(57)【要約】 【課題】向上した光利用効率を有する光学素子及びその製造方法並びにこれを有する光出射装置を提供する。【解決手段】第１面及び該第１面と対向する第２面を含む光透過体と、前記第１面に積層され、前記第１面から遠くなるにつれその密度が粗く配置される複数の第１屈折率緩衝粒子を含んで、前記光透過体から空気層への光屈切率の変化率を変化させて前記第１面の光反射率を減少させる第１反射防止層とを有することを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及び該第１面と対向する第２面を含む光透過体と、
前記第１面に積層され、前記第１面から遠くなるにつれその密度が粗く配置される複数の第１屈折率緩衝粒子を含み、前記光透過体から空気層への光屈切率の変化率を変化させて前記第１面の光反射率を減少させる第１反射防止層とを有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１屈折率緩衝粒子は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）粒子、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粒子、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）粒子、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子からなるグループから選択される少なくとも何れか１つを含むことを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
前記第１反射防止層は、５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さで形成されることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１屈折率緩衝粒子は、１５ｎｍ〜２５ｎｍの径のサイズを有することを特徴とする請求項３記載の光学素子。
【請求項５】
前記グループから少なくとも１つが選択され、前記第２面に積層される複数の第２屈折率緩衝粒子を有する第２反射防止層をさらに有し、
前記第２屈折率緩衝粒子は、前記第２面から遠くなるにつれその密度が粗く配置されて、前記第２面の光反射率を減少させることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項６】
光を発生させる発光部と、
前記発光部と対向する入光面及び前記入光面と対向する出光面を含む光透過体と、
前記出光面に形成され、前記出光面から遠くなるにつれその密度が粗く配置される複数の第１屈折率緩衝粒子を含む第１反射防止層とを有することを特徴とする光出射装置。
【請求項７】
前記光透過体は、チューブ形状の前記入光面と前記入光面を取り囲む前記出光面を含むランプチューブを含み、
前記発光部は、前記入光面に形成された蛍光層と、前記ランプチューブによって規定される放電空間に充填された放電ガスとを含み、
前記入光面と前記蛍光層との間に形成され、前記入光面から遠くなるにつれその密度が粗く配置される第２屈折率緩衝粒子を含む第２反射防止層をさらに有することを特徴とする請求項６記載の光出射装置。
【請求項８】
前記第１及び第２屈折率緩衝粒子は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）粒子、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粒子、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）粒子、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子からなるグループから選択される少なくとも何れか１つを含むことを特徴とする請求項７記載の光出射装置。
【請求項９】
前記第１及び第２反射防止層は、それぞれ５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さで形成され、前記第１及び第２屈折率緩衝粒子は、それぞれ１５ｎｍ〜２５ｎｍの径のサイズを有することを特徴とする請求項８記載の光出射装置。
【請求項１０】
コロイド粒子を含むコロイド溶液を提供する段階と、
光透過体の第１面から遠くなるにつれその粒子密度が粗く配置されるようにコロイド溶液を凝固させて、前記第１面の光反射率を減少させる第１反射防止層を形成する段階とを有し、
前記コロイド溶液を提供する段階は、それぞれ１５ｎｍ〜２５ｎｍの径のサイズを有する酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）粒子、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粒子、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）粒子、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子からなるグループから選択される少なくとも何れか１つを含む前記コロイド粒子を提供する段階と、
