[实用新型]直接出射线偏振光的发光二极管

说明书

技术领域

本实用新型涉及LED芯片制造领域，尤其涉及一种直接出射线偏振光的发光二极管。

背景技术

随着III-V族氮化物LED加工技术的不断提高和GaN(氮化镓)基LED结构的不断成熟和完善，LED的应用领域得到了迅速的扩大，近年来LED已被应用于LCD的背光源和投影显示的照明光源，和普通光源一样，目前市面上的LED发出的光也是自然偏振光，所以将LED应用于LCD的背光源和投影显示的照明光源同样需要二次光学设计引入偏振片和配套的光学器件获得最终的线偏振光，这不但增大了整个光学系统的体积、提高了成本，而且也造成了光能的极大浪费。如果能在衬底或芯片的出光面上制作出一些微结构，赋予LED芯片本身以偏振特性，使其能够直接出射线偏振光，那么这种结构的LED无疑将会在液晶显示领域和某些需要偏振光照明的领域(如微型验钞机、机动车辆防眩光的照明灯等)产生巨大的市场价值。

专利号为CN 1547056A的中国专利公开了一种射击式偏振发光管及其偏振发光阵列，直接用透光胶将偏振片封装于壳体内，实现了可用于微型验钞仪的直接发射偏振光的发光管或发光管阵列，但该专利没有对芯片本身的结构进行设计，也不利于光能的利用。

专利号为CN 101088175A的中国专利公开了一种偏振的LED，在LED管芯的表面放置双折射材料、线栅、多层光学膜、胆甾型材料等优先透射一个方向的偏振光，而将另一个方向的偏振光返回LED管芯内部，从而产生部分偏振光，该专利也没有对LED管芯本身的结构进行设计。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供可直接出射线偏振光的发光二极管(LED)，采用本实用新型所提供的结构不但可以实现发光二极管直接出射线偏振光，并且能量损失少，光能能够得到充分利用。

为解决上述问题，本实用新型提供一种直接出射线偏振光的发光二极管，所述发光二极管由底层向上依次包括衬底和外延层，所述外延层上表面具有能够透射P型偏振光并反射S型偏振光的偏振分光阵列结构；所述衬底上表面具有能够反射S型偏振光并将其转换成P型偏振光后再出射的旋光阵列结构。

进一步的，在所述旋光阵列结构和所述外延层之间还设置有宽带高反介质膜。

进一步的，在所述偏振分光阵列结构上还设置有偏振分光膜。

进一步的，所述旋光阵列结构的所在面与偏振分光阵列结构的所在面平行，所述旋光阵列结构的延伸方向与所述偏振分光阵列结构的延伸方向的夹角为43°～47°。

进一步的，所述旋光阵列结构的延伸方向与所述偏振分光阵列结构的延伸方向的夹角为45°。

进一步的，所述旋光阵列结构由若干相同的第一类多边棱柱平行排布形成，所述偏振分光阵列结构由若干相同的第二类多边棱柱平行排布形成。

进一步的，所述旋光阵列结构由若干相同的第一类三棱柱平行排布形成，所述偏振分光阵列结构由若干相同的第二类三棱柱平行排布形成。

进一步的，所述第一类三棱柱的侧棱与第二类三棱柱的侧棱的夹角为43°～47°。

进一步的，所述第一类三棱柱的侧棱与第二类三棱柱的侧棱的夹角为45°。

进一步的，所述第一类三棱柱和第二类三棱柱的底面均为等腰直角三角形，所述等腰直角三角形的斜边平行于所述旋光阵列结构的所在面。

进一步的，所述等腰直角三角形的斜边长度范围为50nm～1000nm。

进一步的，所述偏振分光阵列结构由若干相同的半圆柱平行排布形成，所述半圆柱的圆弧面向外凸起，所述旋光阵列结构由若干相同的凹槽平行排布形成，所述凹槽的横截面为半圆形。

进一步的，所述旋光阵列结构与所述衬底为一体成型。

如权利要求1至12中任意一项所述的直接出射线偏振光的发光二极管，其特征在于，所述外延层由底层向上依次包括N型限制层、量子阱层和P型限制层，所述P型限制层上表面具有所述偏振分光阵列结构。

进一步的，所述偏振分光阵列结构与P型限制层为一体成型。

进一步的，所述N型限制层和P型限制层的材质为氮化镓。

进一步的，所述发光二极管还包括P型电极和N型电极，所述P型电极设置于所述P型限制层上，所述N型电极设置于所述N型限制层上。

进一步的，所述发光二极管还包括透明电极和钝化保护膜，所述透明电极位于所述外延层上，所述钝化保护膜覆盖于所述透明电极上。

进一步的，所述衬底的材料为蓝宝石、碳化硅或硅。