为实现了具有高效率、能增加亮度并能发出光分布特征具有良好的对称性的线性偏振光的发光元件，一种发光元件具有产生光的活性层并设有：偏振器层，其具有允许活性层内产生的光的第一方向偏振分量通过并反射其它偏振分量的第一区域、允许与第一方向垂直的第二方向偏振分量通过并反射其它偏振分量的第二区域；波长片层，其具有从第一区域发出的光所进入的第三区域和第五区域、从第二区域发出的光所进入的第四区域和第六区域，波长片层使进入第三至第六区域的光作为相同偏振状态的光射出；反射层，其反射被第一区域和第二区域反射的光。第三区域与第五区域、或第四区域与第六区域的光轴方向相互垂直。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发射线偏振光的发光元件及使用该发光元件的图像显示设备。
技术介绍
已经提出了将发光二极管(LED)用作 发光元件的图像显示设备。此种图像显示设备被构造为包括能发出红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)的多个LED、接收该多个LED发出的光的照明光学系统、接收来自照明光学系统的光且具有液晶显不面板的光阀、将来自光阀的不同颜色的光合并的颜色合并棱镜、用于将来自颜色合并棱镜的光投影到投影面的投影光学系统。对于上述构造的图像显示设备，存在这样的要求尽可能地防止从发光元件到投影光学系统的光程中发生光学损耗以增加投影图像的亮度。在以上描述的组件中，液晶显示面板和颜色合并棱镜具有偏振依赖性。因此，从提高光学系统的效率的角度而言，希望每个发光元件都能发出线性偏振光。另外，如在非专利文献I中所描述的那样，由于集光率(etendue)由发光元件的面积和辐射角的乘积决定，因此光学系统的效率受到限制。具体地，从发光元件发出的光不被用作投射光，除非发光元件的面积与辐射角的乘积的值不大于光阀的入射表面的面积与由照明光学系统的F数决定的受光角的乘积。因此，使用LED的图像显示设备需要解决的问题是增大每个发光元件的亮度而不增加发光元件的面积以减少从发光元件发出的光的集光率。针对上述构造的图像显示设备，还存在这样的要求使屏幕上的光强分布尽可能均匀，以限制投影图像中的亮度不均匀。专利文献1(JP 2009-111012A)公开了一种半导体发光元件，其被设计为发出具有大的偏振比的光，并且具有作为晶体生长主平面的非极性(nonpolar)平面。专利文献2(JP 2007-109689A)公开了一种发光元件，其被设计为减少集光率并以很高的偏振转换效率发出线性偏振光，该发光元件具有位于基准面上且发光的发光部分、位于发光部分的出射面那侧的λ/4相位板、位于λ/4相位板的射出面那侧的反射式偏振片(该偏振片允许沿第一振动方向的偏振光通过，并反射沿与第一振动方向垂直的第二振动方向的偏振光)、位于反射式偏振片的射出面那侧的光学部分(在该部分中，在与基准面平行的平面内的两个方向上的折射率周期性地发生变化)。在该发光兀件中，由反射式偏振片反射的光被位于发光部分的、与其射出面相反那侧的反射电极反射，经过λ/4相位片射出并返回，使得振动方向被改变90度，再次进入并通过该反射式偏振片。在日本专利申请No. 2009-243367中，本申请的申请人提出一种专利技术，其中实现的发光元件具有高效率并发出能增加亮度的线性偏振光。在日本专利申请No. 2009-243367中提出的发光元件具有活性(active)层(其中产生光)、偏振器层(具有第一区域和第二区域，第一区域允许活性层产生的光中沿第一方向的偏振分量通过并反射其它偏振分量，第二区域允许沿与第一方向垂直的第二方向的偏振分量通过并反射其它偏振分量)、波长片层(具有第三和第四区域，这些区域接收来自第一和第二区域的光并使接收的光作为相同偏振状态的光而射出)，以及反射层(反射由第一和第二区域反射的光)。在上述发光元件中，在活性层产生的光中，进入偏振器层第一区域的、沿第一方向的偏振分量和进入第二区域的、沿第二方向的偏振分量通过偏振器层，而进入偏振器层第一区域的、沿第二方向的偏振分量和进入第二区域的、沿第一方向的偏振分量被偏振器层反射。被偏振器层反射的光被反射层反射并再次进入偏振器层。