CN1949552A - 发光元件、其制造方法及图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可以降低光学扩展量，并且以高的偏振变换效率供给光的发光元件等。其具有：设置于基准面(SS)上、供给光的发光部(101)，和设置于发光部(101)的出射侧的结构体(102)；结构体(102)，具有：使第1振动方向的偏振光进行透射，对大致正交于第1振动方向的第2振动方向的偏振光进行反射的反射型偏振板(108)；和使来自反射型偏振板(108)的光进行透射，关于大致平行于基准面(SS)的二维方向、折射率周期性地进行变化地形成的光学部(109)。
Description
技术领域
本发明，涉及发光元件、发光元件的制造方法及图像显示装置，尤其，涉及发光二极管元件(以下，适当称为“LED”)等的固体发光元件的技术。
背景技术
在为图像显示装置的投影机中，作为相应于图像信号对来自光源部的光进行调制的空间光调制装置，例如，采用液晶型空间光调制装置。液晶型空间光调制装置，通过对入射光的偏振状态进行变换而进行调制。在采用液晶型空间光调制装置的情况下，通过将来自光源部的光变换成特定的振动方向的偏振光而进行供给，能够高效地利用来自光源部的光。用于供给特定的振动方向的偏振光的技术，例如，在专利文献1及2中已经提出。
【专利文献1】特开平5-72417号公报
【专利文献2】特开2000-221499号公报
在包括了光源部和空间光调制装置的光学系统中，能够将光束存在的空间性扩展，表示为发光面积与放射角之积(etendue，光学扩展量，Geometrical Extent，几何广度)。空间光调制装置，在能有效地调制的光的光线角度方面存在限度(例如，相对于光轴±16度以内。)。为了在空间光调制装置可以高效地利用来自光源部的光，需要使光源部的光学扩展量，比空间光调制装置的光学扩展量小。在专利文献1中，提出了使缩小了光束宽度的光向偏振变换元件进行入射的技术。在该技术中，可以使偏振变换元件的出射面中的光束宽度与光源宽度同等，但另一方面，在使入射光的光束收缩时，由于角度变成2倍而使光学扩展量增大至大致2倍。
另外，近年来，提出了采用固体发光元件作为投影机的光源。为固体发光元件的发光二极管(以下，称为“LED”)，具有超小型、超轻量、长寿命的特征。在将现在所开发的LED用于投影机中的情况下，为了得到明亮的图像，需要采用多个LED。即使采用了多的LED，但向空间光调制装置进行入射的光束的空间性扩展也增加，而相应地难以有效地利用来自光源部的光。因而，考虑通过直接将光学元件设置于LED的发光部等而对出射光的光线角度进行控制，针对各LED谋求光学扩展量的降低。
在专利文献2的图1中所示的构成中，在将光学元件设置于发光部的情况下，以反射型偏振板所反射的光，透射了光学元件之后又返回到发光部。用于偏振变换而从反射型偏振板向光学元件入射进来的光，因为被光学元件所散射，所以难以进行有效的再利用。如此地，在现有的技术中，产生难以能够降低光学扩展量、并且以高的偏振变换效率供给光的问题。
发明内容
本发明，鉴于前述的问题所作出，目的为提供能够降低光学扩展量，并且以高的偏振变换效率供给光的发光元件，该发光元件的制造方法，以及图像显示装置。
为了解决前述的问题，达到目的，依照本发明，能够提供发光元件，其特征在于，具有：设置于基准面上，供给光的发光部，和设置于发光部的出射侧的结构体；结构体，具有：使第1振动方向的偏振光进行透射，对大致正交于前述第1振动方向的第2振动方向的偏振光进行反射的反射型偏振板，和使来自反射型偏振板的光进行透射，关于大致平行于基准面的二维方向、折射率周期性地变化地形成的光学部。
从发光部向反射型偏振板入射进来的第1振动方向的偏振光，对反射型偏振板进行透射。从发光部向反射型偏振板入射进来的第2振动方向的偏振光，以反射型偏振板进行反射。以反射型偏振板反射了的第2振动方向的偏振光，通过采用例如反射部、相位板，能够被变换成第1振动方向的偏振光之后，向反射型偏振板进行入射。光学部，通过使来自反射型偏振板的光进行透射，使向大致平行于光轴方向行进的光增加。通过使向大致平行于光轴方向行进的光增加，能够谋求光学扩展量的降低。并且，通过为使偏振变换了的光向光学部进行入射的构成，能够避免使为了偏振变换向发光部的方向行进的光散射的情况，能够减少光利用效率的下降。通过设置光学部，还可以提高来自发光部的光的外部出光效率。进而因为能够将发光部和结构体构成为一体，所以能够减少各部分的界面的光的损失，也能够提高光利用效率。由此，可得到能够降低光学扩展量，并且以高的偏振变换效率供给光的发光元件。
