JP2010278098A - 発光装置および表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】理想的な白色光を容易に再現することが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】この半導体発光装置１００は、赤色半導体レーザ素子１０と、緑色半導体レーザ素子３０と、青色半導体レーザ素子５０とを備える。そして、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０の各々に形成される光導波路の幅（Ｗ２およびＷ３）が、赤色半導体レーザ素子１０に形成される光導波路の幅Ｗ１よりも大きい（Ｗ１＜Ｗ２かつＷ１＜Ｗ３）関係を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光装置および表示装置に関し、特に、赤色、青色および緑色半導体レーザ素子を備えた発光装置および表示装置に関する。
近年、光源にレーザ光などを用いたディスプレイの開発が盛んに行われている。特に、小型ディスプレイ用の光源として半導体レーザ素子を用いることが期待されている。この場合、赤色（Ｒ）緑色（Ｇ）青色（Ｂ）の各色レーザ光を出射する半導体レーザを１つのパッケージに搭載することにより、光源の更なる小型化が可能となる。
そこで、従来では、赤色、緑色および青色のレーザ光を出射する半導体レーザ素子を搭載した半導体発光素子が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
上記特許文献１には、ｎ型基板の表面上に、４００ｎｍ帯の青色光を発振する青色半導体レーザ素子と、５００ｎｍ帯の緑色光を発振する緑色半導体レーザ素子と、６００ｎｍ帯の赤色光を発振する赤色半導体レーザ素子とが絶縁層を隔てて横方向に並ぶようにして形成された３波長半導体レーザ素子（半導体発光素子）が開示されている。この３波長半導体レーザ素子は、光の３原色に対応する赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を出射することにより、フルカラー表示装置の光源としての利用が可能とされている。なお、この３波長半導体レーザ素子は、各色に１つずつ半導体レーザ素子が設けられて構成されている。
ここで、フルカラー表示装置が理想的な白色光を再現するためには、ＲＧＢ各色の光束（ルーメン）比で表した場合、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝約２：約７：約１となるように各々のレーザ素子の光出力を調整する必要がある。一例として、約６５０ｎｍの赤色レーザ光と、約５３０ｎｍの緑色レーザ光と、約４８０ｎｍの青色レーザ光とを用いる場合、レーザ出力換算比で、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝約１８．７：約８．１：約７．１に調整した場合に理想的な白色光が再現される。また、他の例として、約６５０ｎｍの赤色レーザ光と、約５５０ｎｍの緑色レーザ光と、約４６０ｎｍの青色レーザ光とを用いる場合、レーザ出力換算比で、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝約１８．７：約７：約１６．７に調整した場合に理想的な白色光が再現される。
また、一般的に、赤色半導体レーザ素子はレーザ出力が得られやすい（得られる出力が大きい）レーザ素子である一方、赤色レーザ光（約６００ｎｍ〜約８００ｎｍ）よりも短波長域のレーザ光（約４００ｎｍ〜約５８０ｎｍ帯域）を出射する緑色半導体レーザ素子や青色半導体レーザ素子は、赤色半導体レーザ素子と比較してレーザ出力が得られにくい（得られる出力が小さい）レーザ素子に分類される。したがって、フルカラー表示装置が理想的な白色光を再現するためには、緑色や青色半導体レーザ素子から確実に所定のレーザ出力が得られるように構成することが要求される。
特開２００５−１２９６８６号公報
しかしながら、上記特許文献１に開示された３波長半導体レーザ素子では、各色に１つずつ半導体レーザ素子が設けられている構成が開示されている一方、この３波長半導体レーザ素子に理想的な白色光を再現させるための具体的な構成については何ら開示も示唆もされていない。したがって、赤色半導体レーザ素子からレーザ出力が得られやすい一方、緑色半導体レーザ素子や青色半導体レーザ素子から確実に所定のレーザ出力が得られない場合には、この３波長半導体レーザ素子では、理想的な白色光源としてのレーザ出力比を有するように構成するのは困難であり、この場合には、理想的な白色光が再現できないという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、理想的な白色光を再現することが可能な発光装置および表示装置を提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による発光装置は、赤色の光を発光する導波路型の赤色半導体発光素子と、緑色の光を発光する導波路型の緑色半導体発光素子と、青色の光を発光する導波路型の青色半導体発光素子とを備え、赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子および青色半導体発光素子のうちの少なくとも２つの半導体発光素子は、相対的に短い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅が、相対的に長い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅よりも大きく形成されている。
この発明の第１の局面による発光装置では、上記のように、赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子および青色半導体発光素子のうちの少なくとも２つの半導体発光素子において、相対的に短い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅が、相対的に長い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅よりも大きく形成されることによって、相対的に長い波長を発する半導体発光素子の出力よりも相対的に短い波長を発する半導体発光素子の出力が小さい場合であっても、相対的に短い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅が、相対的に長い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅よりも大きいので、相対的に長い波長を発する半導体発光素子のみならず、相対的に短い波長を発する半導体発光素子にも充分な光強度（光束）を有する出力を発揮させることができる。これにより、異なる波長の光を発振する半導体発光素子を組み合わせた発光装置において、理想的な白色光を再現することができる。
上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子および青色半導体発光素子のうちの少なくとも２つの半導体発光素子は、相対的に短い波長を発する半導体発光素子の出力が、相対的に長い波長を発する半導体発光素子の出力よりも小さい。このように、相対的に短い波長を発する緑色半導体発光素子や青色半導体発光素子の出力が、相対的に長い波長を発する赤色半導体発光素子の出力よりも小さくなる場合にも、上記第１の局面では、波長の短い発光素子の導波路の幅を大きくすることにより、波長の短い緑色半導体発光素子や青色半導体発光素子にも充分な光強度（光束）を有する出力を発揮させることができる。
上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、緑色半導体発光素子の導波路の幅は、赤色半導体発光素子の導波路の幅よりも大きく形成されている。このように構成すれば、赤色半導体発光素子と比較して所定の出力が得られにくい緑色半導体発光素子においても高い強度（光束）の緑色光を取り出すことができるので、理想的な白色光を確実に再現することができる。
