JPH0722706A

JPH0722706A - 発光装置及びその視覚方法及びその駆動方法

Info

Publication number: JPH0722706A
Application number: JP5152277A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Nemoto; 和彦根本; Masamichi Ogawa; 正道小川; Toyoji Ohata; 豊治大畑
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-06-23
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 1995-01-24
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP3477744B2

Abstract

(57)【要約】【目的】出力光の取り出し効率が良好で、また装置構
成の小型軽量化が可能であり、且つカラー表示を行う場
合にその各色光の色純度、解像度の良好な全く新規な立
体視の可能な発光装置を提供する。【構成】基板１の主面１Ｓに対し垂直な方向に発振す
るレーザ装置２０を基板１の上に複数個集積し、複数の
レーザ装置２０の各出射光Ｌの支配的な偏波方向を、矢
印ａ及びｂで示すように２種以上の異なる方向として構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ等の面発光
レーザ装置を集積して成る新規な発光装置とその視覚方
法、更にその駆動方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】一般に、映像情報をスクリーンに投射し
て視覚するいわゆるプロジェクション（投射型）ディス
プレイでは、投入電力から出力光への変換効率が比較的
低く、エネルギー効率が劣るという問題がある。そのた
め、消費電力が大きくなり、小型化が難しい。特に液晶
透過型のプロジェクションディスプレイでは、出力光の
前面への取り出し効率が悪い。

【０００３】またブラウン管式のプロジェクションディ
スプレイは重量が重く、小型軽量化に適さないこと、ま
た電子銃駆動のために大電圧を必要とし、また発光強度
をあげるために使われている高励起用の蛍光体（緑色及
び赤色）は色純度が良くないという問題がある。更に青
色蛍光体は電子線による高励起に適さず、輝度飽和や焼
き付き劣化を起こすため、一般に電子線をデフォーカス
で使用していることが多く、青色解像度は比較的低い。

【０００４】また近年、左右の透視部の偏波方向が異な
るいわゆる偏光眼鏡を用いた立体視ディスプレイが種々
提案されている。このような立体視ディスプレイでは、
出力光に対して更に偏光フィルタを介して視覚すること
から、出力光の取り出し効率が低く、充分な光量を得難
いという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、出力光の取
り出し効率が良好で、また装置構成の小型軽量化が可能
であり、且つカラー表示を行う場合にその各色光の色純
度、解像度が良好で新規な構成の立体視可能な発光装置
を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、その一例の略
線的構成図を図１に示すように、基板１の主面１Ｓに対
しほぼ垂直な方向に光を出射するレーザ装置２０を基板
１の上に複数個集積し、複数のレーザ装置２０の各出射
光Ｌの支配的な偏波方向を、矢印ａ及びｂで示すように
２種以上の異なる方向として構成する。

【０００７】更にまた本発明は、上述の構成において、
図２にその一例の模式的な平面図を示すように、各レー
ザ装置の出射光の偏波方向ａ及びｂを互いに垂直な方向
に選定して構成する。

【０００８】また本発明は、上述の構成において、図３
Ａ〜Ｅに各例の略線的拡大平面図を示すように、レーザ
装置２０を基板１上に１次元配置して構成する。更に本
発明は、上述の構成において、レーザ装置を基板１上に
２次元配置して構成する。

【０００９】更に本発明は、上述の構成において、図４
にその一例の略線的拡大斜視図を示すように、レーザ装
置２０を、基板１の主面に沿う方向に共振器を有して成
り、この共振器の光出射端面に対向して反射鏡１２Ａ及
び１２Ｂを設けて構成する。また本発明は、上述の構成
において、レーザ装置の反射鏡１２Ａ及び１２Ｂを気相
成長により形成する。

【００１０】更に本発明は、上述の構成において、図５
にその一例の略線的拡大断面図を示すように、レーザ装
置２０の上に、可視光に対し透過性を有する材料より成
るヒートシンク３１を設ける構成とする。

【００１１】また本発明は、図６にその一例の略線的構
成図を示すように、上述の構成において各レーザ装置か
らの出射光により文字や画像、映像等の表示を行う。ま
た本発明は、上述の各構成において、レーザ装置２０か
らの出射光を青色光Ｌ_B、赤色光Ｌ_R、緑色光Ｌ_Gの三
原色として構成する。

