專利名稱：發(fā)光元件和使用該發(fā)光元件的圖像顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以一致偏振態(tài)出射光的發(fā)光元件，和一種使用該發(fā)光元件的圖像顯不設(shè)備。
背景技術(shù)：
提出了一種圖像顯示設(shè)備，其中發(fā)光二極管(LED)被用作發(fā)光元件。這種類型的圖像顯示設(shè)備被配置為包括出射紅色(R)、綠色(G)和藍(lán)色(B)中的每一種顏色的多個(gè) LED ；使得來自該多個(gè)LED的光進(jìn)入其中的照明光學(xué)系統(tǒng)；具有來自照明光學(xué)系統(tǒng)的光進(jìn)入其中的液晶顯示器板的光閥；合成來自光閥的光的顏色合成棱鏡；和用于向投影平面投影來自顏色合成棱鏡的光的投影光學(xué)系統(tǒng)。在具有上述配置的圖像顯示設(shè)備中，期望盡可能地減少在從發(fā)光元件到光閥的光路中的光損耗以增加投影畫面的亮度。在上述構(gòu)件中，液晶顯示器板和顏色合成棱鏡具有偏振依賴性，并且為了增加光學(xué)系統(tǒng)的效率，期望發(fā)光元件以一致偏振態(tài)出射光。而且，如在非專利文獻(xiàn)1中描述地，存在由發(fā)光元件的面積和輻射角的乘積確定的光學(xué)擴(kuò)展量(etendue)引起的限制。即，除非使得發(fā)光元件的發(fā)光面積和輻射角的乘積的值等于或者小于光閥的入射面的面積和由照明光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)確定的接收角(立體角) 的乘積的值，否則來自發(fā)光元件的光將不被作為投影光利用。為此，在使用LED的圖像顯示設(shè)備中，問題在于減少上述光損耗而不增大發(fā)光元件的出射面以便減小發(fā)光元件的出射光的光學(xué)擴(kuò)展量。專利文獻(xiàn)1(JP2009_111012A)公開了一種半導(dǎo)體發(fā)光設(shè)備，其中為了實(shí)現(xiàn)具有大的偏振比的發(fā)光而規(guī)定了生長主面的面取向。專利文獻(xiàn)2 (JP2007-109689A)公開了一種發(fā)光元件，其目的在于提供一種能夠減小光學(xué)擴(kuò)展量并且以高偏振轉(zhuǎn)換效率供應(yīng)光的發(fā)光元件等，并且包括被設(shè)置在基準(zhǔn)面上并且供應(yīng)光的發(fā)光部，和設(shè)置在發(fā)光部的出射側(cè)處的結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)包括反射型偏振板， 該反射型偏振板透射第一振動(dòng)方向的偏振光，并且反射幾乎與第一振動(dòng)方向正交的第二振動(dòng)方向的偏振光；和光學(xué)部，該光學(xué)部透射來自反射型偏振板的光，并且被形成為使得折射率關(guān)于基本與基準(zhǔn)面平行的二維方向周期地改變。專利文獻(xiàn)3(JP2006-165423A)在其圖21所示的實(shí)施例中公開了一種布置，該布置允許在發(fā)光層處產(chǎn)生的并且被使得從上側(cè)電極層之間出射的光經(jīng)由微透鏡(microlens) 元件進(jìn)入偏振分離膜，該偏振分離膜透射P偏振分量并且反射S偏振分量，并且允許經(jīng)反射的S偏振分量借助反射膜在與P偏振分量的光相同的方向上反射并且進(jìn)入半波片，由此實(shí)現(xiàn)具有與P偏振分量的光的偏振方向相同的偏振方向的光。引用列表專利文獻(xiàn)[專利文獻(xiàn) 1] JP2009-111012A
[專利文獻(xiàn) 2] JP2007-109689A[專利文獻(xiàn) 3] JP2006-162354A[專利文獻(xiàn) 4] JP2OOl-5Il22A專利文獻(xiàn)[非專利文獻(xiàn) 1]SID 06DIGEST，2006，pp. 1808-1811,61· 1，Photonic Lattice LEDs for RPTV Light Engines, Christian Hoepfner

