TW201411886A - 反射式相位延遲器及包含該反射式相位延遲器之半導體發光元件 - Google Patents

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Abstract

一種反射式相位延遲器以及包含該反射式相位延遲器之半導體發光元件。本發明之反射式相位延遲器用以將具有第一偏極態之光線轉換成具有第二偏極態之光線，並將其反射出去。

Description

反射式相位延遲器及包含該反射式相位延遲器之半導體發光元件
本發明係關於一種反射式相位延遲器(reflective phase retarder)以及包含該反射式相位延遲器之半導體發光元件(semiconductor light-emitting device)。
波板(wave plate)，也被稱之為相位延遲器，其可以設計用以轉換光線的偏極態。相位延遲器的先前技術大多為穿透式相位延遲器，可應用於光學系統裡，用來轉換穿透光線的偏極態。
反射式相位延遲器已被提出應用在例如微投影機等光學系統裡，藉以由提昇背光模組(backlight module)中之極化效率(polarization efficiency)來滿足微晶投影技術所應具備的高顯示對比(contrast ratio)的需求。
關於反射式相位延遲器的先前技術，目前僅見週期性(periodic)排列的凸條與溝渠之金屬繞射光柵(diffraction grating)，但其製作困難。也有金屬粒子構成的粗化表面做為反射式相位延遲器，惟其製作更為困難，目前僅見於理論。
此外，目前尚未見到採用反射式相位延遲器之半導體發光元件的結構被提出。
因此，本發明之一目的在於提供一種反射式相位延遲器，且製造容易。
此外，本發明之另一目的在於提供一種包含反射式相位延遲器之 半導體發光元件。
本發明之反射式相位延遲器之第一較佳具體實施例，包含基板、反射層以及多層膜結構層。反射層係形成在基板上。多層膜結構層係形成在反射層上且係由奇數層對稱性膜堆重複堆疊所構成。奇數層對稱性膜堆包含至少一非均向性介質薄膜(anisotropic medium film)。具有第一偏極態之光線自多層膜結構層之頂表面射入，經多層膜結構層將第一偏極態轉換成一第二偏極態，且經反射層反射從頂表面射出。
本發明之反射式相位延遲器之第二較佳具體實施例，包含透明基板、多層膜結構層以及反射層。多層膜結構層係形成在透明基板之第一表面上，且係由奇數層對稱性膜堆重複堆疊所構成。奇數層對稱性膜堆包含至少一非均向性介質薄膜。反射層係形成在多層膜結構層上。具有第一偏極態之光線自透明基板與第一表面相對之第二表面射入，經多層膜結構層將第一偏極態轉換成第二偏極態，且經反射層反射從第二表面射出。
於一具體實施例中，至少一非均向性介質薄膜皆係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。
本發明之反射式相位延遲器之第三較佳具體實施例，包含基板、反射層以及非均向性介質薄膜。反射層係形成在基板上。非均向性介質薄膜係形成在反射層上，且係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。具有第一偏極態之光線自非均向性介質薄膜射入，經非均向性介質薄膜將第一偏極態轉換成第二偏極態，且經反射層反射從非均向性介質薄膜射出。
本發明之反射式相位延遲器之第四較佳具體實施例，包含透明基板、非均向性介質薄膜以及反射層。非均向性介質薄膜係形成在透明基板之第一表面上，且係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。反射層係形成在非均向性介質薄膜上。具有第一偏極態之光線自透明與基板之 第一表面相對的第二表面射入，經非均向性介質薄膜將第一偏極態轉換成第二偏極態，且經反射層反射從第二表面射出。