并且，依照本发明的优选方式，优选：具有设置于发光部和反射型偏振板之间的相位板。例如，若采用λ/4相位板作为相位板，则入射到相位板的直线偏振光，被变换成圆偏振光。以相位板所变换成圆偏振光的光，例如通过以反射部进行了反射之后再次入射到相位板，可变换振动方向。通过使光两次通过λ/4相位板，能使光的振动方向旋转90度。通过使光2次通过λ/4相位板，能够将第2振动方向的偏振光变换成第1振动方向的偏振光。由此，可以使第2振动方向的偏振光再利用，能够高效地利用来自发光部的光。
并且，依照本发明的优选方式，优选：反射型偏振板，具有大致平行于第2振动方向地形成的金属线，和设置于金属线之间的透明层。通过在金属线之间设置透明层，能够不通过空气层，直接使来自反射型偏振板的光向光学部进行入射。通过直接使来自反射型偏振板的光向光学部进行入射，能够原样维持在透明层内部的放射分布特性地使光向光学部进行传播。由此，能够减少在反射型偏振板及光学部之间的光的损失。并且，通过在金属线之间形成透明层，能够在反射型偏振板之上容易地形成凸部。
并且，作为本发明的优选方式，优选：具有反射部，其将从反射型偏振板向发光部的方向行进的光向反射型偏振板的方向进行反射。以反射型偏振板进行了反射的第2振动方向的偏振光，以反射部进行了反射之后，再次向反射型偏振板的方向行进。由此，可以使第2振动方向的偏振光再利用，能够高效地利用来自发光部的光。
并且，作为本发明的优选方式，优选：光学部，具有大致圆柱形状的多个凸部。光学部，通过设置多个凸部，关于二维方向，具有构成光学部的构件和空气的互相不同的折射率的媒介物。由此，能够为关于大致平行于基准面的二维方向、折射率发生变化的构成。
并且，作为本发明的优选方式，优选：凸部，通过一个凸部以及与一个凸部相邻的其他2个凸部，在大致平行于基准面的面配置于呈三角形的位置。光学部，通过呈三角形地配置凸部，可以稠密地配置凸部。由此，能够使向大致平行于光轴的方向行进的光增加，并且得到良好的放射特性。
并且，作为本发明的优选方式，优选：凸部，将凸部具备的圆柱形状的高度，除以前述圆柱形状的直径之比，为2～3。由此，能够使向大致平行于光轴的方向行进的光增加，并且得到良好的放射特性。
并且，作为本发明的优选方式，优选：凸部，将圆柱形状的高度除以前述圆柱形状的直径之比大致为2.5。由此，能够使向大致平行于光轴的方向行进的光进一步增加，得到更好的放射特性。
并且，作为本发明的优选方式，优选：光学部，将凸部具备的圆柱形状的直径，除以使多个前述凸部并列的间距之比，为0.65～0.85地构成。由此，能够使向大致平行于光轴的方向行进的光增加，并且得到好的放射特性。
并且，作为本发明的优选方式，优选：光学部，使多个凸部并列的间距，为500纳米～2000纳米地构成。由此，能够使向大致平行于光轴的方向行进的光增加，并且得到好的放射特性。
而且，依照本发明，能够提供发光元件的制造方法，其为供给来自发光部的光的发光元件的制造方法，其特征在于，包括：反射型偏振板形成工序，其形成使第1振动方向的偏振光进行透射，对大致正交于第1振动方向的第2振动方向的偏振光进行反射的反射型偏振板；结构体形成工序，其在反射型偏振板之上，通过形成关于二维方向、折射率周期性地进行变化的光学部，形成具备反射型偏振板及光学部的结构体；和结构体叠层工序，其在设置于大致平行于二维方向的基准面上的发光部之上将结构体进行叠层。由此，能够制造能够降低光学扩展量，并且以高的偏振变换效率供给光的发光元件。并且，因为在分别所形成了的发光部之上将结构体进行叠层，所以能够采用简易的次序，并且能够防止发光部的破损。由此，能够谋求成品率的提高、成本的降低。
