光学元件、发光元件及使用它们的光学装置以及它们的制造方法与流程

本发明涉及光学元件、发光元件及使用它们的光学装置以及它们的制造方法。

背景技术：

以往，为了控制电磁波的光学特性而使用有偏光件或相位差元件。例如，线栅(wiregrid)偏光件具有下述优点：耐热性、耐环境性高，没有p偏光的吸收且透过度高，于大范围的波长范围发挥功能，色度再现性高，且能够薄型化等，从而被用于液晶显示器的偏光件、光刻的偏光照明、光配向用的uv(ultraviolet；紫外线)偏光照明等。

专利文献1：日本特开2008-268295号公报

技术实现要素：

如果这样的线栅偏光件能够对反射的s偏光进行再利用，则可提高透过效率。然而，由于仅通过对向的反射镜使反射的s偏光反射并不会改变偏光的方向，因此无法透过线栅偏光件。

此外，虽然可将偏光件与相位差元件组合来控制电磁波的光学特性，但此刻还存在有下述这样的问题，即，进行偏光件与相位差元件的方向的位置对准较为繁琐。

因此，本发明的所要解决的技术问题是提供一种光学元件、发光元件及使用它们的光学装置以及它们的制造方法，可提高电磁波的透过度，且不需要对准。

为了达成上述目的，本发明的光学元件用于对波长λ的电磁波的光学特性进行控制，其特征在于，具备：偏光件部，由凹凸结构构成，使射入的电磁波的p偏光透过且反射s偏光；第1相位差元件部，由凹凸结构构成，可将直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光；及基部，在形成有所述偏光件部和所述第1相位差元件部的同时，可在所述偏光件部和所述第1相位差元件部之间透过电磁波。

此时，还可以具有保护所述偏光件部及所述第1相位差元件部中的任一者或两者的保护部。

所述第1相位差元件部例如可由无机化合物形成。此外，所述第1相位差元件部也可以由与所述基部相同的物质构成且一体形成。

此外，所述第1相位差元件部也可以由金属或金属氧化物形成。此时，优选所述第1相位差元件部的使直线偏光的电磁波透过时的电磁波的椭圆率为0.7以上。此外，优选将所述第1相位差元件部的凹凸结构的间距形成为λ以下。此外，优选将所述第1相位差元件部的凹凸结构的间距形成为0.35λ以上。

此外，优选所述偏光件部由可通过波长λ的电磁波来激发电子的材料构成；所述第1相位差元件部由电子不会被波长λ的电磁波激发的材料构成。

所述第1相位差元件部的凹凸结构可形成为具有小于波长λ的宽度的线和间隙状。

此外，根据用途，也可以进一步具备第2相位差元件部，所述第2相位差元件部可将透过所述偏光件部的直线偏光或被所述偏光件部反射的直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光。此时，所述第1相位差元件部及所述第2相位差元件部的至少任一可将透过所述偏光件部的电磁波转换成右圆偏光或右椭圆偏光，或者转换成左圆偏光或左椭圆偏光。

此外，本发明的其他光学元件是用于对波长λ的电磁波的光学特性进行控制的光学元件，其特征在于，具备：偏光件部，由凹凸结构构成，使射入的电磁波的p偏光透过且吸收s偏光；第1相位差元件部，由凹凸结构构成，可将直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光；及基部，在形成有所述偏光件部及所述第1相位差元件部的同时，可在所述偏光件部与所述第1相位差元件部之间透过电磁波。

此外，本发明的发光元件是具有射出波长λ的电磁波的发光层的发光元件，其特征在于，具备：偏光件部，由凹凸结构构成，使射入的电磁波的p偏光透过且反射s偏光；反射镜部，相对于所述发光层被设置在所述偏光件部的相反侧，用于向所述偏光件部侧反射电磁波；及第1相位差元件部，由凹凸结构构成，可将被所述偏光件部反射的电磁波转换成圆偏光或椭圆偏光。

此时，也可以具有保护所述偏光件部的保护部。

此外，所述第1相位差元件部可由无机化合物形成。

此外，所述第1相位差元件部也可以由金属或金属氧化物形成。此时，优选所述第1相位差元件部的使直线偏光的电磁波透过时的电磁波的椭圆率为0.7以上。此外，优选将所述第1相位差元件部的凹凸结构的间距形成为λ以下。此外，优选将所述第1相位差元件部的凹凸结构的间距形成为0.35λ以上。