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因?yàn)樵趯＠墨I(xiàn)1中描述的半導(dǎo)體發(fā)光設(shè)備使用生長主面的面取向，所以它的生長條件受到限制并且這將導(dǎo)致生產(chǎn)率問題。特別地當(dāng)使用具有大面積的基板時(shí)，這將引起難題。雖然在專利文獻(xiàn)2中描述的發(fā)光元件使用反射型偏振板來對準(zhǔn)將從該發(fā)光元件出射的光的偏振方向，但是因?yàn)楸环瓷湫推癜宸瓷涞墓獗慌渲脼樵诜瓷洳刻幐淖兯恼駝?dòng)方向，并且因?yàn)槲幌喟逶O(shè)置為比反射型偏振板更靠近發(fā)光部，并且因?yàn)楣庠俅芜M(jìn)入反射型偏振板，所以存在以下問題，即，當(dāng)考慮在反射中的衰減時(shí)，偏振轉(zhuǎn)換效率差，并且實(shí)現(xiàn)高亮度是困難的。在專利文獻(xiàn)3中公開的布置設(shè)置有偏振分離膜，其對應(yīng)于在發(fā)光層處產(chǎn)生的并且被使得從上電極層之間出射的光。從在發(fā)光層處產(chǎn)生的光中，僅僅其小部分直接地從上側(cè)電極層之間出射并且其大部分在被反射之后出射。因?yàn)楫?dāng)反射次數(shù)增加時(shí)，衰減根據(jù)其次數(shù)發(fā)生，所以必須使得上側(cè)電極的安設(shè)間隔是小的。因此，必須同樣使得對應(yīng)于上側(cè)電極層的偏振分離膜是小的，從而使其制作困難。已經(jīng)鑒于如上所述的這種相關(guān)技術(shù)的問題而做出了本發(fā)明，并且其目的在于實(shí)現(xiàn)一種發(fā)光元件，該發(fā)光元件易于制作、具有良好的效率，并且能夠以一致偏振態(tài)出射光，因此使得能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度。解決問題的方案本發(fā)明的發(fā)光元件是包括用于產(chǎn)生光的活性層(active layer)的發(fā)光元件，該發(fā)光元件包括第一反射層，該第一反射層允許在活性層處產(chǎn)生的光在其中周期地設(shè)置反射部件的反射部處反射，并且從在反射部件之間的出射部出射；偏振分束器層，該偏振分束器層在從出射部出射的光中透射在第一方向上取向的偏振光并且衍射在與第一方向正交的第二方向上取向的偏振光；波片層，該波片層允許透射通過偏振分束器層的光和在偏振分束器層處衍射的光進(jìn)入，并且作為具有相同偏振態(tài)的光出射；和第二反射層，該第二反射層反射在第一反射層處反射的光。本發(fā)明的圖像顯示設(shè)備利用具有上述配置的發(fā)光元件。本發(fā)明的有利效果在本發(fā)明中，使得在第一方向上取向的偏振光和在與第一方向正交的第二方向上取向的偏振光從偏振分束器層出射。因?yàn)榇撕笫沟眠@些偏振光在波片層處作為具有相同偏振態(tài)的光而不被反射地出射，所以它們是有效率的并且能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度。而且，因?yàn)槠穹质鲗泳哂衅桨逍螤?，所以即便反射部件的安設(shè)間隔減小，偏振分束器層也能夠被相應(yīng)地設(shè)置并且因此易于制作。附圖簡要說明[

圖1]圖1(a)是示出發(fā)光元件100的一個(gè)示例性實(shí)施例的配置的橫截面視圖，并且圖1(b)是示出其主要部分的配置的橫截面視圖；[圖2]圖2是示出在圖1中的反射層108的一個(gè)配置實(shí)例的透視圖；[圖3]圖3是示出在圖1中的偏振分束器層109的一個(gè)配置實(shí)例的透視圖；[圖4]圖4是示出在圖1中的偏振分束器層109的一個(gè)配置實(shí)例的透視圖；[圖5]圖5是示出在圖1中的半波片層110的一個(gè)配置實(shí)例的透視圖；[圖6]圖6是示出在圖1中的半波片層110的一個(gè)配置實(shí)例的透視圖；[圖7]圖7是示出在圖1中的反射層108的另一配置實(shí)例的透視圖；[圖8]圖8是示出在圖1中的偏振分束器層109的另一配置實(shí)例的透視圖；[圖9]圖9是示出在圖1中的偏振分束器層109的另一配置實(shí)例的透視圖；[圖10]圖10是示出在圖1中的半波片層110的另一配置實(shí)例的透視圖；[圖11]圖11是示出在圖1中的半波片層110的另一配置實(shí)例的透視圖；[圖12]圖12是用于示意在反射層108中形成的反射部件、在偏振分束器層109 