CN1677180A - 半导体发光器件及采用它的视频显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于视频显示器LED技术，以便确保高图像质量。采用具有倒装结构的半导体发光器件作为光源。其一个偏振光分量被转换成与其它分量一致的白光或每个红、绿和蓝光波的偏振光从光源发射出来。在该半导体发光器件中，转换偏振方向的透光基板或四分之一波相差板，以及反射P偏振光和S偏振光之一并传输另一个偏振光的反射型偏光板设置在形成于反射电极上的LED芯片发光器的发光侧上。从反射型偏光板或反射电极反射的偏振光的偏振方向由基板或四分之一波相差板转换，使其与另一偏振光的偏振方向对准。得到的偏振光被反射型偏光板传输，然后从半导体发光器件辐射。

Description

半导体发光器件及采用它的视频显示器

技术领域

本发明涉及一种通过向视频显示器件照射从光源发射的光的用于显示视频的视频显示技术，以便由此形成光学图像。

背景技术

涉及本发明的技术包括例如在日本未审专利申请公报第2003-329978号和日本未审专利申请公报第2000-221596号中所述的。日本未审专利申请公报第2003-329978号介绍了一种在投射型显示器中使用的结构。该结构采用分别发射红、绿和蓝色光波的LED，并具有设置在LED外部的相差板、锥形棒透镜阵列、棒透镜阵列以及反射型偏光板，目的是为了获得紧凑、薄、和轻重量设计。日本未审专利申请公报第2000-221596号介绍了一种用于采用LED的投射型显示器的光源。该光源包括设置在基板的多个倾斜表面上的多个LED，该基板反射光，用于防止从相邻LED发射的光波的干扰。

发明内容

本发明可以提供一种视频显示技术，用于产生平行射线的细光束以便保证所显示的视频图像的高图像质量，并用于减少在光学路径上设置的光学元件的数量。

根据本发明，半导体发光器件各具有倒装式结构，其中发光二极管(LED)芯片发光器形成在反射电极上。该器件可以用做视频显示器件中的光源。从光源发射白光的偏振光、或者红、绿和蓝光波的颜色组合，其中第一偏振被转换成与第二偏振相一致。在该半导体发光器件中，透光基板元件转换偏振方向。反射型偏光板元件反射P偏振光或S偏振光之一并传输另一偏振光。这些元件设置在LED片式发光器的发光侧上。透光基板(或四分之一相差板)用于转换偏振光的偏振方向，其中所述偏振光从反射型偏光板或反射电极反射，从而偏振方向将与另一偏振光的偏振方向对准。最终偏振光被反射型偏光板传输，然后被辐射。

本发明提供一种采用安装在视频显示器中的前述半导体发光器件的光源单元。本发明还试图提供一种采用该光源单元的光学单元。

根据本发明，可以产生高图像质量视频图像，并且可以减少设置在光学路径上的光学元件的数量。

附图说明

通过下面结合附图的说明使本发明的这些和其它特征、目的和优点更明显，其中：

图1表示根据本发明第一实施例的半导体发光器件的结构；

图2表示采用图1所示的半导体发光器件的视频显示器的结构；

图3表示根据本发明第二实施例的视频显示器的结构；

图4表示根据本发明第三实施例的视频显示器件的结构；

图5表示根据本发明第四实施例的视频显示器的结构；和

图6表示根据本发明第五实施例的半导体发光器件的结构。

具体实施方式

下面结合附图介绍实施本发明的最佳方式。

图1和2是本发明第一实施例的说明性框图。图1表示根据本发明的半导体发光器件的结构。图2表示采用半导体发光器件作为光源的视频显示器的结构。

参见图1，其中示出了半导体发光器件1。该半导体发光器件1包括：发射白光或红、绿和蓝光波中的任一种的LED芯片发光器1a；反射电极1b；用做透光基板的蓝宝石基板1c，其转换光的偏振方向；反射型偏光板1d，它反射P偏振光(p波、P偏振)或S偏振光(s波，S偏振)之一并传输另一偏振光；树脂透镜1r；和器件基板1s。根据本发明的一个实施例，半导体发光器件1具有倒装结构，LED芯片发光器形成在反射电极1b上。

当经反射电极1b将电压施加于LED芯片发光器1a上时，LED芯片发光器1a发射光(或者白光，或者红、绿和蓝光波的任一种)，并且向蓝宝石基板1c辐射光。光包括P偏振光和S偏振光分量。偏振光分量之一(例如S偏振光，图1)从反射型偏光板1d反射，经蓝宝石基板1c返回，经过LED芯片发光器1a，并入射到反射电极1b上。

入射光从反射电极1b反射，再次经过LED芯片发光器1a，通过蓝宝石基板1c，并到达反射型偏光板1d。此时，当S偏振光从反射型偏光板1d反射之后通过蓝宝石基板1c时，和当S偏振光从反射电极1b反射之后通过蓝宝石基板1c时，S偏振光的偏振被旋转，以便成为P偏振光。