此外，优选所述偏光件部由可通过波长λ的电磁波来激发电子的材料构成；所述第1相位差元件部由电子不会被波长λ的电磁波激发的材料构成。

此外，根据用途，也可以进一步具备第2相位差元件部，所述第2相位差元件部可将透过所述偏光件部的直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光。此时，所述第1相位差元件部及所述第2相位差元件部的至少任一可将透过所述偏光件部的电磁波转换成右圆偏光或右椭圆偏光，或者转换成左圆偏光或左椭圆偏光。

此外，优选所述反射镜部与所述第1相位差元件部相离而配置。

所述第1相位差元件部由具有小于波长λ的宽度的线和间隙状的凹凸结构构成。

此外，本发明的光学装置其特征在于，具备：发光元件，照射波长λ的电磁波；技术方案1至14的任一所述的光学元件，可控制所述电磁波；及反射镜，相对于所述发光元件被配置在所述光学元件的相反侧，用于向所述光学元件侧反射电磁波。

此外，本发明的其他光学装置其特征在于，具备：上述的本发明的发光元件；及相位差元件，可将所述发光元件所照射的电磁波转换成圆偏光或椭圆偏光。此时，所述相位差元件可将所述发光元件所照射的电磁波转换成右圆偏光或右椭圆偏光，或者转换成左圆偏光或左椭圆偏光。

本发明的光学元件的制造方法中，所述光学元件具有：偏光件部，由凹凸结构构成，使射入的电磁波的p偏光透过且反射s偏光；及第1相位差元件部，由凹凸结构构成，可将直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光，其特征在于，具备：第1相位差元件部形成工序，形成所述第1相位差元件部；保护部形成工序，形成保护所述第1相位差元件部的所述凹凸结构的保护部；及偏光件部形成工序，形成所述偏光件部。

此外，本发明的其他光学元件的制造方法中，所述光学元件具有：偏光件部，由凹凸构造构成，使射入的电磁波的p偏光透过且反射s偏光；及第1相位差元件部，由凹凸构造构成，可将直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光，其特征在于，具备：偏光件部形成工序，形成所述偏光件部；保护部形成工序，形成保护所述偏光件部的所述凹凸构造的保护部；及第1相位差元件部形成工序，形成所述第1相位差元件部。

此外，本发明的又一光学元件的制造方法中，所述光学元件具有：偏光件部，由凹凸结构构成，使射入的电磁波的p偏光透过且反射s偏光；及第1相位差元件部，由凹凸结构构成，可将直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光，其特征在于，具备：第1相位差元件部形成工序，形成所述第1相位差元件部；偏光件部形成工序，形成所述偏光件部；及第1接合工序，将所述第1相位差元件部与所述偏光件部接合。

在上述情况下，也可以进一步具备：第2相位差元件部形成工序，形成可将直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光的第2相位差元件部；及第2接合工序，将所述第2相位差元件部与所述偏光件部接合。

本发明的光学元件、发光元件及使用它们的光学装置可有效地提取电磁波。此外，不需要进行偏光件与相位差元件的对准。

附图说明

图1是从偏光件部侧表示本发明的光学元件的示意立体图。

图2是从第1相位差元件部侧表示本发明的光学元件的示意立体图。

图3是表示本发明的光学元件的示意剖视图。

图4是表示本发明的带有保护部的光学元件的示意剖视图。

图5是表示本发明的光学元件的制造方法的示意剖视图。

图6是表示本发明的光学元件的其他制造方法的示意剖视图。

图7是表示本发明的光学元件的又一制造方法的示意剖视图。

图8是表示本发明的光学装置的示意剖视图。

图9是表示本发明的发光元件的示意剖视图。

图10是表示本发明的另一发光元件的示意剖视图。

符号说明

1-基部；2-偏光件部；3-第1相位差元件部；4-保护部；5-第2相位差元件部；10-光学元件；20-发光元件；30-反射镜；90-反射镜部；100-光学装置；200-发光元件；202-偏光件部；203-第1相位差元件部；205-第2相位差元件部。

具体实施方式

以下，对本发明的光学元件10进行说明。如图1至图4所示，本发明的光学元件10用于对波长λ的电磁波的光学特性进行控制，主要由基部1、形成于基部1的偏光件部2及第1相位差元件部3构成。