中形成的偏振衍射光柵和在半波片層110中形成的半波片的周期的圖表；[圖13]圖13是示出在相對周期和角寬度之間的關(guān)系的圖表；[圖14]圖14是示出使用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件的圖像顯示設(shè)備的一個(gè)示例性實(shí)施例的配置的框圖；[圖15]圖15是示出使用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件的圖像顯示設(shè)備的另一示例性實(shí)施例的配置的框圖；[圖16]圖16是示出使用根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光元件的圖像顯示設(shè)備的另一示例性實(shí)施例的配置的框圖；[圖17]圖17是示出圖14所示圖像顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置的圖表；[圖18]圖18是示出圖15所示圖像顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置的圖表；[圖19]圖19是示出圖16所示圖像顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置的圖表。
具體實(shí)施例方式此后，將參考附圖描述具體的示例性實(shí)施例。圖1(a)是示出發(fā)光元件100的一個(gè)示例性實(shí)施例的配置的橫截面視圖，并且圖 1(b)是示出其主要部分的配置的橫截面視圖。注意在發(fā)光元件100中，因?yàn)楦鱾€(gè)層的實(shí)際厚度是非常薄的并且在各層之間的厚度差異是非常大的，所以難以以準(zhǔn)確的尺度和比例繪制每一個(gè)層的圖片。相應(yīng)地，每一個(gè)層在圖中均未被按照實(shí)際尺度繪制，而是相反，每一個(gè)層均被示意性地示出。由Ni/Au/Ti/Au組成的P型電極102和由Ag組成的反射層103在由Si制成的基臺(submount) 101 上形成。在反射層103上順序堆疊由摻雜有Mg的GaN制成的P型半導(dǎo)體層104、其中GaN和InGaN被交替地堆疊以構(gòu)成多重量子阱(multiple quantum well :MQW)的活性層105， 和由摻雜有Si的GaN制成的N型半導(dǎo)體層106。N型電極107由Ti/Al/Ti/Au組成，并且由Ag制成的反射層108在N型半導(dǎo)體層106上形成，并且進(jìn)一步地，偏振分束器層109和半波片層110被設(shè)置在反射層108上。將描述制作發(fā)光元件100的方法。首先，在基板上形成N型半導(dǎo)體層106、活性層 105、P型半導(dǎo)體層104和反射層103。接著，反射層103被結(jié)合到基臺101以移除基板。接著，在N型半導(dǎo)體層106上形成反射層108。通過分開的工藝形成偏振分束器層109和半波片層110，并且將其結(jié)合到反射層108上。最后，形成P型電極102和N型電極107。將描述本示例性實(shí)施例的概要操作。在P型電極102和N型電極107之間施加電壓以在它們之間輸送電流將導(dǎo)致在活性層105處產(chǎn)生光。在活性層105處產(chǎn)生的光包含朝向各種方向取向的分量。反射層108由反射在活性層105處產(chǎn)生的光的部分和允許在活性層105處產(chǎn)生的光出射的部分組成。偏振分束器層109和半波片層110這兩者均分別地包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，并且這些區(qū)域中的每一個(gè)均被設(shè)置成對應(yīng)于在反射層108中的反射部和出射部。如在圖1(b)中所示，偏振分束器層109在對應(yīng)于反射層108的出射部的區(qū)域中設(shè)置有偏振衍射光柵111。而且，半波片層Iio在對應(yīng)于反射層108的反射部的區(qū)域中設(shè)置有半波片112。偏振衍射光柵111被配置為透射在第一方向上取向的偏振波(例如，TM波)，并且向預(yù)定方向衍射在與第一方向正交的第二方向上取向的偏振波(例如，TE波)，并且在本示例性實(shí)施例的情形中，偏振衍射光柵111朝向半波片112衍射在第二方向上取向的偏振波。