上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子および青色半導体発光素子は、単一のパッケージ内に配置されている。このように構成すれば、３つの半導体発光素子（発光点）が互いに接近した状態の発光装置を形成することができるので、発光点が互いに近づけられる分、白色光源の大きさを小さく形成することができる。
上記第１の局面による発光装置において、好ましくは、赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子および青色半導体発光素子の少なくとも１つの半導体発光素子は、横多重モード発振する半導体レーザ素子である。このように構成すれば、所定の出力が得られにくい半導体レーザ素子においても、容易に高出力化を行うことができるので、容易に高出力化が行える分、理想的な白色光を容易に再現することができる。
この発明の第２の局面による表示装置は、赤色の光を発光する導波路型の赤色半導体発光素子と、緑色の光を発光する導波路型の緑色半導体発光素子と、青色の光を発光する導波路型の青色半導体発光素子とを含み、赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子および青色半導体発光素子のうちの少なくとも２つの半導体発光素子において、相対的に短い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅が、相対的に長い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅よりも大きく形成されるように構成された光源と、光源を利用して光の変調を行う変調手段とを備える。
この発明の第２の局面による表示装置では、上記のように、赤色半導体発光素子、緑色半導体発光素子および青色半導体発光素子のうちの少なくとも２つの半導体発光素子において、相対的に短い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅が、相対的に長い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅よりも大きく形成されるように構成された光源を備えることによって、相対的に長い波長を発する半導体発光素子の出力よりも相対的に短い波長を発する半導体発光素子の出力が小さい場合であっても、相対的に短い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅が、相対的に長い波長を発する半導体発光素子の導波路の幅よりも大きいので、相対的に長い波長を発する半導体発光素子のみならず、相対的に短い波長を発する半導体発光素子にも充分な光強度（光束）を有するレーザ出力を発揮させることができる。これにより、異なる波長の光を発振する半導体発光素子を組み合わせた光源において、理想的な白色光を再現することができる。
本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。 図１に示した第１実施形態による半導体レーザ装置の詳細構造を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置が搭載されたプロジェクタ装置の構成図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置が搭載されたプロジェクタ装置の構成図である。 本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置が搭載されたプロジェクタ装置の構成図である。 本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置が搭載されたプロジェクタ装置の構成図である。 本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置が搭載されたプロジェクタ装置の構成図である。 本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。 図８に示した第３実施形態による半導体レーザ装置の詳細構造を示した断面図である。 本発明の第４実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した平面図である。 図１０の４０００−４０００線に沿った断面図である。 図１０の４１００−４１００線に沿った断面図である。 図１０に示した第４実施形態による半導体レーザ装置から赤色半導体レーザ素子を取り除いた状態での構造を示した平面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による半導体発光装置１００の構造について説明する。なお、半導体発光装置１００は、本発明の「光源」の一例である。
本発明の第１実施形態による半導体発光装置１００では、図１に示すように、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部９０が、ＡｕＳｎ半田などの導電性接着層１（図２参照）を介して台座９１０の上面上に固定されている。また、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部９０は、図２に示すように、約６５５ｎｍの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子１０と、約５３０ｎｍの発振波長を有する緑色半導体レーザ素子３０と、約４８０ｎｍの波長を有する青色半導体レーザ素子５０とが、ＡｕＳｎ半田などの導電性接着層２を介して基台８０の上面上にＢ方向に沿って所定の間隔を隔てて固定されている。なお、赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０は、それぞれ、本発明の「赤色半導体発光素子」、「緑色半導体発光素子」および「青色半導体発光素子」の一例である。また、赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０は、各々が水平多重横モードのレーザ光を発振するブロードエリア型半導体レーザ素子として形成されている。
ここで、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部９０によって白色光を得るためには、上記赤色光６５５ｎｍ、緑色光５３０ｎｍおよび青色光４８０ｎｍの半導体レーザを用いる場合、３つの半導体レーザ素子のワット換算の出力比を、赤色：緑色：青色＝約２４．５：約８．１：約７．２に調整することが要求される（光束（ルーメン）比は、赤色光：緑色光：青色光＝約２：約７：約１に相当する）。すなわち、第１実施形態では、赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０は、それぞれ、約２５００ｍＷ、約８００ｍＷおよび約７００ｍＷの定格出力を有するように形成されている。
また、第１実施形態では、図２に示すように、赤色半導体レーザ素子１０は、半導体素子層の内部（活性層１４の部分）形成される光導波路（図２において破線に囲まれた領域）が約５μｍの幅Ｗ１を有するように構成されるとともに、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０は、各々に形成される光導波路（破線で囲まれた領域）が約２０μｍの幅Ｗ２および約１０μｍの幅Ｗ３を有するように構成されている。すなわち、赤色半導体レーザ素子１０よりも発振波長が短い緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０における光導波路の幅（Ｗ２およびＷ３）が、赤色半導体レーザ素子１０の光導波路の幅Ｗ１よりも大きく（Ｗ１＜Ｗ２かつＷ１＜Ｗ３）形成されている。