另外，波长λ是指真空中的波长。此外，在此所述的波长λ的大小也可具有一定的范围。

基部1在支撑偏光件部2和第1相位差元件部3的同时，由电介质构成，所述电介质在偏光件部2和第1相位差元件部3之间可透过电磁波。作为电介质，只要能够透过所希望的电磁波则可为任意，例如可使用石英、无碱玻璃等无机化合物。此外，也可使用树脂。只要能将通过第1相位差元件部3的电磁波向偏光件部2引导或能将通过偏光件部2的电磁波向第1相位差元件部3引导，则基部1的形状可为任何形状，例如，如图1至图4所示，形成为具有平行的第1面及第2面的基板状。

偏光件部2由形成在基部1上的凹凸结构构成，使射入的电磁波的p偏光透过且反射s偏光。在此，所谓p偏光是指垂直于预先规定的基准方向的电场的偏光，所谓s偏光是指与该基准方向平行的电场的偏光。作为偏光件部2，可使用如线栅那样现有已知的构成。例如，可使用在基部1的一方的表面上呈线和间隙状相互平行地形成的多个金属线(凸部2a)。此时，p偏光是指相对于凸部2a的线垂直的电场的偏光，s偏光是指与该凸部2a的线平行的电场的偏光。

凸部2a也可由多个材料形成多层结构。此外，偏光件部2在下述这一点上较为理想，即，凹凸结构的间距越窄，纵横比越高，则可在较大的波长范围尤其是短波长范围内得到较高的消光比。例如，在液晶显示器上，在波长380nm至800nm的可见光范围内需要良好的消光比，因而优选凹凸结构的间距为50nm至300nm，凸部2a的宽度为25nm至200nm，凸部2a的纵横比为1以上。此外，作为凹凸结构的凸部2a所使用的材料，优选可通过波长λ的电磁波来激发电子的材料。例如，带隙小的金属或金属氧化物较好，具体而言，可使用氧化铬(cr2o3)、五氧化钽(ta2o5)、氧化钛(tio2)等。

另外，偏光件部2也可为，将基部1的电介质填充到金属线(凸部2a)彼此之间(凹部2b)。由此，可提高强度或防止金属部的腐蚀。此外，根据用途也可使用使射入的电磁波的p偏光透过且吸收s偏光的部件作为偏光件部2。

第1相位差元件部3由形成在基部1上的凹凸结构构成，可将直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光。优选第1相位差元件部3的转换后的椭圆率0.6为以上，更优选为0.7以上。作为凹凸结构，只要可赋予透过该结构的电磁波以相位差，则可为任何形状，例如可形成为线和间隙状，所述线和间隙状具有小于波长λ的宽度的凸部3a及凹部3b。此外，如图3(a)所示，凹凸结构可由与基部1相同的物质一体形成，如图3(b)所示，也可由与基部1不同的物质形成。作为凹凸结构的凸部3a所使用的材料，可使用石英或无碱玻璃等无机化合物，或银、金、铝、镍、铜等金属，二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)等金属氧化物。此外，也可为树脂。此外，作为该材料，优选电子不会被波长λ的电磁波激发的材料，可为二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)等金属氧化物。

接下来，作为用与基部1不同的物质来形成凹凸结构时的例子，对在由电介质构成的基部1上形成有由多个金属结构体(凸部3a)构成的第1相位差元件部3的情形进行说明。如图3(b)所示，第1相位差元件部3的凹凸结构为线和间隙状，所述线和间隙状是将直线状的金属结构体(凸部3a)平行地排列多个周期而成。该金属结构体以具有小于电磁波的波长λ的宽度的方式形成。此外，金属结构体的截面优选下述，即，在使直线偏光即规定波长的电磁波以其偏光方向相对于金属结构体的直线方向呈45°的角度的方式射入时，其透过波的椭圆率的绝对值为0.7以上。在此，椭圆率是指，在将电磁波的轨迹投影到垂直于电磁波的行进方向的面时，该椭圆的短轴的长度b与长轴的长度a的比b/a。当该椭圆率的绝对值为0.7以上时，则透过波被视作3db以内的圆偏光。作为具体的截面形状，可使用四边形或三角形、梯形。

作为金属，例如可列举银、金、铝、镍、铜等。当然不局限于此。

通过使电磁波在如此形成的金属结构体彼此之间通过，可赋予电磁波以相位差。

此外，金属结构体彼此的间距p优选为，在使直线偏光即电磁波其偏光方向相对于金属结构体的直线方向以45°的角度射入时，其透过波的椭圆率的绝对值为0.7以上。

此外，金属结构体的宽度或高度优选为，在使直线偏光即电磁波其偏光方向相对于金属结构体的直线方向以45°的角度射入时，其透过波的椭圆率的绝对值为0.7以上。另外，也可以利用金属结构体的宽度或高度来调节电磁波的透过率。

