偏极化发光元件制造技术

一种偏极化发光元件，包括第一反射器、发光二极管芯片、荧光材料层、第二反射器以及偏极化元件。在上述的偏极化发光元件中，发光二极管芯片所发出的第一光线（如紫外线）会被局限于第一反射器与第二反射器所构成的共振腔中，以使第一光线能够充分地照射荧光材料层而产生较多的第二光线（如可见光），进而强化光转换效率。值得注意的是，第二反射器适于反射第一光线，并让绝大部分的第二光线通过，而位于共振腔外的偏极化元件则可有效地将第二光线偏极化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发光元件(light emitting device)，且特别涉及一种偏极化发光元件(polarized light emitting device)。
技术介绍
近几年来，由于发光二极管的发光效率不断提高，使得发光二极管在某些领域已渐渐取代日光灯与白炽灯泡，例如需要快速反应的扫描仪灯源、液晶显示器的背光源或前光源汽车的仪表板照明、交通信号灯、一般的照明装置，以及投影机的光源等。一般常见的发光二极管属于一种半导体元件，其材料通常使用III-V族元素如磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)等。发光二极管的发光原理是将电能转化为光，也就是对上述化合物半导体施加电流，通过电子、空穴的结合而将过剩的能量以光的形式释放出来，进而达到发光的效果。由于发光二极管的发光现象不是通过加热发光或放电发光，而是属于冷发光，因此发光二极管的寿命长达十万小时以上，且无须暖灯时间(idling time)。此外，发光二极管还具有反应速度快(约为10-9秒)、体积小、低用电量、低污染、高可靠度、适合批量生产等优点，所以发光二极管所能应用的领域十分广泛。以投影机为例，寿命较长的发光二极管已逐渐被应用于其光源系统内，相关的公知技术已披露于US 5,962,971、US 5,813,753、TW569479以及中国台湾专利申请号93141534的内容中。然而，这些公知技术主要是利用紫外线滤光片(UV filter)、长波/短波通滤波片(longwave/short wave pass filter)、准全方位反射片(pseudo omni-directionalreflector)或全方位反射片(omni-directional reflector)来提高整体的发光效率，但有关于如何使发光二极管所提供的光线偏极化，并未有详细的披露。
技术实现思路
本专利技术的目的是在提供一种发光效率良好的偏极化发光元件。本专利技术的另一目的是提供一种极化效率良好的偏极化发光元件。为达上述目的，本专利技术提出一种偏极化发光元件，包括第一反射器、发光二极管芯片、荧光材料层、第二反射器以及偏极化元件。其中，发光二极管芯片设置于第一反射器上，且发光二极管芯片适于发出第一光线。荧光材料层设置于第一反射器内，以包覆发光二极管芯片，当荧光材料层被第一光线照射时，荧光材料层会发出第二光线。第一反射器与第二反射器构成围住发光二极管芯片以及荧光材料层的共振腔，而第一反射器适于反射第一光线以及第二光线，且第二反射器适于反射第一光线，并让第二光线通过。偏极化元件设置于共振腔外，且位于第二光线的传递路径上，以使通过第二反射器的第二光线偏极化。为达上述目的，本专利技术提出一种偏极化发光元件，包括反射器、发光二极管芯片、荧光材料层以及偏极化元件。其中，发光二极管芯片设置于反射器上，且发光二极管芯片适于发出第一光线。荧光材料层设置于反射器内，以包覆发光二极管芯片，当荧光材料层被第一光线照射时，荧光材料层会发出第二光线，而反射器适于反射第一光线以及第二光线。偏极化元件位于第二光线的传递路径上，以使第二光线偏极化。在本专利技术之一实施例中，第一反射器例如是金属反射罩、全方位反射器或准全方位反射器，而第二反射器例如是全方位反射器或准全方位反射器。在本专利技术之一实施例中，荧光材料层包括胶体以及荧光材料。其中，胶体设置于第二反射器内，以包覆发光二极管芯片，而荧光材料则分布于胶体内。举例而言，发光二极管芯片可为紫外线发光二极管芯片，而荧光材料包括红色荧光材料、绿色荧光材料及/或蓝色荧光材料。此外，发光二极管芯片也可以是蓝光发光二极管芯片，而荧光材料则包括黄色荧光材料。在本专利技术之一实施例中，偏极化元件可设置于第二反射器上。此外，偏极化元件例如是光子晶体偏极分光片(photonic crystalpolarizer)。举例而言，偏极化元件包括共用基板、多层第一光学薄膜以及多层第二光学薄膜。其中，共用基板具有第一表面以及第二表面，且共用基板具有位于第一表面上的周期性凹凸结构。第一光学薄膜与第二光学薄膜彼此交替堆叠于共用基板的第一表面上，且第一光学薄膜的折射率与第二光学薄膜的折射率不同。此外，第二反射器包括多层第三光学薄膜以及多层第四光学薄膜。其中，第三光学薄膜与第四光学薄膜彼此交替堆叠于共用基板的第二表面上，且第三光学薄膜的折射率与第四光学薄膜的折射率不同。然而，偏极化元件与第二反射器也可分别制造于第一基板与第二基板(不同的基板)上。在本专利技术之一实施例中，第一光学薄膜的材料例如是TiO2、Ta2O5、Nb2O5、CeO2或ZnS，而第二光学薄膜的材料例如是SiO2或MgF2。此外，第三光学薄膜的材料例如是TiO2、Ta2O5、Nb2O5、CeO2或ZnS，而第四光学薄膜的材料例如是SiO2或MgF2。在本专利技术之一实施例中，偏极化元件设置于第二反射器上方。而在一较佳实施例中，位于第二反射器上方的偏极化元件与第一反射器连接。