KR20190006204A - Devices comprising a patterned color conversion medium and methods of forming the same - Google Patents

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존 필립 에르텔
티모시 제임스 오르슬레이
윌리엄 리차드 트루트나
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Abstract

여기에 개시된 것은 발광 소자, 상기 발광 소자를 적어도 부분적으로 둘레를 한정하는 색 변환 매질, 및 상기 발광 소자 및 상기 색 변환 매질 위에 정합적으로 가로놓이도록 위치하는 투명 렌즈를 포함하는 광학 어셈블리들이다. 또한 여기에 개시되는 것은 두 개의 기판들 사이에 링 형상 패턴으로 배열되는 색 변환 매질을 포함하는 색 변환 어셈블리들이다. 더욱이 여기에 개시되는 것은 색 변환 매질로 패터닝된 제1 표면을 구비하는 기판과, 상기 제1 표면 상에 배치되며 상기 색 변환 매질을 적어도 부분적으로 인캡슐레이션하는 반사층을 포함하는 광 변환 소자들이다. 이러한 어셈블리들 및 소자들을 포함하는 디스플레이, 조명, 및 전자 소자들이 여기에 개시된다. Disclosed herein are optical assemblies that include a light emitting element, a color conversion medium that at least partially defines the light emitting element, and a transparent lens that is positioned to lie snugly over the light emitting element and the color conversion medium. Also disclosed herein are color conversion assemblies comprising a color conversion medium arranged in a ring-like pattern between two substrates. What is further disclosed herein are photoconversion devices comprising a substrate having a first surface patterned with a color conversion medium and a reflective layer disposed on the first surface and at least partially encapsulating the color conversion medium. Display, illumination, and electronic components including these assemblies and elements are disclosed herein.

Description

패터닝된 색 변환 매질을 포함하는 소자들 및 이의 형성 방법들Devices comprising a patterned color conversion medium and methods of forming the same

<관련 출원의 상호 참조><Cross reference of related application>

본 출원은 2016년 6월 8일 출원된 미국 임시 출원 번호 제62/347,351호의 35 U.S.C. § 119 하의 우선권의 이익을 청구하며, 이 문헌의 내용이 그 전체로서 인용되며 참조문헌으로 여기 병합된다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 62 / 347,351, filed June 8, 2016, The content of this document is hereby incorporated by reference in its entirety and claims the benefit of priority under § 119.

본 개시는 일반적으로 패터닝된 색 변환 매질을 포함하는 소자들에 관한 것이며, 더욱 구체적으로 적어도 2개의 렌즈, 색 변환 매질, 및/또는 광원을 포함하는 광학 어셈블리들뿐만 아니라 이러한 어셈블리들을 포함하는 디스플레이 및 조명 소자들에 관한 것이다.This disclosure relates generally to devices that include a patterned color conversion medium, and more particularly to optical components including at least two lenses, a color conversion medium, and / or a light source, as well as displays and / To illumination elements.

액정 디스플레이들(LCD들)은 핸드폰들, 랩탑들, 전자 태블릿들, 텔레비전들, 및 컴퓨터 모니터들과 같은 다양한 전자 장치들 내에서 일반적으로 사용된다. 통상의 LCD들은 일반적으로 청색 발광 다이오드(LED) 및 형광체들 또는 양자점들(QD들)과 같은 색 변환 성분들을 포함한다. LED들은 또한 조명 기구들과 같은 조명 어플리케이션들 내에서 색 변환 성분들과 결합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, LED로부터의 청색광이 이를 통과함에 따라 광의 일부를 녹색 및/또는 적색광으로 변환시킬 수 있는 색 변환 매질을 통해 지향될(directed) 수 있다. 청색, 녹색, 및 적색광의 조합은 사람의 눈에 의해 백색광으로서 인식된다.Liquid crystal displays (LCDs) are commonly used in a variety of electronic devices such as cell phones, laptops, electronic tablets, televisions, and computer monitors. Conventional LCDs typically include blue light emitting diodes (LEDs) and color conversion components such as phosphors or quantum dots (QDs). LEDs can also be used in combination with color conversion components in lighting applications such as lighting fixtures. For example, through a color conversion medium that can convert a portion of the light into green and / or red light as the blue light from the LED passes through it. The combination of blue, green, and red light is recognized as white light by the human eye.