此外，第1相位差元件部3也可以为，将基部1的电介质填充到金属结构体(凸部)彼此之间(凹部)。由此，可提高强度或防止金属部的腐蚀。

此外，如图3(c)、图3(d)所示，偏光件部2或第1相位差元件部3也可以具有覆盖表面来保护凹凸结构的保护部4。由此，可防止或抑制在制造时或使用时偏光件部2或第1相位差元件部3的凹凸结构破损或被污染。作为保护部的材料，只要可透过所希望的电磁波，则可为任何材料，例如可使用石英、无碱玻璃等无机化合物。此外，也可使用树脂。

此外，优选在形成保护部4时，在偏光件部2的凹凸结构的凸部2a间形成空隙。由此，由于在凸部2a间具备电容率接近1的空气等气体，因此与凸部2a间填充有保护部4的材料的情形相比，可提高偏光件部2的光的透过率。在该空隙中只要填充有空气等气体即可。此外，空隙部也可为真空状态。

此外，以往植物的成长因光质而大有不同，例如已知当照射右圆偏光来进行栽培时则会促进成长，当照射左圆偏光来进行栽培则会抑制成长。因而，也可以进一步具有第2相位差元件部5，所述第2相位差元件部5能够将透过偏光件部2的直线偏光或被偏光件部2反射的直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光。由此，第1相位差元件部3及第2相位差元件部5中的至少任一可将透过偏光件部2的电磁波转换成右圆偏光或右椭圆偏光，或者转换成左圆偏光或左椭圆偏光。

第2相位差元件部5如图4(a)所示，在偏光件2上设置有支撑第2相位差元件部5的第2基部6，在该基部6上形成与上述第1相位差元件部3相同的凹凸结构即可。基部6由可透过电磁波的电介质构成。作为电介质，只要可透过所希望的电磁波，则可为任何材料，例如，可使用石英、无碱玻璃等无机化合物。此外，也可使用树脂。只要可将通过第2相位差元件部5的电磁波向偏光件部2引导或可将已通过偏光件部2的电磁波向第2相位差元件部5引导，则基部6的形状可为任何形状，例如，形成具有平行的第1面及第2面的基板状。另外，该基部6也作为覆盖偏光件2的表面来保护偏光件2的凹凸结构的保护部而发挥功能。此外，如图4(b)所示，也可以具有保护部4，所述保护部4覆盖第2相位差元件部5的表面以便保护第2相位差元件部5的凹凸结构。

此外，作为第2相位差元件部5的其他形态，如图4(c)所示，也可以在偏光件2的凹凸结构上配置利用了复折射的相位差膜7，所述复折射通过因延伸而形成的高分子的配向而产生。

接下来，对上述本发明的光学元件的制造方法进行说明。本发明的光学元件的第1制造方法如图5或图6所示，主要由下述工序构成：第1相位差元件部形成工序，形成第1相位差元件部3；保护部形成工序，形成保护第1相位差元件部3的表面的保护部4；及偏光件部形成工序，形成偏光件部2。

第1相位差元件部形成工序形成上述本发明的第1相位差元件部3。只要可形成第1相位差元件部3，则可使用现有已知的方法。例如，由下述工序构成：光罩图案形成工序，在玻璃等的基部1上形成光罩图案，所述光罩图案用于形成第1相位差元件部3的凹凸结构；及凹凸结构形成工序，基于该光罩图案在基部1上形成第1相位差元件部3的凹凸结构。

光罩图案形成工序例如可由下述工序构成：金属膜形成工序，如图5(a)、图6(a)所示在玻璃等基部1上形成铬等的金属膜31；抗蚀剂膜形成工序，虽然未图示但在该金属膜31的表面上涂布抗蚀剂；抗蚀剂图案形成工序，如图5(b)、图6(b)所示，使用压印技术或光刻技术等在该抗蚀剂膜上形成用于形成第1相位差元件部3的凹凸结构的抗蚀剂图案32；及金属图案形成工序，如图5(c)、图6(c)所示，基于该抗蚀剂图案32在金属膜31上形成金属图案33(光罩图案)。