前記コロイド粒子を、５重量％〜２０重量％でアルコール中に分散させる段階とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及びその製造方法並びにこれを有する光出射装置に関し、より詳しくは、向上した光利用効率を有する光学素子及びその製造方法並びにこれを有する光出射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、表示装置は画像を表示するために光源を有する。液晶表示装置は受光型装置である液晶表示パネルを有し、液晶表示パネルの背面に光を提供するバックライトアセンブリが設置される。
【０００３】
バックライトアセンブリの光源として冷陰極蛍光ランプ（ｃｏｌｄ  ｃａｔｈｏｄ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌａｍｐ；ＣＣＦＬ）が主に使用され、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）が徐々に広く使われていっている。
【０００４】
液晶表示装置において、バックライトアセンブリの消費電力を節減し、光源と液晶表示パネルの性能と寿命に対する悪影響を防止するため、光源の効率を向上させる問題が主な技術的課題になっている。また、光源と液晶表示パネルとの間に介在する光学シートなどのような光利用効率を向上させるものの問題がまた、重要に扱われている。即ち、表示装置において光源と光学シートなどの光利用効率を向上させることがもっとも本質的な課題になっている。
【０００５】
冷陰極蛍光ランプの場合、光利用効率を向上させて消費電力を節減し、出射光の輝度を増加させる高輝度ランプを実現して、発熱量を減少させる技術に対する研究が活発に行われている。
【０００６】
例えば、冷陰極蛍光ランプの輝度向上のために、蛍光体の材質改善を通した輝度改善とランプ内部の放電ガスの圧力の変化を通じた輝度改善などを行ってきた。
【０００７】
しかし、従来の光源、光学シートなどの光学素子からは輝度増加には限界があり、発熱が充分に制御できないということが実態である。特に、光は境界面において反射、透過、及び屈折されるが、反射光は光源に再び吸収されて光源の温度を上昇させ、出射光の輝度を減少させるという問題がある。
従って、光学素子の光利用効率向上のためには反射光を効果的に減少させることができる技術が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は上記従来の光学素子における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、向上した光利用効率を有する光学素子及びその製造方法並びにこれを有する光出射装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明による光学素子は、第１面及び該第１面と対向する第２面を含む光透過体と、前記第１面に積層され、前記第１面から遠くなるにつれその密度が粗く配置される複数の第１屈折率緩衝粒子を含んで、前記光透過体から空気層への光屈切率の変化率を変化させて前記第１面の光反射率を減少させる第１反射防止層とを有することを特徴とする。
【００１０】
前記第１屈折率緩衝粒子は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）粒子、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粒子、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）粒子、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子からなるグループから選択される少なくとも何れか１つを含むことが好ましい。
前記第１反射防止層は、５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さで形成されることが好ましい。
前記第１屈折率緩衝粒子は、１５ｎｍ〜２５ｎｍの径のサイズを有することが好ましい。
前記グループから少なくとも１つが選択され、前記第２面に積層される複数の第２屈折率緩衝粒子を有する第２反射防止層をさらに有し、前記第２屈折率緩衝粒子は、前記第２面から遠くなるにつれその密度が粗く配置されて、前記第２面の光反射率を減少させることが好ましい。
【００１１】
上記目的を達成するためになされた本発明による光出射装置は、光を発生させる発光部と、前記発光部と対向する入光面及び前記入光面と対向する出光面を含む光透過体と、前記出光面に形成され、前記出光面から遠くなるにつれその密度が粗く配置される複数の第１屈折率緩衝粒子を含む第１反射防止層とを有することを特徴とする。
【００１２】
前記光透過体は、チューブ形状の前記入光面と前記入光面を取り囲む前記出光面を含むランプチューブを含み、前記発光部は、前記入光面に形成された蛍光層と、前記ランプチューブによって規定される放電空間に充填された放電ガスとを含み、前記入光面と前記蛍光層との間に形成され、前記入光面から遠くなるにつれその密度が粗く配置される第２屈折率緩衝粒子を含む第２反射防止層をさらに有すること。
前記第１及び第２屈折率緩衝粒子は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）粒子、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粒子、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）粒子、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子からなるグループから選択される少なくとも何れか１つを含むこと。