本發明之半導體發光元件之一較佳具體實施例，包含半導體疊層、偏極分光鏡以及反射式相位延遲器。半導體疊層包含發光層。發光層能被電流激發以發射第一偏極態光線以及第二偏極態光線。偏極分光鏡係形成在半導體疊層之頂表面上，用以讓第一偏極態光線穿透，並反射第二偏極態光線。反射式相位延遲器係形成在半導體疊層之底表面上。經反射的第二偏極態光線射入反射式相位延遲器，經反射式相位延遲器轉換成第三偏極態光線，且經反射式相位延遲器反射至偏極分光鏡，進而穿透偏極分光鏡，其中第三偏極態光線之偏極態與第一偏極態光線之偏極態相同。
於一具體實施例中，反射式相位延遲器包含多層膜結構層以及反射層。多層膜結構層係形成在半導體疊層之底表面上，係由奇數層對稱性膜堆重複堆疊所構成。奇數層對稱性膜堆包含至少一非均向性介質薄膜。反射層係形成在多層膜結構層上。
於一具體實施例中，至少一非均向性介質薄膜皆係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。
於一具體實施例中，偏極分光鏡係由多條平行的次波長金屬線所構成，且相鄰的次波長金屬線具有固定的間距。
於一具體實施例中，偏極分光鏡係多層非均向性介質膜結構。
於一具體實施例中，偏極分光鏡包含結構層、多層低折射率介質膜以及多層高折射率介質膜。結構層係形成在頂表面上且其表面上具有多條平行的突出結構，且相鄰的突出結構具有固定的間距。多層高折射率介質膜係與多層低折射率介質膜交替地形成在結構層上。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得 到進一步的瞭解。
請參閱圖1，為根據本發明之第一較佳具體實施例之反射式相位延遲器1之剖面視圖。
如圖1所示，本發明之反射式相位延遲器1包含基板10、反射層12以及多層膜結構層14。反射層12係形成在基板10上。多層膜結構層14係形成在反射層12上。多層膜結構層14係由奇數層對稱性膜堆140重複堆疊所構成。奇數層對稱性膜堆140即如膜層為ABA或ABCBA或ABCDCBA等奇數層膜堆。對稱性膜堆的光學特性可等效視為一具有折射率N與相厚度ψ的等效薄膜，相厚度的物理意義為光進入薄膜後所行進的波長量，或稱之光相位的變化量。對稱性膜堆之等效折射率N與相厚度ψ為波長λ、組成薄膜中每層折射率、入射角、厚度的函數。若將此對稱膜堆重複m次，則等效之薄膜折射率仍為N，然相厚度ψ會增為原來的m倍(亦即m ψ)。特別地，奇數層對稱性膜堆140包含至少一非均向性介質薄膜。以對稱性膜堆140的膜系為(ABA)(ABA)....=(ABA)m為例，本發明之對稱性膜堆140中A層膜與B層膜可以只要當中一層具有光學非均向性(optical anisotropy)即可。圖1中奇數層對稱性膜堆140為非均向性介質薄膜142/均向性介質薄膜144/非均向性介質薄膜142所構成，以產生相位延遲的特性。藉此，本發明之反射式相位延遲器1能於廣波域的範圍具有相當均勻的相位延遲效果，此一效果又稱為低色差相位延遲。
具有第一偏極態之光線自多層膜結構層14之頂表面141射入，經多層膜結構層14將第一偏極態轉換成一第二偏極態，且經反射層12反射從頂表面射出140。於實際應用中，當光由空氣入射進入非均向性介質薄膜142時，非均向性介質薄膜142之三主軸折射率相異的特性使得相位產生變化，再藉由反射層12與多層膜結構層14間高反射介面之色散特性，反射後在可見光範圍相位延遲二分之一波長，並 且入射之P(或S)偏極態光可經過本發明之反射式相位延遲器1反射後轉換為S(或P)偏極態光。