在凹凸结构形成工序中，如图5(d)、图6(d)所示，将光罩图案作为光罩而对基部1进行蚀刻，如图5(e)、图6(e)所示，将剩余的金属图案33去除，在基部1上形成具有凸部3a的凹凸结构即可。

保护部形成工序如图5(f)、图6(f)所示形成保护部4，所述保护部4用于保护在第1相位差元件部形成工序中形成的第1相位差元件部3的凹凸结构。作为保护部4，例如将由二氧化硅(sio2)构成的膜成膜于凹凸结构的表面即可。由此，如图5(g)、图6(g)所示，在偏光件部形成工序中，在以第1相位差元件为下来形成偏光件部2时，可防止或抑制第1相位差元件部3的凹凸结构受损等。由二氧化硅(sio2)构成的膜的形成方法使用现有已知的方法即可，例如可使用电子束蒸镀等。另外，在想在凹凸结构的凸部2a间形成空隙的情况下，优选利用像溅射法、蒸镀法那样的台阶被覆性低的成膜方法来形成，以便在凹凸结构的凸部2a间形成空隙。

偏光件部形成工序形成上述本发明的偏光件部2。只要可形成偏光件部2，则可使用现有已知的方法。例如，由下述工序构成：偏光件材料成膜工序，对构成偏光件部2的材料的膜进行成膜；光罩图案形成工序，在该膜上形成光罩图案，所述光罩图案用于形成偏光件部2的凹凸结构；及凹凸结构形成工序，基于该光罩图案而在膜上形成偏光件部2的凹凸结构。

在偏光件材料成膜工序中，例如如图5(a)所示，在玻璃等基部1上对铝等金属膜21进行成膜，并在该金属膜21的表面上对由二氧化硅(sio2)构成的膜22进行成膜即可。另外，偏光件材料成膜工序如图6(g)所示，也可以在形成第1相位差元件部3之后形成。

光罩图案形成工序例如可由下述工序构成：抗蚀剂涂布工序(未图示)，在膜22的表面上涂布抗蚀剂；及抗蚀剂图案形成工序，如图5(h)、图6(h)所示，使用压印技术或光刻技术等，在该抗蚀剂的膜上形成用于形成偏光件部的凹凸结构的抗蚀剂图案23。

在凹凸结构形成工序中，如图5(i)、图6(i)所示，将抗蚀剂图案23作为遮罩而对金属膜21及由二氧化硅(sio2)构成的膜22进行蚀刻，并如图5(j)、图6(j)所示，将剩余的抗蚀剂去除，在基部1上形成具有凸部2a的凹凸结构即可。

另外，虽然在上述说明中，对先形成第1相位差元件部3其后形成偏光件部2的情形进行了说明，但当然也可以先形成偏光件部2其后形成第1相位差元件部3。此时，为了保护偏光件部2的凹凸结构，在偏光件部2的凹凸结构的表面上形成保护部4即可。

此外，本发明的光学元件的第2制造方法为，分别分开制作第1相位差元件部3和偏光件部2，其后进行接合。具体而言，主要由下述工序构成：第1相位差元件部形成工序，如图7(a)至图7(e)所示，形成第1相位差元件部3；偏光件部形成工序，如图7(f)至图7(i)所示，形成偏光件部2；及第1接合工序，如图7(j)、图7(k)所示，对第1相位差元件部3和偏光件部2进行接合。

另外，由于第1相位差元件部形成工序和偏光件部形成工序与上述第1制造方法的第1相位差元件部形成工序、偏光件部形成工序相同，因此对相同部分标注了相同符号并省略了说明。

在第1接合工序中，只要可将第1相位差元件部3和偏光件部2接合，则可使用现有已知的方法。例如可使用粘接剂等使第1相位差元件部3与偏光件部2贴合。

另外，在上述光学元件的第1制造方法或第2制造方法中，也可以进一步具有下述工序：第2相位差元件部形成工序，形成第2相位差元件部5，所述第2相位差元件部5可将直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光；及第2接合工序，将第2相位差元件部5与偏光件部2接合。第2相位差元件部的形成方法可与上述第1相位差元件部3的形成相同来进行。只要可将第2相位差元件部5与偏光件部2接合，则第2接合工序可使用现有已知的方法。例如，如图7(l)所示，使用粘接剂等将第2相位差元件部5与偏光件部2贴合即可。