【００１２】更に本発明は、上述の各構成において、基
板１の上に、レーザ装置の電極部を選択する駆動回路を
設ける構成とする。

【００１３】更にまた本発明は、図７にその一例の略線
的拡大平面図を示すように、上述の各構成において、基
板１とは別体の基板４１に、レーザ装置２０の電極部２
２に対応する電極部４２を選択する駆動回路４３を設
け、これら両基板１及び４１の各電極部２２及び４２が
対向するように貼り合わせて構成する。

【００１４】また本発明は、図８にその一例の略線的構
成図を示すように、基板の主面にほぼ垂直な方向に光を
出射するレーザ装置が基板上に複数個集積され、これら
複数のレーザ装置が２種以上の偏波方向を有する構成と
された発光装置５０に対し、偏波方向に対応する偏光手
段５１を通して視覚する。

【００１５】また更に本発明は、上述の視覚方法におい
て、矢印ａ及びｂで示すように偏波方向が互いに垂直な
２種の偏波方向に選定された発光装置５０を用いる。

【００１６】また本発明は、基板の主面にほぼ垂直な方
向に光を出射するレーザ装置が基板上に複数個集積さ
れ、これら複数のレーザ装置が２種以上の偏波方向を有
する構成とされた発光装置に対し、図９にその一例の駆
動動作を模式的に示すように、複数のレーザ装置２０へ
の電流パルス幅を変調することにより輝度変調を行って
駆動する。

【００１７】

【作用】上述したように本発明においては、面発光型の
レーザ装置を用いて、このレーザ装置の出力光が特定の
偏波方向を有して成ることを利用し、その偏波方向が２
方向となるようにレーザ装置を基板上に配置することに
よって、レーザ光の指向性により出力光の前面への取り
出し効率が高く、且つ上述したようにレーザ光の偏波特
性を利用することから出力光利用効率の格段に高い立体
視が可能な発光装置を提供するものである。

【００１８】即ちこのような構成の発光装置に対し、上
述の偏波方向に対応する視覚部を有する偏光手段例えば
いわゆる偏光眼鏡を通して視覚することによって、左右
の視覚のずれを利用した立体視を行うことができる。そ
して上述の構成において、図２に示すように偏波方向を
互いに垂直な２方向に選定することによって、これらの
偏波方向に対応する偏光手段の各部の偏波方向の角度合
わせを簡単にし、その製造の簡易化をはかることができ
る。

【００１９】また図３Ａ〜Ｅに示すようにレーザ装置を
基板１上に１次元配置して構成し、、この光をガルバノ
ミラーやポリゴンミラー等によって走査することにより
２次元の情報を発光させることができ、且つその配線等
の構成を簡略化することができる。

【００２０】一方上述の構成においてレーザ装置を基板
１上に２次元配置することにより、２次元情報を簡単に
発光させることができる。

【００２１】また、図４に示すように、共振器が基板主
面と平行に設けられ、その光出射端面に対向して反射鏡
１２Ａ及び１２Ｂが設けられるいわゆる外部反射鏡型の
面発光レーザ装置を用いることによって偏波方向の制御
が容易となり、またその反射鏡１２Ａ及び１２Ｂを気相
成長により形成された構成とすることによって、その２
次元集積化を簡単化し、且つこの場合反射鏡面の角度制
御性が向上することから光出射方向を精度良く構成する
ことができて、収差やケラレのないレーザ光を発光させ
ることができる。

【００２２】更に上述の構成において、図５に示すよう
に、レーザ装置の上に可視光に対し透過性を有する材料
より成るヒートシンクを設けることによって熱はけを良
好にし、信頼性の高い発光装置を構成することができ
る。また上述の発光装置によって、図６に示すように映
像、文字等の表示を行うことにより、小型で軽量且つ出
力光の取り出し効率が高く、充分な光量の得られる立体
視表示装置を提供することができる。

【００２３】またこのような発光装置のレーザ装置への
電流パルス幅を変調することにより簡単且つ確実に輝度
変調を行うことができ、特にそのレーザダイオード素子
の非線形性に影響されない正確な輝度変調表示が可能と
なる。