在从LED芯片发光器1a发射之后第一次通过蓝宝石基板1c期间，在从反射型偏光板1d反射之后第二次通过蓝宝石基板1c期间，和在从反射电极1b反射之后第三次通过蓝宝石基板1c期间，可能不是从LED芯片发光器1a辐射的所有S偏振光被转换成P偏振光。在这种情况下，剩余的S偏振光在从反射型偏光板1d反射之后通过蓝宝石基板1c期间进一步被转换成P偏振光。剩余的S偏振光在从反射电极1b反射之后通过蓝宝石基板1c期间进一步被转换成P偏振光。这样，重复通过蓝宝石基板1c，从而剩余的S偏振光在通过期间可以被转换成P偏振光。由S偏振光转换而来的P偏振光落到反射型偏光板1d上。P偏振光与从LED芯片发光器1a发射的白光(或红、绿和蓝光波的任一种)的P偏振光分量一起通过反射型偏光板1d传播。得到的P偏振光经树脂透镜1r辐射到器件1的外部。因而，其S偏振光被转换成P偏振光的白光或红、绿和蓝光波的任一种的P偏振光从半导体发光器件1辐射。

或者，当反射型偏光板1d的材料使得它传输S偏振光和反射P偏振光时，上述P偏振光和S偏振光分量的角色被转换。P偏振光从反射型偏光板1d反射，通过蓝宝石基板1c，被LED芯片发光器1a传输，然后落到反射电极1b上。入射光从反射电极1b反射，被LED芯片发光器1a再次传输，通过蓝宝石基板1c，并到达反射型偏光板1d。此时，当P偏振光从反射型偏光板1d反射之后通过蓝宝石基板1c时，并且当P偏振光从反射电极1b反射之后再次通过蓝宝石基板1c时，P偏振光具有被旋转的偏振方向，以便由此被转换成S偏振光。

在从LED芯片发光器1a发射之后第一次通过蓝宝石基板1c期间，在从反射型偏光板1d反射之后第二次通过蓝宝石基板1c期间，和在从反射电极1b反射之后第三次通过蓝宝石基板1c期间，可能不是从LED芯片发光器1a辐射的所有P偏振光被转换成S偏振光。在这种情况下，剩余的P偏振光在从反射型偏光板1d反射之后通过蓝宝石基板1c期间进一步被转换成S偏振光。剩余的P偏振光在从反射电极1b反射之后通过蓝宝石基板1c期间进一步被转换成S偏振光。这样，重复通过蓝宝石基板1c，从而剩余的P偏振光在通过期间可以被转换成S偏振光。由P偏振光转换而来的S偏振光落到反射型偏光板1d上。S偏振光与从LED芯片发光器1a发射的白光或红、绿和蓝光波的任一种的S偏振光分量一起通过反射型偏光板1d传输。得到的S偏振光经树脂透镜1r辐射到器件1的外部。因而，其P偏振光被转换成S偏振光的白光或红、绿和蓝光波的任一种的S偏振光从半导体发光器件1辐射。

前述结构采用蓝宝石基板1c作为转换光的偏振方向的透光基板。或者，可以采用任何其它合适的基板。

图2表示根据第一实施例的投射型视频显示器的结构，其采用了图1所示的半导体发光器件1作为光源。在该视频显示器中，半导体发光器件可以辐射白光的偏振光，其一个偏振光分量(例如P偏振光)被转换以便与另一个偏振光(例如S偏振光)一致。从半导体发光器件发射的白光的偏振光被分成红、绿和蓝光波的偏振光波。红、绿和蓝光波的偏振光波则辐射到相关的视频显示器件(液晶面板)，以便形成光学图像。光学图像在颜色方面合成，然后放大和从投射透镜单元投射。

参见图2，其中示出了图1所示的半导体发光器件1。根据第一实施例的投射型视频显示器包括：具有设置在一个面上的多个半导体发光器件1的光源单元100；第一透镜阵列6，它包括多个微透镜单元并拾取多个两维光源图像；第二透镜阵列7，它包括多个微透镜单元并形成构成第一透镜阵列6的透镜的图像；聚光透镜9；反射镜4、14、19和20；用做分色装置的分色镜12和13；中继透镜15、16和17；红光聚光透镜10R；绿光聚光透镜10G；红光液晶面板2R；绿光液晶面板2G；蓝光液晶面板2B；用做颜色合成装置的合成棱镜11；投射透镜单元3；和屏幕18。液晶面板2R、2G和2B由驱动电路根据视频信号进行驱动。液晶面板2R、2G和2B各调制入射偏振光并辐射最终光。而且，包括中继透镜15、16和17用于补偿幅度，使得从光源单元100到液晶面板2B的光学长度比到液晶面板2R和2G的光学长度长。开始于光源单元100并到投射透镜单元3的前述光学元件构成了被包含于投射型视频显示器中的光学单元。