半波片112允許在第二方向上取向的入射偏振波作為在第一方向上取向的偏振波出射。由此，將使得從半波片層Iio的、設(shè)置了半波片112和沒有設(shè)置半波片112的兩個(gè)部分出射在第一方向上取向的偏振波的光。此后，將描述反射層108、偏振分束器層109和半波片層110的具體配置。圖2是示出在圖1中的反射層108的一個(gè)配置實(shí)例的透視圖。在圖2所示實(shí)例中，具有縱向形狀并且由Ag制成的多個(gè)反射部件202在由摻雜有 Si的GaN制成的N型半導(dǎo)體層201上平行地形成。設(shè)置有反射部件202的部分用作反射部，并且未設(shè)置有反射部件202的部分用作出射部。圖3是示出在圖1中的偏振分束器層109的一個(gè)配置實(shí)例的透視圖，并且圖4是更具體地示出該配置的透視圖。在圖3和4所示實(shí)例中，在由石英制成的基板301上形成電介質(zhì)302，在電介質(zhì)302 中SW2和TW2被交替地堆疊。如在圖3中所示的、沒有設(shè)置偏振衍射光柵303的平坦部分對應(yīng)于反射層108的反射部，并且設(shè)置了偏振衍射光柵303的部分對應(yīng)于反射層108的出射部。圖4是設(shè)置了偏振衍射光柵303的部分的放大視圖。偏振衍射光柵303交替地設(shè)置有被形成為平坦形狀的第一區(qū)域401，和具有周期結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域402，該周期結(jié)構(gòu)如在專利文獻(xiàn)4(JP2001-51122A)中所公開地，關(guān)于XY平面具有在一個(gè)方向上的周期凹凸形狀和在與上述一個(gè)方向正交的方向上的均勻形狀，并且該偏振衍射光柵303作為偏振依賴位相衍射光柵工作。
圖5是示出在圖1中的半波片層110的一個(gè)配置實(shí)例的透視圖，并且圖6是更具體地示出該配置的透視圖。在圖5和圖6所示實(shí)例中，在由石英制成的基板501上形成電介質(zhì)502，在電介質(zhì) 502中SiJ和TW2被交替地堆疊。如在圖5中所示的設(shè)置半波片503的部分對應(yīng)于反射層108的反射部，并且沒有設(shè)置半波片503的平坦部分對應(yīng)于反射層108的出射部。圖6是設(shè)置了半波片503的部分的放大視圖。半波片503具有如在JP2001-51122A 中所公開地、關(guān)于XY平面的周期結(jié)構(gòu)，該周期結(jié)構(gòu)具有在一個(gè)方向上的周期凹凸形狀和在與該一個(gè)方向正交的方向上的均勻形狀。圖7是示出在圖1中的反射層108的另一配置實(shí)例的透視圖。在圖7所示實(shí)例中，在由摻雜有Si的GaN制成的N型半導(dǎo)體層701上以交錯(cuò)圖案形成由Ag制成的矩形反射部件702。設(shè)置了反射部件707的部分構(gòu)成反射部，并且沒有設(shè)置反射部件702的部分構(gòu)成出射部。圖8是示出在圖1中的偏振分束器層109的另一配置實(shí)例的透視圖，并且圖9是更具體地示出該配置的透視圖。在圖8和圖9所示實(shí)例中，在由石英制成的基板801上形成電介質(zhì)802，在電介質(zhì) 802中SW2和TW2被交替地堆疊。如在圖8中所示的沒有設(shè)置偏振衍射光柵803的平坦部分對應(yīng)于反射層108的反射部，并且設(shè)置了偏振衍射光柵803的部分對應(yīng)于反射層108的出射部。偏振衍射光柵803包括取向是Y方向和X方向的光柵。圖9是設(shè)置了偏振衍射光柵803的部分的放大視圖。在偏振衍射光柵803中，取向是Y方向的衍射光柵被配置為使得在由石英制成的基板901上形成電介質(zhì)902，在電介質(zhì)902中SiO2和TW2被交替地堆疊。偏振衍射光柵803交替地設(shè)置有被形成為平坦形狀的A區(qū)域，和如在JP2001-51122A中所公開地關(guān)于XY平面具有在一個(gè)方向上的周期凹凸形狀和在與該一個(gè)方向正交的方向上的均勻形狀的B區(qū)域，并且該偏振衍射光柵803作為偏振依賴位相衍射光柵工作。此外，在偏振衍射光柵803中，取向是X方向的衍射光柵被配置為使得在由石英制成的基板903上形成電介質(zhì)904，在電介質(zhì)904中SW2和TW2被交替地堆疊。