於一具體實施例中，非均向性介質薄膜142係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。
於一具體實施例中，非均向性介質薄膜142以及均向性介質薄膜144皆係由五氧化二鉭(Ta2O5)所形成。
進一步，本發明之反射式相位延遲器1並且包含至少一匹配層16，如圖1所示之匹配層16。匹配層16係形成在多層膜結構層14上，以降低光線入射多層膜結構層14的表面之反射率，讓光線能完整進入多層膜結構層14。
請參閱圖2，為根據本發明之第二較佳具體實施例之反射式相位延遲器2之剖面視圖。
如圖2所示，本發明之反射式相位延遲器2包含透明基板20、多層膜結構層22以及反射層24。多層膜結構層22係形成在透明基板20之第一表面202上。多層膜結構層22係由奇數層對稱性膜堆220重複堆疊所構成。奇數層對稱性膜堆220即如膜層為ABA或ABCBA或ABCDCBA等奇數層膜堆。特別地，奇數層對稱性膜堆220包含至少一非均向性介質薄膜。以對稱性膜堆220的膜系為(ABA)(ABA)....=(ABA)m為例，本發明之對稱性膜堆220中A層膜與B層膜可以只要當中一層具有光學非均向性即可。圖2中奇數層對稱性膜堆220為非均向性介質薄膜222/均向性介質薄膜224/非均向性介質薄膜222所構成，以產生相位延遲的特性。藉此，本發明之反射式相位延遲器2能於廣波域的範圍具有相當均勻的相位延遲效果。
具有第一偏極態之光線自透與明基板20之第一表面202相對的第二表面204射入，經多層膜結構層22將第一偏極態轉換成第二偏極態，且經反射層24反射從第二表面204射出。
於一具體實施例中，非均向性介質薄膜222係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。
於一具體實施例中，非均向性介質薄膜222以及均向性介質薄膜224皆係由五氧化二鉭(Ta2O5)所形成。
進一步，本發明之反射式相位延遲器2並且包含至少一匹配層26，如圖2所示之匹配層26。匹配層16係形成在透明基板20與多層膜結構層22之間，以降低光線入射多層膜結構層22之反射率。
請參閱圖3，為根據本發明之第三較佳具體實施例之反射式相位延遲器3之剖面視圖。
如圖3所示，本發明之反射式相位延遲器3包含基板30、反射層32以及非均向性介質薄膜34。反射層32係形成在基板30上。非均向性介質薄膜34係形成在反射層32上，並且係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。具有第一偏極態之光線自非均向性介質薄膜34射入，經非均向性介質薄膜34將第一偏極態轉換成第二偏極態，且經反射層32反射從非均向性介質薄膜34射出。
於一具體實施例中，非均向性介質薄膜34係由五氧化二鉭(Ta2O5)所形成。
進一步，本發明之反射式相位延遲器3並且包含至少一匹配層36，如圖3所示之匹配層36。匹配層36係形成在非均向性介質薄膜34上，以降低光線入射非均向性介質薄膜34的表面之反射率。
請參閱圖4，為根據本發明之第四較佳具體實施例之反射式相位延遲器4之剖面視圖。
如圖4所示，本發明之反射式相位延遲器4包含透明基板40、非均向性介質薄膜44以及反射層42。非均向性介質薄膜44係形成在透 明基板40之第一表面402上，且係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。反射層44係形成在非均向性介質薄膜42上。具有第一偏極態之光線自透明與基板40之第一表面402相對的第二表面404射入，經非均向性介質薄膜42將第一偏極態轉換成第二偏極態，且經反射層44反射從第二表面404射出。
於一具體實施例中，非均向性介質薄膜42係由五氧化二鉭(Ta2O5)所形成。