由于图2所示的部件，从构成光源单元100的多个半导体发光器件1发射的光(例如S偏振光)通过第一透镜阵列6，由此多个两维光源图像被拾取。之后，第二透镜阵列7形成多个两维光源图像。图像承载光落到聚光透镜9上。集中在聚光透镜9上的白光的S偏振光从反射镜4反射，由此光路径基本上以直角弯曲。S偏振光以大约45度的入射角落到分色镜12上。分色镜12传输被包含于白光中的红光的S偏振光但反射绿光和蓝光波的S偏振光波长。

被分色镜12传输的S偏振光从反射镜19反射。因而，S偏振光改变其路径并通过聚光透镜10R。然后S偏振光被半波相差板等转换成P偏振光。得到的P偏振光辐射到传输红光的液晶面板2R上。红光的P偏振光在被液晶面板2R传输时在视频信号基础上被调制。得到的光作为承载光学图像的红光的S偏振光从液晶面板2R辐射。从液晶面板2R辐射的红光的S偏振光落到用做颜色合成装置的合成棱镜11上。红光的S偏振光从合成棱镜11的二向色表面反射，并到达投射透镜单元3。

另一方面，分别从分色镜12反射的绿和蓝光波的S偏振光波以大约45度的入射角落到分色镜13上。分色镜13反射绿光的S偏振光，但是传输蓝光的S偏振光。反射的绿光的S偏振光经聚光透镜10G辐射到传输绿光的液晶面板2G上。绿光的S偏振光在被液晶面板2G传输的同时在视频信号基础上被调制。得到的光作为承载光学图像的绿光的P偏振光从液晶面板2G而辐射。从液晶面板2G辐射的绿光的P偏振光被合成棱镜11的二向色表面传输，然后到达投射透镜单元3。

而且，被分色镜13传输的蓝光的S偏振光经中继透镜15从反射镜20反射，并经中继透镜16进一步从反射镜14反射。S偏振光经中继透镜17被半波相差板等转换成P偏振光。P偏振光辐射到传输蓝光的液晶面板2B上。蓝光的P偏振光在被液晶面板2B传输时在视频信号基础上被调制。最终的光作为承载光学图像的蓝光的S偏振光而从液晶面板2B辐射。从液晶面板2B辐射的蓝光的S偏振光落到合成棱镜11上。然后蓝光的S偏振光从合成棱镜11的二向色表面反射并到达投射透镜单元3。

如上所述，已经在视频信号基础上被调制的红光的S偏振光、绿光的P偏振光以及蓝光的S偏振光从合成棱镜22发射出同时在颜色上进行合成。得到的光作为白光落到投射透镜单元3上。投射透镜单元3放大了白光并将其作为视频光投射到屏幕18上。

根据本发明的第一实施例，可以从光源单元100发射出平行光线的细光束。因而，提高了所显示的视频图像质量。与采用灯等的结构相比，光源单元可以设计得更紧凑和使重量更轻。由于偏振光会聚装置不必设置在光路径上，因此减少了光学元件的数量。这导致紧凑型光学系统。

图3表示根据本发明第二实施例的投射型视频显示器的结构。根据第二实施例，三种半导体发光器件，即发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的红光的偏振光的一种半导体发光器件、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的绿光的偏振光的一种半导体发光器件、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的蓝光的偏振光的一种半导体发光器件，它们被用做半导体发光器件。半导体发光器件的基本结构与图1所示的相同。

参见图3，其中示出了发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的红光的偏振光的半导体发光器件1R、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的绿光的偏振光的一种半导体发光器件1G、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的蓝光的偏振光的一种半导体发光器件1B。根据第二实施例的投射型视频显示器包括：具有设置在一个平面上的多个半导体发光器件1R的红光源单元100R；具有设置在一个平面上的多个半导体发光器件1G的绿光源单元100G；具有设置在一个平面上的多个半导体发光器件1B的蓝光源单元100B；包括多个微透镜单元并拾取多个两维光源图像的第一透镜阵列6；包括多个微透镜单元并形成构成第一透镜阵列6的透镜的图像的第二透镜阵列7；聚光透镜9；红光聚光透镜10R；绿光聚光透镜10G；蓝光聚光透镜10B；用做视频显示器件的红光传输液晶面板2R；用做视频显示器件的绿光传输液晶面板2G；和用做视频显示器件的蓝光传输液晶面板2B；用做颜色合成装置的交叉二向色棱镜26；和投射透镜单元3。液晶面板2R、2G和2B根据视频信号由各个驱动电路驱动。液晶面板2R、2G和2B各调制入射偏振光并辐射得到的光。开始于光源单元100R、100G和100B并终止于投射透镜单元3的上述光学元件构成被包含于投射型视频显示器中的光学单元。