而且，依照本发明，能够提供发光元件的制造方法，其为供给来自发光部的光的发光元件的制造方法，其特征在于，包括：反射型偏振板形成工序，其在设置于基准面上的发光部之上，形成使第1振动方向的偏振光进行透射、对大致正交于第1方向的第2振动方向的偏振光进行反射的反射型偏振板；和光学部形成工序，其在反射型偏振板之上，形成关于大致平行于基准面的二维方向、折射率周期性地进行变化的光学部。由此，能够制造能够降低光学扩展量，并且以高的偏振变换效率供给光的发光元件。并且，通过将各构件进行叠层能够通过简易的次序形成发光元件。
而且，依照本发明，能够提供图像显示装置，其特征在于：具有：具备前述的发光元件的光源部，和相应于图像信号对来自光源部的光进行调制的空间光调制装置。通过具备前述的发光元件，能够降低光学扩展量，并且以高的偏振变换效率供给光。由此，可得到可以用高的光利用效率来显示明亮的图像的图像显示装置。
附图说明
图1是表示为本发明的实施例1的发光元件的LED的概略构成的图。
图2是表示结构体的立体构成的图。
图3是表示XY平面上的凸部的配置的图。
图4是表示反射型偏振板的立体构成的图。
图5是表示LED的要部剖面构成的图。
图6是表示用于进行入射光的偏振变换的现有的构成的图。
图7是将使光学扩展量降低的构成、用于偏振变换的构成组合了的图。
图8是表示比较例的放射分布特性的图。
图9是表示比较例、及实施例1的放射分布特性的图。
图10是对本发明的实施例2的发光元件的制造方法的次序进行说明的图。
图11-1是对实施例2的变形例的发光元件的制造方法的次序进行说明的图。
图11-2是对实施例2的变形例的发光元件的制造方法的次序进行说明的图。
图12是表示实施例3的投影机的概略构成的图。
符号说明
100LED，101发光部，102结构体，103反射电极，104有源层，105透明基板，106λ/4相位板，107基板，108反射型偏振板，109光学部，110、110a、110b、110c凸部，SS基准面，111金属线，112透明层，601下准直器(down collimator)，602凸面透镜，603凹面透镜，605偏振变换元件，606偏振膜，607反射膜，608λ/2相位板，701反射型偏振板，1001透明层，1200投影机，100R、100G、100B光源部，1210R、1210G、1210B 空间光调制装置，1212十字分色棱镜，1212a、1212b分色膜，1215R、1215G、1215B液晶面板，1216R、1216G、1216B第1偏振板，1217R、1217G、1217B第2偏振板，1230投影光学系统，1240屏幕，LN透镜
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的实施例详细地进行说明。
实施例1
图1，表示为本发明的实施例1的发光元件的LED100的概略构成。LED100，具有发光部101和结构体102。LED100，是主要从发光部101的表面发出光的面发光光源。发光部101，设置于基准面SS上，供给光。基准面SS，是正交于为光轴的Z轴的平面，是XY平面。发光部101，具有有源层104及透明基板105。LED100，在与出射侧相反侧配置反射电极103而安装发光部101，形成所谓的倒装芯片(flip chip)结构。透明基板105，是通过透明构件例如蓝宝石构件所构成的平行平板。
反射电极103，是将从后述的反射型偏振板108向发光部101的方向行进的光向反射型偏振板108的方向进行反射的反射部。在发光部101之上，设置λ/4相位板106，基板107及结构体102。反射电极103，通过高反射性的金属构件，例如银构件所构成。若采用银构件，则在对于发光部101的整面形成反射电极103的情况下，能够得到90％以上的反射率。并且，若以银构件构成反射电极103，则即使在以薄长方形形状地形成反射电极103的情况下，也可以容易地确保70％以上的反射率。λ/4相位板106，设置于发光部101，和后述的反射型偏振板108之间。基板107，是通过透明构件所形成的平行平板。结构体102，从发光部101看设置于出射侧。结构体102，从发光部101侧，顺序叠层反射型偏振板108、光学部109所构成。
图2，表示结构体102的立体构成。光学部109，使来自反射型偏振板108的光进行透射。光学部109，通过多个凸部110所构成。各凸部110，具有直径d，及高度h的圆柱形状。凸部110，通过透明的硅树脂构件所构成。作为硅树脂构件，例如，能够采用具有在硅氧烷键(-Si-O-)的侧链上结合了烷基等的分子结构的聚合物。