また、図２に示すように、赤色半導体レーザ素子１０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の上面上に、ＳｉドープＧａＡｓからなるｎ型バッファ層１２と、ＳｉドープＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層１３と、ＡｌＧａＩｎＰ障壁層およびＧａＩｎＰ井戸層が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１４、および、ＺｎドープＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層１５とが形成されている。
また、ｐ型クラッド層１５は、凸部と、凸部の両側（Ｂ方向）に延びる平坦部とを有している。このｐ型クラッド層１５の凸部によって、活性層１４の部分に幅Ｗ１（約５μｍ）を有する光導波路を構成するためのリッジ２０が形成されている。なお、リッジ２０の底部の幅が光導波路の幅Ｗ１に相当する。また、ｐ型クラッド層１５のリッジ２０以外の上面上を覆うように、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層１６が形成されている。また、リッジ２０および電流ブロック層１６の上面を覆うように、Ａｕなどからなるｐ側パッド電極１７が形成されている。なお、リッジ２０とｐ側パッド電極１７との間には、ｐ型クラッド層１５よりも好ましくはバンドギャップが小さいコンタクト層やオーミック電極層などが形成されていてもよい。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の下面上に、ｎ型ＧａＡｓ基板１１側からＡｕＧｅ層、Ｎｉ層およびＡｕ層の順に積層されたｎ側電極１８が形成されている。
また、図２に示すように、緑色半導体レーザ素子３０は、ｎ型ＧａＮ基板３１の上面上に、ＧｅドープＧａＮからなるｎ型ＧａＮ層３２と、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層３３と、ＩｎＧａＮからなる量子井戸層および障壁層が交互に積層されたＭＱＷの活性層３４と、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層３５とが形成されている。
また、ｐ型クラッド層３５は、凸部と、凸部の両側（Ｂ方向）に延びる平坦部とを有している。このｐ型クラッド層３５の凸部によって、活性層３４の部分に幅Ｗ２（約２０μｍ）を有する光導波路を構成するためのリッジ４０が形成されている。なお、リッジ４０の底部の幅が光導波路の幅Ｗ２に相当する。また、ｐ型クラッド層３５のリッジ４０以外の上面上を覆うように、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層３６が形成されている。また、リッジ４０および電流ブロック層３６の上面を覆うように、Ａｕなどからなるｐ側パッド電極３７が形成されている。なお、リッジ４０とｐ側パッド電極３７との間には、ｐ型クラッド層３５よりも好ましくはバンドギャップが小さいコンタクト層やオーミック電極層などが形成されていてもよい。また、ｎ型ＧａＮ基板３１の下面上に、ｎ型ＧａＮ基板３１側からＴｉ層、Ｐｔ層およびＡｕ層の順に積層されたｎ側電極３８が形成されている。
また、図２に示すように、青色半導体レーザ素子５０は、ｎ型ＧａＮ基板５１の上面上に、ＧｅドープＧａＮからなるｎ型ＧａＮ層５２と、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層５３と、ＩｎＧａＮからなる量子井戸層および障壁層が交互に積層されたＭＱＷの活性層５４と、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層５５とが形成されている。
また、ｐ型クラッド層５５は、凸部と、凸部の両側（Ｂ方向）に延びる平坦部とを有している。このｐ型クラッド層５５の凸部によって、活性層５４の部分に幅Ｗ３（約１０μｍ）を有する光導波路を構成するためのリッジ６０が形成されている。なお、リッジ６０の底部の幅が光導波路の幅Ｗ３に相当する。また、ｐ型クラッド層５５のリッジ６０以外の上面上を覆うように、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層５６が形成されている。また、リッジ６０および電流ブロック層５６の上面を覆うように、Ａｕ層などからなるｐ側パッド電極５７が形成されている。なお、リッジ６０とｐ側パッド電極５７との間には、ｐ型クラッド層５５よりも好ましくはバンドギャップが小さいコンタクト層やオーミック電極層などが形成されていてもよい。また、ｎ型ＧａＮ基板５１の下面上に、ｎ型ＧａＮ基板５１側からＴｉ層、Ｐｔ層およびＡｕ層の順に積層されたｎ側電極５８が形成されている。
また、図１に示すように、半導体発光装置１００は、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部９０を載置する台座９１０と、台座９１０と電気的に絶縁されるとともに底部９０５ａを貫通する３つのリード端子９０１、９０２および９０３と、台座９１０および底部９０５ａに電気的に導通する負極側リード端子（図示せず）とが設けられたステム９０５とを備えている。
また、赤色半導体レーザ素子１０は、ｐ側パッド電極１７（図２参照）にワイヤボンディングされた金属線７１を介してリード端子９０１に接続されている。また、緑色半導体レーザ素子３０は、ｐ側パッド電極３７（図２参照）にワイヤボンディングされた金属線７２を介してリード端子９０２に接続されている。また、青色半導体レーザ素子５０は、ｐ側パッド電極５７（図２参照）にワイヤボンディングされた金属線７３を介してリード端子９０３に接続されている。
また、各半導体レーザ素子（１０、３０および５０）を載置する基台８０は、ＡｌＮなどの導電性を有する材料からなり、導電性接着層１を介して台座９１０に電気的に接続されている。これにより、半導体発光装置１００は、各半導体レーザ素子（１０、３０および５０）のｐ側電極（１７、３７および５７）が、互いに絶縁されたリード端子（９０１、９０２および９０３）側に接続されるとともに、ｎ側電極（１８、３８および５８）が共通の負極側リード端子（図示せず）に接続される状態（カソードコモン）に構成されている。
また、赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０には、共振器方向の両端部に、光出射面（図１のＡ１側）と光反射面（図１のＡ２側）とがそれぞれ形成されている。また、各半導体レーザ素子の光出射面には、低反射率の誘電体多層膜が形成されているとともに、光反射面には、高反射率の誘電体多層膜が形成されている。ここで、誘電体多層膜としては、ＧａＮ，ＡｌＮ、ＢＮ，Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＡｌＯＮおよびＭｇＦ２や、これらの混成比の異なる材料であるＴｉ３Ｏ５やＮｂ２Ｏ３などからなる多層膜を用いることができる。
なお、赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０、および青色半導体レーザ素子５０において、ｎ型クラッド層と活性層との間に、光ガイド層やキャリアブロック層などが形成されていてもよい。また、ｎ型クラッド層の活性層と反対側にコンタクト層などが形成されていてもよい。また、活性層とｐ型クラッド層との間に、光ガイド層やキャリアブロック層などが形成されていてもよい。また、ｐ型クラッド層の活性層と反対側にコンタクト層などが形成されていてもよい。また、活性層は、単層または単一量子井戸構造などであってもよい。
次に、図１および図２を参照して、第１実施形態による半導体発光装置１００の製造プロセスについて説明する。
