偏振发光装置制造方法
【专利摘要】提出一种偏振发光装置，包括用于发射激光的激发源和波长转换装置，该波长转换装置包括散热装置、位于散热装置上的波长转换层和位于波长转换层上的线栅偏振片；其中，激发源发射的激光入射于线栅偏振片，激光的电矢量方向垂直于线栅偏振片的线栅走向，使得激光可以透过线栅偏振片入射于波长转换层并使其受激发射受激光。应用该偏振发光装置，波长转换层发出的非偏振光中透过线栅偏振片的为特定偏振方向的偏振光，其余光被线栅偏振片反射回波长转换层进行散射和反射，再从线栅偏振片出射时又有部分特定偏振光透射出来，反复循环后大部分光都得以以偏振光的形式出射。
【专利说明】偏振发光装置
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及发光【技术领域】，特别是涉及一种偏振发光装置。
[0003]
【背景技术】
[0004]目前在发光【技术领域】，使用激发光激发荧光粉材料已经成为普遍应用的技术，尤其是在投影显示领域该技术有独特的优势。在投影显示领域中，液晶投影显示占大约一半的市场份额。然而，由于液晶只能使用偏振光照明，而荧光粉材料发光为非偏振光，因此两者配合的效率很低。
[0005]
【发明内容】
[0006]为了解决上述问题，本发明提出一种偏振发光装置，包括用于发射激光的激发源和波长转换装置，该波长转换装置包括散热装置、位于散热装置上的波长转换层和位于波长转换层上的线栅偏振片；其中，激发源发射的激光入射于线栅偏振片，激光的电矢量方向垂直于线栅偏振片的线栅走向，使得激光可以透过线栅偏振片入射于波长转换层并使其受激发射受激光。
[0007]应用该偏振发光装置，波长转换层发出的非偏振光中透过线栅偏振片的为特定偏振方向的偏振光，其余光被线栅偏振片反射回波长转换层进行散射和反射，再从线栅偏振片出射时又有部分特定偏振光透射出来，反复循环后大部分光都得以以偏振光的形式出射。
[0008]
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1的是本发明的偏振发光装置的实施例的结构示意图；
图2是线栅偏振片的工作原理示意图；
图3是本发明的偏振发光装置的另一个实施例的结构示意图；
图4是本发明的偏振发光装置的另一个实施例的结构示意图；
图5是本发明的偏振发光装置的另一个实施例的结构示意图。
[0010]
【具体实施方式】
[0011]本发明提出一种偏振发光装置，其第一实施例的结构示意图如图1所示。该偏振发光装置包括用于发射激光131 (用图中用实线表示，在下文中也是如此)的激发源(图中未画出)和波长转换装置，该波长转换装置包括散热装置101、位于散热装置上的波长转换层102和位于波长转换层上的线栅偏振片103。
[0012]在此需要先说明线栅偏振片的工作原理，如图2所示。线栅偏振片202包括基底和位于基底上表面的线栅202a。这些线栅为金属材质，一般为铝，它们很细密的沿一个特定方向A平行排列。当非偏振光231入射于线栅偏振片202时，非偏振光231可以分解成两个电矢量相互正交的分量偏振光的合成。在图中非偏振光231上的两个双向箭头表示了这两个分量电矢量的方向，分别是平行于A和垂直于A。其中，电矢量方向平行于A的分量偏振光会被线栅偏振片反射而形成反射偏振光231r,电矢量方向垂直于A的分量偏振光会透射线栅偏振片而形成透射偏振光231t。值得说明的是，线栅偏振片上线栅的走向使其固有的，在实际使用中可以通过旋转线栅偏振片而自由的控制其线栅走向。
[0013]在图1所示的实施例中，激发源发射的激光131入射于线栅偏振片103，激光131的电矢量方向垂直于线栅偏振片103的线栅走向，使得激光131可以透过线栅偏振片入射于波长转换层102并使其受激发射受激光。受激光为非偏振光，且是各向同性出射的，其中向着散热装置101出射的受激光会被散热装置的表面反射回来，因此绝大部分受激光都向上面对线栅偏振片103而出射。显然，这些非偏振的受激光可以分解为两部分偏振光，这两部分偏振光的电矢量方向分别平行和垂直线栅偏振片103的线栅走向。其中，电矢量方向垂直于线栅走向的偏振光透射线栅偏振片形成出射光132(用图中用虚线表示，在下文中也是如此)，而另一部分偏振光则被反射回到波长转换层102。这部分反射的偏振光会被波长转换层102反射和散射，在散射过程中其偏振态被打乱，并最终以非偏振光的形式再次面向线栅偏振片103出射，并重复上面的过程，部分偏振光透过线栅偏振片103而出射形成出射光132，其余光被再次反射回波长转换层。这个过程循环进行并最终使得大部分光透过线栅偏振片103而形成出射光132,该出射光为电矢量方向垂直于线栅走向的偏振光。