형광체들 및 QD들과 같은 색 변환 성분들은 광의 변환에서 100% 양자 효율적이지 않으며, 광 에너지의 일부는 열로서 색 변환 성분에 의해 흡수될 수 있다. 추가적으로, 색 변환 공정 자체는 더욱 짧은 파장들이 더욱 긴 파장들로 변환될 때 예를 들어 스토크스 쉬프트(Stokes shift)에 기인하여 열을 생성할 수 있다. 일부 예시들에서, 흡수된 광의 20-40%까지가 열로 변환된다. 여분의 열이 색 변환 성분을 열화시킬 수 있으므로, 생성된 열을 방출하기 위하여 적절한 냉각 또는 히트 싱크 경로들을 구축하고 요구되는 구동 온도 내에서 색 변환 성분을 유지하는 것이 중요할 수 있다. 형광체 물질들은 중간 온도들(예를 들어 약 300℃까지)에서 구동하는 것이 가능할 수 있는 한편, QD 물질들은 고도로 온도 민감성일 수 있고, 약 100℃보다 높은 온도들에서 열화를 겪을 수 있다. Color conversion components such as phosphors and QDs are not 100% quantum efficient in the conversion of light, and some of the light energy can be absorbed by the color conversion component as heat. Additionally, the color conversion process itself can generate heat due to, for example, a Stokes shift when shorter wavelengths are converted to longer wavelengths. In some examples, up to 20-40% of the absorbed light is converted to heat. As extra heat can degrade the color conversion component, it may be important to construct appropriate cooling or heat sink paths to maintain the color conversion component within the required drive temperature to release the generated heat. While the phosphor materials may be capable of driving at intermediate temperatures (e.g., up to about 300 캜), the QD materials may be highly temperature sensitive and may experience degradation at temperatures above about 100 캜.

QD들의 온도 민감성에 기인하여, 전통적인 백라이트 유닛들(BLU들)은 일반적으로 QD들 및 LED들 사이의 근접성 및/또는 직접 접촉을 방지하도록 구성된다. 이러한 구성은 "원격의" 구성으로서 지칭될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 LCD 어셈블리에서 도시된 바와 같이, QD들은 종종 유리 또는 폴리머 튜브, 모세관, 시트, 또는 막, 예를 들어 QD 강화막(QD enhancement film, QDEF)(1)의 형태로 공급되며, 이는 인쇄 회로 보드(PCB)(3) 상에 배열되는 LED들의 어레이(2) 상부에(그러나 직접 물리적 접촉하지 않도록) 놓여질 수 있다. 따라서 LED들(2)로부터 발산되는 광(4)은 이들이 액정(LC) 패널(5)로 이동함에 따라 QD들을 통과할 수 있다. BLU(6)는 PCB에 부착된 히트 싱크(7)를 더 포함할 수 있고, 이는 LED들(2)에 의해 생성되는 열을 방출할 수 있다.Due to the temperature sensitivity of the QDs, traditional backlight units (BLUs) are generally configured to prevent proximity and / or direct contact between QDs and LEDs. This configuration may be referred to as a " remote " configuration. For example, as shown in the LCD assembly of FIG. 1, QDs are often supplied in the form of glass or polymer tubes, capillaries, sheets, or films, such as a QD enhancement film (QDEF) Which may be laid on top of (but not in direct physical contact with) the array of LEDs 2 arranged on the printed circuit board (PCB) 3. So that the light 4 emitted from the LEDs 2 can pass through the QDs as they move to the liquid crystal (LC) panel 5. The BLU 6 may further include a heat sink 7 attached to the PCB, which is capable of emitting heat generated by the LEDs 2.

