專利名稱：氮化鎵基發(fā)光二極管指示筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及指示筆，具體是指一種利用氮化鎵基發(fā)光二極管作為發(fā)光源的指示筆。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，許多高新技術(shù)產(chǎn)品逐漸走入人們的日常生活，電腦和投影儀的普及，使得激光筆這種小巧、便攜、時(shí)尚的指示工具越來(lái)越多地取代傳統(tǒng)的教鞭，在多媒體展示等方面具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用前景。
但是，由于激光筆的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要泵浦激光二極管驅(qū)動(dòng)器和激光二極管模塊，在激光二極管模塊中還需要KTP倍頻晶體等材料，成本較高。另外受到器件工藝和原理的限制，激光筆的顏色單一，目前市場(chǎng)上一般只有紅色和綠色兩種，而且綠色的激光筆價(jià)格比較昂貴，不能滿足多元化和個(gè)性化的市場(chǎng)需求。另外，由于激光筆所發(fā)出的光是相干光，在指示時(shí)激光斑點(diǎn)周圍會(huì)有很多閃光點(diǎn)，對(duì)人眼造成很大不適。
而GaN基半導(dǎo)體材料具有在高頻、高溫條件下發(fā)射藍(lán)光的獨(dú)特性能，是繼Si和GaAs之后的新一代半導(dǎo)體材料。由GaN、InN和AlN所組成的合金InGaN、AlGaN等GaN基半導(dǎo)體材料，通過(guò)調(diào)整組分可以獲得從1.9eV到6.2eV連續(xù)可調(diào)的帶隙，覆蓋從紫外光到可見(jiàn)光很寬范圍的波段。這些GaN基半導(dǎo)體材料的內(nèi)、外量子效率高，具備高發(fā)光效率、高熱導(dǎo)率、耐高溫、抗輻射、耐酸堿、高強(qiáng)度和高硬度等優(yōu)點(diǎn)，可制成高效的藍(lán)、綠、紫、白色等各種顏色的發(fā)光二極管，已經(jīng)成為目前世界上最先進(jìn)的發(fā)光半導(dǎo)體材料之一。但GaN基發(fā)光二極管的最大缺點(diǎn)是發(fā)散性大，傳輸距離短，如果通過(guò)簡(jiǎn)單方法，附加一些光學(xué)元件，能克服其存在的缺點(diǎn)，將是有極大的市場(chǎng)前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提出一種在GaN基發(fā)光二極管的基礎(chǔ)上，通過(guò)附加一些光學(xué)元件，克服其所存在的缺點(diǎn)的發(fā)光二極管指示筆。
本發(fā)明的GaN基發(fā)光二極管指示筆包括GaN基發(fā)光二極管，在GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光面上置有方向選擇性很高、帶通很窄的窄帶濾光膜層，在濾光膜層的前面置有聚焦透鏡。
所說(shuō)的窄帶濾光膜層的結(jié)構(gòu)為α[(LH)m1.6L(HL)m]β[(HL)n2.1H(LH)n]，其中L為低折射率膜層，H為高折射率膜層，L和H膜層的光學(xué)厚度為λ0/4，λ0為濾光片的帶通峰位，m和n為L(zhǎng)與H的交替疊層次數(shù)，m、n≥5，α和β為峰位因子，α＝λ0/λa、β＝λ0/λb，λa為第一膜層(LH)m1.6L(HL)m的帶通峰位，λb為第二膜層(HL)n2.1H(LH)n的帶通峰位。
由于GaN基發(fā)光二極管發(fā)出的光源寬度為幾十個(gè)納米，上述的窄帶濾光膜層是一種角度選擇性很高的窄帶濾光片，這種濾光片不僅在正入射情況下具有足夠窄的帶通寬度，而且還可以使很小入射角范圍內(nèi)的光透過(guò)，使得只有近乎正入射的光才能透射出來(lái)，這樣可以大大提高發(fā)光二極管所發(fā)出光的準(zhǔn)直性，同時(shí)，窄帶濾光片本身只能透過(guò)很窄波長(zhǎng)范圍的光，從而使得最終發(fā)出的光單色性很好，與激光非常接近。然后再加上一個(gè)透鏡，使光束在使用的范圍內(nèi)光斑都很小，而光束本身并非是相干的激光，亮度均勻，不會(huì)象激光筆那樣出現(xiàn)很多讓人眼感覺(jué)不適的閃光點(diǎn)，因此可以替代激光筆作為很好的指示筆用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、成本低；光束準(zhǔn)直性和單色性高；亮度均勻，各種顏色可選。
2.由于發(fā)光二極管發(fā)出的光為非相干光，無(wú)閃斑點(diǎn)，消除了激光筆中閃光點(diǎn)對(duì)人眼的不適。


圖1為本發(fā)明的GaN基發(fā)光二極管指示筆的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2本實(shí)施例所采用的窄帶濾光膜層正入射時(shí)的透射譜。
圖3本實(shí)施例所采用的窄帶濾光膜層帶通透過(guò)率隨入射角的變化曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，以中心波長(zhǎng)λ0為550nm的綠光發(fā)光二極管為例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式

作詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的GaN基發(fā)光二極管1是由通過(guò)分子束外延或金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積方法在寶石或碳化硅襯底101上依次生長(zhǎng)n-GaN下電極層102、InxGa1-xN/GaN量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光層103和p-GaN上電極層104構(gòu)成的，通過(guò)調(diào)節(jié)In的組分x值可獲得不同波段的發(fā)光二極管，本實(shí)施例的x數(shù)值為0.2。
然后在上電極層104上通過(guò)真空鍍膜的方法生成窄帶濾光膜層2，濾光膜層的結(jié)構(gòu)為α[(LH)121.6L(HL)12]β[(HL)122.1H(LH)12]，其中L為低折射率SiO2膜層，H為高折射率Ta2O5膜層，L和H膜層的光學(xué)厚度為λ0/4，λ0為濾光片的帶通峰位550nm，L與H的交替疊層次數(shù)為12次，α和β為峰位因子，α＝λ0/λa、β＝λ0/λb，λa為第一膜層(LH)121.6L(HL)12的帶通峰位，λb為第二膜層(HL)122.1H(LH)12的帶通峰位。λa和λb的數(shù)值由其各自的膜層(LH)m1.6L(HL)m和(HL)n2.1H(LH)n計(jì)算得出，具體是將這些參數(shù)輸入到Filmstar等商業(yè)軟件中，計(jì)算出該膜層的光譜曲線，曲線上的峰位就是λa和λb數(shù)值。該濾光膜層的透射譜如圖2所示，550nm處的帶通半峰寬非常窄，只有0.003nm，因此透射出來(lái)的光單色性很好，與激光非常接近。而該窄帶濾光片的方向選擇性也很高，其帶通透過(guò)率隨入射角的變化曲線如圖3所示，從圖上可以看出，只要入射角稍微偏離正入射方向，透過(guò)率就急劇下降，當(dāng)入射角為2°時(shí)，透過(guò)率就已經(jīng)下降到了14％；入射角增大到3°時(shí)，透過(guò)率就只有2.8％，更大入射角的光都不能穿過(guò)濾光片透射出來(lái)，因此加上上述的窄帶濾光片后透射出來(lái)的光方向性也很好。
然后在制備好的發(fā)光二極管上，安裝上透鏡3，一般透鏡的焦距為2.5米已可滿足使用要求了。最后，在二極管的上、下電極層上分別引出電極，加上電源(干電池或鈕扣電池)和開(kāi)關(guān)，即完成整個(gè)GaN基發(fā)光二極管指示筆的制備。
權(quán)利要求
1.一種氮化鎵基發(fā)光二極管指示筆，包括GaN基發(fā)光二極管(1)，其特征在于在GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光面上置有通過(guò)真空鍍膜的窄帶濾光膜層(2)，在濾光膜層的前面置有聚焦透鏡(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種氮化鎵基發(fā)光二極管指示筆，其特征在于所說(shuō)的窄帶濾光膜層的結(jié)構(gòu)為α[(LH)m1.6L(HL)m]β[(HL)n2.1H(LH)n]，其中L為低折射率膜層，H為高折射率膜層，L和H膜層的光學(xué)厚度為λ0/4，λ0為濾光片的帶通峰位，m和n為L(zhǎng)與H的交替疊層次數(shù)，m、n≥5，α和β為峰位因子，α＝λ0/λa、β＝λ0/λb，λa為第一膜層(LH)m1.6L(HL)m的帶通峰位，λb為第二膜層(HL)n2.1H(LH)n的帶通峰位。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氮化鎵基發(fā)光二極管指示筆，該指示筆包括GaN基發(fā)光二極管，在GaN基發(fā)光二極管的發(fā)光面上置有方向選擇性很高、帶通很窄的窄帶濾光膜層，在濾光膜層的前面置有透鏡。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)光二極管發(fā)出的光，經(jīng)過(guò)窄帶濾光膜層使得只有近乎正入射的光才能透射出來(lái)，同時(shí)，窄帶濾光片本身只能透過(guò)很窄波長(zhǎng)范圍的光，從而使得最終發(fā)出的光單色性很好，與激光非常接近，然后再加上一個(gè)透鏡，使光束在使用的范圍內(nèi)光斑都很小，而光束本身并非是相干的激光，亮度均勻，不會(huì)象激光筆那樣出現(xiàn)很多讓人眼感覺(jué)不適的閃光點(diǎn)，因此可以替代激光筆作為很好的指示筆用。
文檔編號(hào)G09B17/00GK1786770SQ200510110
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月23日
發(fā)明者陸衛(wèi), 王少偉, 夏長(zhǎng)生, 李寧, 李志鋒, 張波, 陳平平, 陳效雙, 陳明法 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所, 上海藍(lán)寶光電材料有限公司