【００２４】

【実施例】以下本発明実施例を図面を参照して詳細に説
明する。本発明は、その一例の略線的構成図を図１に示
すように、基板１の主面１Ｓに対し垂直な方向に発振す
るレーザ装置２０を同一基板上に複数個集積し、これら
複数のレーザ装置２０の各出射光Ｌの支配的な偏波方向
が、矢印ａ，ｂで示すように２種以上の異なる方向とな
るように構成する。このレーザ装置の配置は、図１に示
すように偏波方向の異なるレーザ装置が上下左右に交互
に隣接するいわゆる市松状に設けても良く、図２に示す
ように、各行毎に交互に配置しても良い。

【００２５】このような面発光型のレーザ装置として
は、図１０Ａ〜Ｄに示すように各種の構成が提案されて
いる。図１０Ａに示す垂直共振器型のレーザは、基板１
上に垂直方向に共振器１１を積層形成し、その後例えば
基板１の裏面側から溝６１を化学的エッチング等により
形成してここから光を基板１の主面に対し垂直な方向に
取り出すものである。この場合レーザ光の偏波方向の制
御が難しい。また構造上電流注入がしにくく端子間電圧
が高いので、エネルギー利用効率が低下する恐れがあ
る。

【００２６】一方図１０Ｂ〜Ｄの例は、基板主面に対し
水平な方向に共振器を構成するいわゆる水平共振器型構
成のもので、図１０Ｂは共振器端面１１Ａに対向して基
板主面に対しほぼ４５°を成す反射鏡１２が形成される
いわゆる外部４５度反射鏡型、図１０Ｃは基板主面に対
し４５°を成す溝６２をＲＩＥ（反応性イオンエッチン
グ）等の異方性エッチングにより掘り込み、その斜めに
形成された共振器端面を内部反射鏡１２ｉとして設ける
内部４５度反射鏡型、また図１０Ｄは活性層３の一部に
近接してグレーティング（回折格子）６３を形成し、こ
れにより基板主面に直交する方向に出射光を取り出すい
わる回折格子型のレーザ装置である。

【００２７】これら水平共振器型のレーザ装置は、基本
的に通常の半導体レーザと同様に素子設計による偏波方
向を揃えることが容易となり、活性層に平行ないわゆる
ＴＥ偏光を示し易い。また電流注入も行い易くなること
から、活性層以外の部分でのエネルギー損失が非常に少
なく、エネルギー利用効率が高い。特に、外部４５度反
射鏡型の構成を採る場合は基板主面に水平な方向にレー
ザ光を取り出すいわゆるエッジエミッティング型のレー
ザ構造をそのまま利用することができる。

【００２８】また、本出願人は先に特願平４−２３０５
４８号出願において、集積配置化が容易な半導体レーザ
装置を提案した。この例を図４に示す。この場合、基板
１の主面に沿う方向に共振器を有する水平共振器型で、
この共振器の光出射端面に対向して反射鏡１２Ａ及び１
２Ｂを設ける。この外部４５°反射鏡は、例えば共振器
上部を選択的にレジストマスク等により覆って、斜め方
向からのエッチング等により形成しても良いが、本出願
人は先に特願平４−２３０５４８号出願において、これ
ら外部反射鏡１２Ａ及び１２Ｂを気相成長により、共振
器と共に１回の気相成長で形成し得る構成を提案した。
以下図４を参照してこの気相成長レーザ装置を説明す
る。

【００２９】図４において１は第１伝導型の例えばｎ型
のＧａＡｓより成る基板で、１Ｓはその｛１００｝結晶
面の例えば（１００）結晶面より成る主面を示し、２は
例えばｎ型のＡｌＧａＡｓより成る第１伝導型クラッド
層、３は例えば真性のＧａＡｓより成る活性層、４及び
６は例えばｐ型のＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（ｘ＝０．４）等
より成る第２伝導型クラッド層、５は例えばｎ型のＡｌ
_yＧａ_1-yＡｓ（ｙ＝０．５）等より成る第１伝導型の
電流阻止層で、例えば活性層４の発光領域となる部分の
両側上部に矢印Ａで示す共振器長方向に延長するパター
ンとして形成され、いわゆるＳＡＮ（リアルインデック
スガイド型）構造を構成する。また７はＳｉＮ_X等より
成る成長阻止層、８は再成長により形成した例えばｐ型
のＧａＡｓより成り、基板１の主面１Ｓに対し４５°の
角度を成して成長する第２伝導型の結晶成長層で、９は
結晶成長層７に対しオーミックに接触される電極を示
す。