그러나 이러한 어셈블리들은, QD들로부터의 열이 주로 LED들과 QDEF 사이의 갭을 통과하는 자유 또는 강제 대류성 공기 힘들(8)에 의해 방출되기 때문에, 충분한 냉각을 제공하지 않을 수 있다. QDEF 자체는 상대적으로 우수하지 못한 열 전도체이며, 히트 싱크(7)와의 직접적 열 접촉으로부터 이점을 갖지 못한다. 그럼으로써, 열적 열화로부터 QD들을 보호하기 위하여 LCD 어셈블리는 더욱 낮은 광 강도 및/또는 파워에서 구동될 수 있고, 이는 원치 않게도 디스플레이 또는 조명 밝기의 전체적 감소를 유발할 수 있다. 추가적으로, QD들이 어레이 내에서 개별적인 LED 각각 상에만 이산적으로 위치하기보다는 전체 LED 어레이 상에 균일하게 분산되기 때문에 이러한 어셈블리들은 현저한 물질 소모를 유발할 수 있다. However, these assemblies may not provide sufficient cooling, since the heat from the QDs is emitted by free or forced convective air forces 8, which pass primarily through the gap between the LEDs and the QDEF. The QDEF itself is a relatively poor heat conductor and has no advantage over direct thermal contact with the heat sink 7. Thereby, the LCD assembly can be driven at lower light intensity and / or power to protect the QDs from thermal degradation, which may undesirably lead to an overall reduction in display or illumination brightness. Additionally, these assemblies can cause significant material consumption because the QDs are uniformly distributed over the entire LED array rather than being discretely positioned on each of the individual LEDs within the array.

따라서, 물질 소모를 감소시킬 수 있고, 이에 따라 이러한 소자들의 비용을 절감할 수 있는, 패터닝된 색 변환 매질을 포함하는 소자들을 제공하는 것이 유리할 것이다. 또한 색 변환 매질에 의해 생성되는 열을 방출시킬 수 있는 히트 싱크 경로들 또는 다른 냉각 기구들을 포함하는 소자들을 제공하는 것이 유리할 것이다.Accordingly, it would be advantageous to provide devices that include a patterned color conversion medium that can reduce material consumption and thus reduce the cost of these devices. It would also be advantageous to provide elements that include heat sink paths or other cooling mechanisms capable of emitting heat generated by the color conversion medium.

여기에 설명된 태양들은 앞서 설명된 문제점들의 일부를 해결하고자 한다.The aspects described herein are intended to solve some of the problems described above.

다양한 실시예들에서 본 개시는 기판의 제1 표면 상에 배치되는 발광 소자, 상기 기판의 상기 제1 표면 상에 배치되는 색 변환 매질(color conversion medium)을 포함하는 링 구조물(ring structure), 및 상기 발광 소자 및 상기 링 구조물 위에 정합적으로 가로놓이도록 배치되는 투명 렌즈를 포함하고, 상기 색 변환 매질은 상기 발광 소자로부터 이격되며 상기 발광 소자를 적어도 부분적으로 둘레를 한정하는(circumscribe) 광학 어셈블리들에 관한 것이다. 디스플레이, 조명 및 전자 소자들은 이러한 어셈블리들을 포함하거나 어셈블리 어레이들이 또한 여기에 개시된다.In various embodiments, the disclosure provides a light emitting device comprising a light emitting device disposed on a first surface of a substrate, a ring structure including a color conversion medium disposed on the first surface of the substrate, And a transparent lens disposed over the light emitting element and the ring structure such that the color conversion medium is spaced from the light emitting element and the light emitting element is at least partially circumscribed by optical assemblies . Displays, lights, and electronic components include such assemblies, or assembly arrays are also disclosed herein.

본 개시는 추가적으로 색 변환 매질을 포함하는 적어도 하나의 캐비티를 형성하도록 함께 씰링되는 제1 기판과 제2 기판을 포함하는 서브-어셈블리; 및 상기 서브-어셈블리 위에 정합적으로 가로놓이도록 위치하는 투명 렌즈를 포함하고, 상기 적어도 하나의 캐비티는 연속적인 링 형상 캐비티 또는 불연속적 링 형상 패턴으로 배열되는 복수의 캐비티들을 포함하고; 상기 투명 렌즈는 볼록 표면을 포함하고 상기 볼록 표면의 적어도 일부분은 등각 나선형 곡률을 포함하는 색 변환 어셈블리들에 관한 것이다. 상기 색 변환 어셈블리 및 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 광학 어셈블리들이 여기에 개시될 뿐만 아니라, 디스플레이, 조명, 및 전자 소자들은 이러한 어셈블리들을 포함한다.The present disclosure further provides a sub-assembly comprising a first substrate and a second substrate which are sealed together to form at least one cavity comprising a color conversion medium; And a transparent lens positioned cooperatively transversely over the sub-assembly, the at least one cavity including a plurality of cavities arranged in a continuous ring-shaped cavity or a discontinuous ring-shaped pattern; Wherein the transparent lens comprises a convex surface and at least a portion of the convex surface comprises an isosceles spiral curvature. Not only are optical assemblies including the color conversion assembly and at least one light emitting element disclosed herein, but also displays, lights, and electronic components include such assemblies.