進一步，本發明之反射式相位延遲器4並且包含至少一匹配層46，如圖4所示之匹配層46。匹配層46係形成在透明基板40與非均向性介質薄膜44之間，以降低光線入射非均向性介質薄膜44的表面之反射率。
請參閱圖5，係示意地繪示本發明之反射式相位延遲器3之範例一的結構，將詳述於下。首先，製備由BK7材料形成的玻璃基板30。接著，在玻璃基板30上蒸鍍均向性金屬材料如銀(Ag)，膜厚為約200nm，做為反射層32。接著，再斜向蒸鍍介質材料Ta2O5，以得到主軸與玻璃基板30之法線方向夾角為約34度(即圖5中β角約等於34度)之非均向性Ta2O5薄膜34，此組態可做為單層斜向蒸鍍反射式相位延遲器3。非均向性介質薄膜34之三主軸折射率為1.765、1.653與1.751，膜厚為約1600 nm。最後，在非均向性介質薄膜34上蒸鍍匹配膜36。
請參閱圖6，為本發明之反射式相位延遲器3之範例一的局部剖面掃描式電子顯微鏡(SEM)照片，其顯示非均向性介質薄膜34的微結構以及厚度。然後，使S偏極態光線(例如，如圖5所示的S偏極態入射光)由折射率為1.6之均向性介質傳播至圖5所示的反射式相位延遲器3。在垂直入射時，入射S偏極態光之電場分成兩個振幅相似的特徵波，經過在非均向性介質薄膜34裡的傳播後，再經由反射層32反射後，兩種特徵波的相位差決定了反射後S偏極態光線跟P偏極態光 線之相位延遲量△。如圖7所示，本發明之反射式相位延遲器3之範例一在可見光波長範圍(400nm~~700nm)，相位延遲量△為180±45.5度，並且當入射光角度為0度~40度會有超過百分之八十的S偏極態光線偶合至P偏極態光線。因此，本發明之反射式相位延遲器3之範例一可做為高效率的偏極態轉換器。圖6及圖7足以證明本發明之反射式相位延遲器其製造容易。
本發明之反射式相位延遲器1之範例二，將詳述於下。為了進一步達到在可見光波段之消色差波板，同樣在BK7材料形成的玻璃基板10上蒸鍍均向性金屬材料如銀，膜厚為約200nm，做為反射層12。接著，再斜向蒸鍍Ta2O5斜向柱狀晶體結構所構成的非均向性Ta2O5薄膜142，再蒸鍍Ta2O5均向性介質薄膜144，以構成奇數層對稱性膜堆140，再重複堆疊奇數層對稱性膜堆140以形成如圖1所示之結構。請參閱圖8，為本發明之反射式相位延遲器1之範例二的局部剖面SEM照片，其顯示非均向性介質薄膜142的微結構、均向性Ta2O5薄膜144以及其厚度。非均向性Ta2O5薄膜142之對X偏極光與Y偏極光的折射率分別為nx=1.311與ny=1.405，膜厚為76 nm，而均向性Ta2O5薄膜144之折射率為2.2，膜厚度為約105 nm，經由週期性(非均向性Ta2O5薄膜/均向性Ta2O5薄膜/非均向性Ta2O5薄膜)排列8個週期之後，在8個週期奇數層對稱性膜堆140與空氣之間加入折射率匹配膜系，用以降低反射以及相位延遲隨波長變化。此折射率匹配膜系，由三層均向性薄膜構成(RSR)，R層材料為MgF2且厚度為80nm，S層材料為ZrO2且厚度為110nm。當入射光為S偏極態時，光之電場分成兩個振幅相似的特徵波，經過在週期性多層膜結構層14裡的傳播後再經由反射層12反射後，兩種特徵波的相位差決定了反射後S跟P偏極態之相位延遲量△，透過設計週期性多層膜結構層14可提供不隨波長改變的相位延遲。如圖9所示，本發明之反射式相位延遲器1之範例二在可見光波長範圍(450nm~700nm)，相位延遲量△為180±23.4度，並且當入射光角度為0度~15度會有超過百分之九十的S偏極態光線偶合至P偏極態光線。因此，本發明之反射式相位延 遲器1之範例二可做為高效率的偏極態轉換器。圖8及圖9再次證明本發明之反射式相位延遲器其製造容易。
請參閱圖10，為根據本發明之一較佳具體實施例之半導體發光元件5之剖面視圖。
