專利名稱：氮化鎵基發光二極管指示筆的制作方法
技術領域：
本發明涉及指示筆，具體是指一種利用氮化鎵基發光二極管作為發光源的指示筆。
背景技術：
隨著科技的進步和社會的發展，許多高新技術產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、時尚的指示工具越來越多地取代傳統的教鞭，在多媒體展示等方面具有相當廣泛的應用前景。
但是，由于激光筆的結構復雜，需要泵浦激光二極管驅動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，目前市場上一般只有紅色和綠色兩種，而且綠色的激光筆價格比較昂貴，不能滿足多元化和個性化的市場需求。另外，由于激光筆所發出的光是相干光，在指示時激光斑點周圍會有很多閃光點，對人眼造成很大不適。
而GaN基半導體材料具有在高頻、高溫條件下發射藍光的獨特性能，是繼Si和GaAs之后的新一代半導體材料。由GaN、InN和AlN所組成的合金InGaN、AlGaN等GaN基半導體材料，通過調整組分可以獲得從1.9eV到6.2eV連續可調的帶隙，覆蓋從紫外光到可見光很寬范圍的波段。這些GaN基半導體材料的內、外量子效率高，具備高發光效率、高熱導率、耐高溫、抗輻射、耐酸堿、高強度和高硬度等優點，可制成高效的藍、綠、紫、白色等各種顏色的發光二極管，已經成為目前世界上最先進的發光半導體材料之一。但GaN基發光二極管的最大缺點是發散性大，傳輸距離短，如果通過簡單方法，附加一些光學元件，能克服其存在的缺點，將是有極大的市場前景。
發明內容
本發明的目的就是要提出一種在GaN基發光二極管的基礎上，通過附加一些光學元件，克服其所存在的缺點的發光二極管指示筆。
本發明的GaN基發光二極管指示筆包括GaN基發光二極管，在GaN基發光二極管的發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。
所說的窄帶濾光膜層的結構為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膜層的光學厚度為λ0/4，λ0為濾光片的帶通峰位，m和n為L與H的交替疊層次數，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基發光二極管發出的光源寬度為幾十個納米，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的光透過，使得只有近乎正入射的光才能透射出來，這樣可以大大提高發光二極管所發出光的準直性，同時，窄帶濾光片本身只能透過很窄波長范圍的光，從而使得最終發出的光單色性很好，與激光非常接近。然后再加上一個透鏡，使光束在使用的范圍內光斑都很小，而光束本身并非是相干的激光，亮度均勻，不會象激光筆那樣出現很多讓人眼感覺不適的閃光點，因此可以替代激光筆作為很好的指示筆用。
本發明的優點是1.結構簡單、緊湊、成本低；光束準直性和單色性高；亮度均勻，各種顏色可選。
2.由于發光二極管發出的光為非相干光，無閃斑點，消除了激光筆中閃光點對人眼的不適。
圖1為本發明的GaN基發光二極管指示筆的結構示意圖。
圖2本實施例所采用的窄帶濾光膜層正入射時的透射譜。
圖3本實施例所采用的窄帶濾光膜層帶通透過率隨入射角的變化曲線。
具體實施例方式
下面結合附圖，以中心波長λ0為550nm的綠光發光二極管為例，對本發明的具體實施方式
作詳細說明。本發明的GaN基發光二極管1是由通過分子束外延或金屬有機物化學氣相沉積方法在寶石或碳化硅襯底101上依次生長n-GaN下電極層102、InxGa1-xN/GaN量子阱結構的發光層103和p-GaN上電極層104構成的，通過調節In的組分x值可獲得不同波段的發光二極管，本實施例的x數值為0.2。
然后在上電極層104上通過真空鍍膜的方法生成窄帶濾光膜層2，濾光膜層的結構為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的數值由其各自的膜層(LH)m1.6L(HL)m和(HL)n2.1H(LH)n計算得出，具體是將這些參數輸入到Filmstar等商業軟件中，計算出該膜層的光譜曲線，曲線上的峰位就是λa和λb數值。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，透過率就急劇下降，當入射角為2°時，透過率就已經下降到了14％；入射角增大到3°時，透過率就只有2.8％，更大入射角的光都不能穿過濾光片透射出來，因此加上上述的窄帶濾光片后透射出來的光方向性也很好。
然后在制備好的發光二極管上，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)和開關，即完成整個GaN基發光二極管指示筆的制備。
權利要求
1.一種氮化鎵基發光二極管指示筆，包括GaN基發光二極管(1)，其特征在于在GaN基發光二極管的發光面上置有通過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.根據權利要求1的一種氮化鎵基發光二極管指示筆，其特征在于所說的窄帶濾光膜層的結構為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膜層的光學厚度為λ0/4，λ0為濾光片的帶通峰位，m和n為L與H的交替疊層次數，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
本發明公開了一種氮化鎵基發光二極管指示筆，該指示筆包括GaN基發光二極管，在GaN基發光二極管的發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。本發明的優點是發光二極管發出的光，經過窄帶濾光膜層使得只有近乎正入射的光才能透射出來，同時，窄帶濾光片本身只能透過很窄波長范圍的光，從而使得最終發出的光單色性很好，與激光非常接近，然后再加上一個透鏡，使光束在使用的范圍內光斑都很小，而光束本身并非是相干的激光，亮度均勻，不會象激光筆那樣出現很多讓人眼感覺不適的閃光點，因此可以替代激光筆作為很好的指示筆用。
文檔編號G09B17/00GK1786770SQ200510110
公開日2006年6月14日 申請日期2005年11月23日 優先權日2005年11月23日
發明者陸衛, 王少偉, 夏長生, 李寧, 李志鋒, 張波, 陳平平, 陳效雙, 陳明法 申請人:中國科學院上海技術物理研究所, 上海藍寶光電材料有限公司