前記第１及び第２反射防止層は、それぞれ５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さで形成され、前記第１及び第２屈折率緩衝粒子は、それぞれ１５ｎｍ〜２５ｎｍの径のサイズを有すること。
【００１３】
上記目的を達成するためになされた本発明による光学素子の製造方法は、コロイド粒子を含むコロイド溶液を提供する段階と、光透過体の第１面から遠くなるにつれその粒子密度が粗く配置されるようにコロイド溶液を凝固させて、前記第１面の光反射率を減少させる第１反射防止層を形成する段階とを有し、前記コロイド溶液を提供する段階は、それぞれ１５ｎｍ〜２５ｎｍの径のサイズを有する酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）粒子、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粒子、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）粒子、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子からなるグループから選択される少なくとも何れか１つを含む前記コロイド粒子を提供する段階と、前記コロイド粒子を、５重量％〜２０重量％でアルコール中に分散させる段階とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光学素子及びその製造方法並びにこれを有する光出射装置によれば、光透過体の表面に形成された反射防止層によって光透過体及び光出射装置の光透過率が大きく増加して輝度が向上し、光透過率増加によって出射装置からの発熱量が減少して装置の寿命及び効率が向上して消費電力が減少するという効果がある。また、反射防止層は外部の衝撃に対する光透過体の抵抗力を向上させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態による光出射装置の平面図である。
【図２】図１に示した光出射装置のＩ‐Ｉ’線に沿った断面図である。
【図３】図２に示した光学素子の断面の拡大図である。
【図４】反射防止層を有しない光学素子の断面の拡大図である。
【図５】外面の一部のみに反射防止層を形成した光出射装置の断面図である。
【図６】図５に示した光出射装置の位置による出射光の輝度を示すグラフである。
【図７】図２に示した光出射装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７で説明する光出射装置の製造方法の一部を示す概略図である。
【図９】図７で説明する光出射装置の製造方法の一部を示す部分詳細断面図である。
【図１０】第２の実施形態による光出射装置の断面図である。
【図１１】図１０に示した光出射装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１１で説明する光出射装置の製造方法の一部を示す概略図である。
【図１３】図１１で説明する光出射装置の製造方法の一部を示す部分詳細断面図である。
【図１４】第３の実施形態による光出射装置の断面図である。
【図１５】第４の実施形態による光出射装置の断面図である。
【図１６】第５の実施形態による光出射装置の断面図である
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明に係る光学素子及びその製造方法並びにこれを有する光出射装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１７】
本発明は多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるため、特定の実施形態を図面に例示し、本明細書において詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようとすることではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないしは代替物を含むことと理解されるべきである。
【００１８】
各図面の説明において、類似する構成要素に対し同じ参照符号を使用した。図面において、構造物のサイズは本発明の明確性に基づくため、実際より拡大して図示したものである。
【００１９】
第１、第２などの用語は多様な構成を説明するにおいて使用されることができるが、構成要素は用語によって限定されてはいけない。用語は１つの構成要素を別の構成要素から区別する目的のみに使用される。例えば、本発明の権利範囲内で、第１構成要素は第２構成要素に命名されることができ、類似に第２構成要素も第１構成要素に命名されることができる。単数の表現は文脈上において明白に別のことを意味しない限り、複数の表現を含む。
【００２０】
本明細書において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものが存在するすることを指定することであり、１つまたはそれ以上の別の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組合わせたものの存在あるいは付加可能性を予め排除することではないことと理解されるべきである。
【００２１】
また、別に定義されない限り、技術的あるいは科学的用語を含んでここで使用される全ての用語は本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者によって一般的に理解されることと同一の意味を有する。一般的に使用される辞書において定義されるものと同じ用語は、関連技術の文脈上の意味と一致する意味を有することと解釈されるべきであり、本出願で明白に定義しない限り、理想的または過度に形式的な意味として解釈しない。