【００３０】この場合、図１において矢印Ａで示す〈０
１０〉結晶軸方向の例えば〔０１０〕結晶軸方向に共振
器が延長するように、その共振器端面１１Ａ及び１１Ｂ
がＲＩＥ等の垂直エッチングにより形成されて成り、こ
れに対向する｛１１０｝結晶面の例えば（１１０）結晶
面より成る基板１の主面１Ｓに対し４５°を成す結晶成
長面を反射鏡１２Ａ及び１２Ｂとして構成する。１０は
一方の反射鏡１２Ａに被着される金属または誘電体多層
膜より成る高反射膜である。

【００３１】このレーザ装置に電流を注入すると、二つ
の垂直な端面１１Ａ及び１１Ｂの間で共振器が構成され
てレーザ発振を起こし、一旦基板１の主面１Ｓに対し平
行に出射された光は、４５°の反射鏡１２Ａ及び１２Ｂ
により基板１に垂直な方向に反射されることになり、面
発光が実現される。

【００３２】このような構成は、上述したように基板１
の主面を｛１００｝結晶面とし、共振器長方向を〈０１
０〉結晶軸方向に選定する構成において、ＭＯＣＶＤ
（有機金属による化学的気相成長）法、ＭＢＥ（分子線
エピタキシー）法、減圧ＭＯＣＶＤ法等によりＧａＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｌＧａＰ等の化合物
半導体層を結晶成長する場合、その共振器端面１１Ａ及
び１１Ｂ上の縁部から｛１１０｝結晶面が一端成長する
とこの｛１１０｝結晶面上では成長速度が比較的遅いこ
とから、この基板主面１Ｓに対し４５°を成す｛１１
０｝結晶面が自然発生的に形成されることを利用したも
のである。

【００３３】従って、図１に示すように、この｛１１
０｝結晶面を反射鏡１２Ａ及び１２Ｂとして構成するこ
とによって、活性層３から出射されるレーザ光を図１に
おいて矢印Ｂで示すように基板１にほぼ垂直な方向に取
り出すことができて、面発光レーザを気相成長により良
好な結晶性をもって構成することができる。

【００３４】そしてこの場合外部反射鏡が結晶成長面で
あることから、ＲＩＢＥ（反応性イオンビームエッチン
グ）法等の従来のドライ又はウェットエッチングにより
反射鏡を形成する場合に比し、その表面の平坦性、角度
の制御性が格段に優れており、また通常の半導体レーザ
と同様の成長条件をもって形成し得るため極めて汎用性
及び簡便性が高い。

【００３５】更にこの場合上述したように例えばＳＡＮ
（リアルインデックスガイド型）構成を採っているた
め、電流狭窄と共に光の横方向の閉じ込めもなされ、低
閾値電流化をはかることができる等の利点を有するもの
である。

【００３６】また、このように本発明においては半導体
レーザダイオードを用いることから、２次元アレイのウ
ェファ自体がそのまま発光素子となり、小型軽量化が極
めて簡単で、光学系も簡単な構成とすることができ、出
力光の取り出し効率を更に高いものとし得る。

【００３７】そして更に、水平共振器型を応用した外部
４５度反射鏡型の半導体レーザを利用することにより、
偏波制御を簡単且つ確実に行うことができる。

【００３８】上述の構成により形成された各レーザ装置
からの出射光により表示を行うことができる。この構成
例を図６に示す。この場合、赤色光Ｌ_R、緑色光Ｌ_G、
青色光Ｌ_Bを出射する各レーザ装置が集積された発光装
置Ｒ、Ｇ及びＢを設ける三原色構成とするもので、図６
においては各色光を透過或いは反射するプリズム２２を
介して、このプリズム２２の側面に上述の各発光装置
Ｒ、Ｇ及びＢを配置し、光学レンズ系２３を通過した光
がスクリーン２４に拡大投射される構成とする。

【００３９】半導体レーザダイオードは発光素子の中で
も最も電気−光変換効率が高い素子であることから、従
来のプロジェクションディスプレイに比しエネルギー効
率の格段に高いディスプレイを得ることができることと
なる。このため、消費電力の低減化及び小型軽量化が可
能となる。

【００４０】上述の三原色光を発光するためには、上述
のレーザ装置の構成において活性層の組成をそれぞれ、
赤色の場合は（ＩｎＡｌＧａ）ＰやＣｄ（Ｓｅ，Ｔ
ｅ）、青色の場合はＺｎＳＳｅ、緑色の場合は（Ｚｎ，
Ｃｄ）（Ｓｅ，Ｔｅ）とすることにより達成できる。