[0014]在图1中，光线131和132上的双向箭头表示了光线的电矢量方向，显然在本实施例中，线栅偏振片103的线栅走向为垂直于纸面。
[0015]综上所述，通过利用线栅偏振片的反射和波长转换层自身的反射和散射，使得原本会被损失掉的部分偏振光得以循环再利用，这就使得波长转换层发出的非偏振的受激光高效率的转化成了偏振光，进而可以应用于包括液晶投影显示在内的场合。
[0016]值得注意的是，激光131透过线栅偏振片103后入射于波长转换层102，并不是所有的激光131都能够被激发，而是有部分激光被波长转换层102反射和散射，这部分激光也从波长转换层102面对线栅偏振片出射，也会经历上述的循环再利用的过程，并最终从线栅偏振片上以偏振光的形态出射而形成出射光的一部分。
[0017]优选的，线栅偏振片103的线栅面面向波长转换层102。这是因为，线栅偏振片的线栅面是用来反射部分偏振光的一面，使其面向波长转换层102，就使得线栅面与波长转换层距离最近，这有助于循环再利用过程的效率的提高。
[0018]优选的，散热装置101的波长转换层102所在的面具有反射性，可以反射激光101和/或受激光，这样有助于提高系统的发光效率。
[0019]在本发明的偏振发光装置中，线栅偏振片起到了重要的作用。然而，线栅偏振片的耐温一般不超过200度，而激光131和受激光的入射，以及波长转换层自身发热的作用都可能是线栅偏振片的使用寿命降低。为了解决这个问题，优选的，偏振发光装置中还包括与线栅偏振片紧密接触的透明导热片，该透明导热片用于为线栅偏振片散热。透明导热片本身是透明的，因此不会阻挡光的传输；同时线栅偏振片上的热量可以通过透明导热片导走，从而保证线栅偏振片的使用寿命。透明导热片可以采用氮化镓、蓝宝石等导热较好的透明材料，这属于现有技术，此处不赘述。
[0020]使用透明导热片可以加快线栅偏振片上的热量的散失，而另一方面，减少线栅偏振片上的热量也是另一个保证线栅偏振片的使用寿命的方向。在图3所示的另一个实施例中，与图1所示的实施例不同的是，该偏振发光装置还包括位于波长转换层302和线栅偏振片303之间的导光棒304，该导光棒304包括第一端口和第二端口，其中第一端口邻接线栅偏振片303，第二端口邻接波长转换层302。导光棒304的作用在于将光在第一端口和第二端口之间无损的传播，它可以使用四块条形镜子在边缘粘接而形成，也可以使用介质棒(例如玻璃棒)利用光在其内壁的全反射而导光。
[0021]在本实施例中，激光透过线栅偏振片后经过导光棒304而入射于波长转换层，而从波长转换层出射的光(可能包括剩余的激光和受激光)则经过导光棒304入射于线栅偏振片。可以理解，导光棒304只是起到了保证光在线栅偏振片和波长转换层之间传导而不扩散的作用，因此本实施例中受激光的循环再利用的过程与图1所示的实施例相同，因此不再重复描述。
[0022]在本实施例中，由于使用了导光棒304使得线栅偏振片远离了波长转换层，因此相比于图1所示的实施例，线栅偏振片303不会被波长转换层302加热，从而减少了线栅偏振片上的热负荷，有助于提高线栅偏振片的使用寿命。
[0023]本发明的偏振发光装置的另一个实施例的结构如图4所示。该实施例与图3所示的实施例有两点不同:
1.在本实施例中，导光棒404的第二端口的面积小于第一端口的面积。这样的好处在于，导光棒404在两个端口间传导光的同时，还起到了对从波长转换层发出的光的准直作用。