此次的入射位置与之前的入射位置不同。进入与之前的光所进入的区域不同的区域的光通过偏振器层。进入与之前的光进入的区域相同的区域的光被偏振器层再次反射。通过重复此操作，活性层产生的所有的光最终都通过偏振器层。通过偏振器层的第一和第二区域的光分别通过波长片层的第三和第四区域以具有相同的偏振方向。引文列表 专利文献专利文献I JP 2009-111012A专利文献2 JP 2007-109689A专利文献3 JP 2001-51122A非专利文献非专利文献1:SID 06 DIGEST, 2006, pp. 1808-1811,61. I, Photonic LatticeLEDs for RPTV Light Engines, Christian Hoepfner
技术实现思路
技术问题在专利文献I中描述的半导体发光元件具有非极性平面作为晶体生长主平面，从而可以以较高的偏振比发光。然而，由于需要从具有普通极性平面作为主平面的基板切去具有非极性平面作为主平面的基板，因此存在一个问题，即不能增大基板的面积且生产率低下。在专利文献2中描述的发光元件使用反射式偏振片和λ /4相位片来发出线性偏振光。然而，由反射式偏振片反射的光和由反射电极反射的光部分地被存在于反射式偏振片和反射电极之间的发光部分的射出面反射。因此，存在这样的问题如果计入伴随多重反射而发生的光衰减，则偏振转换的效率低，很难提高亮度。在日本专利申请No. 2009-243367中提出的发光元件通过使用偏振器层、波长片层和反射层发出线性偏振光，然而，与波长片层的光轴垂直的偏振分量和与该光轴平行的偏振分量的透过率以及这些偏振分量之间的相位差依赖于入射角，且与光轴垂直的平面内的入射角依赖性和与光轴平行的平面内的入射角依赖性相互不同。因此，在与光轴垂直的平面和与光轴平行的平面之间，从发光元件发出并进入光阀的光的分布特征变化，因此产生了光非对称分布的特征。因此，当用于图像显示设备时，屏幕上的光强分布不均匀，且在投影图像中表现为亮度不均匀。本专利技术是考虑到解决上述相关技术的问题而实现的，本专利技术的一个目的是提供具有高效率、能提高亮度并发出线性偏振光的发光元件，其中，光分布特征具有良好的对称性。问题的解决方案根据本专利技术的发光元件是一种具有产生光的活性层的发光元件，该发光元件包括偏振器层，其具有第一区域和第二区域，第一区域允许活性层中产生的光中沿第一方向的偏振分量通过并反射其它偏振分量，第二区域允许沿第二方向(与第一方向垂直)的偏振分量通过并反射其它偏振分量；波长片层，其具有从第一区域发出的光所进入的第三区域和第五区域，以及从第二区域发出的光所进入的第四区域和第六区域，波长片层使进入第三至第六区域内的光作 为相同偏振状态的光射出；和反射层，其反射被第一区域和第二区域反射的光，其中，第三区域与第五区域的光轴方向互相垂直，或第四区域与第六区域的光轴方向互相垂直。根据本专利技术的图像显示设备使用具有上述构造的发光元件。本专利技术的有益效果在本专利技术的发光元件中，通过偏振器层的第一区域的第一方向偏振分量通过波长片层的第三区域和第五区域，通过偏振器层的第二区域的第二方向偏振分量通过波长片层的第四区域和第六区域。通过波长片层的第三至第六区域的光具有相同的偏振方向。通过偏振器层的光通过波长片层，而不是随后被反射。结果，提高了效率并增加了亮度。与波长片层的光轴垂直的偏振分量和与该光轴平行的偏振分量的透过率以及这些偏振分量之间的相位差依赖于入射角，且与光轴垂直的平面内的入射角依赖性和与光轴平行的平面内的入射角依赖性相互不同。然而，由于第三区域与第五区域、或第四区域与第六区域的光轴的方向相互垂直，因此在与光轴垂直的平面和与光轴平行的平面之间，由通过第三至第六区域并进入光阀的光的叠加所引起的光分布特征不会改变。也就是说，其结果是光分布本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：片山龙一，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：
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