第１実施形態による半導体発光装置１００の製造プロセスでは、まず、図２に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の上面上に、ｎ型バッファ層１２、ｎ型クラッド層１３、活性層１４およびｐ型クラッド層１５を順次形成する。その後、ｐ型クラッド層１５の上面上に、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成した後、そのレジストパターンをマスクとしてドライエッチングなどを行うことにより、ｐ型クラッド層１５にリッジ２０（凸部）を形成する。
この際、第１実施形態では、活性層１４の部分に約５μｍの幅Ｗ１を有する光導波路が形成されるようにリッジ２０を形成する。
その後、ｐ型クラッド層１５の凸部以外の平坦部の上面上およびリッジ２０の両側面を覆うように電流ブロック層１６を形成する。その後、真空蒸着法を用いて、電流ブロック層１６上および電流ブロック層１６が形成されていないｐ型クラッド層１５上に、ｐ側パッド電極１７を形成する。その後、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の下面を研磨した後、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の下面上にｎ側電極１８を形成して赤色半導体レーザ素子１０のウェハを作製する。その後、所定の共振器長を有するようにウェハをバー状に劈開するとともに共振器方向に素子分割（チップ化）することにより、赤色半導体レーザ素子１０（図１参照）のチップが形成される。
また、上記赤色半導体レーザ素子１０と同様の製造プロセスにより、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０のチップがそれぞれ形成される。なお、緑色半導体レーザ素子３０を形成する際は、活性層３４の部分に約２０μｍの幅Ｗ２を有する光導波路が形成されるようにリッジ４０を形成するとともに、青色半導体レーザ素子５０を形成する際は、活性層５４の部分に約１０μｍの幅Ｗ３を有する光導波路が形成されるようにリッジ６０を形成する。
その後、図２に示すように、セラミック製のコレット（図示せず）を用いて、赤色半導体レーザ素子１０と、緑色半導体レーザ素子３０と、青色半導体レーザ素子５０とを、基台８０に対して押圧しながら導電性接着層２を介して固定することによりＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部９０を形成する。その後、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部９０を、ステム９０５に設けられた台座９１０に対して押圧しながら導電性接着層１を介して接合する。これにより、基台８０が台座９１０を介して負極側リード端子に電気的に接続される。
その後、図１に示すように、赤色半導体レーザ素子１０のｐ側パッド電極１７とリード端子９０１とを金属線７１により接続する。また、緑色半導体レーザ素子３０のｐ側パッド電極３７とリード端子９０２とを金属線７２により接続する。また、青色半導体レーザ素子５０のｐ側パッド電極５７とリード端子９０３とを金属線７３により接続する。このようにして、第１実施形態による半導体発光装置１００が形成される。
次に、図３および図４を参照して、本発明の第１実施形態による半導体発光装置１００が搭載されたプロジェクタ装置２００および２５０の構成について説明する。なお、プロジェクタ装置２００および２５０は、本発明の「表示装置」の一例である。
まず、プロジェクタ装置２００では、図３に示すように、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部９０が実装された半導体発光装置１００と、複数の光学部品からなる光学系２１０とを備えている。これにより、半導体発光装置１００から出射されたレーザ光が、光学系２１０により変調された後、外部のスクリーン２４５などに投影されるように構成されている。なお、光学系２１０は、本発明の「変調手段」の一例である。
また、光学系２１０において、半導体発光装置１００から出射されたレーザ光は、凹レンズと凸レンズとからなる分散角制御レンズ２１２により所定ビーム径を有する平行光に変換された後、フライアイインテグレータ２１３に入射される。また、フライアイインテグレータ２１３では、蝿の目状のレンズ群からなる２つのフライアイレンズが向き合うように構成されており、液晶パネル２１８、２２１および２２７に入射する際の光量分布が均一となるように分散角制御レンズ２１２から入射される光に対してレンズ作用を付与する。すなわち、フライアイインテグレータ２１３を透過した光は、液晶パネル２１８、２２１および２２７のサイズに対応したアスペクト比（たとえば１６：９）の広がりをもって入射できるように調整されている。
また、フライアイインテグレータ２１３を透過した光は、コンデンサレンズ２１４によって集光される。また、コンデンサレンズ２１４を透過した光のうち、赤色光のみがダイクロイックミラー２１５によって反射される一方、緑色光および青色光はダイクロイックミラー２１５を透過する。
そして、赤色光は、ミラー２１６を経てレンズ２１７による平行化の後に液晶パネル２２１８に入射される。この液晶パネル２１８は、赤色用の駆動信号に応じて駆動されるとともに、その駆動状態に応じて赤色光を変調する。なお、レンズ２１７を透過した赤色光は、入射側偏光板（図示せず）を介して液晶パネル２１８に入射される。
また、ダイクロイックミラー２１９では、ダイクロイックミラー２１５を透過した光のうちの緑色光のみが反射される一方、青色光はダイクロイックミラー２１９を透過する。
そして、緑色光は、レンズ２２０による平行化の後に液晶パネル２２１に入射される。この液晶パネル２２１は、緑色用の駆動信号に応じて駆動されるとともに、その駆動状態に応じて緑色光を変調する。なお、レンズ２２０を透過した緑色光は、入射側偏光板（図示せず）を介して液晶パネル２２１に入射される。
また、ダイクロイックミラー２１９を透過した青色光は、レンズ２２２、ミラー２２３、レンズ２２４およびミラー２２５を経て、さらにレンズ２２６によって平行化がなされた後、液晶パネル２２７に入射される。この液晶パネル２２７は、青色用の駆動信号に応じて駆動されるとともに、その駆動状態に応じて青色光を変調する。なお、レンズ２２６を透過した青色光は、入射側偏光板（図示せず）を介して液晶パネル２２７に入射される。
その後、ダイクロイックプリズム２２８は、液晶パネル２１８、２２１、２２７によって変調されるとともに、出射側偏光板（図示せず）を介した赤色光、緑色光および青色光を合成して投写レンズ２４０へと入射させる。また、投写レンズ２４０は、投写光を被投写面（スクリーン２４５）上に結像させるためのレンズ群と、レンズ群の一部を光軸方向に変位させて投写画像のズームおよびフォーカスを調整するためのアクチュエータを内蔵している。このようにして、本発明の第１実施形態による半導体発光装置１００が搭載されたプロジェクタ装置２００が構成されている。
また、プロジェクタ装置２５０では、図４に示すように、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部９０が実装された半導体発光装置１００と光学系２６０とを備えている。これにより、半導体発光装置１００からのレーザ光が、光学系２６０により変調された後、スクリーン２４５などに投影されるように構成されている。なお、光学系２６０は、本発明の「変調手段」の一例である。
また、光学系２６０において、半導体発光装置１００から出射されたレーザ光は、それぞれ、レンズ２８２により平行光に変換された後、ライトパイプ２８４に入射される。
ライトパイプ２８４は内面が鏡面となっており、レーザ光は、ライトパイプ２８４の内面で反射を繰り返しながらライトパイプ２８４内を進行する。この際、ライトパイプ２８４内での多重反射作用によって、ライトパイプ２８４から出射される各色のレーザ光の強度分布が均一化される。また、ライトパイプ２８４から出射されたレーザ光は、リレー光学系２８５を介してデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）素子２８６に入射される。