图3，表示XY平面上的凸部110的配置。光学部109，通过使多个凸部110以间距p并列所构成。凸部110，由一个凸部110a及相邻于一个凸部110a的其他2个凸部110b、110c，在大致平行于基准面SS的XY平面配置于呈等边三角形的位置。若着眼于1个凸部110b，则在1个凸部110b的周围形成6个凸部110。如此地，通过在XY面上呈三角格子地配置凸部110，光学部109，可以稠密地配置凸部110。
光学部109，通过设置多个凸部110，关于XY方向，形成具有硅树脂构件和空气的、折射率不同的2种媒介物的构成。光学部109，通过在反射型偏振板108上规则性地配置多个凸部110，关于为大致平行于基准面SS的二维方向的XY方向、折射率周期性地发生变化地形成。还有，多个凸部110，并不限于呈三角格子地进行排列的构成，只要是以预定的间距呈周期结构地进行排列的构成即可。
图4，表示反射型偏振板108的立体构成。反射型偏振板108，是在基板107之上，格子状地设置了以金属、例如铝所构成的金属线111的线栅(wire grid)型偏振板。线栅型偏振板，使振动方向大致垂直于金属线的偏振光进行透射，并对振动方向大致平行于金属线的偏振光进行反射。反射型偏振板108，大致平行于第2振动方向地形成。由此，反射型偏振板108，使第1振动方向的偏振光进行透射，对大致正交于第1振动方向的第2振动方向的偏振光进行反射。第1振动方向的偏振光，例如是p偏振光。第2振动方向的偏振光，例如，是s偏振光。并且，反射型偏振板108，具有设置于金属线111之间的透明层112。透明层112，能够通过具有与光学部109相同程度的折射率的透明构件来形成。
图5，表示LED100的要部剖面构成。发光部101，供给包括p偏振光及s偏振光的光。从发光部101的有源层104所供给的光，在透射了透明基板105，λ/4相位板106，基板107之后，向反射型偏振板108进行入射。从有源层104向反射电极103的方向所供给的光，以反射电极103进行了反射之后，向反射型偏振板108的方向行进。向反射型偏振板108进行了入射的光之中，为第1振动方向的偏振光的p偏振光L1，在透射了反射型偏振板108之后，向光学部109进行入射。从反射型偏振板108向光学部109进行了入射的光，在透射了光学部109之后，向照明对象物的方向行进。
在此，通过在金属线111之间设置透明层112，能够不通过空气层，直接使来自反射型偏振板108的光向光学部109进行入射。通过直接使来自反射型偏振板108的光向光学部109进行入射，能够原样维持在透明层112内部的放射分布特性使光向光学部109进行传播。由此，能够减少在反射型偏振板108及光学部109之间的光的损失。
向反射型偏振板108进行了入射的光之中，为第2振动方向的偏振光的s偏振光L2，以反射型偏振板108进行了反射之后，对基板107及λ/4相位板106进行透射。此时s偏振光，通过对λ/4相位板106进行透射被变换成圆偏振光。入射到LED102的圆偏振光L2，在对透明基板105及有源层104进行了透射之后，以反射电极103进行反射。以反射电极103进行了反射的圆偏振光L2，以λ/4相位板106被变换成p偏振光。如此地，通过使光2次通过λ/4相位板106，能够使光的振动方向旋转90度。被变换成了p偏振光的光L2，在对反射型偏振板108及光学部109进行了透射之后，向照明对象物的方向行进。
图6，作为本实施例的比较例，表示用于进行入射光的偏振变换的现有的构成。下准直器601，使入射光的光束宽度缩小到大致2分之1。设置于下准直器601的凸面透镜602，使入射光进行聚光。凹面透镜603，对来自凸面透镜602的光进行平行化使之出射。从下准直器601向偏振变换元件605进行了入射的光之中，例如p偏振光，对偏振膜606进行透射，从偏振变换元件605进行出射。并且，向偏振变换元件605进行了入射的光之中，例如s偏振光，通过以偏振膜606进行反射，向反射膜607的方向行进。向反射膜607的方向行进的s偏振光，以反射膜607进行了反射之后，向λ/2相位板608进行入射。向λ/2相位板608进行了入射的s偏振光，被变换成了p偏振光之后，从偏振变换元件605进行出射。