由于图3所示的部件，从构成红光源单元100R的多个半导体发光器件1R发射的其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的红光的偏振光(P偏振光或S偏振光，例如这里是S偏振光)通过第一透镜阵列6，由此拾取多个两维光源图像。第二透镜阵列7形成多个两维光源图像。承载图像的光落在聚光透镜9上。集中在聚光透镜9上的红光的S偏振光通过聚光透镜10R。红光的S偏振光被半波相差板等转换成P偏振光之后，P偏振光照射到红光传输液晶面板2R上。在通过液晶面板2R传输时红光的P偏振光在视频信号基础上被调制，并作为承载光学图像的红光的偏振光而辐射。从液晶面板2R发射的红光的S偏振光落在用做颜色合成装置的交叉二向色棱镜26上。红光的S偏振光从交叉二向色棱镜26的一个二向色表面反射，然后到达投射透镜单元3。

而且，从构成绿光源单元100G的多个半导体发光器件1G发射的其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的绿光的偏振光(P偏振光或S偏振光，例如这里是S偏振光)通过第一透镜阵列6，由此拾取多个两维光源图像。第二透镜阵列7形成多个两维光源图像。承载图像的光落在聚光透镜9上。集中在聚光透镜9上的绿光的S偏振光经聚光透镜10G照射到绿光传输液晶面板2G。绿光的S偏振光在通过液晶面板2G传输时在视频信号基础上被调制，并作为承载光学图像的绿光的P偏振光而辐射。从液晶面板2G发射的绿光的P偏振光落在用做颜色合成装置的交叉二向色棱镜26上。绿光的P偏振光被交叉二向色棱镜26的交叉二向色表面传输，然后到达投射透镜单元3。

同样，从构成绿光源单元100B的多个半导体发光器件1B发射的其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的蓝光的偏振光(P偏振光或S偏振光，例如这里是S偏振光)通过第一透镜阵列6，由此拾取多个两维光源图像。第二透镜阵列7形成多个两维光源图像。承载图像的光落在聚光透镜9上。集中在聚光透镜9上的蓝光的S偏振光通过聚光透镜10B。在S偏振光被半波相差板等转换成P偏振光之后，P偏振光照射蓝光传输液晶面板2B。蓝光的P偏振光在通过液晶面板2B传输时在视频信号基础上被调制，并作为承载光学图像的蓝光的S偏振光而辐射。从液晶面板2B发射的蓝光的S偏振光落在用做颜色合成装置的交叉二向色棱镜26上。蓝光的S偏振光被交叉二向色棱镜26的交叉二向色表面反射，然后到达投射透镜单元3。

如上所述，在视频信号基础上被调制的红光的S偏振光、绿光的P偏振光以及蓝光的S偏振光从交叉二向色棱镜26发出同时在颜色上互相合成。得到的白光落在投射透镜单元3上。投射透镜单元3放大白光并将其作为视频光投射到屏幕上。

根据本发明的第二实施例，从红光源单元100R、绿光源单元100G和蓝光源单元100B中的每个可以发射出平行光线的细光束。可以显示高质量视频图像。与采用灯等的结构相比，光源单元可以设计成更紧凑和重量更轻。红、绿和蓝光波的状态可以彼此独立地调节。因而，可以精细地控制显示的视频图像的状态。由于除了光源单元以及二向色反射镜或任何其他颜色分离装置以外的偏振光会聚装置不必设置在光路径上，因此减少了光学元件的数量。因此，可以紧凑地设计光学系统并且容易制造。

图4示出了根据本发明第三实施例的投射型视频显示器的结构。第三实施例采用三种半导体发光器件作为在光源单元中所包含的半导体发光器件。具体地说，采用发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的红光的偏振光的一种半导体发光器件、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的绿光的偏振光的一种半导体发光器件、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的蓝光的偏振光的一种半导体发光器件。此外，红、绿和蓝光波的偏振光波利用时间共享方式辐射，并辐射到一个视频显示器件上，以便形成光学图像。该半导体发光器件的基本结构与图1所示的相同。

参见图4，其中示出了发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的红光的偏振光的半导体发光器件1R、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的绿光的偏振光的一种半导体发光器件1G、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的蓝光的偏振光的一种半导体发光器件1B。根据第三实施例的投射型视频显示器包括：具有设置在一个平面上的多个半导体发光器件1R的红光源单元100R；具有设置在一个平面上的多个半导体发光器件1G的绿光源单元100G；具有设置在一个平面上的多个半导体发光器件1B的蓝光源单元100B；红光准直透镜80R，每个准直透镜将从半导体发光器件1R发射的光重组成平行光线；绿光准直透镜80G，每个准直透镜将从半导体发光器件1G发射的光重组成平行光线；蓝光准直透镜80B，每个准直透镜将从半导体发光器件1B发射的光重组成平行光线；使红、绿和蓝光波的光线轴彼此对准的交叉二向色棱镜26；将来自交叉二向色棱镜26的光重组成平行光线的准直透镜90；包括多个微透镜单元并拾取多个两维光源图像的第一透镜阵列6；包括多个微透镜单元并形成被包含于第一透镜阵列6中的透镜的图像的第二透镜阵列7；聚光透镜9；用做视频显示器件的传输液晶面板2；和投射透镜单元3。该液晶面板2被一个驱动电路根据视频信号被驱动。液晶面板2调制入射偏振光并发射得到的光。开始于光源单元100R、100G和100B并终止于投射透镜单元3的上述光学元件构成被包含于投射型视频显示器中的光学单元。