【００２２】
図１は、第１の実施形態による光出射装置の平面図である。
図２は、図１に示した光出射装置のＩ‐Ｉ’線に沿った断面図である。
【００２３】
図１及び図２を参照すると、本実施形態において光出射装置１００は冷陰極蛍光ランプ（ｃｏｌｄ  ｃａｔｈｏｄ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌａｍｐ；ＣＣＦＬ）である。
冷陰極蛍光ランプ（以下、「ランプ」と称する）は、液晶表示装置のような平板表示装置の光源として主に使用される。従って、ランプ（光出射装置）１００は消費電力が少なく、出射光の輝度が大きければ大きいほど望ましい。本実施形態によるランプ１００においては表面にコーティング処理して光反射率を減少させて出射光の輝度を向上させる。
【００２４】
ランプ１００は、発光部１１０、光透過体、及び反射防止層１５０を含む。
反射防止層１５０は、光透過体にフィルム形態として形成されるため、光透過体と反射防止層１５０が結合された構造を光学素子と称する。
【００２５】
光透過体は、直線型チューブ形状を有するランプチューブ１３０を有する。ランプチューブ１３０はガラス質からなり、従ってランプチューブ１３０は外部からの衝撃に弱い。ランプチューブ１３０が円筒状の内面１３３と内面１３３を取り囲み、内面１３３と離隔した外面１３１を含む。内面１３３は、発光部１１０から発生した光が入射する入光面であり、外面１３１は光が出射される出光面である。
【００２６】
ランプ１００は、第１及び第２電極部（１０１、１０３）をさらに含む。第１及び第２電極部（１０１、１０３）はランプチューブ１３０の端部を密封し、ランプチューブ１３０に結合される。第１及び第２電極部（１０１、１０３）は、一部がランプチューブ１３０の内部に配置され、その他の一部がランプチューブ１３０の外部へ延長されてランプ１００に対する駆動電源の印加を受ける。
【００２７】
発光部１１０は、蛍光層１１１及び放電ガス１１５を含む。
蛍光層１１１は、ランプチューブ１３０の内面１３３に一定の厚さで塗布されている。蛍光層１１１は、紫外線のような光線の入射を受けると可視光線を出射する。
【００２８】
放電ガス１１５は、密封されたランプチューブ１３０の内部空間に充填されている。放電ガス１１５は、電子線によって励起されて紫外線を放出する気体、例えば、水銀ガス、アルゴンガスなどのような気体を含む。
【００２９】
第１電極と第２電極との間に高電圧が印加されると、第１電極と第２電極との間に放電が発生し、放電によって放電ガス１１５が励起されて紫外線を放射する。紫外線が蛍光層１１１に含まれる蛍光体を励起させて、可視光線が蛍光体からランプチューブ１３０を透過して外部へ出射する。
【００３０】
可視光線は、ランプチューブ１３０の内面１３３及び外面１３１において一部が反射され、残りが外面１３１を透過して出射される。従って、ランプ１００の出射光の光量を増加させるためにはランプチューブ１３０の外面１３１及び内面１３３において反射される光量を減少させることが望ましい。
【００３１】
本実施形態において、反射防止層１５０は、外面１３１に形成され、外面１３１の光反射率を大きく減少させてランプ１００の輝度を向上させる。
【００３２】
図３は、図２に示した光学素子の断面の拡大図である。
図３を参照すると、反射防止層１５０はランプチューブ１３０の外面１３１に形成され、反射防止層１５０は、その厚さ方向に沿った位置によって光屈折率が変化する。
【００３３】
反射防止層１５０は外面１３１から厚さ方向に離隔距離が増加するにつれ、光屈折率が段階的に減少する。ここで、段階的に減少するという意味は、光屈折率がリニアーに一定の比率で減少することではなく、多少不規則ではあるが、外面１３１から離隔距離が増加するに伴い段々と光屈折率が減少するという意味として使用した。
【００３４】
反射防止層１５０は材質及び構造が独特であって上述のように、光屈折率が厚さ方向に段階的に減少する特性を有する。このような特性を有するために、反射防止層１５０は屈折率緩衝粒子１５１を含む。
【００３５】
屈折率緩衝粒子１５１は、図３に示したように、ランプチューブ１３０の外面１３１に複数の層に積層され、外面１３１から厚さ方向に離隔距離が増加すればするほど、屈折率緩衝粒子１５１が粗く、即ち、その粒子の個数の密度が低くなるよう配置される。
【００３６】
従って、外面１３１から厚さ方向に遠くなるにつれ、微細な幅内に含まれた屈折率緩衝粒子１５１の個数が減少するため、反射防止層１５０の光屈折率が徐々に減少することがわかる。
【００３７】
ランプチューブ１３０は、ガラス材質であり、約１．４５の光屈折率を有する。空気層は、約１の光屈折率を有する。
反射防止層１５０はランプチューブ１３０から空気層への屈折率の変化を緩やかにする。このように、光屈折率の緩やかな変化を示したグラフを図３の光学素子の断面図の下に共に示す。
【００３８】
図４は、反射防止層１５０を有しない光学素子の断面の拡大図である。
図４を参照すると、ランプチューブ１３０の外面１３１に反射防止層１５０を形成しない場合、ランプチューブ１３０の外面１３１と空気層との間の光屈折率の変化は反射防止層１５０が外面１３１と前記空気層との間に介在する場合に比べて非常に急激であることがわかる。このような光屈折率の急激な変化を示したグラフを図４に示したランプチューブ１３０の下に共に示す。
【００３９】