ＤＭＤ素子２８６は、各画素位置の光の反射方向を、投写レンズ２９０に向かう第１の方向と投写レンズ２９０から逸れる第２の方向に切り替えることにより各画素の階調を表現する機能を有している。各画素位置に入射されるレーザ光のうち第１の方向に反射された光（ＯＮ光）は、投写レンズ２９０に入射されて被投写面（スクリーン２４５）に投写される。また、ＤＭＤ素子２８６によって第２の方向に反射された光（ＯＦＦ光）は、投写レンズ２９０には入射されずに光吸収体２８７によって吸収される。
また、光学系２６０では、半導体発光装置１００を構成する赤・緑・青の各色レーザ光源は、色毎に時分割で駆動されるように構成されている。すなわち、赤色光が発光されているタイミングにおいて、ＤＭＤ素子２８６は、赤色用の駆動信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じて赤色光を変調する。同様に、緑色光または青色光が発光されているタイミングにおいて、ＤＭＤ素子２８６は、緑色用または青色用の駆動信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じて緑色光または青色光を変調する。このようにして、本発明の第１実施形態による半導体発光装置１００が搭載されたプロジェクタ装置２５０が構成されている。
第１実施形態では、上記のように、緑色半導体レーザ素子３０の導波路の幅Ｗ２および青色半導体レーザ素子５０の導波路の幅Ｗ３を、赤色半導体レーザ素子１０の導波路の幅Ｗ１よりもそれぞれ大きく形成することによって、赤色半導体レーザ素子１０の出力よりも緑色半導体レーザ素子３０や青色半導体レーザ素子５０のレーザ出力が小さい場合であっても、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０の各々の導波路の幅が、赤色半導体レーザ素子１０の導波路の幅よりも大きいので、赤色半導体レーザ素子１０のみならず、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０にも充分な光強度（光束）を有するレーザ出力を発揮させることができる。これにより、半導体発光装置１００において、理想的な白色光を再現することができる。
また、第１実施形態では、緑色半導体レーザ素子３０の導波路の幅Ｗ２を、赤色半導体レーザ素子１０の導波路の幅Ｗ１よりも大きく形成することによって、赤色半導体レーザ素子１０と比較して所定の出力が得られにくい緑色半導体レーザ素子３０からも高い強度（光束）の緑色光を取り出すことができるので、半導体発光装置１００が理想的な白色光を確実に再現することができる。
また、第１実施形態では、赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０を基台８０の上面上に配置することによって、３つの半導体レーザ素子（発光点）が互いに接近した状態の半導体発光装置１００を形成することができるので、発光点が互いに近づけられる分、白色光源の大きさを小さく形成することができる。
また、第１実施形態では、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０がブロードエリア型半導体レーザ素子であることによって、所定の出力が得られにくいこれらの半導体レーザ素子においても、容易に高出力化を行うことができるので、高出力化される分、理想的な白色光を容易に再現することができる。
（第２実施形態）
図３〜図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、上記第１実施形態で用いた各々の半導体レーザ素子が、同一のパッケージ内に実装されていない状態でプロジェクタ装置の内部に搭載される場合について説明する。
すなわち、図５に示すように、プロジェクタ装置２００ａでは、互いに別々のパッケージに設けられた赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０がアレイ状に配置されて光源部２０１が構成されている。なお、各半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、上記第１実施形態におけるプロジェクタ装置２００（図３参照）の光学系２１０により変調された後、外部のスクリーン２４５などに投影されるように構成されている。なお、プロジェクタ装置２００ａは、本発明の「表示装置」の一例である。
また、図６に示すように、プロジェクタ装置２００ｂでは、光学系２１０（図５参照）のレイアウトが変更された光学系２１１を適用することにより、異なるパッケージ（異なる発光位置）に配置された赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０の各々が出射するレーザ光をスクリーン２４５に投影するように構成されている。この場合、赤色、緑色および青色の各々の光源に対して、分散角制御レンズ２１２、フライアイインテグレータ２１３およびコンデンサレンズ２１４が用いられる。なお、プロジェクタ装置２００ｂは、本発明の「表示装置」の一例であり、光学系２１１は、本発明の「変調手段」の一例である。
また、図７に示すように、プロジェクタ装置２５０ａでは、図５に示したプロジェクタ装置２００ａにおける光源部２０１と同様に、互いに別々のパッケージに設けられた赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０をアレイ状に配置して光源部２０２を構成している。また、光学系２６０ａでは、図４に示した光学系２６０と異なり、赤色、緑色および青色の各々の光源に対して設けられたレンズ２８２を透過した光が集光レンズ２８３によって集光された後、ライトパイプ２８４に入射されるように構成されている。なお、その他の光学系２６０ａの構成は、図４と同様である。各半導体レーザ素子からのレーザ光は、この光学系２６０ａにより変調された後、スクリーン２４５に投影される。なお、プロジェクタ装置２５０ａは、本発明の「表示装置」の一例であり、光学系２６０ａは、本発明の「変調手段」の一例である。
第２実施形態では、上記のように、赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０を互いに別々のパッケージに設けても、プロジェクタ装置の白色光源として容易に適用することができる。
（第３実施形態）
図８および図９を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、１つの赤色半導体レーザ素子３１０と、緑色半導体レーザ素子３３０および青色半導体レーザ素子３５０からなるモノリシック型の２波長半導体レーザ素子部３７０とを基台３８０上に配置してＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部３９０を構成する場合について説明する。なお、第３実施形態では、平坦な上部クラッド層（ｐ型クラッド層）上に共振器方向に沿って延びるストライプ状の開口部を有する電流ブロック層を形成した利得導波型の半導体レーザ素子を、赤色、緑色および青色の各々の半導体レーザ素子に適用している。なお、赤色半導体レーザ素子３１０、緑色半導体レーザ素子３３０および青色半導体レーザ素子３５０は、それぞれ、本発明の「赤色半導体発光素子」、「緑色半導体発光素子」および「青色半導体発光素子」の一例である。