接下来，使用图8对使用有如此构成的光学元件10的光学装置100进行说明。本发明的光学装置100主要由上述本发明的光学元件10、发光元件20、及反射镜30构成。

只要可照射波长λ的电磁波，则发光元件20可为任意，例如可为发光二极体(led；light-emittingdiode)或有机电致发光体(oel；organicelectroluminescence)等。另外，波长λ的大小也可具有一定的范围。

反射镜30相对于发光元件20被配置在光学元件10的相反侧，以便向光学元件10侧反射电磁波。作为反射镜30，只要可向光学元件10侧反射电磁波，则可为任意，使用现有已知的反射镜即可。

下面对本发明的光学装置100的原理进行说明。

从发光元件20照射的电磁波通过光学元件10的偏光件部2而透过p波并反射s波。被反射的电磁波被第1相位差元件部3转换成圆偏光(或椭圆偏光)。接下来，当该电磁波被反射镜30反射时，则成为与反射前反向旋转的圆偏光(或椭圆偏光)。当该电磁波再次通过第1相位差元件部3时，则成为角度与s波不同的线偏光。该电磁波再次通过偏光件部2而透过p波并反射s波。通过重复该过程，可使从发光元件20照射的电磁波作为p波而被高效地提取。尤其，在被第1相位差元件部3赋予的相位差为1/4波长时，由于在反射镜的一次反射中将大部分的电磁波转换成p波并使其透过偏光件部2，因此可将吸收所造成的损失抑制在最小限度。

可是，此时，第1相位差元件部3的凹凸结构的纵横比较大，因而加工的难度增高。因此，也可以将由第1相位差元件部3赋予的相位差设为1/4n波长(n为2以上的自然数)。此时，为了将电磁波转换成p波，反射镜30的反射的次数需为n次，但与赋予相位差为1/4波长的凹凸结构相比，第1相位差元件部3的凹凸结构的纵横比可减小成1/n，因而便于加工。例如，当将由第1相位差元件部3赋予的相位差设为1/8波长时，则反射镜30的反射的次数需为2次，但与赋予相位差为1/4波长的凹凸结构相比，第1相位差元件部3的凹凸结构的纵横比可为一半。另外，由第1相位差元件部3赋予的相位差的误差宜为，相对于1/4波长或1/4n波长为正负10％以下，更优选为5％以下。

另外，在光学元件10具有第2相位差元件部5时，透过偏光件部2的p波通过第2相位差元件部5而转换成右旋转或左旋转的圆偏光或椭圆偏光。

接下来，对本发明的发光元件200进行说明。本发明的发光元件200在发光元件200的结构中形成有偏光件部202和第1相位差元件部203，并单独地作为上述光学装置100而发挥功能。该发光元件200主要由射出波长λ的电磁波的发光层84、偏光件部202、第1相位差元件部203、反射镜部90构成。另外，发光层84射出的电磁波的波长λ的大小也可以具有一定的范围。

首先，对一般的发光元件200的构成进行说明。发光元件200主要由包含发光层94的多个半导体层8和基板70构成。

如图9所示，半导体层8例如由形成于蓝宝石基板70上的iii族氮化物半导体层构成。图9所示的发光元件200从蓝宝石基板70侧(以下称作光提取侧)提取光，但也可以从蓝宝石基板70的相反侧提取光。iii族氮化物半导体层例如由缓冲层82、n型gan(氮化镓)层83、发光层84(多重量子井活性层)、电子阻挡层85、p型gan层86构成，并从蓝宝石基板70侧起依序形成。此外，在p型gan层86上形成有p侧电极91，在n型gan层83上形成有n侧电极92。

缓冲层82被形成在蓝宝石基板70上，由aln(氮化铝)构成。缓冲层82可通过mocvd(metalorganicchemicalvapordeposition；金属有机化学气相沉积)法或溅射法来形成。作为第1导电型层的n型gan层83被形成在缓冲层82上，由n-gan构成。发光层84(多重量子井活性层)被形成在n型gan层83上，由galnn(氮化铟镓)/gan构成，并通过电子及空穴的注入而发光。

电子阻挡层85被形成在发光层84上，由p-algan(氮化铝镓)构成。作为第2导电型层的p型gan层86被形成在电子阻挡层85上，由p-gan构成。从n型gan层83至p型gan层86通过iii族氮化物半导体的磊晶成长而形成。另外，只要为至少具有第1导电型层、活性层及第2导电型层，且在对第1导电型层及第2导电型层施加电压时，可通过电子及空穴的再结合而在活性层发光的构成，则半导体层8的构成也可为其他构成。

p侧电极91被形成在p型gan层86上，例如由ito(indiumtinoxide；氧化铟锡)等透明材料构成。p侧电极91例如可通过真空蒸镀法、溅射法、cvd(chemicalvapordeposition；化学气相沉积)法等形成。

n侧电极92被形成在从p型gan层86蚀刻n型gan层83而露出的n型gan层83上。n侧电极92例如由ti(钛)/al(铝)/ti/au(金)构成，可通过真空蒸镀法、溅射法、cvd法等形成。