如圖10所示，本發明之半導體發光元件5包含半導體疊層50、偏極分光鏡52以及反射式相位延遲器54。圖10所繪示之半導體疊層50各層之材料係以一發光二極體為範例。半導體疊層50包含發光層502。發光層502能被電流激發以發射第一偏極態光線(如P偏極態光線)以及第二偏極態光線(如S偏極態光線)。
偏極分光鏡52係形成在半導體疊層50之頂表面504上，用以讓第一偏極態光線(如P偏極態光線)穿透，並反射第二偏極態光線(如S偏極態光線)。反射式相位延遲器54係形成在半導體疊層50之底表面506上。如圖10所示，半導體疊層50並且包含半導體基板508。半導體基板508提供底表面506。
經反射的第二偏極態光線(如S偏極態光線)射入反射式相位延遲器54，經反射式相位延遲器54轉換成第三偏極態光線，且經反射式相位延遲器54反射至偏極分光鏡52，進而穿透偏極分光鏡52，其中第三偏極態光線之偏極態與第一偏極態光線之偏極態相同。藉此，本發明之半導體發光元件5的極化效率可以明顯提升。
於一具體實施例中，反射式相位延遲器54包含多層膜結構層542以及反射層544。多層膜結構層542係形成在半導體疊層50之底表面506上，並且係由奇數層對稱性膜堆546重複堆疊所構成。奇數層對稱性膜堆之結構與功效已於上文中詳述，在此不再贅述。特別地，奇數層對稱性膜堆546包含至少一非均向性介質薄膜。以對稱性膜堆546的膜系為(ABA)(ABA)....=(ABA)m為例，本發明之對稱性膜堆546中A層膜與B層膜可以只要當中一層具有光學非均向性即可。圖10 中奇數層對稱性膜堆546為非均向性介質薄膜547/均向性介質薄膜548/非均向性介質薄膜547所構成，以產生相位延遲的特性。藉此，本發明之反射式相位延遲器54能於廣波域的範圍具有相當均勻的相位延遲效果。反射層544係形成在多層膜結構層542上。
於一具體實施例中，非均向性介質薄膜547係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。
於一具體實施例中，非均向性介質薄膜547以及均向性介質薄膜548皆係由五氧化二鉭(Ta2O5)所形成。
於一具體實施例中，本發明之反射式相位延遲器54並且包含至少一匹配層549，如圖10所示之匹配層549。匹配層549係形成在多層膜結構層542與半導體疊層50之頂表面504之間，以降低光線入射多層膜結構層542之反射率。
於一具體實施例中，偏極分光鏡52係由多條平行的次波長金屬線所構成，且相鄰的次波長金屬線具有固定的間距。於一範例中，利用鋁製作週期性金屬線結構，鋁金屬線截面積為一矩形，寬度d為40 nm，高度h為150 nm，金屬線之間距離L為100 nm，其結構為次波長光柵。當入射光電場平行金屬線結構，在此例為P偏極光時，穿透率為在可見光波段(400 nm~700 nm)平均為0.4%，反射率平均為73.3%。而當入射光電場垂直金屬線結構，在此例為S偏極光，穿透率為在可見光波段平均為84.7%，反射率平均為3.1%。因此利用此特性入射非偏極光(unpolarized light)，可將P偏極光反射而S偏極穿透，進而達到偏極分光之效果。
於另一具體實施例中，偏極分光鏡52係多層非均向性介質膜結構。由於非均向性薄膜具有雙折射特性(birefringence)，對於入射不同偏極光，所展現的折射率也不同，所以利用此特性可用來設計偏極分光鏡。於一範例中，選用材料為氧化鋯(ZrO2)製鍍不同的非均向性介 質薄膜定義為層1與層2，其中對於S偏極態光，層1與層2的折射率標示為(nS1,nS2)為(1.667,1.583)，而對於P偏極態光，層1與層2之折射率為(nP1,nP2)為(1.624,1.624)。重複且交替地堆疊層1與層2膜，完成多層非均向性介質膜結構。針對S偏極態光設計為在波長550nm，膜厚為四分之一高反射膜堆，而對P偏極態光為高透射膜堆，當層1與層2重複交替堆疊30週期，即達成在波長550nm時，S偏極態光透射率為9%，P偏極態光透射率為97%%。因此，透過此多層非均向性介質膜結構可達到分離S偏極態光與P偏極態光。
