥＤチップ７２ｒは、基板１１側から順にｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎの順に積層された逆台形形状に形成されている。ｐ型半導体１４ｐの基板１１に対向した面にはｐ電極１６ｐが形成され、基板１１のｐ電極１１ｐと電気的に接続されている。
ＬＥＤチップ７２ｒは、基板１１側から順にｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎの順に積層された逆台形形状に形成されている。ｐ型半導体１４ｐの基板１１に対向した面にはｐ電極１６ｐが形成され、基板１１のｐ電極１１ｐと電気的に接続されている。
ｎ型半導体１４ｎの光出射面１４ａには、供給された電流を光出射面１４ａに拡散させる拡散電極１６ｎと、拡散電極１６ｎと電気的に接続されている接続部７６ｊと、が形成されている。
ＬＥＤチップ７２ｒの側面には、ｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎを跨ぐように溝部７１が形成されていて、溝部７１には側面導電体（導電部材）７３が設けられている。側面導電体７３の光出射面１４ａ側の端部は接続部７６ｊと電気的に接続され、基板１１側の端部は基板１１のｎ電極１１ｎと電気的に接続されている。
側面導電体７３の周囲には、側面導電体７３とｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎとの絶縁を図る絶縁層７４が配置されている。
なお、ＬＥＤチップ７２ｒの側面に溝部７１を設けずに、側面から盛り上がるように側面導電体７３を配置してもよい。この場合、ＬＥＤチップ７２ｒの溝部７１の形成工程を省略することができるため、より容易に光源を製造することができる。
ＬＥＤチップ７２ｒの側面には、ｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎを跨ぐように溝部７１が形成されていて、溝部７１には側面導電体（導電部材）７３が設けられている。側面導電体７３の光出射面１４ａ側の端部は接続部７６ｊと電気的に接続され、基板１１側の端部は基板１１のｎ電極１１ｎと電気的に接続されている。
側面導電体７３の周囲には、側面導電体７３とｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎとの絶縁を図る絶縁層７４が配置されている。
なお、ＬＥＤチップ７２ｒの側面に溝部７１を設けずに、側面から盛り上がるように側面導電体７３を配置してもよい。この場合、ＬＥＤチップ７２ｒの溝部７１の形成工程を省略することができるため、より容易に光源を製造することができる。
次に、本発明の実施の形態に係る照明装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂにおける作用について説明する。
照明装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、その作用が同一なので、照明装置７０Ｒの作用について説明し、照明装置７０Ｇ、７０Ｂについては説明を省略する。
照明装置７０Ｒは、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１１のｐ電極１１ｐおよびｎ電極１１ｎからＬＥＤチップ６２ｒに電流が供給される。ｐ電極１１ｐは、ＬＥＤチップ７２ｒのｐ電極１６ｐを介してｐ型半導体１４ｐと電気的に接続され、ｎ電極１１ｎは、側面導電体７３および接続部７６ｊ、拡散電極１６ｎを介してｎ型半導体１４ｎと電気的に接続されている。供給された電流は発光層１５においてＲの色光に変換され、光出射面１４ａから出射される。
照明装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂは、その作用が同一なので、照明装置７０Ｒの作用について説明し、照明装置７０Ｇ、７０Ｂについては説明を省略する。
照明装置７０Ｒは、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１１のｐ電極１１ｐおよびｎ電極１１ｎからＬＥＤチップ６２ｒに電流が供給される。ｐ電極１１ｐは、ＬＥＤチップ７２ｒのｐ電極１６ｐを介してｐ型半導体１４ｐと電気的に接続され、ｎ電極１１ｎは、側面導電体７３および接続部７６ｊ、拡散電極１６ｎを介してｎ型半導体１４ｎと電気的に接続されている。供給された電流は発光層１５においてＲの色光に変換され、光出射面１４ａから出射される。
上記の構成によれば、側面導電体７３がｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎの側面を経由して基板１１のｎ電極１１ｎと電気的に接続されているため、より確実に側面導電体７３が光出射面１４ａ上を横切ることがなくなり、側面導電体７３の影による照度分布のムラを低減することができる。
また、側面導電体７３をｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎの側面に配置しているので、容易に側面導電体７３を形成することができ、照明装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂを容易に製造することができる。