【００４１】また半導体レーザダイオードは出力光が単
色性の高いシャープなラインスペクトルであり、このよ
うに活性層の組成により各色光を簡単に出射させること
ができ、またある場合は組成を変調することによって発
光色を連続的に変化させられるので、非常に純度の高い
理想的な色調を出すことが可能となる。

【００４２】このように表示されたスクリーン２４上の
各光の偏波方向を単純化して単色のディスプレイとした
場合、図８に示すように、各レーザからの出射光の偏波
方向が矢印ａ及びｂで示すように縦１列毎に交互に変わ
るように配置すれば、それぞれの偏波に平行な光を透過
させる偏光板が例えば左右に配置された偏光手段５１い
わゆる偏光眼鏡を用いることによって、容易に立体視デ
ィスプレイを提供することができる。

【００４３】この偏波方向の配置はこのように１列毎に
交互に配置するのみならず、前述したように市松型、ま
た１行毎に交互に配置してもよい。また１次元配置とし
て、これをガルバノミラーやポリゴンミラー等を用いて
スクリーン２４上に走査照射することによって、２次元
映像表示が可能となる。１次元配置の各例を図３Ａ〜Ｅ
に示す。

【００４４】図３Ａにおいては、基板１の上にレーザ光
の偏波方向が矢印ａ及びｂで示すように図３の紙面にお
いて左右及び上下方向となるように、各レーザ装置２０
が横方向に交互に配列された例、図３Ｂにおいては、矢
印ｃ及びｄで示すように互いに直交する斜め方向の偏波
方向を有するレーザ装置２０が横方向に交互に配列され
た例を示す。

【００４５】また図３Ｃ、図３Ｄにおいては、各基板１
Ａ、１Ｂ上においてそれぞれ一様な偏波方向を有するレ
ーザ装置２０が横方向に一列に配置され、これら基板１
Ａ及び１Ｂが横方向に延長するように隣接して設けられ
て、各基板間で偏波方向が異なるように、即ち縦横方
向、又は斜め２方向に配置された例を示す。また更に図
３Ｅにおいては、基板１Ａ、１Ｂにそれぞれ同一の偏波
方向を有するレーザ装置２０を一列に配置し、この基板
１Ａと１Ｂの延長方向が直交するように配置して、得ら
れるレーザ光の偏波方向が直交するようにした例を示
す。この場合、各基板１Ａ及び１Ｂ上で全く同じプロセ
ス即ち同じマスクを用いての製造が可能となる。

【００４６】このように２枚の基板１Ａ及び１Ｂに異な
る偏波方向のレーザ装置２０を配列する場合、図１１に
示すように例えばここから得られる出射光がスクリーン
２４上において重なるように投射し、上述の偏光手段５
１を用いてこの投射された像を視覚することによって立
体視が可能となる。

【００４７】また同様にレーザ装置２０を基板上に２次
元配置する場合にも、例えば図１２に示すように、同一
の偏波方向のレーザ装置を同一基板上に２次元配置した
２枚の基板１Ａ及び１Ｂを並置配列し、ここから得られ
る出射光を図１１に示すようにスクリーン２４に重なる
ように投射して偏光手段により視覚することによって立
体視が可能となる。

【００４８】一方、半導体レーザは比較的エネルギー変
換効率が高い素子であるが、上述したように高密度に基
板上に配置する場合、実際に使用する際にはヒートシン
クを設けることが必要となる。例えば上述の図４におい
て説明したように外部４５度反射鏡型の半導体レーザを
用いる場合、図５に示すように、そのレーザ装置２０の
共振器と反射鏡の上面に接するように、光透過性のヒー
トシンク３１を設けることによって充分な熱放散を行う
ことができる。このヒートシンク３１の材料としては、
サファイヤやダイヤモンド等の可視光領域で透明で且つ
熱伝導の比較的高い各種材料を用いることができる。

【００４９】更に、このヒートシンク３１を板状とし、
その光出射部上に例えばマイクロレンズ３２を設けるこ
とによって、より効率良くレーザ光を取り出すことがで
きる。このマイクロレンズ３２は例えば図１３Ａ及びＢ
に製造工程を示すように、ヒートシンク３１の上にレジ
スト３２ｒをフォトリソグラフィ等の適用によってレー
ザ装置の各光出射位置に対応する位置に配置されるよう
にパターン形成した後、加熱溶融等によりその角部を滑
らかにして半球状とすることによって簡単に形成するこ
とができる。