在图4所示的部件当中，构成红光源单元100R的多个半导体发光器件1R、构成绿光源单元100G的多个半导体发光器件1G、以及构成蓝光源单元100B的多个半导体发光器件1B具有被控制的它们的发光行为，使得它们将分别按照时间共享方式发射红、绿和蓝光波的偏振光波。根据本实施例，红光、绿光和蓝光以有续的次序被发射和辐射。假设发射红光，则从构成红光源单元100R的多个半导体发光器件1R发射的其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的红光的偏振光(P偏振光或S偏振光，例如这里是S偏振光)被红光准直透镜80R重组成平行光线，并到达交叉二向色棱镜26。在交叉二向色棱镜26中，红光的S偏振光从一个二向色膜26a反射并到达准直透镜90。红光的S偏振光被准直透镜90重组成平行光线之后，它经第一透镜阵列6和第二透镜阵列7落在聚光透镜9上。集中于聚光透镜9上的红光的S偏振光辐射到传输液晶面板2上。红光的S偏振光在被液晶面板2传输时在视频信号基础上被调制，然后作为承载光学图像的红光的P偏振光而辐射。从液晶面板2辐射的红光的P偏振光落在投射透镜单元3上。

假设发射绿光，则从构成绿光源单元100G的多个半导体发光器件1G发射的其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的绿光的偏振光(P偏振光或S偏振光，例如这里是S偏振光)被绿光准直透镜80G重组成平行光线，并到达交叉二向色棱镜26。在交叉二向色棱镜26中，绿光的S偏振光被二向色膜26a和26b传输，然后到达准直透镜90。绿光的S偏振光被准直透镜90重组成平行光线，然后经第一透镜阵列6和第二透镜阵列7辐射传输液晶面板2上。绿光的S偏振光在被液晶面板2传输时在视频信号基础上被调制，然后作为承载光学图像的绿光的P偏振光而辐射。从液晶面板2辐射的绿光的P偏振光落在投射透镜单元3上。

假设发射蓝光，则从构成蓝光源单元100B的多个半导体发光器件1B发射的其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的蓝光的偏振光(P偏振光或S偏振光，例如这里是S偏振光)被蓝光准直透镜80B重组成平行光线，然后到达交叉二向色棱镜26。在交叉二向色棱镜26中，蓝光的S偏振光从二向色膜26b反射并运行到准直透镜90。蓝光的S偏振光被准直透镜90重组成平行光线，然后经第一透镜阵列6、第二透镜阵列7和聚光透镜9辐射在液晶面板2上。蓝光的S偏振光在被液晶面板2传输时在视频信号基础上被调制，然后作为承载光学图像的蓝光的P偏振光而辐射。从液晶面板2辐射的蓝光的P偏振光落在投射透镜单元3上。

投射透镜单元3放大和投射红、绿和蓝光波的P偏振光波。因而，在屏幕等上显示视频图像。

根据本发明的第三实施例，从每个红光源单元100R、绿光源单元100G和蓝光源单元100B可以发射出细光束。因而可以显示高质量视频图像。光源单元可以设计成更紧凑和重量更轻。红、绿和蓝光波的状态可以彼此独立地调节。因而，可以精细地控制显示的视频图像的状态。除了光源单元和颜色分离装置以外的偏振光会聚装置不必设置在光路径上。只使用一个液晶面板2构成视频显示单元。因而，减少了光学元件的数量。最后，可以紧凑地设计光学系统并且容易制造。

图5表示根据本发明第四实施例的视频显示器的结构。甚至在第四实施例中，也采用发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的红光的偏振光的一种半导体发光器件、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的绿光的偏振光的一种半导体发光器件和发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的蓝光的偏振光的一种半导体发光器件，作为被包含于光源单元中的半导体发光器件。此外，红、绿和蓝光波的偏振光波按照时间共享方式辐射，并在直视型视频显示器件上显示视频图像。该半导体发光器件的基本结构与图1所示的相同。