本発明の第３実施形態による半導体発光装置３００では、図８に示すように、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部３９０が台座９１０の上面上に固定されている。また、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部３９０は、約６３５ｎｍの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子３１０と、約５３０ｎｍの発振波長を有する緑色半導体レーザ素子３３０および約４８０ｎｍの波長を有する青色半導体レーザ素子３５０が共通のｎ型ＧａＮ基板３３１上に集積化された２波長半導体レーザ素子部３７０とが、ＡｕＳｎ半田などの導電性接着層２を介して基台３８０の上面上に所定の間隔を隔てて固定されている。
ここで、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部３９０は、上記赤色光６３５ｎｍ、緑色光５３０ｎｍおよび青色光４８０ｎｍの各半導体レーザ素子におけるワット換算の出力比が、赤色：緑色：青色＝約９．２：約８．１：約１６．７に調整されて白色光が得られるように構成されている。すなわち、第３実施形態では、赤色半導体レーザ素子３１０、緑色半導体レーザ素子３３０および青色半導体レーザ素子３５０は、それぞれ、約９００ｍＷ、約８００ｍＷおよび約１７００ｍＷの定格出力を有するように形成されている。
また、第３実施形態では、図９に示すように、赤色半導体レーザ素子３１０は、半導体素子層の内部（活性層１４の部分）形成される光導波路（図９において破線で囲まれた領域）が約３μｍの幅Ｗ４を有するように構成されるとともに、緑色半導体レーザ素子３３０および青色半導体レーザ素子３５０は、各々に形成される光導波路（破線に囲まれた領域）が約２０μｍの幅Ｗ５および約３０μｍの幅Ｗ６を有するように構成されている。すなわち、発振波長が短い緑色半導体レーザ素子３３０および青色半導体レーザ素子３５０における光導波路の幅（Ｗ５およびＷ６）が、赤色半導体レーザ素子３１０の光導波路の幅Ｗ４よりも大きく（Ｗ４＜Ｗ５かつＷ４＜Ｗ６）形成されている。
また、図９に示すように、赤色半導体レーザ素子３１０は、平坦なｐ型クラッド層１５の表面上に、電流通路を形成するとともにＡ方向にストライプ状に延びる開口部３１６ａを残してＳｉＯ２からなる電流ブロック層３１６が形成されている。なお、開口部３１６ａによって、活性層１４の部分に幅Ｗ４（約３μｍ）を有する光導波路が形成されるように構成されている。
また、図９に示すように、緑色半導体レーザ素子３３０および青色半導体レーザ素子３５０は、各々の平坦なｐ型クラッド層３５および５５の表面上に、Ａ方向にストライプ状に延びる開口部３７６ａおよび３７６ｂを残して電流ブロック層３７６が形成されている。なお、開口部３７６ａによって活性層３４の部分に幅Ｗ５（約２０μｍ）を有する光導波路が形成されるとともに、開口部３７６ｂによって活性層５４の部分に幅Ｗ６（約３０μｍ）を有する光導波路が形成されるように構成されている。
なお、第３実施形態のように、利得導波型の半導体レーザ素子では、各々の半導体レーザ素子の電流ブロック層に設けられた開口部の幅が、各々の半導体レーザ素子の光導波路の幅に相当する。
また、図９に示すように、緑色半導体レーザ素子３３０の電流ブロック層３７６上には、ｐ側パッド電極３３７が形成されるとともに、青色半導体レーザ素子３５０の電流ブロック層３７６上には、ｐ側パッド電極３５７が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板３３１の下面上には、ｎ型ＧａＮ基板３３１側からＴｉ層、Ｐｔ層およびＡｕ層の順に積層されたｎ側電極３７８が形成されている。
また、図８に示すように、基台３８０上のＢ１側に赤色半導体レーザ素子３１０が配置されるとともに、Ｂ２側に２波長半導体レーザ素子部３７０が配置されている。
また、赤色半導体レーザ素子３１０は、ｐ側パッド電極３１７にワイヤボンディングされた金属線３７１を介してリード端子９０２に接続されている。また、２波長半導体レーザ素子部３７０の緑色半導体レーザ素子３３０は、ｐ側パッド電極３３７にワイヤボンディングされた金属線３７２を介してリード端子９０３に接続されている。また、青色半導体レーザ素子３５０は、ｐ側パッド電極３５７にワイヤボンディングされた金属線３７３を介してリード端子９０１に接続されている。なお、第３実施形態による半導体発光装置３００のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。
次に、図８および図９を参照して、第３実施形態による半導体発光装置３００の製造プロセスについて説明する。
第３実施形態による半導体発光装置３００の製造プロセスでは、まず、図９に示すように、ｎ型ＧａＮ基板３３１の上面上に、青色半導体レーザ素子３５０となるｎ型ＧａＮ層５２、ｎ型クラッド層５３、活性層５４およびｐ型クラッド層５５を順次形成する。その後、ｎ型ＧａＮ層５２、ｎ型クラッド層５３、活性層５４およびｐ型クラッド層５５の一部をエッチングしてｎ型ＧａＮ基板３３１の一部を露出させて、その露出した部分の一部に、凹部８となる領域を残して緑色半導体レーザ素子３３０となるｎ型ＧａＮ層３２、ｎ型クラッド層３３、活性層３４およびｐ型クラッド層３５を順次形成する。その後、開口部３７６ａおよび３７６ｂを残して電流ブロック層３７６を形成する。
この際、第３実施形態では、活性層３４の部分に約２０μｍの幅Ｗ５を有する光導波路が形成されるように開口部３７６ａを形成するとともに、活性層５４の部分に約３０μｍの幅Ｗ６を有する光導波路が形成されるように開口部３７６ｂを形成する。
その後、真空蒸着法を用いて、電流ブロック層３７６上と開口部３７６ａおよび３７６ｂ内を埋めるようにｐ側パッド電極３３７および３５７を形成する。このようにして、底部がｎ型ＧａＮ基板３３１に達する凹部８によりＢ方向に所定の間隔で隔てられた青色半導体レーザ素子３５０および緑色半導体レーザ素子３３０を作製する。
その後、ｎ型ＧａＮ基板３３１の下面を研磨した後、ｎ型ＧａＮ基板３３１の下面上にｎ側電極３７８を形成して２波長半導体レーザ素子部３７０のウェハを作製する。その後、所定の共振器長を有するようにウェハをバー状に劈開するとともに共振器方向に素子分割（チップ化）することにより、２波長半導体レーザ素子部３７０（図９参照）のチップが形成される。
なお、赤色半導体レーザ素子３１０の製造プロセスについては、ｐ型クラッド層１５の上面に開口部３１６ａを残して電流ブロック層３１６を形成するプロセス以外は、上記第１実施形態における赤色半導体レーザ素子１０の製造プロセスと同様である。また、この際、赤色半導体レーザ素子３１０の活性層１４の部分に約３μｍの幅Ｗ４を有する光導波路が形成されるようにｐ型クラッド層１５の上面に開口部３１６ａを形成する。
その後、図８に示すように、赤色半導体レーザ素子３１０と、２波長半導体レーザ素子部３７０とを基台３８０に対して押圧しながらＡｕＳｎ半田などの導電性接着層２を介して固定することによりＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部３９０を形成する。なお、第３実施形態のその他の製造プロセスは、上記第２実施形態と同様である。
第３実施形態では、上記のように、緑色半導体レーザ素子３３０および青色半導体レーザ素子３５０を共通のｎ型ＧａＮ基板３３１上に形成することによって、緑色半導体レーザ素子３３０および青色半導体レーザ素子３５０を別々の基板上に形成した後に、所定の間隔を隔ててパッケージ内（基台３８０上）に配置する場合と比較して、緑色半導体レーザ素子３３０および青色半導体レーザ素子３５０が共通のｎ型ＧａＮ基板３３１上に集積化された２波長半導体レーザ素子部３７０として形成されるので、集積化される分、２波長半導体レーザ素子部３７０のＢ方向の幅を小さくすることができる。これにより、２波長半導体レーザ素子部３７０をパッケージ内（基台３８０上）に容易に配置することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
（第４実施形態）