在示于图6中的构成的情况下，以偏振变换元件605大致2倍地放大光束宽度。因此，通过以下准直器601使光束宽度缩小为大致2分之1，可以使偏振变换元件605的出射面的光束宽度，与光源宽度同等。在此，考虑对于大致平行于光轴的平行光L3的光线角度为θ1的光L4。由于通过下准直器601，光L4的光线角度，被变换成θ1的大致2倍的θ2。光L4的光线角度θ2，即使对偏振变换元件605进行透射仍被保存。作为结果，在该构成的情况下，使光学扩展量增大到大致2倍。
图7，作为本实施例的其他的比较例，表示在用于降低光学扩展量的构成中，组合了用于偏振变换的构成的构成。在示于图7中的构成中，直接在发光部101的出射面设置光学部109。通过直接在发光部101的出射面设置光学部109，可以对出射光的光线角度进行控制，谋求光学扩展量的降低。并且，用于偏振变换的反射型偏振板701，配置于光学部109的出射侧。为了使光学部109可以控制光线角度，使光学部109和反射型偏振板701离开而配置。
对光学部109进行了透射的光之中，例如p偏振光，对反射型偏振板701进行透射。对光学部109进行了透射的光之中，例如s偏振光，以反射型偏振板701进行了反射之后，向光学部109的方向行进。从反射型偏振板701向光学部109进行了入射的光，以光学部109散射。用于偏振变换向发光部101的方向行进的光，由于以光学部109进行的散射，变得难以进行有效的再利用。
返回到图5，光学部109，通过使来自反射型偏振板108的光进行透射，使向为大致平行于光轴的方向的Z轴方向行进的光增加。通过使向大致平行于光轴的方向行进的光增加，能够谋求光学扩展量的降低。并且，通过为使偏振变换了的光向光学部109进行入射的构成，能够避免使为了偏振变换向发光部101的方向行进的光散射的情况，能够减少光利用效率的下降。通过设置光学部109，还可以提高来自发光部101的光的外部出光效率。进而，因为能够将发光部101和结构体102构成为一体，所以能够减少各部分的界面的光的损失，也能够提高光利用效率。由此，起到能够降低光学扩展量，并且以高的偏振变换效率供给光的效果。为本发明的发光元件的LED100，在与对特定的振动方向的偏振光进行调制的液晶型空间光调制装置组合使用的情况下有用。
其次，关于用于得到良好的放射特性的光学部109的构成进行说明。光学部109的各凸部110，形成为：采用图2进行了说明的圆柱形状的高度h为1380nm，圆柱形状的直径d为550nm。若将圆柱形状的高度h除以直径d之比称为纵横比，则该凸部110的纵横比，大致为2.5。并且，光学部109，成为用图3进行了说明的间距p为700nm地对各凸部110进行配置。光学部109，将凸部110具备的圆柱形状的直径d除以间距p之比大致为0.79。
图8，作为本实施例的比较例，表示在发光部101叠层了透明基板105的构成的LED的放射分布特性C’。在圆曲线中，表示：附带了C’的曲线越离开曲线中心，则在其角度方向行进的光越多。可知：在发光部101上使透明基板105进行叠层的构成的LED，在水平方向以扁平的放射分布特性供给发光光。例如，即使在如投影机的光源部地，要求向为照明对象的方向的光轴方向高效率地供给光的情况下，在该LED中，也难以向预定的照明方向高效率地供给光。
图9，表示了以图8进行了说明的放射分布特性C’，和本实施例的LED100的放射分布特性C。若与在发光部101叠层了透明基板105的构成的LED相比较，则本实施例的LED100，光轴方向的辉度增加到约3.5倍。关于以光轴方向为基准的±30度的角度范围中的光的绝对光量，可以使之增加到约2.1倍。并且，对于LED100的全部光量，在以光轴方向为基准的±30度的角度范围进行出射的光的光量的比例，变成47％。如此地，若按照本实施例的构成，则能够使向大致平行于光轴的方向行进的光增加，并且得到良好的放射特性。
还有，构成光学部109的凸部110的高度h、直径d、间距p的各值，并不限于前述。例如，能够适当设定凸部110的高度h及直径d，使得凸部110的纵横比变成大致2.5。并且，能够适当设定凸部110的直径d及间距p，使得以间距p除凸部110的直径d之比大致为0.79。而且，间距p，可以为500nm～2000nm的任意值。