於另一具體實施例中，偏極分光鏡52包含結構層、多層低折射率介質膜以及多層高折射率介質膜。結構層係形成在半導體疊層50之頂表面504上，並且其表面上具有多條平行的突出結構，且相鄰的突出結構具有固定的間距。多層高折射率介質膜係與多層低折射率介質膜交替地形成在結構層上。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
1‧‧‧反射式相位延遲器
10‧‧‧基板
12‧‧‧反射層
14‧‧‧多層膜結構層
140‧‧‧奇數層對稱性膜堆
141‧‧‧頂表面
142‧‧‧非均向性介質薄膜
144‧‧‧均向性介質薄膜
140‧‧‧頂表面
16‧‧‧匹配層
2‧‧‧反射式相位延遲器
20‧‧‧透明基板
202‧‧‧第一表面
204‧‧‧第二表面
22‧‧‧多層膜結構層
220‧‧‧奇數層對稱性膜堆
222‧‧‧非均向性介質薄膜
224‧‧‧均向性介質薄膜
24‧‧‧反射層
26‧‧‧匹配層
3‧‧‧反射式相位延遲器
30‧‧‧基板
32‧‧‧反射層
34‧‧‧非均向性介質薄膜
36‧‧‧匹配層
4‧‧‧反射式相位延遲器
402‧‧‧第一表面
404‧‧‧第二表面
40‧‧‧透明基板
44‧‧‧非均向性介質薄膜
44‧‧‧反射層
46‧‧‧匹配層
5‧‧‧半導體發光元件
50‧‧‧半導體疊層
502‧‧‧發光層
504‧‧‧頂表面
506‧‧‧底表面
508‧‧‧半導體基板
52‧‧‧偏極分光鏡
54‧‧‧反射式相位延遲器
542‧‧‧多層膜結構層
544‧‧‧反射層
546‧‧‧奇數層對稱性膜堆
547‧‧‧非均向性介質薄膜
548‧‧‧均向性介質薄膜
549‧‧‧匹配層
圖1係根據本發明之第一較佳具體實施例之反射式相位延遲器之剖面視圖。
圖2係根據本發明之第二較佳具體實施例之反射式相位延遲器之剖面視圖。
圖3係根據本發明之第三較佳具體實施例之反射式相位延遲器之剖面視圖。
圖4係根據本發明之第四較佳具體實施例之反射式相位延遲器之剖面視圖。
圖5係本發明之反射式相位延遲器之之範例一的結構示意圖。
圖6為本發明之反射式相位延遲器之範例一的局部剖面SEM照片。
圖7為本發明之反射式相位延遲器之範例一在可見光波長範圍之相位延遲量量測結果。
圖8為本發明之反射式相位延遲器之範例二的局部剖面SEM照片。
圖9為本發明之反射式相位延遲器之範例二在可見光波長範圍之相位延遲量量測結果。
圖10係根據本發明之一較佳具體實施例之半導體發光元件之剖面視圖。
1‧‧‧反射式相位延遲器
10‧‧‧基板
12‧‧‧反射層
14‧‧‧多層膜結構層
140‧‧‧奇數層對稱性膜堆
141‧‧‧頂表面
142‧‧‧非均向性介質薄膜
144‧‧‧均向性介質薄膜
140‧‧‧頂表面
16‧‧‧匹配層

Claims (15)

  1. 一種反射式相位延遲器，包含：一基板；一反射層，係形成在該基板上；以及一多層膜結構層，係形成在該反射層上且係由奇數層對稱性膜堆重複堆疊所構成，該奇數層對稱性膜堆包含至少一非均向性介質薄膜，其中具有一第一偏極態之一光線自該多層膜結構層之一頂表面射入，經該多層膜結構層將該第一偏極態轉換成一第二偏極態，且經該反射層反射從該頂表面射出。
  2. 如請求項1所述之反射式相位延遲器，其中該至少一非均向性介質薄膜皆係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。