また、側面導電体７３をｐ型半導体１４ｐ、発光層１５、ｎ型半導体１４ｎの側面に配置しているので、容易に側面導電体７３を形成することができ、照明装置７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂを容易に製造することができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を３板式のプロジェクタに適応して説明したが、この発明は３板式のプロジェクタに限られることなく、単板式のプロジェクタなどその他各種のプロジェクタに適応できるものである。
また、上記の実施の形態においては、照明装置が１つのＬＥＤチップを備えた構成に適応して説明したが、この構成に限られることなく、複数のＬＥＤチップをアレイ状に配列した照明装置など、その他各種の構成に適応して説明することができるものである。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明を３板式のプロジェクタに適応して説明したが、この発明は３板式のプロジェクタに限られることなく、単板式のプロジェクタなどその他各種のプロジェクタに適応できるものである。
また、上記の実施の形態においては、照明装置が１つのＬＥＤチップを備えた構成に適応して説明したが、この構成に限られることなく、複数のＬＥＤチップをアレイ状に配列した照明装置など、その他各種の構成に適応して説明することができるものである。
１・・・プロジェクタ、 １０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ、６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂ、７０Ｒ、７０Ｇ、７０Ｂ・・・照明装置（光源）、 １２ｒ、１２ｇ、１２ｂ、６２ｒ、６２ｇ、６２ｂ、７２ｒ、７２ｇ、７２ｂ・・・ＬＥＤチップ（固体発光素子）、１４ａ・・・光出射面、 １４ｎ・・・ｎ型半導体（一方の導電型の半導体）、 １４ｐ・・・ｐ型半導体（他方の導電型の半導体）、 １５・・・発光層（発光部）、 １６ｎ・・・拡散電極（第１の電極）、 １６ｐ・・・ｐ電極（第２の電極）、 １７・・・ボンディングワイヤ（導電部材）、 ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ・・・液晶ライトバルブ（光変調手段） 、４０・・・投射レンズ（投射手段）、６３・・・貫通導電体（導電部材）、７３・・・側面導電体（導電部材）
Claims (7)
- 一方の導電型の半導体および他方の導電型の半導体の間に形成された光を出射する発光部と、前記一方の導電型の半導体に電流を供給する第１の電極と、前記他方の導電型の半導体に電流を供給する第２の電極と、を備え、
前記一方の導電型の半導体に設けられた光出射面から光を出射させる固体発光素子であって、
外部から前記第１の電極に電流を供給する導電部材が、前記光出射面上の外縁と接する領域において、前記第１の電極と接続されていることを特徴とする固体発光素子。 - 一方の導電型の半導体および他方の導電型の半導体の間に形成された光を出射する発光部と、前記一方の導電型の半導体に電流を供給する第１の電極と、前記他方の導電型の半導体に電流を供給する第２の電極と、を備え、
前記他方の導電型の半導体が被実装対象と対向するように実装される固体発光素子であって、
前記第１の電極に電流を供給する導電部材が、前記一方の導電型の半導体、前記発光部および前記他方の導電型の半導体に渡り配置されていることことを特徴とする固体発光素子。 - 前記導電部材が、前記一方の導電型の半導体、前記発光部および前記他方の導電型の半導体の内部を貫通して配置されていることを特徴とする請求項２記載の固体発光素子。
- 前記導電部材が、前記一方の導電型の半導体、前記発光部および前記他方の導電型の半導体の側面に配置されていることを特徴とする請求項２記載の固体発光素子。
- 前記第１の電極と前記導電部材とが、前記一方の導電型の半導体における光出射面上の外縁と接する領域で接続されていることを特徴とする請求項２または３に記載の固体発光素子。
- 前記第１の電極が透明材料からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の固体発光素子。
- 光源と、該光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えたプロジェクタであって、
前記光源が請求項１から６のいずれかに記載の固体発光素子を備えていることを特徴とするプロジェクタ。
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Publications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009538447A (ja) * | 2006-05-26 | 2009-11-05 | イーストマン コダック カンパニー | エタンデュ値が大きいディジタル映写システム |
| EP2490070A1 (en) * | 2011-02-17 | 2012-08-22 | Nikon Corporation | Illuminating optical system and projector device |
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-
2003
- 2003-10-06 JP JP2003347097A patent/JP2005116684A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070109 |