光学部109，并不限于使凸部110的纵横比为大致2.5的构成。凸部110的纵横比，为2～3即可。由此，能够使向大致平行于光轴的方向行进的光增加，并且得到良好的放射特性。并且，以间距p除凸部110的直径d之比并不限于大致为0.79的情况，为0.65～0.85即可。由此，能够使向大致平行于光轴的方向行进的光增加，并且得到良好的放射特性。
在本实施例中，构成光学部109的凸部110的高度h、直径d、间距p的最佳值，作为光采用为具有525nm的波长的G光来进行计算。关于G光以外的R光、B光，通过采用以本实施例进行了说明的范围的数值来构成凸部110，也可以使向大致平行于光轴的方向行进的光增加，并且得到良好的放射特性。
实施例2
图10，对本发明的实施例2的发光元件的制造方法的顺序进行说明。通过本实施例的制造方法，能够制造前述实施例1的LED100。首先，在为反射型偏振板形成工序的工序a中，形成反射型偏振板108。反射型偏振板108的形成，通过在基板107上形成金属线111来进行。金属线111的形成，例如，能够采用光刻技术。光刻，在金属层之上形成抗蚀剂层，并按照金属线111的形状进行抗蚀剂层的图形化。然后，通过对实施了图形化的抗蚀剂层和金属层进行蚀刻，能够形成金属线111。
此外，在金属线111的形成中，也可以采用在纳米量级应用了采用了金属模的压力加工的所谓纳米压印法。纳米压印法，是将有微细的凹凸的模按压到被加工材料进行成型的加工技术，可以形成几十纳米宽度的图形。因为通过压力形成图形，所以相比较于采用了电子束的纳米量级的加工技术，有能够容易并且廉价地成型的优点。
其次，在工序b中，在基板107及金属线111之上形成透明层1001。透明层1001，能够通过进行溶胶凝胶玻璃的向金属线111间的埋入、叠层、及平坦化来形成。透明层1001，从金属线111的上端到透明层1001的表面的厚度，与凸部110的高度相一致地形成。
其次，在工序c中，形成光学部109。工序c，是通过在反射型偏振板108之上形成光学部109，形成具备反射型偏振板108及光学部109的结构体102的结构体形成工序。光学部109的形成，通过由金属线111上的透明层1001形成凸部110来进行。在由透明层1001形成凸部110中，与金属线111的情况同样地，能够采用光刻法、纳米压印法。并且，通过原样保留透明层1001之中的凸部110彼此之间的部分，能够形成金属线111彼此之间的透明层112。通过形成透明层112，能够在反射型偏振板108上容易地形成凸部110。在工序d中，在基板107的下侧，贴合λ/4相位板106。
其次，在工序e中，在分别形成了的发光部101之上，将以工序d所形成的λ/4相位板106、基板107、及结构体102进行叠层。工序e，是在发光部101之上将结构体102进行叠层的结构体叠层工序。通过以上，能够制造前述的LED100等的发光元件。并且，因为在分别形成了的发光部101之上将结构体102进行叠层，所以可以采用简易的顺序，并且能够防止发光部101的破损。由此，能够谋求成品率的提高、成本的降低。
图11-1及图11-2，对本实施例的变形例的发光元件的制造方法的顺序进行说明。在示于图11-1中的工序a中，在透明基板105之上，将有源层104、反射电极103顺序进行了叠层之后，通过将其上下翻转，在图11-1中形成向上方向供给光的发光部101。在工序b中，在以工序a所形成了的发光部101之上，将λ/4相位板106、基板107顺序进行叠层。其次，在示于工序c中的反射型偏振板形成工序中，夹置λ/4相位板106、基板107，在发光部101之上，形成反射型偏振板108。反射型偏振板108的形成，通过在基板107上形成金属线111来进行。
其次，在工序d中，形成金属线111彼此之间的透明层112。透明层112的形成，能够通过溶胶凝胶玻璃的向金属线111间的埋入、及平坦化来进行。然后，在示于图11-2的工序e中的光学部形成工序中，在反射型偏振板108之上形成光学部109。通过以上，能够制造前述的LED100等的发光元件。并且，通过将各构件进行叠层能够通过简易的顺序形成发光元件。
实施例3