光屈折率が互いに異なる媒質の境界面が形成される時、境界面において、光の反射率は、媒質の光屈折率の差が大きければ大きいほど、増加することが知られている。従って、境界面において、光屈折率の変化率を減少させると、光反射率を減少させることができる。
【００４０】
図４に示したように、ガラス質のランプチューブ１３０の外面１３１と空気層が直接接する場合、外面１３１において相当な量の光が反射されてランプチューブ１３０の内部に吸収されることがわかる。従ってランプ１００から出射光の輝度が減少する。
【００４１】
反面、図３に示したように、本発明のランプ１００において反射防止層１５０はランプチューブ１３０と空気層との間の屈折率の変化率を減少させて外面１３１において光反射率を大きく減少させる。従って、内面１３３を通じて外面１３１に入射した光の大部分が外面１３１を透過して出射されランプ１００の輝度が大きく向上する。
【００４２】
屈折率緩衝粒子１５１は、コロイド溶液をランプチューブ１３０の外面１３１において凝固させて形成することができる。例えば、屈折率緩衝粒子１５１は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）粒子、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粒子、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）粒子、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子からなるグループから選択される少なくとも何れか１つを含むことができる。
【００４３】
ランプ１００が可視光線を出射する際、可視光線は約４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長帯域を有する。反射防止層１５０が外面１３１で光反射率を減少させる効果を強化するためには屈折率緩衝粒子１５１は１５ｎｍ〜２５ｎｍの径のサイズを有することが望ましい。
【００４４】
屈折率緩衝粒子１５１の径のサイズが１５ｎｍより小さい場合、屈折率緩衝粒子１５１が光に及ぼす影響が非常に小さくて反射防止層１５０が無いことと同様の結果になり、従って光反射率の減少効果が略無くなる。
【００４５】
また、屈折率緩衝粒子１５１の径のサイズが２５ｎｍ以上になる場合、反射防止層１５０が入射した光のうち、多量の光が屈折率緩衝粒子１５１によって散乱される。従って、反射防止層１５０を透過する光量が減少するためランプ１００の輝度増加の効果が略無くなる。
【００４６】
又、反射防止層１５０は、フィルム膜形態で外面１３１に形成されるため、反射防止膜として適切な厚さを有する必要がある。一般的に光反射率が最低になる膜の厚さｔは、ｔ＝λ／（４ｎ）のような関係式より求めることができる。ここで、λは入射光の波長で、ｎは膜の光屈折率である。
【００４７】
入射光が上述した可視光線であり、上述した屈折率緩衝粒子１５１の光屈折率と、反射防止層の光屈折率が厚さ方向に不均一である点を考慮して反射防止層１５０の厚さを算出すると、反射防止層１５０の厚さは５０ｎｍ〜２００ｎｍであることが望ましいことがわかる。即ち、反射防止層１５０の厚さが上記範囲から外れると、反射防止層１５０としての機能が略無くなる。
【００４８】
図５は、外面１３１の一部のみに反射防止層１５０を形成した光出射装置２００の断面図である。
本発明の技術的特徴である反射防止層１５０の効果を確認するためにランプチューブ１３０の外面１３１の一部のみに反射防止層１５０を形成したサンプルランプ（光出射装置）２００を製作した。
【００４９】
サンプルランプ２００は、反射防止層１５０がサンプルランプ２００の長さ方向に略半分の外面１３１のみに形成され、残り半分の外面１３１には形成されていないことを除いては、図１〜図４において説明したランプ１００と実質的に同一である。従って、同一する構成要素に対しては同一の参照番号を使用し、重複する説明は省略する。
【００５０】
図６は、図５に示した光出射装置（サンプルランプ２００）の位置による出射光の輝度を示すグラフである。
図６のグラフのＸ軸は図５に示したサンプルランプ２００の長さ方向の位置に対応し、Ｙ軸は各位置でのサンプルランプ２００からの出射光の輝度を観測した結果を示す。
【００５１】
図５及び図６を参照すると、反射防止層１５０が形成された領域で出射光の輝度は、略３１０００ｃｄ／ｍ２〜３３０００ｃｄ／ｍ２である反面、反射防止層１５０が形成されていない領域での出射光の輝度は略２９５００ｃｄ／ｍ２〜２９７００ｃｄ／ｍ２であることがわかる。
【００５２】
即ち、本発明によるランプでは、反射防止層を有することによって、ランプチューブの外面において光反射率が大きく減少し、その結果、出射光の輝度が略６％〜９％程向上したことがわかる。
【００５３】
図７は、図２に示したランプ（光出射装置）１００の製造方法を説明するためのフローチャートである。
図８及び図９は、図７に示すフローチャートによってランプ１００を製造する方法の一部を示し、図８は、ランプ１００ボディーをコロイド溶液に浸すところを示す概略図であり、図９は、ランプ１００ボディーをコロイド溶液から取り出すことを示す部分詳細断面図である。
【００５４】
本実施形態による光出射装置１００、即ちランプ１００は光学素子に含まれる。従って、ランプ１００の製造方法は光学素子の製造方法を利用したもので、光学素子の製造工程の内の１つの工程として含まれる。従って、本実施形態による光学素子の製造方法に対する別途の詳細な説明は省略し、ランプ１００の製造方法の説明と共に本発明の光学素子の製造方法を実質的に説明する。