偏振衍射光柵803交替地設(shè)置有被形成為平坦形狀的D區(qū)域，和如在JP2001-51122A 中所公開地關(guān)于XY平面具有在一個(gè)方向上的周期凹凸形狀和在與該一個(gè)方向正交的方向上的均勻形狀的C區(qū)域，并且該偏振衍射光柵803作為偏振依賴位相衍射光柵工作。圖10是示出在圖1中的半波片層110的另一配置實(shí)例的透視圖，并且圖11是更具體地示出該配置的透視圖。在圖10和圖11所示實(shí)例中，在由石英制成的基板1001上形成電介質(zhì)1002，在電介質(zhì)1002中SiA和TiA被交替地堆疊。如在圖10中所示的設(shè)置了半波片1003的部分對應(yīng)于反射層108的反射部，并且沒有設(shè)置半波片1003的平坦部分對應(yīng)于反射層108的出射部。圖11是設(shè)置了半波片1003的部分的放大視圖。半波片1003具有如在JP2001-51122A 中所公開的關(guān)于XY平面的周期結(jié)構(gòu)，該周期結(jié)構(gòu)具有在一個(gè)方向上的凹凸形狀和在與該一個(gè)方向正交的方向上的均勻形狀。如在圖2到圖6中所示，當(dāng)反射部件202、偏振衍射光柵303和半波片503被以條紋圖案布置時(shí)，便于元件制作是可能的。如在圖7到圖11中所示，當(dāng)反射部件702、偏振衍射光柵803和半波片1003被以交錯(cuò)圖案布置時(shí)，光在X方向上散布的方式變得類似于光在Y方向上散布的方式，從而實(shí)現(xiàn)具有高均一性并且更易于操控的照明光是可能的。圖12是用于示意在反射層108中形成的反射部件、在偏振分束器層109中形成的偏振衍射光柵和在半波片層110上形成的半波片的周期的圖表。雖然期望在活性層105處產(chǎn)生的光不被反射地直接地從偏振器層108出射，但是一半的光被反射。當(dāng)光被反射多次時(shí)，因?yàn)樗粯O大地衰減并且難以被用作照明光，所以在這里，將研究一種周期結(jié)構(gòu)，其適合于使得光在反射層103處被反射一次并且從偏振器層 108出射。在圖12中，偏振器層108在其厚度方向上的中心由A表示，反射層103在其厚度方向上的中心由B表示，并且假設(shè)第一區(qū)域和第二區(qū)域的寬度是相同的，每一個(gè)區(qū)域的寬度的總和由P表示。此外，假設(shè)反射發(fā)生的點(diǎn)是偏振器層108和反射層103在各自厚度方向上的中心，并且在該點(diǎn)之間的距離由Ll表示，并且從活性層105的中心(發(fā)光點(diǎn))到偏振器層108的中心的距離由L2表示。進(jìn)而，假設(shè)發(fā)光點(diǎn)在XY平面中的位置是第一區(qū)域或者第二區(qū)域的中心，在此處最難以使得光在被反射一次之后出射。如在圖12中所示，從在發(fā)光點(diǎn)處產(chǎn)生并且在被反射一次之后出射的光中，在被反射一次之后出射的光的量隨著角寬度△ θ變得更大而增加，角寬度△ θ是在以最短距離出射的光和以最長距離出射的光之間形成的角度。出射光中的每一束的交叉點(diǎn)處于距偏振器層108的中心A距離為2L1+L2。圖13是示出在由PA2L1+L2)示出的相對周期和角寬度之間的關(guān)系的圖表，其中示出當(dāng)相對周期是2. 3時(shí)，角寬度變成30°的最大值。此外，看到如果相對周期在從0.9到 6. 5的范圍中，則角寬度可以不小于20°，并且如果相對周期在從1. 2到4. 5的范圍中，則角寬度可以不小于25°。當(dāng)在偏振器層108和反射層103之間的距離Ll是3 μ m并且從活性層105的中心到偏振器層108的中心的距離L2是1. 5 μ m時(shí)，為了獲得30°的最大角寬度，是第一區(qū)域和第二區(qū)域的寬度的總和的寬度P可以被設(shè)定為17 μ m。圖14是示出使用發(fā)光元件的圖像顯示設(shè)備的一個(gè)示例性實(shí)施例的配置的框圖。圖14所示圖像顯示設(shè)備包括產(chǎn)生紅色光的光源單元1201R、產(chǎn)生綠色光的光源單元1201G，和產(chǎn)生藍(lán)色光的光源單元1201B。通過使用根據(jù)本發(fā)明的、已經(jīng)通過使用圖1到圖13描述的發(fā)光元件中的至少一個(gè)或者多個(gè)而構(gòu)造這些光源單元中的每一個(gè)。