[0024]2.导光棒404为实心导光棒(即介质棒,利用光在其内壁的全反射而导光),线栅偏振片403为该实心导光棒第一端口上的线栅。这样，线栅偏振片就与导光棒合为一体，结构更为紧凑，同时导光棒还可以为线栅散热。在实际使用中，线栅偏振片也可以与实心导光棒的第一端口胶合成整体，这样同样可以使结构紧凑且为线栅偏振片散热的作用。
[0025]在前述实施例中，使用导光棒实现了光在线栅偏振片和波长转换层之间的无扩散的传导。在实际应用中还可以使用其它方法，例如使用收集透镜，即将收集透镜插入线栅偏振片和波长转换层之间，该收集透镜可以将入射的激光汇聚与波长转换层上，同时可以收集波长转换层出射的光并准直后投射于线栅偏振片。
[0026]本发明的偏振发光装置的另一个实施例的结构如图5所示。与图4所示的实施例不同的是，在本实施例中，激发源包括多个激光二极管521，该多个发光二极管围绕波长转换层排列。这样的好处在于整体结构紧凑。
[0027]在本实施例中，如图5所示，多个激光二极管521固定在散热装置501上。这样，散热装置501可以同时为波长转换层和激光二极管散热，整体结构最为紧凑。多个激光二极管521发出的激光分别经多个反射镜522反射而入射于导光棒。
[0028]为了提高光收集效率，在本实施例中优选的，还包括位于线栅偏振片光路后端的光收集装置523。激光以第一角度范围入射于线栅偏振片，光收集装置用于收集从波长转换层出射的光中第一角度范围以外的光。具体来说在本实施例中，光收集装置523是收集透镜，激光以较大角度入射于线栅偏振片，而收集透镜523可以收集从线栅偏振片出射的角度小于激光入射角的发光。利用这样的角度关系，就可以将入射的激光(实线表示)和出射光(虚线表示)在光路上予以分开，实现效率的优化。
[0029]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种偏振发光装置，其特征在于: 包括用于发射激光的激发源和波长转换装置，该波长转换装置包括散热装置、位于散热装置上的波长转换层和位于波长转换层上的线栅偏振片； 其中，激发源发射的激光入射于线栅偏振片，激光的电矢量方向垂直于线栅偏振片的线栅走向，使得激光可以透过线栅偏振片入射于波长转换层并使其受激发射受激光。
2.根据权利要求1所述的偏振发光装置，其特征在于，所述线栅偏振片的线栅面面向波长转换层。
3.根据权利要求1所述的偏振发光装置，其特征在于，所述散热装置的波长转换层所在的面具有反射性。
4.根据权利要求1所述的偏振发光装置，其特征在于，还包括位于波长转换层和线栅偏振片之间的导光棒，该导光棒包括第一端口和第二端口，其中第一端口邻接线栅偏振片，第二端口邻接波长转换层。
5.根据权利要求4所述的偏振发光装置，其特征在于，所述导光棒的第二端口的面积小于第一端口的面积。
6.根据权利要求4所述的偏振发光装置，其特征在于，所述导光棒为实心导光棒，所述线栅偏振片为该实心导光棒第一端口上的线栅，或者线栅偏振片与实心导光棒的第一端口胶合成整体。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的偏振发光装置，其特征在于，还包括与线栅偏振片紧密接触的透明导热片，该透明导热片用于为线栅偏振片散热。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的偏振发光装置，其特征在于，所述激发源包括多个激光二极管，该多个发光二极管围绕波长转换层排列。
9.根据权利要求8所述的偏振发光装置，其特征在于，所述多个激光二极管固定在所述散热装置上。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的偏振发光装置，其特征在于，还包括位于线栅偏振片光路后端的光收集装置；激光以第一角度范围入射于线栅偏振片，所述光收集装置用于收集从波长转换层出射的光中第一角度范围以外的光。
【文档编号】G03B21/20GK104390148SQ201410535856
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月12日 优先权日:2014年10月12日
【发明者】杨毅 申请人:杨毅