[发明专利]光源单元和具有其的投影显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有由发光二极管（LED）代表的表面发射发光元件的光源单元，并且特别地涉及一种能够输出偏振光的光源单元。

背景技术

一些近来的液晶投影仪使用LED作为用于照明液晶面板的光源。

通常，在液晶投影仪中，需要利用偏振光照射液晶面板。来自LED的输出光是非偏振光。因此，如果LED被用作用于照明液晶面板的光源，则来自LED的全部的光线需要在一个方向上偏振。

图1示出一种能够使来自LED的全部光线在一个方向上偏振的光源单元。

如在图1中所示，该光源单元包括LED100和与LED100的发光面相对地定位的偏振器101。

偏振器101可以包括在平面中为一维的、周期性凹进和凸出图案或者可以从聚合物形成。在这里使用的偏振器101包括凹进和凸出图案。

偏振器101包括透射轴，并且透射具有平行于透射轴的偏振分量的光，而反射具有与透射轴正交的偏振分量的光。在具有凹进和凸出图案的偏振器101中，透射轴基本与凹进和凸出图案的周期方向相一致。在此情形中，对于在偏振器101上入射的光，平行于凹进和凸出图案的周期方向的偏振分量被称作TM波（或者TM偏振光）。平行于凹进和凸出图案的纵向方向（其与周期方向正交）的偏振分量被称作TE波（或者TE偏振光）。即，在从LED100的发光面出射的光中包括的TM波穿过偏振器101，而也在其中包括的TE波被偏振器101朝向LED100反射。

LED100的发光面镜面反射来自偏振器101的TE波。反射光朝向偏振器101行进。关于TE波被发光面的镜面反射，入射光和反射光具有相同的偏振方向。即，即使在镜面反射之后，也维持在镜面反射之前存在的偏振方向。

根据上述光源单元，仅包括在通过LED100的发光面出射的光中的TM波穿过偏振器101。这允许从光源单元输出的全部的光线在一个方向上偏振。

然而，如在图2中所示，在被反复地反射的同时，在通过LED100的发光面出射的光中包括的TE波在LED100的发光面和偏振器101之间传播。TE波不能被用作来自光源单元的输出光。

当在LED和偏振器之间设置用于将TE波偏振转换成TM波的装置，例如，四分之一波片时，从光源单元的出射光的强度能够增加。图3示出具有四分之一波片的光源单元。

如在图3中所示，四分之一波片102被设置在LED100和偏振器101之间。四分之一波片102被邻近于作为热源的LED100的发光面布置。因此需要由具有高耐热性的材料形成四分之一波片102。目前，由诸如石英或者云母的、提供高耐热性的晶体形成四分之一波片102。在考虑到处理准确度等的情况下，这种四分之一波片具有被设定为几百μm的厚度。

如在图4中所示，被偏振器101反射的TE波被四分之一波片102转换成圆偏振光。圆偏振光然后进入LED100的发光面。

已经进入LED100的发光面的圆偏振光被镜面反射。被镜面反射的光在维持圆偏振的情况下进入四分之一波片102。来自LED100的发光面的圆偏振光被四分之一波片102转换成TM波。来自四分之一波片102的TM波穿过偏振器101。

如上所述，被偏振器101反射的TE波通过穿过四分之一波片102两次，即，当从偏振器101朝向LED10行进时和当从TE波由此被反射的LED100的发光面朝向偏振器101镜面行进时被转换成TM波。以此方式将TE波偏振转换成TM波使得能够增加从光源单元的出射光的强度。

专利文献1公开了一项涉及包括LED和偏振器的光源单元的技术。专利文献2公开了一项涉及具有被设置在LED和偏振器之间的四分之一波片的光源单元的技术。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP2008-60534A

专利文献2：JP2005-79104A

发明内容

然而，图3所示光源单元存在以下问题。

在与LED100的发光面相对地设置偏振器101的光源单元中，在LED100的发光面和偏振器101之间传播的光的一部分通过光源单元的侧表面泄漏到外部。通过侧表面泄漏的光具有大的出射角并且不能被耦合到投影仪的光学系统。因此，光不能被有效率地使用。而且，阻止了泄漏光穿过偏振器101并且因此具有不同于其它光线的偏振方向的偏振方向。因此，即使利用这种光照射液晶面板也导致仅仅大约总光量的一半的利用率。