在光源單元1201R處產(chǎn)生的紅色光經(jīng)由聚光透鏡1202R照射顯示用于紅色光的圖像的液晶顯示器元件1203R，從而在液晶顯示器元件1203R處產(chǎn)生的紅色圖像光進(jìn)入顏色合成棱鏡1204中。在光源單元1201G處產(chǎn)生的綠色光經(jīng)由聚光透鏡1202G照射顯示用于綠色光的圖像的液晶顯示器元件1203G，從而在液晶顯示器元件1203G處產(chǎn)生的綠色圖像光進(jìn)入顏色合成棱鏡1204中。在光源單元120IB處產(chǎn)生的藍(lán)色光經(jīng)由聚光透鏡1202B照射顯示用于藍(lán)色光的圖像的液晶顯示器元件1203B，從而在液晶顯示器元件12(X3B處產(chǎn)生的藍(lán)色圖像光進(jìn)入顏色合成棱鏡1204中。經(jīng)由投影透鏡1205投影在顏色合成棱鏡1204處由進(jìn)入的紅色圖像光、綠色圖像光和藍(lán)色圖像光合成的圖像光。圖15是示出使用發(fā)光元件的圖像顯示設(shè)備的另一示例性實(shí)施例的配置的框圖。 本示例性實(shí)施例的圖像顯示設(shè)備通過使用分開地控制多個(gè)微鏡的角度的微鏡1304而形成圖像。本示例性實(shí)施例的圖像顯示設(shè)備包括產(chǎn)生紅色光的光源單元1301R、產(chǎn)生綠色光的光源單元1301G，和產(chǎn)生藍(lán)色光的光源單元1301B。通過使用根據(jù)本發(fā)明的、已經(jīng)通過使用圖1到圖13描述的發(fā)光元件中的至少一個(gè)或者多個(gè)構(gòu)造這些光源單元中的每一個(gè)。在光源單元1301R處產(chǎn)生的紅色光經(jīng)由聚光透鏡1302R進(jìn)入顏色合成棱鏡1303 中。在光源單元1301G處產(chǎn)生的綠色光經(jīng)由聚光透鏡1302G進(jìn)入顏色合成棱鏡1303中。在光源單元1301B處產(chǎn)生的藍(lán)色光經(jīng)由聚光透鏡1302B進(jìn)入顏色合成棱鏡1303中。光源單元1301R、光源單元1301G和光源單元1301B受到控制從而其點(diǎn)亮狀態(tài)被相繼地改變，從而紅色光、綠色光和藍(lán)色光被從顏色合成棱鏡1303順序地朝向微鏡1304投影。微鏡1304根據(jù)用于照射它的顏色光而形成圖像光從而紅色圖像光、綠色圖像光和藍(lán)色圖像光經(jīng)由投影透鏡1305被順序地投影。圖16是示出使用發(fā)光元件的圖像顯示設(shè)備的另一示例性實(shí)施例的配置的框圖。 本示例性實(shí)施例的圖像顯示設(shè)備通過使用分開地控制多個(gè)微鏡的角度的微鏡1405而形成圖像。本示例性實(shí)施例的圖像顯示設(shè)備包括產(chǎn)生紅色顏色的P偏振光和S偏振光的光源單元1401RP和1401RS、產(chǎn)生綠色顏色的P偏振光和S偏振光的光源單元1401GP和1401GS， 和產(chǎn)生藍(lán)色顏色的P偏振光和S偏振光的光源單元1401BP和1401BS。通過使用根據(jù)本發(fā)明的、已經(jīng)通過使用圖1到圖13描述的發(fā)光元件中的至少一個(gè)或者多個(gè)構(gòu)造這些光源單元中的每一個(gè)。在光源單元1401RP和1401RS處產(chǎn)生的、紅色顏色的P偏振光和S偏振光進(jìn)入偏振分束器1402R。偏振分束器1402R按原狀透射P偏振光，并且反射S偏振光。結(jié)果，使得在光源單元1401RP和1401RS處產(chǎn)生的、紅色顏色的P偏振光和S偏振光從偏振分束器1402R出射。類似地，偏振分束器1402G使得在光源單元1401GP和1401GS處產(chǎn)生的、綠色顏色的P偏振光和S偏振光出射，并且偏振分束器1402B使得在光源單元140IBP和140IBS處產(chǎn)生的、藍(lán)色顏色的P偏振光和S偏振光出射。從偏振分束器1402R、偏振分束器1402G和偏振分束器1402B出射的光分別地經(jīng)由聚光透鏡1403R、1403G和140!3Β進(jìn)入顏色合成棱鏡1404中。光源單元1401RP和1401RS、光源單元1401GP和1401GS和光源單元1401ΒΡ和 1401BS受到控制從而每一種顏色的點(diǎn)亮狀態(tài)均被相繼地改變，從而紅色光、綠色光和藍(lán)色光被從顏色合成棱鏡1404順序地朝向微鏡1405投影。微鏡1405根據(jù)用于照射它的顏色光形成圖像光，從而紅色圖像光、綠色圖像光和藍(lán)色圖像光經(jīng)由投影透鏡1406被順序地投影。與圖15所示圖像顯示設(shè)備相比較，在本示例性實(shí)施例的圖像顯示設(shè)備中，如果構(gòu)成每一個(gè)光源單元的發(fā)光元件的數(shù)目是相同的，則光量加倍，因此使得能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度。