图12，表示为本发明的实施例3的图像显示装置的投影机1200的概略构成。投影机1200，具有：供给R光的光源部100R，供给G光的光源部100G，和供给B光的光源部100B。光源部100R、100G、100B，具有与前述实施例1的LED100同样的构成。来自光源部100R的R光，对透镜LN进行透射，入射到空间光调制装置1210R。空间光调制装置1210R，为相应于图像信号对R光进行调制的透射型的液晶显示装置。空间光调制装置1210R，具有：液晶面板1215R，第1偏振板1216R，和第2偏振板1217R。
第1偏振板1216R，使R光之中的p偏振光进行透射，并使之入射到液晶面板1215R。也可以在光源部100R和第1偏振板1216R之间，设置将p偏振光之外的振动方向的偏振光、例如s偏振光变换成p偏振光的偏振变换元件。液晶面板1215R，相应于图像信号对p偏振光进行调制，并变换成s偏振光。第2偏振板1217R，使以液晶面板1215R变换成了s偏振光的R光进行出射。如此地，空间光调制装置1210R，相应于图像信号对来自光源部100R的R光进行调制。以空间光调制装置1210R变换成了s偏振光的R光，入射到十字分色棱镜1212。
来自光源部100G的G光，对透镜LN进行透射，入射到空间光调制装置1210G。空间光调制装置1210G，为相应于图像信号对G光进行调制的透射型的液晶显示装置。空间光调制装置1210G，具有：液晶面板1215G，第1偏振板1216G，和第2偏振板1217G。第1偏振板1216G，使G光之中的s偏振光进行透射，并使之入射到液晶面板1215G。也可以在光源部100G和第1偏振板1216G之间，设置将s偏振光之外的振动方向的偏振光、例如p偏振光变换成s偏振光的偏振变换元件。液晶面板1215G，相应于图像信号对s偏振光进行调制，并变换成p偏振光。第2偏振板1217G，使以液晶面板1215G变换成了p偏振光的G光进行出射。如此地，空间光调制装置1210G，相应于图像信号对来自光源部100G的G光进行调制。以空间光调制装置1210G变换成了p偏振光的G光，从与R光不同的面入射到十字分色棱镜1212。
来自光源部100B的B光，对透镜LN进行透射，入射到空间光调制装置1210B。空间光调制装置1210B，为相应于图像信号对B光进行调制的透射型的液晶显示装置。空间光调制装置1210B，具有：液晶面板1215B，第1偏振板1216B，和第2偏振板1217B。第1偏振板1216B，使B光之中的p偏振光进行透射，并使之入射到液晶面板1215B。也可以在光源部100B和第1偏振板1216B之间，设置将p偏振光之外的振动方向的偏振光、例如s偏振光变换成p偏振光的偏振变换元件。液晶面板1215B，相应于图像信号对p偏振光进行调制，并变换成s偏振光。第2偏振板1217B，使以液晶面板1215B变换成了s偏振光的B光进行出射。如此地，空间光调制装置1210B，相应于图像信号对来自光源部100B的B光进行调制。以空间光调制装置1210B变换成了s偏振光的B光，从与R光及G光不同的面入射到十字分色棱镜1212。
为色合成光学系统的十字分色棱镜1212，具有2片分色膜1212a、1212b。分色膜1212a、1212b，正交成X字形地配置。分色膜1212a，对为s偏振光的R光进行反射，并使为p偏振光的G光进行透射。分色膜1212b，对为s偏振光的B光进行反射，并使为p偏振光的G光进行透射。如此地，十字分色棱镜1212，对以空间光调制装置1210R、1210G、1210B所分别调制了的R光、G光及B光进行合成。投影光学系统1230，将以十字分色棱镜1212所合成了的光投影到屏幕1240上。
分色膜1212a、1212b，通常，在s偏振光的反射特性上优良。因此，如本实施例地，将要以分色膜1212a、1212b分别进行反射的R光及B光，变成s偏振光地入射到十字分色棱镜1212地被设定。并且，将要对分色膜1212a、1212b进行透射的G光，变成p偏振光地入射到十字分色棱镜1212地被设定。
在本实施例中，各光源部100R、100G、100B，为通过透镜LN使光入射到各空间光调制装置1210R、1210G、1210B的构成。并不限于此，也可以为使光源部100R、100G、100B的出射开口的大小对应于空间光调制装置1210R、1210G、1210B，直接使来自各光源部100R、100G、100B的光入射到空间光调制装置1210R、1210G、1210B的构成。