【００５０】次に、このようなレーザ装置を駆動する方
法及び構成を詳細に説明する。図１及び２に示すよう
に、レーザ装置２０を基板１の上に２次元配置する場
合、その電極配線は例えば図１４にその一例の略線的拡
大斜視図を示すように、例えば絶縁材料より成る基板１
の上にｎ型ＧａＡｓ等の半導体層１６を形成してこの上
に上述の構成のレーザ装置２０及び反射鏡１２を気相成
長により形成し、各レーザ装置２０が例えば１列毎に基
板側で絶縁分離されるようにストライプ状の溝１７をＲ
ＩＥ等の異方性エッチングにより形成し、これら溝１７
に分離された各列の半導体層１６上にＡｕ等の金属層を
被着して基板側の電極１９をストライプ状にパターニン
グ形成する。また例えばエアブリッジ構造を利用して、
Ａｕ等より成る共振器上の電極９を、基板側の電極１９
とは直交する方向に延長するストライプ状にパターニン
グ形成していわゆる単純マトリクスによるラインアドレ
ス方式の電極を構成することができる。

【００５１】このような構成において、特に半導体レー
ザは低電圧駆動が可能なことから、従来の電子回路で駆
動部を構成することができ、モノリシックに即ち同一の
基板１の上にレーザ装置の電極部を選択する駆動回路を
設ける構成とすることもでき、また図７に示すように、
レーザ装置２０を設ける基板１とは別体のＳｉ等より成
る基板４１の上に、レーザ装置２０の電極部２２に対応
する電極４２及びこれを選択する駆動回路４３を破線図
示の如く設け、これらを各電極部２２及び４２が接する
ように貼り合わせ、いわゆるハイブリット式構成とする
こともできる。このような構成とすることによって、電
極パッド数を減少させてシステムへの組み込みを容易に
し、更には高密度高精細度化をはかることができる。

【００５２】例えばレーザ装置２０を５０μｍピッチで
２次元配列形成し、これに対し例えば１行（又は１列）
毎に１つの電極部２２を設けることによって、電極部２
２を例えば１５０〜３００μｍ角ピッチとし、通常のフ
ォトリソグラフィ等の適用によって歩留り良く形成する
ことができる。

【００５３】このように、単純マトリックス（２層配
線）によるラインアドレス方式を利用することで、簡潔
な形でディスプレイを構成することができる。この場
合、画面の解像度は素子数で決定されるので、全ての色
でシャープな解像度を実現することができる。

【００５４】次に、このように配置形成した発光装置に
対する輝度変調方法を以下に説明する。一般に半導体レ
ーザダイオードは、図１５にその一例の模式的な電流−
光出力特性を示すように、閾値以下の電流では光出力が
得られない。従って電流値変調でアナログ信号の変調を
行う場合には、閾値分の電流を付加して制御を行うこと
によって輝度変調を行うことができる。

【００５５】一方例えば各レーザ装置に供給する電流値
を一定とし、そのパルス幅を変調することによって輝度
変調を行うこともできる。このときの単純マトリクスの
駆動を行う場合を図９を参照して、簡単のため配線抵抗
を無視して電圧値で説明する。この例では、図において
駆動する横方向ラインＹ₁の電位を０、それ以外の横方
向ラインＹ₂〜Ｙ₅の電位をＥ〔Ｖ〕とし、縦方向ライ
ンＸ₁〜Ｘ₅にそれぞれパルス幅ｔ₁〜ｔ₅の異なるＥ
〔Ｖ〕のパルス電圧を入力する。Ｙ₁以外の横方向ライ
ンの素子に接続されているレーザ装置には全て逆バイア
スが印加されることとなり、Ｙ₁のラインのレーザ装置
だけが発光する。また、電流値変調の場合は、縦方向ラ
インＸ₁〜Ｘ₅に光出力強度に対応する電流値が得られ
る電圧を印加する。

【００５６】上述したように電流パルス幅変調で輝度制
御を行うことによってレーザダイオードのもつ電流−光
出力の非線形性を考慮することなく利用することが可能
となる。