【００５５】
図７を参照すると、図１〜図６において説明したランプ１００を製造するために、先ず、ランプボディー１０２をコロイド溶液１９０に浸す（ステップＳ１０）。
【００５６】
ランプボディー１０２は、直線型チューブ形状のランプチューブ１３０を製造し、ランプチューブ１３０の内面１３３に蛍光層１１１を形成し、ランプチューブ１３０の端部を第１及び第２電極部１０１、１０３によって密封し、密封されたランプチューブ１３０の内部に放電ガス１１５を充填させて製作する。このようなランプボディー１０２の製造方法は広く知られているものであってこれ以上の説明は省略する。
【００５７】
図８を参照すると、複数のランプボディー１０２を移動ユニット１８１に固定させて垂直に立ててコロイド溶液１９０に浸す。
コロイド溶液１９０は、アルコール中に屈折率緩衝粒子１５１を分散させたコロイド懸濁液である。
【００５８】
屈折率緩衝粒子１５１は、１５ｎｍ〜２５ｎｍの径のサイズを有するため、コロイド粒子と称することができる。コロイド粒子は前述したように、酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）粒子、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粒子、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）粒子、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子からなるグループから選択される少なくとも何れか１つの粒子である。
【００５９】
コロイド溶液１９０において、コロイド粒子の重量％は工程条件、例えば、ランプチューブ１３０の外面１３１の特性、形成しようとする反射防止層１５０の厚さ、移動ユニット１８１の速度などに従って適切に調整される。本実施形態において、コロイド粒子５重量％〜２０重量％をアルコール中に分散させてコロイド溶液１９０を作成する。
【００６０】
例えば、アルコール溶液に１５ｎｍ〜２０ｎｍの径のサイズのＳｉＯ２粒子を添加すると、ＳｉＯ２粒子の表面は負に帯電し、アルコール溶液は正に帯電することになる。従って、ＳｉＯ２粒子は凝集せず、均一（ｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓ）なゾル（Ｓｏｌ）状態を形成する。
【００６１】
その後、ランプボディー１０２をコロイド溶液１９０から取り出しながら、図９に示すように、ランプチューブ１３０の外面１３１にコロイド溶液層を形成する（ステップＳ３０）。
【００６２】
ランプボディー１０２を取り出す速度によってコロイド溶液層の厚さが異なり、結果的に反射防止層１５０の厚さが異なることになる。
【００６３】
一般的に、コロイド懸濁液の薄い膜、即ち、コロイド溶液層の厚さはランプボディー１０２をコロイド溶液１９０から取り出す速度が速ければ速いほど薄くなる。従って、形成される反射防止層１５０の厚さが５０ｎｍ〜２００ｎｍになるようにランプボディー１０２をコロイド溶液１９０から取り出す速度を調節する。
【００６４】
その後、外面１３１に形成されたコロイド溶液１９０を凝固させて外面１３１から遠くなるにつれコロイド粒子が粗く配置された反射防止層１５０を形成してランプ１００を完成する（ステップＳ５０）。
自然状態の常温において外面１３１に塗布されたコロイド溶液層を乾燥させる。即ち、コロイド溶液層の乾燥のために高温で加熱せず、自然状態で楽に乾燥させる。
【００６５】
例えば、ランプチューブ１３０の外面１３１にコーティングされたＳｉＯ２粒子とアルコールのうち、アルコールは蒸発することになる。この際、１５ｎｍ〜２０ｎｍの径のサイズのＳｉＯ２粒子はファン・デル・ワールス力（Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｗａａｌｓ  ｆｏｒｃｅ）によって互いに強力に付着しようとする。ファン・デル・ワールス力は略１μｍ以下の距離内にあるコロイド粒子の間に作用する強い引力であり、ナノサイズの粒子間の重要な結合力になる。
【００６６】
ランプチューブ１３０の外面１３１とコロイド粒子との相互の引力によって外面１３１には非常に密集してコロイド粒子が付着するが、外面１３１から遠くなるにつれコロイド粒子が層状構造になり、付着する個数が減少する。即ち、外面１３１から離隔すればするほど、コロイド粒子は粗く配置される。
【００６７】
反射防止層１５０はゾル状態のコロイド粒子がゲル化して形成され、コロイド粒子は肉眼では視認されない。指先でランプ１００の表面を触ると、少々粗い感じが感じられ、反射防止層１５０の存在がわかる。
【００６８】
光学素子とその製造方法及びこれを有する光出射装置によれば、光透過体の表面に形成された反射防止層によって光透過体及び光出射装置の光透過率が大きく増加して輝度が向上し、光透過率が増加するにつれ光出射装置よりの発熱量が減少して装置の寿命及び効率が向上して消費電極が減少する。また、反射防止層は外部からの衝撃に対する光透過体の抵抗力を向上させる。
【００６９】
図１０は、第２の実施形態による光出射装置３００の断面図である。
図１０を参照すると、本実施形態によるランプ（光出射装置）３００はランプチューブ３３０の内面３３３に形成された第２反射防止層３７０をさらに含むことを除いては図１〜図６において説明したランプと実質的に同一である。
従って、本実施形態による光学素子はランプチューブ３３０、第１及び第２反射防止層（３５０、３７０）を含む。従って、図１〜図６において説明したランプと対応する構成要素に対しては対応する参照番号を使用して重複される説明は省略する。