또한 여기에 개시되는 것은 색 변환 매질을 포함하는 적어도 하나의 캐비티를 형성하도록 함께 씰링되는 투명 기판 및 반사성 기판을 포함하며, 상기 적어도 하나의 캐비티는 연속적 링 형상 캐비티 또는 불연속적인 링 형상의 패턴으로 배열되는 복수의 캐비티들을 포함하는 색 변환 어셈블리들이다. 상기 색 변환 어셈블리 및 적어도 하나의 발광 소자, 및/또는 투명 렌즈를 포함하는 광학 어셈블리들이 추가적으로 여기에 개시될 뿐만 아니라, 디스플레이, 조명 및 전자 소자들이 이러한 어셈블리들을 포함한다.Also disclosed herein are transparent substrates and reflective substrates that are sealed together to form at least one cavity comprising a color conversion medium, wherein the at least one cavity is arranged in a continuous ring-shaped cavity or in a discontinuous ring- Lt; RTI ID = 0.0 &gt; cavities &lt; / RTI &gt; Optical assemblies including the color conversion assembly and at least one light emitting device, and / or a transparent lens are additionally disclosed herein, as well as displays, lights, and electronic components include such assemblies.

추가적으로 여기에 개시되는 것은 제1 표면 및 반대되는 발광 표면을 갖는 투명 기판, 상기 제1 표면 상에 배치되는 색 변환 매질, 및 상기 제1 표면 상에 배치되고 상기 색 변환 매질의 적어도 일부분을 인캡슐레이션하는(encapsulating) 반사층을 포함하는 광 변환 소자들이다. 발광 소자에 광학적으로 커플링된 상기 광 변환 소자를 포함하는 광 가이드 어셈블리들이 여기에 또한 개시된다. 더욱 개시되는 것은 색 변환 어셈블리의 형성 방법들이며, 상기 방법들은 기판의 제1 표면 상에서 색 변환 매질을 패터닝하고 상기 색 변환 매질의 적어도 일부분을 인캡슐레이션하도록 상기 제1 표면 상에 보호층을 퇴적하는 단계를 포함하며, 상기 기판 또는 상기 보호층 중 하나가 반사성 물질을 포함한다.Additionally disclosed herein is a light emitting device comprising a transparent substrate having a first surface and an opposite light emitting surface, a color conversion medium disposed on the first surface, and at least a portion of the color conversion medium disposed on the first surface, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; encapsulating &lt; / RTI &gt; reflective layer. Also disclosed herein are light guide assemblies comprising said photo-conversion element optically coupled to a light-emitting element. Further disclosed are methods of forming a color conversion assembly, the methods comprising: patterning a color conversion medium on a first surface of a substrate and depositing a protective layer on the first surface to encapsulate at least a portion of the color conversion medium Wherein one of the substrate or the protective layer comprises a reflective material.

본 개시의 추가적인 특징들 및 이점들이 뒤따르는 상세한 설명 내에서 제시될 것이며, 부분적으로는 뒤따르는 상세한 설명, 청구항들뿐만 아니라 첨부된 도면들을 포함하여, 명세서로부터 당업자에게 즉각적으로 명백해지거나 여기에서 설명되는 방법들을 실행함에 의해 인식될 것이다. Additional features and advantages of the present disclosure will be set forth in the description which follows and in part will be apparent to those skilled in the art from the specification, including the following detailed description, the claims, as well as the accompanying drawings, Lt; / RTI &gt;