通过在光源部100R、100G、100B中采用前述的LED100，能够降低光学扩展量，并且能够以高的偏振变换效率供给光。由此，起到以高的光利用效率对明亮的图像进行显示的效果。还有，本实施例的投影机1200，虽然为在各光源部采用单独的LED的构成，但是也可以为在各光源部采用多个LED的构成。本发明的LED因为可以降低光学扩展量，所以可以有效地利用来自多个LED的光。通过有效地利用来自多个LED的光，能够显示更加明亮的图像。
前述的投影机1200，虽然为采用透射型液晶显示装置的构成，但是也可以为采用反射型液晶显示装置、倾斜镜器件的构成。并且，本发明的发光元件，并不限于用于前投影型的投影机的光源部中的情况，也可以用于背投投影机的光源部中。而且，本发明的发光元件并不限于LED，也可以为EL元件、半导体激光器等其他的固体发光元件。
如以上地，本发明的发光元件，在以高的光利用效率供给明亮的光的情况下有用，尤其，适合于与利用特定的振动方向的偏振光的液晶型空间光调制装置组合使用的情况。
Claims (13)
1.一种发光元件，其特征在于，具有：
设置于基准面上，供给光的发光部，和
设置于前述发光部的出射侧的结构体；
前述结构体，具有：
使第1振动方向的偏振光进行透射，对大致正交于前述第1振动方向的第2振动方向的偏振光进行反射的反射型偏振板，和
使来自前述反射型偏振板的光进行透射，关于大致平行于前述基准面的二维方向、折射率周期性地变化地形成的光学部。
2.按照权利要求1所述的发光元件，其特征在于：
具有设置于前述发光部和前述反射型偏振板之间的相位板。
3.按照权利要求1或2所述的发光元件，其特征在于，
前述反射型偏振板，具有：
大致平行于前述第2振动方向地形成的金属线，和
设置于前述金属线彼此之间的透明层。
4.按照权利要求1～3中的任何一项所述的发光元件，其特征在于：
具有反射部，其将从前述反射型偏振板向前述发光部的方向行进的光向前述反射型偏振板的方向进行反射。
5.按照权利要求1～4中的任何一项所述的发光元件，其特征在于：
前述光学部，具有大致圆柱形状的多个凸部。
6.按照权利要求5所述的发光元件，其特征在于：
前述凸部，通过一个凸部以及与前述一个凸部相邻的其他2个凸部，在大致平行于前述基准面的面配置于呈三角形的位置。
7.按照权利要求5或6所述的发光元件，其特征在于：
前述凸部中，前述凸部具备的圆柱形状的高度除以前述圆柱形状的直径之比，为2～3。
8.按照权利要求7所述的发光元件，其特征在于：
前述凸部中，前述圆柱形状的高度除以前述圆柱形状的直径之比大致为2.5。
9.按照权利要求5～8中的任何一项所述的发光元件，其特征在于，
前述光学部，构成为：前述凸部具备的圆柱形状的直径除以使多个前述凸部并列的间距之比，为0.65～0.85。
10.按照权利要求5～9中的任何一项所述的发光元件，其特征在于，
前述光学部，构成为：使多个前述凸部并列的间距，为500纳米～2000纳米。
11.一种供给来自发光部的光的发光元件的制造方法，其特征在于，包括：
反射型偏振板形成工序，其形成使第1振动方向的偏振光进行透射、对大致正交于前述第1振动方向的第2振动方向的偏振光进行反射的反射型偏振板；
结构体形成工序，其通过在前述反射型偏振板之上，形成关于二维方向、折射率周期性地变化的光学部，而形成具备前述反射型偏振板及前述光学部的结构体；和
结构体叠层工序，其在设置于大致平行于前述二维方向的基准面上的前述发光部之上将前述结构体叠层。
12.一种供给来自发光部的光的发光元件的制造方法，其特征在于，包括：
反射型偏振板形成工序，其在设置于基准面上的前述发光部之上，形成使第1振动方向的偏振光进行透射、对大致正交于前述第1方向的第2振动方向的偏振光进行反射的反射型偏振板；和
光学部形成工序，其在前述反射型偏振板之上，形成关于大致平行于前述基准面的二维方向、折射率周期性地变化的光学部。
13.一种图像显示装置，其特征在于，具有：
光源部，其具备权利要求1～10中的任何一项所述的发光元件；和
空间光调制装置，其相应于图像信号对来自前述光源部的光进行调制。
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