【００７０】
図１０において、第２反射防止層３７０は、内面３３３と蛍光層３１１の間に介在する。第２反射防止層３７０は酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）粒子、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粒子、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）粒子、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子からなるグループから選択される少なくとも１つを含む第２屈折率緩衝粒子３７１を含み、第２屈折率緩衝粒子３７１は内面３３３から遠くなるにつれ粗く配置される。従って、内面３３３及び外面３３１にそれぞれ形成される第２反射防止層３７０及び第１反射防止層によって光透過率が増加してランプ３００の輝度が増加する。
【００７１】
図１１は、図１０に示したランプ（光出射装置）３００の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１２及び図１３は、図１１で説明するランプ（光出射装置）３００の製造方法の一部を示し、図１２は、図１０で説明する光出射装置の製造方法の一部を示す概略図であり、図１３は、図１０で説明する光出射装置の製造方法の一部を示す部分詳細断面図である。
【００７２】
図１１〜図１３を参照すると、図１０に示すランプ３００を製造するために、先ず、酸化シリコン（ＳｉＯ２）粒子、酸化アルミニウム（Ａｌ２０３）粒子、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）粒子、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）粒子、及び酸化チタン（ＴｉＯ２）粒子からなるグループから選択される少なくとも何れかの１つを含むコロイド粒子を有するコロイド溶液３９０を準備する。
【００７３】
その後、コロイド溶液３９０に両側端部が開口したランプチューブ３３０を浸す（ステップＳ２０）。ランプチューブ３３０は端部が開口した直線型チューブであり、コロイド溶液３９０に浸されると、ランプチューブ３３０の内面３３３及び外面３３１はコロイド溶液３９０に接する。
【００７４】
その後、ランプチューブ３３０をコロイド溶液３９０から取り出しながら、ランプチューブ３３０の外面３３１及び内面３３３にコロイド溶液層３９０を形成する（ステップＳ４０）。ランプチューブ３３０の移動速度を調節して、その後に形成される反射防止層の厚さを調節する。
【００７５】
続いて、コロイド溶液３９０を凝固させて外面３３１及び内面３３３から遠くなるにつれコロイド粒子の密度が粗く配置される第１反射防止層及び第２反射防止層（３５０、３７０）をそれぞれ形成する（ステップＳ６０）。第１及び第２反射防止層（３５０、３７０）の厚さは第１の実施形態において説明したように実質的に同一であり得る。
【００７６】
続いて、内面３３３に形成された第２反射防止層３７０上に蛍光層３１１を形成する（ステップＳ８０）。
【００７７】
その後、蛍光層３１１が形成されたランプチューブ３３０に第１電極及び第２電極を形成して密封し、ランプチューブ３３０の内部に放電ガス３１５を注入してランプ３００を完成させる（ステップＳ１００）。
【００７８】
本実施形態による光学素子を有するランプ３００及びこの製造方法によれば、反射防止層がランプチューブ３３０の内面３３３及び外面３３１に全て形成されて光反射率をさらに減少させてランプ３００の輝度をさらに増加させることができる。
【００７９】
図１４は、第３の実施形態による光出射装置５００の断面図である。
本実施形態による光出射装置５００は第１の実施形態の光出射装置１００と反射防止層の構造に共通性を有する。光出射装置５００は発光部及び光学素子を含む。光学素子は光透過体及び反射防止層５５０を含む。
【００８０】
本実施形態において、光出射装置５００は発光ダイオードパッケージ５００であり、発光部は発光ダイオードチップ５１１であり、光透過体は発光ダイオードチップ５１１をパッケージングするレンズ５３０である。
【００８１】
反射防止層５５０は、レンズ５３０の外面５３３に形成される。反射防止層５５０の構成は図１〜図６において説明した反射防止層１５０と実質的に同一である。従って、重複する説明は省略する。
【００８２】
本実施形態による光学素子の製造方法及び光学素子を有する発光ダイオードのパッケージの製造方法において、レンズ５３０の表面にコロイド溶液を凝固させて反射防止層５５０を形成する。
【００８３】
このため、レンズ５３０の外面５３３をコロイド溶液に浸して取り出す方法、またはレンズ５３０の外面５３３にコロイド溶液をスリットノズルのような装置で塗布する方法などをもって形成することができる。
【００８４】
レンズ５３０に反射防止層５５０を形成する工程以外の発光ダイオードパッケージの製造方法の工程は既知のものであり、詳しい説明は省略する。
【００８５】
本実施形態によれば、発光ダイオードチップ５１１より出射された光はレンズ５３０に形成された反射防止層５５０によって出射量が増加する。従って、発光ダイオードペッケージ５００の輝度が増加して消費電力が減少し、発熱量が減少して信頼性が向上する。
【００８６】
図１５は、第４の実施形態による光出射装置７００の断面図である。
【００８７】