圖17是示出圖14所示圖像顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置的圖表。通過被驅(qū)動(dòng)電路1501R、1501G和1501B驅(qū)動(dòng)，光源單元1201R、1201G和1201B被打開至點(diǎn)亮狀態(tài)中。注意因?yàn)樵趫D像顯示操作期間，光源單元1201R、1201G和1201B總是被保持在點(diǎn)亮狀態(tài)中，所以它們可以被單一驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)。圖像信號處理電路1501根據(jù)從外部PC(個(gè)人計(jì)算機(jī))和圖像再現(xiàn)設(shè)備等提供的輸入圖像信號生成指示用于紅色顏色的圖像、用于綠色顏色的圖像和用于藍(lán)色顏色的圖像的信號，以將它們供應(yīng)到驅(qū)動(dòng)電路1502R、1502G和1502B，并且液晶顯示器設(shè)備1203R、 1203G和120 通過被驅(qū)動(dòng)電路1502R、1502G和1502B驅(qū)動(dòng)而形成用于紅色顏色的圖像、用于綠色顏色的圖像和用于藍(lán)色顏色的圖像。圖18是示出圖15所示圖像顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置的圖表。圖像信號處理電路1601根據(jù)從外部PC和圖像再現(xiàn)設(shè)備等提供的輸入圖像信號生成用于紅色顏色的圖像、用于綠色顏色的圖像和用于藍(lán)色顏色的圖像，以經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路 1604驅(qū)動(dòng)微鏡1304，使得這些圖像被相繼地形成。與此同時(shí)地，驅(qū)動(dòng)電路1602R、1602G和 1602B受到控制，從而在光源單元1301R、1301G和1301B中點(diǎn)亮用于已經(jīng)形成的圖像顏色的光源單元。圖19是示出圖16所示圖像顯示設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的配置的圖表。圖像信號處理電路1701根據(jù)從外部PC和圖像再現(xiàn)設(shè)備等提供的輸入圖像信號生成用于紅色顏色的圖像、用于綠色顏色的圖像和用于藍(lán)色顏色的圖像，以經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路 1703驅(qū)動(dòng)微鏡1405，使得這些圖像被相繼地形成。與此同時(shí)地，驅(qū)動(dòng)電路1702RP、1702RS、 1702GP、1702GS、1702BP 和 1702BS 受到控制，從而在光源單元 1401RP、1401RS、1401GP、 1401GSU401BP和1401BS中，點(diǎn)亮用于已經(jīng)形成的圖像顏色的光源單元。注意作為發(fā)光元件的一個(gè)示例性實(shí)施例的配置，替代半波片層110而設(shè)置四分之一波片層的配置也是可能的。該四分之一波片層在對應(yīng)于反射層108的反射部的區(qū)域和對應(yīng)于出射部的區(qū)域中設(shè)置有四分之一波片。這些四分之一波片在向入射光的兩個(gè)正交偏振分量賦予四分之一波位相差之后允許其出射，其中被設(shè)置在對應(yīng)于反射層108的反射部的區(qū)域中的四分之一波片和被設(shè)置在對應(yīng)于出射部的區(qū)域中的四分之一波片分別地向入射光的兩個(gè)正交偏振分量賦予相反符號的位相差。如上所述，因?yàn)檎痪€偏振光進(jìn)入被設(shè)置在對應(yīng)于反射層108的反射部的區(qū)域中的四分之一波片和被設(shè)置在對應(yīng)于出射部的區(qū)域中的四分之一波片，所以其出射光被對準(zhǔn)成在相同方向上旋轉(zhuǎn)的圓偏振光。本申請要求在2009年10月22日提交的日本專利申請No. 2009-243432的優(yōu)先權(quán)， 其通過引用而在這里被以其整體并入。附圖標(biāo)記列表