전술한 일반적인 설명 및 뒤따르는 상세한 설명은 모두 본 개시의 실시예들을 설명하며, 이들이 설명되고 청구되는 바와 같이 실시예들의 속성 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 윤곽을 제공하기 위하여 의도되는 것임이 이해되어야 할 것이다. 첨부하는 도면들은 더 나아간 이해를 제공하기 위하여 포함되며, 본 명세서의 일부분 내에서 병합되고 일부분을 구성한다. 도면들은 하나 또는 그 이상의 실시예(들)을 도시하며, 상세한 설명과 함께 다양한 실시예들의 원리들 및 동작을 설명하도록 역할을 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary, and are intended to provide an overview or contour for purposes of understanding the nature and characteristics of the embodiments, as illustrated and claimed, something to do. The accompanying drawings are included to provide a further understanding, and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings illustrate one or more embodiments (s) and serve to explain the principles and operation of various embodiments in conjunction with the detailed description.

뒤따르는 상세한 설명은 도면들과 참조하여 읽힐 때 더욱 이해될 수 있을 것이며, 도면들에서 가능하다면 유사한 참조부호들은 유사한 구성요소들을 가리키도록 사용되었다.
도 1은 예시적인 LCD 어셈블리를 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 렌즈들의 단면도들을 도시한다.
도 3a는 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 렌즈 내에서의 전반사(TIR)를 개략적으로 도시한다.
도 3b는 회전축 주위로 도 3a의 커브의 회전에 의해 형성되는 예시적인 렌즈의 지형학적 표면 맵을 도시한다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 회전 대칭 렌즈를 구성하기 위하여 사용되는 좌표 시스템을 도시한다.
도 5는 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 일정한 입사각 곡선을 도시한다.
도 6은 본 개시의 특정한 실시예들에 따른 선형 렌즈의 사시도를 도시한다.
도 7은 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 렌즈들의 어레이를 도시한다.
도 8은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 광학 어셈블리를 도시한다.
도 9는 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 광학 어셈블리들의 어레이를 도시한다.
도 10 내지 도 12는 본 개시의 대안적인 실시예들에 따른 광학 어셈블리들을 도시한다.
도 13a 및 도 13b는 패터닝된 색 변환 어셈블리의 평면 및 단면도들을 도시한다.
도 14는 본 개시의 비한정적인 실시예들에 따른 BLU 어셈블리를 포함하는 예시적인 디스플레이 소자를 도시한다.
도 15a 내지 도 15c는 패터닝된 색 변환 매질을 포함하는 예시적인 광 가이드 플레이트들(LGP들)을 도시한다.
도 16a 내지 도 16c는 패터닝된 색 변환 매질 및 반사층을 포함하는 예시적인 광 변환 소자들을 도시한다.
The following detailed description will be better understood when read in conjunction with the drawings, wherein like reference numerals have been used, where possible, to designate like elements.
Figure 1 illustrates an exemplary LCD assembly.
2A-2C show cross-sectional views of lenses according to various embodiments of the present disclosure.
Figure 3A schematically illustrates total internal reflection (TIR) within a lens according to further embodiments of the present disclosure.
Figure 3b shows a topographic surface map of an exemplary lens formed by rotation of the curve of Figure 3a about an axis of rotation.
Figure 4 illustrates a coordinate system used to construct a rotationally symmetric lens in accordance with various embodiments of the present disclosure.
Figure 5 shows a constant angle of incidence curve according to further embodiments of the present disclosure.
Figure 6 shows a perspective view of a linear lens in accordance with certain embodiments of the present disclosure;
Figure 7 illustrates an array of lenses in accordance with further embodiments of the present disclosure.
Figure 8 illustrates an optical assembly in accordance with various embodiments of the present disclosure.
Figure 9 shows an array of optical assemblies in accordance with further embodiments of the present disclosure.
Figures 10-12 illustrate optical assemblies in accordance with alternative embodiments of the present disclosure.
13A and 13B show plan and cross-sectional views of a patterned color conversion assembly.
Figure 14 illustrates an exemplary display device including a BLU assembly in accordance with non-limiting embodiments of the present disclosure.
15A-15C illustrate exemplary light guide plates (LGPs) that include a patterned color conversion medium.
16A-16C illustrate exemplary photoconversion elements including a patterned color conversion medium and a reflective layer.