  3. 如請求項2所述之反射式相位延遲器，進一步包含：至少一匹配層，係形成在多層膜結構層上，以降低該光線入射該多層膜結構層的表面之反射率。
  4. 一反射式相位延遲器，包含：一透明基板；一多層膜結構層，係形成在該透明基板之一第一表面上且係由奇數層對稱性膜堆重複堆疊所構成，該奇數層對稱性膜堆包含至少一非均向性介質薄膜；以及一反射層，係形成在該多層膜結構層上，其中具有一第一偏極態之一光線自與該透明基板之該第一表面相對之一第二表面射入，經該多層膜結構層將該第一偏極態轉換成一第二偏極態，且經該反射層反射從該第二表面射出。
  5. 如請求項4所述之反射式相位延遲器，其中該至少一非均向性介質薄膜皆係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。
  6. 如請求項5所述之反射式相位延遲器，進一步包含：至少一匹配層，係形成在該透明基板與該多層膜結構層之間，以降低該光線入射該多層膜結構層的表面之反射率。
  7. 一反射式相位延遲器，包含：一基板；一反射層，係形成在該基板上；以及一非均向性介質薄膜，係形成在該反射層上且係由奈米柱狀介質結構陣列所構成，其中具有一第一偏極態之一光線自該非均向性介質薄膜射入，經該非均向性介質薄膜將該第一偏極態轉換成一第二偏極態，且經該反射層反射從該非均向性介質薄膜射出。
  8. 一反射式相位延遲器，包含：一透明基板；一非均向性介質薄膜，係形成在該透明基板之一第一表面上且係由奈米柱狀介質結構陣列所構成；以及一反射層，係形成在該非均向性介質薄膜上，其中具有一第一偏極態之一光線自該透明基板與該第一表面相對之一第二表面射入，經該非均向性介質薄膜將該第一偏極態轉換成一第二偏極態，且經該反射層反射從該第二表面射出。
  9. 一種半導體發光元件，包含：一半導體疊層，包含一發光層，其中該發光層能被一電流激發以發射一第一偏極態光線以及一第二偏極態光線；一偏極分光鏡，係形成在該半導體疊層之一頂表面上，用以讓該第一偏極態光線穿透，並反射該第二偏極態光線；以及一反射式相位延遲器，係形成在該半導體疊層之一底表面上，其中該經反射的第二偏極態光線射入該反射式相位延遲器，經該反射式相位延遲器轉換成一第三偏極態光線，且經該反射式相位延遲器反射至該偏極分光 鏡，進而穿透該偏極分光鏡，該第三偏極態光線之偏極態與該第一偏極態光線之偏極態相同。
  10. 如請求項9所述之半導體發光元件，其中該反射式相位延遲器包含：一多層膜結構層，係形成在該底表面上且係由奇數層對稱性膜堆重複堆疊所構成，該奇數層對稱性膜堆包含至少一非均向性介質薄膜；以及一反射層，係形成在該多層膜結構層上。
  11. 如請求項10所述之半導體發光元件，其中該至少一非均向性介質薄膜皆係由奈米柱狀介質結構陣列所構成。
  12. 如請求項10所述之半導體發光元件，其中該反射式相位延遲器並且包含：至少一匹配層，係形成在該透明基板與該多層膜結構層之間，以降低該經反射的第二偏極態光線入射該多層膜結構層的表面之反射率。
  13. 如請求項10所述之半導體發光元件，其中該偏極分光鏡係由多條平行的次波長金屬線所構成，且相鄰的次波長金屬線具有一固定的間距。
  14. 如請求項10所述之半導體發光元件，其中該偏極分光鏡係一多層非均向性介質膜結構。
  15. 如請求項10所述之半導體發光元件，其中該偏極分光鏡包含：一結構層，係形成在該頂表面上且其一表面上具有多條平行的突出結構，且相鄰的突出結構具有一固定的間距；多層低折射率介質膜；以及多層高折射率介質膜，係與該多層低折射率介質膜交替地形成在該結構層上。
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