在图5中，示出了发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的红光的偏振光的半导体发光器件1R、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的绿光的偏振光的一种半导体发光器件1G、发射其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的蓝光的偏振光的一种半导体发光器件1B。根据第四实施例的视频显示器包括：具有设置在一个平面上的多个半导体发光器件1R的红光源单元100R；具有设置在一个平面上的多个半导体发光器件1G的绿光源单元100G；具有设置在一个平面上的多个半导体发光器件1B的蓝光源单元100B；分色镜22和23；和用做视频显示器件的直视型显示器件36。直视型显示器件36根据视频信号而由驱动电路来驱动，并调制入射偏振光，以便形成光学图像。开始于光源单元100R、100G和100B并终止于直视型显示器件36的光学元件构成被包含于投射型视频显示器中的光学单元。

在图5所示的部件当中，构成红光源单元100R的多个半导体发光器件1R、构成绿光源单元100G的多个半导体发光器件1G、以及构成蓝光源单元100B的多个半导体发光器件1B具有被控制的它们的发光行为，使得它们将分别按照时间共享方式发射红、绿和蓝光波的偏振光波。甚至在本实施例中，例如，红光、绿光和蓝光按这个次序被发射和辐射。假设发射红光，则从构成红光源单元100R的多个半导体发光器件1R发射的其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的红光的偏振光(P偏振光或S偏振光，例如这里是S偏振光)被分色镜22和23传输并辐射到直视型显示器件36上。直视型显示器件36根据视频信号调制红光的P偏振光，以便形成光学图像。

假设发射绿光，则从构成绿光源单元100G的多个半导体发光器件1G发射的其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的绿光的偏振光(P偏振光或S偏振光，例如这里是S偏振光)从分色镜22反射并到达分色镜23。绿光的入射P偏振光被分色镜23传输并辐射到直视型显示器件36上。直视型显示器件36根据视频信号调制绿光的P偏振光，以便形成光学图像。

假设发射蓝光，则从构成蓝光源单元100B的多个半导体发光器件1B发射的其一个偏振光分量被转换成与其他分量一致的蓝光的偏振光(P偏振光或S偏振光，例如这里是S偏振光)从分色镜23反射并辐射到直视型显示器件36上。直视型显示器件36根据视频信号调制蓝光的P偏振光，以便形成光学图像。

使用红、绿和蓝光波的P偏振光波在直视型显示器件36上显示视频图像。

甚至在本发明的第四实施例中，每个红光源单元100R、绿光源单元100G和蓝光源单元100B可以发射细光束。因而，可以显示高质量视频图像。而且，光源单元可以设计成更紧凑和重量更轻。而且，红、绿和蓝光波的状态可以彼此独立地调节，并且，可以很容易地控制显示的视频图像的状态。除了光源单元和颜色分离装置以外的偏振光会聚装置不必设置在光路径上，并且使用一个直视型显示器件36来实现视频显示单元。因而，减少了光学元件的数量，并且可以紧凑地设计光学系统。

图6表示根据本发明第五实施例的半导体发光器件的结构。在根据本实施例的半导体发光器件中，在LED芯片发光器的发光侧设置用于转换偏振方向的四分之一波相差板。

参见图6，其中示出了半导体发光器件1’。半导体发光器件1’包括：发射白光或红、绿和蓝光波的任何一种的LED芯片发光器1a；反射电极1b；用蓝宝石基板等实现的透光基板1c’；反射P偏振光和S偏振光之一并传输其它偏振光的反射型偏光板1d；转换光的偏振方向的四分之一波相差板1e；树脂透镜1r；和器件基板1s。半导体发光器件1’具有倒装结构，其中LED芯片发光器1a形成在反射电极1b上。

由于上述部件，当电压经反射电极1b施加于LED芯片发光器1a时，LED芯片光向蓝宝石基板1c发射白光或红、绿和蓝光波中的任何一种。发射的光的P偏振光和S偏振光之一(这里是S偏振光分量)通过基板1c’和四分之一波相差板1e，从反射型偏光板1a反射，通过四分之一波相差板1e和基板1c’，由LED芯片发光器1a传输并落在反射电极1b上。入射光从反射电极1b反射，再次由LED芯片发光器1a传输，通过基板1c’和四分之一波相差板1e，并到达反射型偏光板1d。此时，当S偏振光在从反射型偏光板1d反射之后至少通过四分之一波相差板1e时，并且当S偏振光在从反射电极1b反射之后通过四分之一波相差板1e时，S偏振光具有被偏转的偏振方向，并由此被转换成P偏振光(p波)。顺便提及，在从LED芯片发光器1a发射之后第一次通过四分之一波相差板1e期间，在从反射型偏光板1d反射之后第二次通过四分之一波相差板1e期间，以及在从反射电极1b反射之后第三次通过四分之一波相差板1e期间，可能不是所有S偏振光(从LED芯片发光器1a发射的光的所有S偏振光分量)被转换成P偏振光。在这种情况下，剩余的S偏振光进一步从反射型偏光板1d反射，并在通过四分之一波相差板1e期间被转换成P偏振光。剩余的S偏振光进一步从反射电极1b反射，并在通过四分之一波相差板1e期间被转换成P偏振光。这样，重复通过四分之一波相差板1e，剩余的S偏振光在上述通过期间被转换成P偏振光。由S偏振光在通过四分之一波相差板1e期间转换而来的P偏振光落在反射型偏光板1d上。P偏振光与从LED芯片发光器1a发射的光的P偏振光分量一起被反射型偏光板1d传输，然后经树脂透镜1r辐射到器件1’的外部。因而，其S偏振光被转换成P偏振光的白光或红、绿和蓝光波的任一种的P偏振光从半导体发光器件1’辐射。