본 개시의 다양한 실시예들이 도 2 내지 도 16을 참조로 이제 논의될 것이며 이는 렌즈들, 발광 소자들, 광 변환 소자들, 및 이러한 소자들을 포함하는 광학 어셈블리들의 예시적인 실시예들을 나타낸다. 이러한 소자들을 포함하는 디스플레이 및 조명 소자들 및 어셈블리들이 또한 여기에 개시된다. 뒤따르는 일반적인 설명은 청구되는 소자들의 개요를 제공하도록 의도되고, 다양한 측면들이 비한정적으로 도시된 실시예들을 참조로 하여 본 개시를 통해 구체적으로 논의될 것이며, 이러한 실시예들은 본 개시의 문맥 속에서 서로 상호 교환 가능하다.Various embodiments of the present disclosure will now be discussed with reference to Figs. 2-16, which illustrate exemplary embodiments of lenses, light emitting elements, photoconversion elements, and optical assemblies including such elements. Display and illuminating elements and assemblies comprising such elements are also disclosed herein. The following general description is intended to provide an overview of the claimed elements, and various aspects will be discussed in detail in this disclosure with reference to non-limiting illustrative embodiments, which are, in the context of this disclosure, They are interchangeable.

렌즈들Lenses

여기에 개시된 것은 접촉 표면, 볼록 표면, 및 이들 사이에 배치되는 중앙 영역을 포함하는 렌즈들이며, 볼록 표면은 중앙 영역 내로 연장되는 음의 엑시콘 함몰부(negative axiconic depression)를 포함한다. 예를 들어, 음의 엑시콘 함몰부는 약 15˚ 내지 약 40˚ 범위의 원뿔 반각(half-angle)을 갖는 빈 원뿔형 영역을 포함한다. 또한 개시된 것은 접촉 표면, 볼록 표면, 및 이들 사이에 배치되는 중앙 영역을 포함하는 렌즈들이며, 볼록 표면의 적어도 일부분은 등각 나선형 곡률(equiangular spiral curvature)을 포함한다. 특정한 실시예들에서, 렌즈들은 선형 또는 회전 대칭일 수 있다. 렌즈들이 구성될 수 있는 적합한 물질들은 유리들 및 플라스틱들과 같은 광학적 투명 물질들을 포함할 수 있다. Disclosed herein are lenses comprising a contact surface, a convex surface, and a central region disposed therebetween, wherein the convex surface includes a negative axiconic depression extending into the central region. For example, the negative excisional depression includes a hollow conical area with a cone half-angle ranging from about 15 [deg.] To about 40 [deg.]. Also disclosed are lenses comprising a contact surface, a convex surface, and a central region disposed therebetween, wherein at least a portion of the convex surface comprises an equiangular spiral curvature. In certain embodiments, the lenses may be linear or rotationally symmetric. Suitable materials from which the lenses may be constructed may include optical transparent materials such as glass and plastics.

도 2a는 본 개시의 실시예들에 따른 예시적인 렌즈(100)의 단면도를 도시한다. 렌즈(100)는 접촉 표면(101), 볼록 표면(102), 및 이들 사이에 배치되는 중앙 영역(103)을 포함한다. 볼록 표면(102)은 예를 들어 그 꼭대기에서 또는 근처에서 음의 엑시콘 함몰부(104)를 포함할 수 있고, 이러한 함몰부(104)는 중앙 영역(103) 내로 연장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 음의 엑시콘 함몰부(104)는 접촉 표면(101)을 향해 가리키는 꼭지점(107)을 가질 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 볼록 표면(102)은 접촉 표면(101)을 만날 때까지 완전히 연장되지 않도록 끝이 절단될(truncate) 수 있다. 이러한 실시예들에서, 잘린 표면(105)(선택적으로 반사층으로 코팅된)은 접촉 표면(101) 및 볼록 표면(102)을 연결할 수 있다. 더욱이, 비한정적인 실시예들에서 접촉 표면(101)은 하나 이상의 리세스들 또는 컷아웃들(106)을 포함할 수 있고, 이는 아래에서 더욱 상세하게 논의될 것과 같이 광학 어셈블리 내에서 광원을 수용하기 위하여 선택적으로 제공될 수 있다.2A illustrates a cross-sectional view of an exemplary lens 100 in accordance with embodiments of the present disclosure. The lens 100 includes a contact surface 101, a convex surface 102, and a central region 103 disposed therebetween. The convex surface 102 may comprise, for example, a negative excision depression 104 at or near its top and such a depression 104 may extend into the central region 103. In some embodiments, the negative excondition depression 104 may have a vertex 107 pointing toward the contact surface 101. In some embodiments, In further embodiments, the convex surface 102 may truncate so that it does not fully extend until it meets the contact surface 101, as discussed in more detail below. In these embodiments, the cut surface 105 (optionally coated with a reflective layer) may connect the contact surface 101 and the convex surface 102. Moreover, in non-limiting embodiments, the contact surface 101 may include one or more recesses or cutouts 106, which may be configured to receive the light source within the optical assembly, as discussed in more detail below. Or the like.