図１０〜図１３を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、緑色光および青色光を出射するモノリシック型の２波長半導体レーザ素子部４７０の表面上に、赤色半導体レーザ素子４１０を接合してＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０を構成する場合について説明する。なお、第４実施形態では、各々の半導体レーザ素子は、埋め込みヘテロ構造を有する半導体レーザ素子として形成されている。なお、赤色半導体レーザ素子４１０、緑色半導体レーザ素子４３０および青色半導体レーザ素子４５０は、それぞれ、本発明の「赤色半導体発光素子」、「緑色半導体発光素子」および「青色半導体発光素子」の一例である。また、図１１は、図１０の４０００−４０００線に沿った断面を示しており、図１２は、図１０の４１００−４１００線に沿った断面を示している。
本発明の第４実施形態による半導体発光装置４００では、図１０に示すように、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０が台座９１０の上面上に固定されている。また、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０は、約６３５ｎｍの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子４１０と、約５２０ｎｍの発振波長を有する緑色半導体レーザ素子４３０および約４６０ｎｍの波長を有する青色半導体レーザ素子４５０が共通のｎ型ＧａＮ基板４３１上に集積化された２波長半導体レーザ素子部４７０とが、ＡｕＳｎ半田などの導電性接着層２を介して基台４８０の上面上に所定の間隔を隔てて固定されている。
ここで、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０は、上記赤色光６３５ｎｍ、緑色光５２０ｎｍおよび青色光４６０ｎｍの各半導体レーザ素子におけるワット換算の出力比が、赤色：緑色：青色＝約２４．５：約９．９：約７．２に調整されて白色光が得られるように構成されている。すなわち、第４実施形態では、赤色半導体レーザ素子４１０、緑色半導体レーザ素子４３０および青色半導体レーザ素子４５０は、それぞれ、約２５００ｍＷ、約１０００ｍＷおよび約７００ｍＷの定格出力を有するように形成されている。
また、第４実施形態では、図１１に示すように、赤色半導体レーザ素子４１０は、半導体素子層の内部（活性層１４の部分）形成される光導波路が約５μｍの幅Ｗ７を有するように構成されるとともに、緑色半導体レーザ素子４３０および青色半導体レーザ素子４５０は、各々に形成される光導波路が約１５μｍの幅Ｗ８および約１０μｍの幅Ｗ９を有するように構成されている。すなわち、緑色半導体レーザ素子３３０および青色半導体レーザ素子３５０における光導波路の幅（Ｗ８およびＷ９）が、赤色半導体レーザ素子４１０の光導波路の幅Ｗ７よりも大きく（Ｗ７＜Ｗ８かつＷ７＜Ｗ９）形成されている。
なお、第４実施形態のように、埋め込みヘテロ構造を有する半導体レーザ素子では、各々の半導体レーザ素子の活性層の幅が、各々の半導体レーザ素子の光導波路の幅に相当する。
また、図１１に示すように、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０は、２波長半導体レーザ素子部４７０の表面上に形成されたＳｉＯ２からなる絶縁膜４８１と、ＡｕＳｎ半田などからなる導電性接着層３とを介して赤色半導体レーザ素子４１０が接合されている。また、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０は、図１０に示すように、基台４８０上のＢ方向の略中央部から若干Ｂ２側に寄せられた位置に配置されている。
また、図１３に示すように、絶縁膜４８１は、青色半導体レーザ素子４５０のｐ側パッド電極４５７のＡ１方向の一部の領域（ワイヤボンド領域４５７ａ）および緑色半導体レーザ素子４３０のｐ側パッド電極４３７の一部の領域が外部に露出するように形成されている。また、青色半導体レーザ素子４５０のＡ２方向の端部近傍の所定領域には、絶縁膜４８１を覆うようにＡｕからなる電極層４８２が形成されている。これにより、図１２に示すように、赤色半導体レーザ素子４１０は、電極層４８２とＣ方向に対向する領域において、ｐ側パッド電極４１７の一部が導電性接着層３を介して電極層４８２と電気的に接続されている。また、図１３に示すように、電極層４８２は、Ｂ１方向の端部領域（ワイヤボンド領域４８２ａ）が赤色半導体レーザ素子４１０の側方において外部に露出するように形成されている。
また、図１０に示すように、赤色半導体レーザ素子４１０は、電極層４８２のワイヤボンド領域４８２ａにワイヤボンディングされた金属線４７１を介してリード端子９０１に接続されている。また、２波長半導体レーザ素子部４７０の緑色半導体レーザ素子４３０（図１１参照）は、ｐ側パッド電極４３７のワイヤボンド領域４３７ａにワイヤボンディングされた金属線４７２を介してリード端子９０３に接続されている。また、青色半導体レーザ素子４５０（図１１参照）は、ｐ側パッド電極４５７のワイヤボンド領域４５７ａにワイヤボンディングされた金属線４７３を介してリード端子９０２に接続されている。なお、第４実施形態による半導体発光装置４００のその他の構造は、上記第３実施形態と同様である。
次に、図１０、図１１および図１３を参照して、第４実施形態による半導体発光装置４００の製造プロセスについて説明する。
第４実施形態による半導体発光装置４００の製造プロセスでは、上記第１および第２実施形態と同様の製造プロセスにより、チップ化された赤色半導体レーザ素子４１０とウェハ状態の２波長半導体レーザ素子部４７０とをそれぞれ作製する。
なお、第４実施形態では、各々の素子の形成において半導体層の積層後にドライエッチングを行う際、ｐ型クラッド層から開始したエッチングをｎ型クラッド層の途中まで進行させる。これにより、赤色半導体レーザ素子４１０の形成では、約５μｍの幅Ｗ７（図１１参照）を有する光導波路が形成されるように活性層１４が形成される。また、緑色半導体レーザ素子４３０および青色半導体レーザ素子４５０の形成では、約１５μｍの幅Ｗ８（図１１参照）および約１０μｍの幅Ｗ９（図１１参照）を有する光導波路が形成されるようにそれぞれの素子の活性層が形成される。
したがって、各々の素子のｎ型クラッド層の上面、活性層の側面およびｐ型クラッド層の側面を覆うように、電流ブロック層４１６および４７６が形成される。その後、真空蒸着法を用いて、電流ブロック層上および電流ブロック層が形成されていないｐ型クラッド層上に、ｐ側パッド電極４１７、４３７および４５７が形成される。
その後、２波長半導体レーザ素子部４７０の形成では、図１３に示すように、ｐ側パッド電極４５７のワイヤボンド領域４５７ａ（Ｂ１側）とｐ側パッド電極４３７のワイヤボンド領域４３７ａ（Ｂ２側）とを残して電流ブロック層４７６（図１２参照）の上面をＡ方向に覆うように絶縁膜４８１を形成する。その後、青色半導体レーザ素子４５０が形成された側のｐ側パッド電極４５７を除く絶縁膜４８１の上面に、ワイヤボンド領域４８２ａを有する電極層４８２を形成する。
その後、図１１に示すように、２波長半導体レーザ素子部４７０が形成されたウェハと、赤色半導体レーザ素子４１０とを対向させながら導電性接着層３を用いて接合することにより、ウェハ状態のＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０が形成される。その後、所定の共振器長を有するようにＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０が形成されたウェハを劈開（バー状劈開）するとともに共振器方向に素子分割（チップ化）することにより、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０のチップが形成される。