【００５７】以上述べたように、本発明は面発光レーザ
を用いるもので、これを利用して表示を行うディスプレ
イは、従来のディスプレイのようなブラウン管やハロゲ
ンランプ等を必要とせず、光学系も簡単で非常に単純な
構成で投射型のディスプレイを構成することができる。
また発光部を半導体ウェファで構成することができ、ブ
ラウン管等に比し格段に小型・軽量化が可能となる。更
に半導体レーザダイオードは発光素子の中でも最も電気
−光変換効率が高く、従来の投射型ディスプレイに比し
エネルギー効率が格段に高いディスプレイを提供するこ
とができ、消費電力の低減化をはかることができる。

【００５８】尚、本発明は上述の各実施例に限定される
ことなく、本発明構成を逸脱しない範囲で各種の変形変
更が可能であり、その視覚方法、駆動方法においても上
述の例に限定されることなく種々の態様を採り得ること
はいうまでもない。

【００５９】

【発明の効果】上述したように本発明においては、面発
光レーザを用いることによってレーザ光の指向性により
出力光の前面への取り出しを効率良く行い得る発光装置
を提供し、且つレーザ光の偏波特性を利用することから
偏光フィルタを用いることによる出力光利用効率の低下
を回避して、偏光手段による立体視ディスプレイを構成
することができる。

【００６０】また従来の投射型ディスプレイのようなブ
ラウン管やハロゲンランプ等を必要とせず、光学系も簡
単で非常に単純な構成で投射型のディスプレイを構成す
ることができる。また発光部を半導体ウェファで構成す
ることができ、ブラウン管等に比し格段に小型・軽量化
が可能となる。更に半導体レーザダイオードは発光素子
の中でも最も電気−光変換効率が高く、従来の投射型デ
ィスプレイに比しエネルギー効率が格段に高いディスプ
レイを提供することができ、消費電力の低減化をはかる
ことができる。

【００６１】また半導体レーザダイオードを用いること
によって、２次元アレイのウェファ自体がそのまま発光
素子となり、小型軽量化が極めて簡単で、光学系も簡単
な構成とすることができ、出力光の取り出し効率を更に
高いものとし得る。

【００６２】そして更に、水平共振器型を応用した、外
部４５度反射鏡型の半導体レーザを利用することによ
り、偏波制御を簡単且つ確実に行うことができる。更
に、水平共振器型の半導体レーザでは垂直共振器型レー
ザに比し電流注入がし易く、これを用いることにより低
電圧駆動、高エネルギー変換効率の発光装置、ディスプ
レイを構成することができる。

【００６３】また半導体レーザダイオードは発光素子の
中でも最も電気−光変換効率が高い素子であることか
ら、従来のプロジェクションディスプレイに比しエネル
ギー効率の格段に高いディスプレイを得ることができる
こととなる。このため、消費電力の低減化及び小型軽量
化が可能となる。

【００６４】更に、半導体レーザダイオードは出力光が
単色性の高いシャープなラインスペクトルであり、上述
したように活性層の組成による発光色を連続的に変化さ
せられるので、非常に純度の高い理想的な色調を出すこ
とが可能となる。

【００６５】そして、このような発光装置を用いて表示
を行う場合、上述したように単純マトリックス（２層配
線）によるラインアドレス方式を利用することで、簡潔
な形でディスプレイを構成することができる。この場
合、画面の解像度は素子数で決定されるので、全ての色
でシャープな解像度を実現することができる。

【００６６】またレーザ装置と共に駆動回路を例えばＧ
ａＡｓ系の半導体基板に設けてモノリシックに形成する
こともでき、またＳｉ電子回路によって駆動回路基板を
別体に構成する等、種々の回路構成が可能となる。

【００６７】特にＳｉ電子回路によって構成された駆動
回路基板を２次元面発光レーザの電極部に貼り合わせる
ことによって、ワイヤボンドの必要な電極パッド数を減
らし、表示装置等のシステムへの組み込みを容易とし
て、装置全体の製造の簡易化をはかることができる。

【００６８】また電流パルス幅変調で輝度制御を行うこ
とによってレーザダイオードのもつ電流−光出力の非線
形性を考慮することなく利用することが可能となる。

【００６９】また可視光領域で透明で且つ熱伝導の比較
的高い基板をヒートシンクとして用いることにより、基
板の表側、即ち気相成長を行う側に出力光を取り出す構
成の面発光レーザを利用する場合の熱はけを良好にし、
マイクロレンズ等の組み込みも容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の略線的拡大構成図である。

