[发明专利]波长板、发光元件和使用该发光元件的图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发射线偏振光的发光元件，和一种使用该发光元件的图像显示装置。

背景技术

已经提供了使用发光二极管（LED）作为发光元件的图像显示装置。这种类型的图像显示装置被构造为包括：用于分别地发射红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）颜色的光的多个LED；来自该多个LED的光进入其中的照明光学系统；包括液晶显示器面板的光阀，来自照明光学系统的光进入液晶显示器面板中；用于合成来自光阀的、具有分别的颜色的光的颜色合成棱镜；和用于将来自颜色合成棱镜的光投影到投影屏幕上的投影光学系统。

在如此构造的图像显示装置中，为了增加投影图像的亮度，要求在从发光元件到投影光学系统的光路中尽可能地防止光损失。

在前述构件中，液晶显示器面板和颜色合成棱镜是偏振依赖的。因此，为了实现高效率的光学系统，发光元件最好是发射线偏振光。

可以采用包括偏振器、波长板和反射层的发光元件作为用于发射线偏振光的发光元件。

作为包括偏振器、波长板和反射层的发光元件，存在这样一种元件，该元件使被偏振器反射的光经由波长板在反射层上反射，并且再次经由波长板改变偏振方向以使该光进入偏振器中；和这样一种元件，该元件使光进入第一和第二偏振器中，相互正交的偏振光通过该第一和第二偏振器，该元件利用波长板向通过偏振器之一的光提供相位差以改变偏振方向，并且相应地将通过第一和第二偏振器的光作为在偏振方向上变得一致的线偏振光发射。

在如此构造的发光元件中，用于改变偏振方向的波长板是重要的。通常，波长板具有窄的入射角容许范围以用作波长板，并且因此加宽波长的入射角容许范围是用于提高发光元件的性能的重要因素之一。

为了提出一种能够以低成本工业制造并且呈现具有在平面内的光轴的、大的双折射并且允许具有小的光路长度的、大的开口面积的双折射元件，专利文献1（JP2001-51122A）公开了一种周期结构，该周期结构是包括在三维正交坐标x、y和z中的折射率不同的两个或者更多类型的透明部件的z轴方向多层结构：作为用于每一个透明部件的堆叠单元的层的形状在x轴方向上具有周期性的凹形-凸形结构，并且在y轴方向上具有一样的或者比x轴方向上的大的长度的周期性的、或者非周期性的凹形-凸形结构，并且通过以比在z方向上的第一布拉格条件短的每一个周期重复该形状而在z轴方向上堆叠层。通过使得光相对于xy表面垂直地或者倾斜地进入这个周期结构，并且在具有在x方向上的电场分量的偏振波和具有在y方向的电场分量的偏振波之间提供相位差，将该周期结构用作相位板。

为了扩展偏振分离元件的操作带并且增加入射角容差，专利文献2（WO2004-113974A1）公开了一种关于在专利文献1中公开的构造逐渐地改变在z方向上的堆叠周期的构造。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP2001-51122A

专利文献2：WO2004-113974A1

发明内容

本发明所要解决的问题

根据在专利文献2中描述的发明，在z方向上的堆叠周期逐渐地改变。然而，因为用于使用波长的堆叠周期被用作偏振分离元件，所以堆叠周期被限定为位于与凹形-凸形结构的纵向方向平行的偏振光（TE偏振光）的带隙中，并且位于用于与凹形-凸形结构的纵向方向垂直的偏振光（TM偏振光）的带中。结果，该堆叠结构不能被用作波长板。

本发明提供一种能够实现高入射角容差的波长板、一种能够在宽角度范围内发射线偏振光的发光元件，和一种能够实现高的光使用效率的图像显示装置。

解决问题的方案

根据本发明，一种波长版，其中高折射率层和低折射率层被交替地堆叠，每一个层在平面内在一个方向上具有周期等于或者短于波长的凹形-凸形结构，该波长板包括：作为在高折射率层和低折射率层的厚度方向上的周期的，

第一周期，该第一周期被限定为使得使用波长能够属于光子带结构（photonic band structure）的第一带；和

第二周期，该第二周期被限定为使得所述使用波长能够属于比光子带结构的第二带的中心波长更长的波长侧。

根据本发明，一种具有前述波长板的发光元件包括：

发光层，所述发光层用于发射光；

偏振器和波长板，所述偏振器和波长板关于发光层被布置于出射面侧上；和

反射层，所述反射层关于发光层被设置在与出射面相反的侧上。

根据本发明，一种图像显示装置使用具有前述构造的发光元件。

本发明的效果