相反，当反射型偏光板1d传输S偏振光并反射P偏振光时，P偏振光从反射型偏光板1d反射。之后，P偏振光通过四分之一波相差板1e和基板1c’，由LED芯片发光器1a传输，然后落在反射电极1b上。入射光从反射电极1b反射，再次被LED芯片发光器1a传输，通过基板1c’和四分之一波相差板1e，然后到达反射型偏光板1d。此时，当P偏振光在从反射型偏光板1d反射之后至少通过四分之一波相差板1e时，并且当P偏振光在从反射电极1b反射之后再次通过四分之一波相差板1e时，P偏振光具有被偏转的偏振方向，并由此转换成S偏振光(s波)。在从LED芯片发光器1a发射之后第一次通过四分之一波相差板1e期间，在从反射型偏光板1d反射之后第二次通过四分之一波相差板1e期间，以及在从反射电极1b反射之后第三次通过四分之一波相差板1e期间，可能不是所有P偏振光(从LED芯片发光器1a发射的光的所有P偏振光分量)被转换成S偏振光。在这种情况下，剩余的P偏振光进一步从反射型偏光板1d反射，并在通过四分之一波相差板1e期间被转换成S偏振光。剩余的P偏振光进一步从反射电极1b反射，并在通过四分之一波相差板1e期间被转换成S偏振光。这样，重复通过四分之一波相差板1e，剩余的P偏振光在上述通过期间被转换成S偏振光。由P偏振光在通过四分之一波相差板1e期间转换而来的S偏振光落在反射型偏光板1d上。S偏振光与从LED芯片发光器1a发射的光的S偏振光分量一起被反射型偏光板1d传输，然后经树脂透镜1r辐射到器件1’的外部。因而，其P偏振光被转换成S偏振光的白光或红、绿和蓝光波的任一种的S偏振光从半导体发光器件1’辐射。

在前述部件当中，假设用蓝宝石基板作为基板1c’，即使光通过蓝宝石基板时，也可以转变光的偏振方向。

即使在图6所示的半导体发光器件1’用于光源单元时，可以构成类似于图2、3、4或5所示的视频显示器和光学单元。将提供的操作和优点与前述那些基本相同。

前面已经在假设从光源单元发射S偏振光的基础上介绍了第一、第二和第三实施例。即使在从光源单元发射P偏振光时，结构、操作和优点也类似于前述那些。在假设从光源单元发射P偏振光的基础上介绍了第四实施例。即使从光源单元发射S偏振光时，结构、操作和优点也类似于前述那些。而且，视频显示器不限于液晶面板。

Claims (23)

1、一种视频显示器，包括：

光学单元，其至少包括多个第一发光器件和光调制器，所述第一发光器件沿着所述光调制器的光学路径设置，操作所述光调制器以调制入射到其上的光，从而根据视频信号产生调制光；和

沿着所述光调制器的光学路径设置的屏幕，以便接收所述调制光，

每个第一发光器件包括：

具有第一表面的发光层，其中产生的光经所述第一表面传输；

与所述第一表面相反地设置的第二表面，所述第二表面是反射表面，从而入射在所述第二表面上的光被反射并经所述第一表面传输，所述发光层产生含有第一偏振的光和含有第二偏振的光，所述光是白光、红光、绿光或蓝光；

设置在所述第一表面上的透光基板，所述透光基板的特征在于将含有第二偏振的光的偏振方向旋转到第一偏振；和

设置在透光基板上并透射含有所述第一偏振的光和反射含有所述第二偏振的光的反射基板，从而由发光层发射产生的含有所述第二偏振的光经所述透光基板向所述第二表面反射，其中光被所述第二表面向反射基板反射回来，由此含有所述第一偏振的光被转换成第二偏振，因而经所述反射基板传输的光基本上是第二偏振的。

2、根据权利要求1所述的视频显示器，其中所述第一和第二偏振分别是P偏振和S偏振，或者是S偏振和P偏振。

3、根据权利要求1所述的视频显示器，其中所述透光基板是蓝宝石基板。

4、根据权利要求1所述的视频显示器，其中所述透光基板包括设置在半透明基板上的四分之一波长板。

5、根据权利要求1所述的视频显示器，其中所述第一发光器件产生白光，所述视频显示器还包括沿着所述第一发光器件的光学路径排列的颜色分离器，所述颜色分离器被配置为产生红光分量、绿光分量和蓝光分量，并进一步被配置为向光调制器引导红、绿和蓝光分量，其中所述光调制器可操作以便根据视频信号中的颜色信息单独地调制每个红、绿和蓝光分量。

