[发明专利]光学器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学器件，其包括层叠部分，在层叠部分中层叠p型层和n型层，以便它们将用作光吸收层或用作光发射层的有源层夹在中间，特别地，涉及一种以发光二极管（LED）等为代表的表面发光型发光器件，和用作太阳能电池等的光接收器件。

背景技术

一些近来的液晶投影仪使用LED作为光源，用以照明液晶面板。

在液晶投影仪中，需要利用偏振光（具体地，S偏振光或P偏振光）照射液晶面板。由于从LED输出的光是非偏振光，如果LED被用作照明液晶面板的光源，则对于从LED输出的光执行偏振转换。具体地，对于从LED输出的未偏振光执行偏振转换，其中从彼此正交的线性偏振光分量中选择一种偏振分量，将其转换成另一偏振分量。如果偏振转换效率低，将降低光的利用效率。如果完全没有执行偏振转换，大约一半从LED输出的光不能用作照明光。

作为执行从LED输出的光的偏振转换的结构，已经知道这样一种结构，其中包括第一和第二棱镜的偏振转换元件被定位为与LED的出射表面相对。

第一棱镜和第二棱镜中的每一个都是两个直角棱镜彼此粘合的长方体棱镜。

第一棱镜具有透射P偏振光和反射S偏振光的偏振光分离膜形成在两个直角棱镜的粘合面上的结构，使得从LED输出的光以大约45度的入射角进入偏振光分离膜。P偏振光从其出射的出射表面位于通过偏振光分离膜的P偏振光的传播方向上。

第二棱镜具有反射膜形成在两个直角棱镜的粘合面上的结构，使得被第一棱镜的偏振光分离膜反射的S偏振光以大约45度的入射角进入反射膜。S偏振光从其出射的出射表面位于由反射膜反射的光的传播方向上。将S偏振光转换成P偏振光的相差板位于出射表面上。

从第一棱镜出射的P偏振光在与从第二棱镜出射的P偏振光相同的方向上传播。

然而，使用上述偏振转换器件的结构具有下面的问题。

通常，在利用从光源输出的光照射显示设备并且由显示设备形成的图像通过投影透镜来投影的投影型显示设备中，存在由光源的发散角和面积确定的光学扩展量（etendue）限制。为了有效使用从光源输出的光作为投影光，光源的发散角和面积的乘积的值需要等于或小于显示元件的面积和由投影棱镜的F数确定的受光角（立体角）的乘积的值。

偏振转换器件的每个出射表面（第一出射表面和第二出射表面）的面积大到LED发光面积的大约两倍。由此，随着出射表面的面积增加，由于光学扩展量的限制，不能用于投影光的光也增加。结果，将降低光利用效率。

已经提出了一种偏振LED，其在没有增加出射表面的面积的情况下执行偏振转换。

图1示出了偏振LED结构的一个实例。

如图1所示，该LED由层叠部分构成，在该层叠部分中，反射层101、p型层102、有源层103和n型层104顺序层叠在基座（sub mount）100上。

偏振器106定位为与LED的n型层104的表面相对。1/4波长板105位于偏振器106的LED侧表面上，使得1/4波长板105面对LED。反射层101还用作电极。基座100侧是LED的后表面，而n型层104侧是LED的前表面。

有源层103发光（非偏振光）。从有源层103传播到LED的前表面侧的光从n型层104的前表面出射。另一方面，从有源层103传播到LED的后表面侧的光通过反射层101在有源层103的方向上反射。反射光顺序通过p型层102和有源层103，然后从n型层104的前表面出射。

从n型层104的前表面出射的光通过1/4波长板105进入偏振器106。关于进入偏振器106的光，第一偏振光（P偏振光和S偏振光中的一种）通过偏振器106，而第二偏振光（P偏振光和S偏振光中的另一种偏振光）被偏振器106在LED方向上反射。

被偏振器106反射的光通过1/4波长板105，然后进入n型层104的前表面。关于进入n型层104的前表面的光，该光的一部分在前表面上反射。该光的大部分进入LED。

进入LED的光顺序通过n型层104、有源层103和p型层102。已经通过p型层102的光被反射层101在有源层103的方向上反射。反射的光顺序通过p型层102和有源层103，然后从n型层104的前表面出射。

已经被偏振器106反射且在第二偏振光返回LED的过程中和在第二偏振光被反射层101在偏振器106的方向上反射的过程中两次通过1/4波长板105的第二偏振光被转换成第一偏振光，然后第一偏振光通过偏振器106。