100發(fā)光元件
101基臺
102P型電極
103反射層
104P型半導(dǎo)體層
105活性層
106N型半導(dǎo)體層
107
108
109
110
權(quán)利要求
1.一種包括用于產(chǎn)生光的活性層的發(fā)光元件，所述發(fā)光元件包括第一反射層，所述第一反射層允許在所述活性層處產(chǎn)生的光在其中周期地設(shè)置反射部件的反射部處反射，并且從在所述反射部件之間的出射部出射；偏振分束器層，所述偏振分束器層在從所述出射部出射的光中透射在第一方向上取向的偏振光并且衍射在與所述第一方向正交的第二方向上取向的偏振光；波片層，所述波片層允許透射通過所述偏振分束器層的光和在所述偏振分束器層處衍射的光進(jìn)入，并且作為具有相同偏振態(tài)的光出射；和第二反射層，所述第二反射層反射在所述第一反射層處反射的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中所述反射部被以條紋圖案相鄰地設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光元件，其中所述反射部被以交錯(cuò)圖案相鄰地設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)所述的發(fā)光元件，其中在所述波片層內(nèi)，允許透射通過所述偏振分束器層的光進(jìn)入的部分和允許在所述偏振分束器層處衍射的光進(jìn)入的部分在分別地向入射光賦予不同的偏振旋轉(zhuǎn)角度之后允許入射光出射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)所述的發(fā)光元件，其中在所述波片層內(nèi)，允許透射通過所述偏振分束器層的光進(jìn)入的部分和允許在所述偏振分束器層處衍射的光進(jìn)入的部分在分別地向入射光的兩個(gè)正交偏振分量賦予不同的位相差之后允許入射光的兩個(gè)正交偏振分量作為圓偏振光出射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項(xiàng)所述的發(fā)光元件，其中令P為所述反射部件的周期，Ll為在所述第一反射層的厚度方向的中心和所述第二反射層的厚度方向的中心之間的距離，并且L2為從所述活性層的厚度方向的中心到所述第一反射層的所述中心的距離，P/ (2L1+L2)在從 0. 9 到 6. 5 內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，其中 P/ (2L1+L2)在從 1. 2 到 4. 5 內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光元件，其中 P/(2L1+L2)是 2. 3。
9.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1到8中任何一項(xiàng)所述的發(fā)光元件的圖像顯示設(shè)備。
全文摘要
公開了一種容易地制作并且在一致偏振態(tài)中以高效率和高亮度出射光的發(fā)光元件。設(shè)置有產(chǎn)生光的活性層的該發(fā)光元件具有第一反射層，其利用其中以規(guī)則間隔設(shè)置反射部件的反射部反射利用活性層產(chǎn)生的光，并且從在反射部件之間的輸出部輸出反射光；偏振分束器層，其在從輸出部輸出的光中通過第一方向的偏振光，并且衍射與第一方向正交地交叉的第二方向的偏振光；波片層，其使得已經(jīng)通過偏振分束器層的光和已經(jīng)利用偏振分束器層衍射的光被輸入到其中，并且使該輸入光作為具有相同偏振態(tài)的光輸出；和第二反射層，其反射已經(jīng)利用第一反射層反射的光。
文檔編號H01L33/48GK102576792SQ20108004746
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者片山龍一 申請人:日本電氣株式會(huì)社