その後、図１０に示すように、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０を基台４８０に対して押圧しながら導電性接着層（図示せず）を介して固定することによりＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０を形成する。その後、金属線により、電極層（ワイヤボンド領域）とリード端子とをそれぞれ接続する。このようにして、第４実施形態による半導体発光装置４００が形成される。
第４実施形態では、上記のように、赤色半導体レーザ素子４１０を２波長半導体レーザ素子部４７０の表面上に接合することによって、赤色半導体レーザ素子４１０と２波長半導体レーザ素子部４７０とを単に直線的に配置する（たとえば基台４８０上に横一列方向に並べる）場合と比較して、赤色半導体レーザ素子４１０と２波長半導体レーザ素子部４７０とがＣ方向に接合される分、各々のレーザ素子の発光部が横方向（Ｂ方向）に近づけられるので、発光点をパッケージ（基台４８０）の中央領域に集めることができる。これにより、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部４９０から出射される３本のレーザ出射光をプロジェクタ装置内の光学系の光軸に集めることができるので、半導体発光装置４００と光学系との調整を容易に行うことができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、本発明の「赤色半導体発光素子」として赤色半導体レーザ素子、「緑色半導体発光素子」として緑色半導体レーザ素子、および、「青色半導体発光素子」として青色半導体レーザ素子を用いた例について示したが、本発明はこれに限らず、赤色半導体発光素子として赤色スーパールミネッセントダイオード、緑色半導体発光素子として緑色スーパールミネッセントダイオード、および、青色半導体発光素子として青色スーパールミネッセントダイオードを用いてもよい。あるいは、３つの半導体発光素子のうちの１つまたは２つを半導体レーザ素子とするとともに、残りをスーパールミネッセントダイオードとしてもよい。
また、上記第１実施形態では、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部９０を構成する赤色半導体レーザ素子１０、緑色半導体レーザ素子３０および青色半導体レーザ素子５０の光導波路（発光点領域）の幅を、それぞれ、Ｗ１（５μｍ）、Ｗ２（２０μｍ）およびＷ３（１０μｍ）に形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、Ｗ１＜Ｗ２かつＷ１＜Ｗ３の関係を満たすように各々の光導波路の幅を形成してもよい。また、上記第１実施形態以外の実施形態においても、各実施形態中で例示した光導波路の幅以外であっても、上記と同様の関係を有するように、赤色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子の各々の光導波路の幅を形成すればよい。
また、上記第１〜第４実施形態の各々の実施形態におけるＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部を構成する各半導体レーザ素子の定格出力、発振波長および導波路の幅の関係を、他の実施形態におけるＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部に適用してもよい。
また、上記第４実施形態では、緑色半導体レーザ素子４３０と青色半導体レーザ素子４５０とが集積されたモノリシック型の２波長半導体レーザ素子部４７０上に赤色半導体レーザ素子４１０を接合した例について示したが、本発明はこれに限らず、上記第３実施形態の緑色半導体レーザ素子３３０上に赤色半導体レーザ素子４１０を接合してもよく、また、上記第３実施形態の青色半導体レーザ素子３５０上に赤色半導体レーザ素子４１０を接合してもよい。
また、上記第１および第２実施形態では、表示装置の一例として、白色光源を出射する半導体発光装置１００を搭載したプロジェクタ装置に本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、白色光源を出射する半導体発光装置１００を搭載した表示装置であれば、プロジェクタ装置以外の、たとえば、リアプロジェクションテレビ装置や、液晶表示装置などの他の表示装置に本発明を適用してもよい。
また、上記第１〜第４実施形態では、各々の半導体レーザ素子をブロードエリア型の半導体レーザ素子によって構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、緑色または青色の波長の短いレーザ素子をブロードエリア型半導体レーザ素子とするとともに、たとえば、赤色などの波長の長いレーザ素子を水平基本横モード発振する半導体レーザ素子としてもよい。
また、上記第１〜第４実施形態では、ＲＧＢ３波長半導体レーザ素子部が接合される基台（８０、３８０および４８０）を、ＡｌＮからなる基板により構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、基台を、ＦｅやＣｕなどからなる熱伝導率の良好な導電材料を用いて構成してもよい。
１０、３１０、４１０ 赤色半導体レーザ素子（赤色半導体発光素子）
３０、３３０、４３０ 緑色半導体レーザ素子（緑色半導体発光素子）
５０、３５０、４５０ 青色半導体レーザ素子（青色半導体発光素子）
１００ 半導体発光装置（光源）
２００、２００ａ、２００ｂ、２５０、２５０ａ プロジェクタ装置（表示装置）
２１０、２１１、２６０、２６０ａ 光学系（変調手段）

Claims (6)

  1. 赤色の光を発光する導波路型の赤色半導体発光素子と、
    緑色の光を発光する導波路型の緑色半導体発光素子と、
    青色の光を発光する導波路型の青色半導体発光素子とを備え、
    前記赤色半導体発光素子、前記緑色半導体発光素子および前記青色半導体発光素子のうちの少なくとも２つの半導体発光素子は、相対的に短い波長を発する前記半導体発光素子の導波路の幅が、相対的に長い波長を発する前記半導体発光素子の導波路の幅よりも大きく形成されている、発光装置。
  2. 前記赤色半導体発光素子、前記緑色半導体発光素子および前記青色半導体発光素子のうちの少なくとも２つの半導体発光素子は、相対的に短い波長を発する前記半導体発光素子の出力が、相対的に長い波長を発する前記半導体発光素子の出力よりも小さい、請求項１に記載の発光装置。
  3. 前記緑色半導体発光素子の導波路の幅は、前記赤色半導体発光素子の導波路の幅よりも大きく形成されている、請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記赤色半導体発光素子、前記緑色半導体発光素子および前記青色半導体発光素子は、単一のパッケージ内に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光装置。
  5. 前記赤色半導体発光素子、前記緑色半導体発光素子および前記青色半導体発光素子の少なくとも１つの半導体発光素子は、横多重モード発振する半導体レーザ素子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光装置。
  6. 赤色の光を発光する導波路型の赤色半導体発光素子と、緑色の光を発光する導波路型の緑色半導体発光素子と、青色の光を発光する導波路型の青色半導体発光素子とを含み、前記赤色半導体発光素子、前記緑色半導体発光素子および前記青色半導体発光素子のうちの少なくとも２つの半導体発光素子において、相対的に短い波長を発する前記半導体発光素子の導波路の幅が、相対的に長い波長を発する前記半導体発光素子の導波路の幅よりも大きく形成されるように構成された光源と、
    前記光源を利用して光の変調を行う変調手段とを備える、表示装置。
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