偏光件部202由凹凸结构构成，使射入的电磁波的p偏光透过且反射s偏光。只要在可将射入的电磁波的p偏光向外部射出的位置上，则偏光件部202可设置于任一处，例如，如图9(a)、图9(b)所示，配置在发光元件200的最表面(图中最上部侧)上即可。作为偏光件部202，应用像线栅那样的现有已知的结构即可。例如，可使用多个金属线(凸部202a)，所述多个金属线在发光元件200的最表面上呈线和间隙状相互平行地形成。此外，该凸部202a也可由多个材料形成多层结构。此外，偏光件部202在下述这一点上较为理想，即，凹凸结构的间距越窄，纵横比越高，则可在较大的波长范围尤其是短波长范围内得到较高的消光比。例如，在液晶显示器上，在波长380nm至800nm的可见光范围内需要良好的消光比，因而优选凹凸结构的间距为50nm至300nm，凸部的宽度为25nm至200nm，凸部2a的纵横比为1以上。此外，作为凹凸结构的凸部202a所使用的材料，优选可通过波长λ的电磁波来激发电子的材料。例如，可为带隙小的金属或金属氧化物，具体而言，可使用氧化铬(cr2o3)、五氧化钽(ta2o5)、氧化钛(tio2)等。

偏光件部202例如可通过与上述偏光件部形成工序相同的方法而形成于蓝宝石基板70。此外，也能先形成偏光件部202再与蓝宝石基板70等接合。此外，偏光件部202也可以具有用于在制造时或使用时保护偏光件部的保护部。

另外，偏光件部202也可以为，用电介质填充金属线(凸部202a)彼此之间(凹部202b)。由此，可提高强度或防止金属部的腐蚀。

第1相位差元件部203由凹凸结构构成，可将由偏光件部202反射的电磁波转换成圆偏光或椭圆偏光。只要在可将由偏光件部202反射的电磁波转换成圆偏光或椭圆偏光的位置上，则第1相位差元件部203可设置于任一处，例如，如图9(a)所示，被配置在蓝宝石基板70和偏光件部202之间，或者如图9(b)所示，被配置在p侧电极91与反射镜部90之间即可。第1相位差元件部203的转换后的椭圆率优选为0.6以上，更优选为0.7以上。作为凹凸结构，只要可赋予透过该结构的电磁波以相位差，则可为任何结构，例如，可形成为线和间隙状，所述线和间隙状具有小于波长λ的宽度的凸部203a及凹部203b。此外，凹凸结构如图9(a)所示，可由与基部203c相同的物质一体形成，虽然未图示，但也可以由与基部203c不同的物质形成。此外，也可无基部203c。作为凹凸结构的凸部203a所使用的材料，可使用石英或无碱玻璃等无机化合物，或银、金、铝、镍、铜等金属，二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)等金属氧化物。此外，也可为树脂。此外，作为该材料，优选电子不会被波长λ的电磁波激发的材料，可为二氧化硅(sio2)、氧化铝(al2o3)等金属氧化物。此外，作为凹凸结构的凹部203b所使用的材料，只要为至少与凸部203a所使用的材料具有折射率差的材料即可，例如可使用空气。

第1相位差元件部203例如可通过与上述第1相位差元件部形成工序相同的方法形成于蓝宝石基板70或p侧电极91。此外，也能够先形成第1相位差元件部203再与蓝宝石基板70或p侧电极91接合。

接下来，对在由电介质构成的基部203c上形成有由多个金属结构体(凸部203a)构成的第1相位差元件部203的情形进行说明。第1相位差元件部203的凹凸结构为线和间隙状，所述线和间隙状为将直线状的金属结构体(凸部203a)平行地排列多个周期而成。该金属结构体以具有小于电磁波的波长λ的宽度的方式形成。此外，只要在使直线偏光即规定波长的电磁波以其偏光方向相对于金属结构体的直线方向呈45°的角度的方式射入时，其透过波的椭圆率的绝对值为0.7以上，则金属结构体的截面可为任意形状。例如，截面可使用四边形或三角形、梯形。