本专利技术之一实施例中，偏极化发光元件可进一步包括设置于第二反射器与偏极化元件之间的透镜。为让本专利技术之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术第一实施例的偏极化发光元件的示意图。图2为图1中偏极化元件与第二反射器的示意图。图3为图1中偏极化元件的示意图。图4为本专利技术第二实施例的偏极化发光元件的示意图。图5为图4中偏极化元件、透镜以及第二反射器的示意图。图6为本专利技术之偏极化发光元件的光谱图。图7为光子晶体偏极分光片的法向量与入射光线(入射角θ)的示意图。图8A为不同入射角θ的情况下，偏极化发光元件中TM模态的光谱图。图8B为不同入射角θ的情况下，偏极化发光元件中TE模态的光谱图。图9为本专利技术第三实施例的偏极化发光元件的示意图。图10为本专利技术第四实施例的偏极化发光元件阵列的示意图。主要元件标记说明100、200、300偏极化发光元件110第一反射器120发光二极管芯片130荧光材料层132胶体134荧光材料140第二反射器150偏极化元件152共用基板154第一光学薄膜 156第二光学薄膜150a第一表面150b第二表面150c周期性凹凸结构160透镜210、220基板400偏极化发光元件阵列410R、410G、410B偏极化发光元件L1第一光线L2第二光线C共振腔具体实施方式第一实施例图1为本专利技术第一实施例的偏极化发光元件的示意图。请参照图1，本实施例的偏极化发光元件100包括第一反射器110、发光二极管芯片120、荧光材料层130、第二反射器140以及偏极化元件150。其中，发光二极管芯片120设置于第一反射器110上，且发光二极管芯片120适于发出第一光线L1。荧光材料层130设置于第一反射器110内，以包覆发光二极管芯片120，当荧光材料130被第一光线照射L1时，荧光材料130会发出第二光线L2。第一反射器110与第二反射器140构成围住发光二极管芯片120以及荧光材料层130的共振腔C，而第一反射器110适于反射第一光线L1以及第二光线L2，且第二反射器140适于反射第一光线L1，并让第二光线L2通过。偏极化元件150设置于共振腔C外，且位于第二光线L2的传递路径上，以使通过第二反射器140的第二光线L2偏极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏极化发光元件，其特征是包括：第一反射器；发光二极管芯片，设置于上述第一反射器上，其中上述发光二极管芯片适于发出第一光线；荧光材料层，设置于上述第一反射器内，以包覆上述发光二极管芯片，当荧光材料层被上述第一光线照 射时，上述荧光材料层会发出第二光线；第二反射器，与上述第一反射器构成围住上述发光二极管芯片以及上述荧光材料层的共振腔，其中上述第一反射器适于反射上述第一光线以及上述第二光线，而上述第二反射器适于反射上述第一光线，并让上述第二光线通过 ；以及偏极化元件，设置于上述共振腔外，且位于上述第二光线的传递路径上，以使通过上述第二反射器的上述第二光线偏极化。

【技术特征摘要】
1.一种偏极化发光元件，其特征是包括第一反射器；发光二极管芯片，设置于上述第一反射器上，其中上述发光二极管芯片适于发出第一光线；荧光材料层，设置于上述第一反射器内，以包覆上述发光二极管芯片，当荧光材料层被上述第一光线照射时，上述荧光材料层会发出第二光线；第二反射器，与上述第一反射器构成围住上述发光二极管芯片以及上述荧光材料层的共振腔，其中上述第一反射器适于反射上述第一光线以及上述第二光线，而上述第二反射器适于反射上述第一光线，并让上述第二光线通过；以及偏极化元件，设置于上述共振腔外，且位于上述第二光线的传递路径上，以使通过上述第二反射器的上述第二光线偏极化。2.根据权利要求1所述的偏极化发光元件，其特征是上述第一反射器为金属反射罩、全方位反射器或准全方位反射器，而上述荧光材料层包括胶体，设置于上述第二反射器内，以包覆上述发光二极管芯片；以及荧光材料，分布于上述胶体内。3.根据权利要求1所述的偏极化发光元件，其特征是上述偏极化元件设置于上述第二反射器上，而第二反射器为全方位反射器或准全方位反射器。4.根据权利要求3所述的偏极化发光元件，其特征是上述偏极化元件为光子晶体偏极分光片，且上述光子晶体偏极分光片包括共用基板，具有第一表面以及第二表面，其中上述共用基板具有位于上述第一表面上的周期性凹凸结构；多层第一光学薄膜；以及多层第二光学薄膜，其中上述这些第一光学薄膜与上述这些第二光学薄膜彼此交替堆叠于上述共用基板的上述第一表面上，且上述这些第一光学薄膜的折射率与上述这些第二光学薄膜的折射率不同。5.根据权利要求4所述的偏极化发光元件，其特征是上述第二反射器包括多层第三光学薄膜；以及多层第四光学薄膜，其中上述这些第三光学薄膜与上述这些第四光学薄膜彼此交替堆叠于上述共用基板的上述第二表面上，且上述这些第三光学薄膜的折射率与上述这些第四光学薄膜的折射率不同。6.根据权利要求5所述的偏极化发光元件，其特征是上述这些第一光学薄膜与上述这些第三光学薄膜的材料包括TiO2、Ta2O5、Nb2O5、CeO2或ZnS，而上述这些第二光学薄膜与上述这些第四光学薄膜的材料包括SiO2或MgF2。7.根据权利要求1所述的偏极化发光元件，还包括透镜，其特征是上述偏极化元件设置于上述第二反射器上方，上述透镜设置于上述第二反射器与上述偏极化元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄承扬，朱正炜，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]