本実施形態による光出射装置７００は、第１の実施形態の光出射装置１００と第１反射防止層７５０の構造に共通性を有する。光出射装置７００は発光部７１０及び光学素子を含む。光学素子は光透過体７３０及び反射防止層７５０を含む。
【００８８】
本実施形態において、光出射装置７００はカーボンナノチューブバックライトアセンブリである。発光部７１０は、第１電極７１１、第２電極７１３、及び蛍光層７１５を含むことができる。
【００８９】
第１電極７１１の上面にはカーボンナノチューブ７１２が形成されている。第２電極７１３は第１電極７１１の上面と対向するように配置される。
【００９０】
蛍光層７１５は、第２電極７１３の下面にカーボンナノチューブ７１２と対向するように形成される。この場合、光透過体７３０は入光面７３３が第２電極７１３の上面と対向するように配置されたプレート形状を有することができる。
【００９１】
また、カーボンナノチューブアセンブリ（光出射装置）７００は、光透過体７３０の入光面７３３に形成された第２反射防止層７７０をさらに含むことができる。
【００９２】
本実施形態による光学素子を有するカーボンナノチューブバックライトアセンブリ及びその製造方法は光透過体７３０の入光面７３３及び出光面７３１にそれぞれ第１及び第２反射防止層（７５０、７７０）を形成することを除いては一般的に知られているカーボンナノチューブバックライトアセンブリの製造方法と実質的に同一である。従って、詳しい説明は省略する。
【００９３】
本実施形態によれば、カーボンナノチューブバックライトアセンブリの出射光の輝度が増加して消費電力が減少し、発熱量が減少して信頼性が向上する。
【００９４】
図１６は、第５の実施形態による光出射装置９００の断面図である。
【００９５】
図１６を参照すると、本実施形態による光出射装置９００は第１の実施形態の光出射装置１００と第１反射防止層９５０の構造に共通性を有する。光出射装置９００は発光部９１０及び光学素子を含む。光学素子は光透過体９３０及び第１反射防止層９５０を含む。
【００９６】
本実施形態において、光出射装置９００は平板表示装置の直下型バックライトアセンブリ９００である。
光学素子の光透過体９３０は樹脂材質からなる光学シート（ｓｈｅｅｔ）の形態で形成される。この場合、直下型バックライトアセンブリ（光出射装置）９００は、光学シート形状の光透過体９３０の入光面９３３に形成される、第２屈折率緩衝粒子を有する第２反射防止層９７０をさらに有することができる。
【００９７】
本実施形態によれば、直下型バックライトアセンブリの出射光の輝度が増加して消費電力が減少し、発熱量が減少して信頼性が向上する。
【００９８】
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、ランプ、発光ダイオードパッケージ、直下型バックライトアセンブリなどの多様な光出射装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１００、３００    ランプ（光出射装置）
１０１、１０３    （第１及び第２）電極部
１０２      ランプボディー
１１０、３１０    発光部
１１１、３１１    蛍光層
１１５、３１５    放電ガス
１３０、３３０    ランプチューブ
１３１、３３１    外面
１３３、３３３    内面
１５０      反射防止層
１５１      屈折率緩衝粒子
１８１、３８１    移動ユニット
１９０、３９０      コロイド溶液
２００      サンプルランプ（光出射装置）
３５０      第１反射防止層
３５１      第１屈折率緩衝粒子
３７０      第２反射防止層
３７１      第２屈折率緩衝粒子
５００      発光ダイオードパッケージ（光出射装置）
５１１      発光ダイオードチップ
５３０      レンズ
５３３      レンズの外面
５５０      反射防止層
７００      カーボンナノチューブアセンブリ（光出射装置）
７１０      発光部
７１１      第１電極
７１２      カーボンナノチューブ
７１３      第２電極
７１５      蛍光層
７３０      光透過体
７３１      出光面
７３３      入光面
７５０      第１反射防止層
７７０      第２反射防止層
９００      直下型バックライトアセンブリ（光出射装置）
９１０      発光部
９３０      光透過体
９３１      出光面
９３３      入光面
９５０      第１反射防止層
９７０      第２反射防止層
【図１】
2009276768.tif 000003
【図２】
2009276768.tif 000004
【図３】
2009276768.tif 000005
【図４】
2009276768.tif 000006
【図５】
2009276768.tif 000007
【図６】
2009276768.tif 000008
【図７】
2009276768.tif 000009
【図８】
2009276768.tif 000010
【図９】
2009276768.tif 000011
【図１０】
2009276768.tif 000012
【図１１】
2009276768.tif 000013
【図１２】
2009276768.tif 000014
【図１３】
2009276768.tif 000015
【図１４】
2009276768.tif 000016
【図１５】
2009276768.tif 000017
【図１６】
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