6、根据权利要求1所述的视频显示器，其中所述光学单元还包括多个第二发光器件和多个第三发光器件，所述第一发光器件产生红光，所述第二发光器件产生绿光，所述第三发光器件产生蓝光，其中所述光调制器包括：

沿着所述第一发光器件的光学路径设置的第一光调制元件，以便产生调制的红光；

沿着所述第二发光器件的光学路径设置的第二光调制元件，以便产生调制的绿光；

沿着所述第三发光器件的光学路径设置的第三光调制元件，以便产生调制的蓝光；和

光组合器，其被排列以接收调制的红光、调制的绿光和调制的蓝光。

7、根据权利要求6所述的视频显示器，还包括沿着光调制器的光学路径设置在屏幕和光调制器之间的投射透镜，由光组合器接收的调制的红、绿和蓝光由此被引导到投射透镜并依次引导到屏幕。

8、根据权利要求1所述的视频显示器，其中所述光学单元还包括多个第二发光器件、多个第三发光器件和光组合元件，所述第一发光器件产生红光，所述第二发光器件产生绿光，所述第三发光器件产生蓝光，所述光组合元件设置成沿着光调制器的光学路径引导红光、绿光和蓝光。

9、根据权利要求8所述的视频显示器，其中所述第一、第二和第三发光器件按照顺序工作，从而红、绿和蓝光按照顺序分别入射到光调制器上。

10、一种视频显示器，包括：

光源；

调制由所述光源产生的光的光调制器；

一屏幕，由所述光调制器产生的调制光被引导至该屏幕；

所述光源包括多个发光器件，每个发光器件包括：

具有发射表面的第一层和具有反射表面的第二层，其中在所述第一层中产生的光从所述发射表面发射，其中被所述反射表面反射的光从所述发射表面发射；和

具有旋转含有第一偏振的光的偏振方向的性能的透光基板，所述透光基板相对于所述发光器件设置，使得入射在透光基板上的含有第二偏振的光通过所述透光基板传播。

11、根据权利要求10所述的视频显示器，其中所述第一偏振是P偏振，所述第二偏振是S偏振，其中从所述透光基板发射的光基本上是S偏振光。

12、根据权利要求10所述的视频显示器，其中所述第一偏振是S偏振，所述第二偏振是P偏振，其中从所述透光基板发射的光基本上是P偏振光。

13、根据权利要求10所述的视频显示器，还包括具有反射含有所述第一偏振的光和透射含有所述第二偏振的光的性能的反射基板，所述反射基板设置成接收通过所述透光基板传播的光并向LED的反射表面反射含有所述第一偏振的光，其中由LED产生的含有所述第一偏振的光至少一次地在所述反射基板和LED的反射表面之间反射，并作为含有所述第二偏振的光从反射基板发射。

14、根据权利要求13所述的视频显示器，其中所述透光基板是蓝宝石基板。

15、根据权利要求13所述的视频显示器，其中所述透光基板是四分之一波长板。

16、根据权利要求15所述的视频显示器，其中每个LED还包括蓝宝石基板，设置在蓝宝石基板上的四分之一波长板。

17、根据权利要求13所述的视频显示器，其中所述光源产生白光，其中所述光调制器包括一个或多个分光镜以从白光产生红光分量、绿光分量和蓝光分量，和用来调制每个红、绿和蓝光分量的光调制元件。

18、一种半导体发光器件，包括：

发光元件和与发光元件电接触的反射电极，其中入射在所述反射电极上的光被反射，所述发光元件可操作以产生含有第一偏振的光和含有第二偏振的光；

透光基板，其相对于所述反射电极设置，从而使所述发光元件设置在其间，所述透光基板的特征在于将含有所述第一偏振的光的偏振方向旋转到第一偏振；和

反射基板，其透射含有所述第一偏振的光和反射含有所述第二偏振的光，所述反射基板相对于所述透光基板设置，以经过所述透光基板和经过所述发光元件向所述反射电极反射含有第二偏振的第一光，

其中所述第一光被所述反射电极向所述反射基板反射回来。

19、根据权利要求18所述的半导体发光器件，其中所述第一和第二偏振分别是P偏振和S偏振，或者分别是S偏振和P偏振。

20、根据权利要求18所述的半导体发光器件，其中所述透光基板是蓝宝石基板。

21、根据权利要求18所述的半导体发光器件，其中所述透光基板包括四分之一波长板。

22、根据权利要求21所述的半导体发光器件，其中所述透光基板还包括蓝宝石基板，设置在所述蓝宝石基板上的四分之一波长板。

23、根据权利要求18所述的半导体发光器件，其中由所述发光元件产生的光是白光、红光、绿光或蓝光之一。

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