【図２】本発明の他の実施例の略線的拡大平面図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例の要部の略線的拡大平面図
である。

【図４】本発明の一実施例の要部の略線的拡大斜視図で
ある。

【図５】本発明の一実施例の要部の略線的拡大断面図で
ある。

【図６】本発明の一実施例の略線的構成図である。

【図７】本発明の一実施例の要部の略線的拡大平面図で
ある。

【図８】本発明の一実施例の説明図である。

【図９】パルス変調方法の説明図である。

【図１０】レーザ装置の各例の説明図である。

【図１１】本発明の他の実施例の略線的構成図である。

【図１２】本発明の他の実施例の要部の略線的拡大平面
図である。

【図１３】マイクロレンズの製造工程図である。

【図１４】本発明の一実施例の要部の略線的拡大斜視図
である。

【図１５】半導体レーザの電流−光出力特性を示す図で
ある。

【符号の説明】

１基板１Ｓ主面１２反射鏡２０レーザ装置２２ビームスプリッタ２３光学レンズ系２４スクリーン３１ヒートシンク３２マイクロレンズ４１基板４２電極部４３駆動回路５０発光装置５１偏光手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の主面に対しほぼ垂直な方向に光を
出射するレーザ装置を基板上に複数個集積し、複数の上記レーザ装置の各出射光の支配的な偏波方向
が、２種以上の異なる方向とされて成ることを特徴とす
る発光装置。
【請求項２】上記各レーザ装置の出射光の偏波方向
が、互いに垂直な方向に選定されて成ることを特徴とす
る上記請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】上記レーザ装置が上記基板上に１次元配
置されて成ることを特徴とする上記請求項１又は２に記
載の発光装置。
【請求項４】上記レーザ装置が上記基板上に２次元配
置されて成ることを特徴とする上記請求項１又は２に記
載の発光装置。
【請求項５】上記レーザ装置が、上記基板の主面に沿
う方向に共振器を有して成り、上記共振器の光出射端面
に対向して反射鏡が設けられて構成されることを特徴と
する上記請求項１又は２又は３又は４に記載の発光装
置。
【請求項６】上記レーザ装置の上記反射鏡が、気相成
長により形成されて成ることを特徴とする上記請求項５
に記載の発光装置。
【請求項７】上記レーザ装置の上に、可視光に対し透
過性を有する材料より成るヒートシンクが設けられて成
ることを特徴とする上記請求項１又は２又は３又は４又
は５又は６に記載の発光装置。
【請求項８】上記各レーザ装置からの出射光により表
示を行うことを特徴とする上記請求項１又は２又は３又
は４又は５又は６又は７に記載の発光装置。
【請求項９】上記各レーザ装置からの出射光が青色
光、赤色光、緑色光の三原色より構成されることを特徴
とする上記請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】上記基板上に、上記レーザ装置の電極
部を選択する駆動回路が設けられて成ることを特徴とす
る上記請求項１又は２又は３又は４又は５又は６又は７
又は８又は９に記載の発光装置。
【請求項１１】上記基板とは別体の基板に上記レーザ
装置の電極部に対応する電極部を選択する駆動回路が設
けられ、上記基板と上記別体の基板の上記各電極部が対
向するように貼り合わされて成ることを特徴とする上記
請求項１又は２又は３又は４又は５又は６又は７又は８
又は９に記載の発光装置。
【請求項１２】基板の主面にほぼ垂直な方向に光を出
射するレーザ装置が基板上に複数個集積され、上記複数
のレーザ装置が２種以上の偏波方向を有する構成とされ
た発光装置に対し、上記偏波方向に対応する偏光手段を通して視覚すること
を特徴とする発光装置の視覚方法。
【請求項１３】上記偏波方向が、互いに垂直な２種の
偏波方向に選定されることを特徴とする上記請求項１２
に記載の発光装置の視覚方法。
【請求項１４】基板の主面にほぼ垂直な方向に光を出
射するレーザ装置が基板上に複数個集積され、上記複数
のレーザ装置が２種以上の偏波方向を有する構成とされ
た発光装置に対し、上記複数のレーザ装置への電流パルス幅を変調すること
により輝度変調を行うことを特徴とする発光装置の駆動
方法。