作为金属，例如可列举银、金、铝、镍、铜等。当然，不局限于此。

通过使电磁波通过如此形成的金属结构体彼此之间，可赋予电磁波以相位差。

此外，只要在使直线偏光即电磁波其偏光方向相对于金属结构体的直线方向以45°的角度射入时，其透过波的椭圆率的绝对值为0.7以上，则金属结构体彼此的间距p可为任意。在此，椭圆率是指，在将电磁波的轨迹投影到垂直于电磁波的进行方向的面时，该椭圆的短轴的长度b与长轴的长度a的比b/a。当该椭圆率的绝对值为0.7以上时，则透过波可视作3db以内的圆偏光。

此外，只要在使直线偏光即电磁波其偏光方向相对于金属结构体的直线方向以45°的角度射入时，其透过波的椭圆率的绝对值为0.7以上，则金属结构体的宽度或高度可为任意宽度或高度。另外，也可利用金属结构体的宽度或高度来调节电磁波的透过率。

此外，第1相位差元件部203也可为，将基部1的电介质填充到金属结构体(凸部)彼此之间(凹部)。由此，可提高强度或防止金属部的腐蚀。

另外，在由多个金属结构体构成第1相位差元件部203的情况下，当反射镜部90与第1相位差元件部203接触时，则光的提取效率降低。因此，优选反射镜部90与第1相位差元件部相离而配置。

反射镜部90相对于发光层84被设置在偏光件部202的相反侧，以便用于向偏光件部202侧反射电磁波。反射镜部90例如如图9(a)所示，也可以在p侧电极91或n侧电极92的表面(图中下侧)上形成由al等构成的反射膜。此外，如图9(b)所示，在p侧电极91的表面(图中下侧)上设置有第1相位差元件部203时，也可形成在该第1相位差元件部203的表面(图中下侧)上。此外，反射镜部90也可以以覆盖发光元件200的侧面等的方式形成。

此外，如上所述，以往植物的成长因光质而大有不同，例如，已知当照射右圆偏光来进行栽培时则会促进成长，当照射左圆偏光来进行栽培时则会抑制成长。因而，本发明的发光元件200也可进一步具有第2相位差元件部205，所述第2相位差元件部205可将透过偏光件部202而向外部侧射出的直线偏光转换成圆偏光或椭圆偏光。由此，第2相位差元件部5可将透过偏光件部202的电磁波转换成右圆偏光或右椭圆偏光，或者转换成左圆偏光或左椭圆偏光。

第2相位差元件部205如图10(a)、图10(b)所示，上偏光件部202上设置有支撑第2相位差元件部205的第2基部205c，可在该基部205c上形成与上述第1相位差元件部203相同的凹凸结构。基部205c由可透过电磁波的电介质构成。作为电介质，只要能够透过所希望的电磁波，则可为任意材料，例如可使用石英、无碱玻璃等无机化合物。此外，也可使用树脂。只要可将通过偏光件部202的电磁波向第2相位差元件部205引导，则基部205c的形状可为任意形状，例如，形成为具有平行的第1面及第2面的基板状。另外，该基部205c也作为覆盖偏光件部202的表面来保护偏光件部202的凹凸结构的保护部而发挥功能。此外，虽然未图示，但也可以进一步具有覆盖第2相位差元件部205的表面来保护第2相位差元件部205的凹凸结构的保护部。

此外，作为第2相位差元件部205的其他形态，虽然未图示，但也可以在偏光件部202的凹凸结构上配置利用了复折射的相位差膜7，所述复折射通过因延伸而形成的高分子的配向而产生。此时，该相位差膜7作为覆盖偏光件部202的表面来保护偏光件部202的凹凸结构的保护部而发挥功能。

另外，虽然在上述中，对作为发光元件200的led的构成进行了说明，但只要具有射出波长λ的电磁波的发光层，则不局限于此，例如，也可以应用于有机el(electroluminescence；电致发光)等。

此外，也可以对不具有第2相位差元件部的本发明的发光元件200、可将发光元件200所照射的电磁波转换成圆偏光或椭圆偏光的相位差元件进行组合来构成光学装置。作为该相位差元件，可使用现有已知的元件。例如，可使用具有可赋予透过的电磁波以相位差的凹凸结构的元件、或利用了复折射的相位差膜等，所述复折射通过因延伸而形成的高分子的配向而产生。