여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "볼록"은 예를 들어 접촉 표면이 평면일 때 중앙부에서보다 외측 에지들에서 더욱 얇은 렌즈를 한정하는 표면 형상을 가리키도록 의도될 수 있다. 일부 실시예들에서, 볼록한 제2 표면은 렌즈의 평평한 제1 표면의 중심선으로부터 외측으로 곡선을 이루거나 외측으로 연장되는 표면으로서, 예를 들어 반구형 또는 반타원형으로 구체화될 수 있다. 렌즈의 볼록 표면은 라운드진 돔(dome)으로서 구체화될 수 있고, 이들의 치수들이 완전히 라운드지거나, 반구형이거나, 또는 반타원형일 필요는 없다.As used herein, the term " convex " may be intended to refer to a surface feature that defines a thinner lens at the outer edges than at the center, for example when the contact surface is flat. In some embodiments, the convex second surface may be embodied as a surface that curves outward or extends outward from the centerline of the flat first surface of the lens, for example, hemispherical or semi-elliptical. The convex surface of the lens may be embodied as a rounded dome, and the dimensions thereof need not be fully rounded, hemispherical, or semi-elliptical.

도 2b에 도시된 것과 같이, "볼록" 표면은 렌즈(100)의 수직 중심선(108) 주위로 회전 대칭일 수 있다. 예를 들어, 도시되는 것과 같이 볼록 표면(102)은 예를 들어 일반적인 렌즈 내에서와 같이 회전 대칭 구를 포함할 수 있다. 그러나, 타원형, 포물선, 또는 중심선 주위로 1차원 프로파일 함수를 회전시킴에 의해 생성되는 2차원 표면들과 같이 다른 형상들이 가능하며 본 개시의 범위 내에 속하도록 의도된다. 1차원 프로파일 함수는 스플라인들(splines)에 의해 생성될 수 있고 경사가 연속적이지 않을 수 있다. 렌즈의 중심선 주위로 회전 대칭인 볼록 표면은 또한 표준 비구면 새그 수식(standard aspheric sag equation) 또는 포브스 다항 비구면 새그 수식(Forbes polynomial aspheric sag equation)에 의해 설명될 수 있다. 이러한 수식들이 설명하는 표면의 새그는 법선과 교차하는 표면에서 중심선에 대하여 수직한 면으로부터의 수직 거리(normal distance)이다. 볼록 표면의 새그는 중심선으로부터의 거리에 따라 크기가 현저히 증가하며 렌즈를 렌즈의 중심보다는 렌즈의 에지에서 더욱 얇게 만드는 부호를 갖는다. 일부 방사상 영역들에서, 렌즈는 렌즈로부터의 방사상 거리에 따라 더욱 두꺼워질 수 있으나, 대체로 에지에서 더욱 얇다. 2B, the " convex " surface may be rotationally symmetric about the vertical centerline 108 of the lens 100. As shown in FIG. For example, as illustrated, the convex surface 102 may include rotationally symmetric spheres, such as, for example, in a typical lens. However, other shapes are possible and are intended to fall within the scope of the present disclosure, such as two-dimensional surfaces created by rotating a one-dimensional profile function around an ellipse, parabola, or centerline. The one-dimensional profile function may be generated by splines and the slope may not be continuous. Convex surfaces that are rotationally symmetric about the centerline of the lens can also be described by standard aspheric sag equations or Forbes polynomial aspheric sag equations. The bird of the surface described by these equations is the normal distance from the plane perpendicular to the centerline at the surface intersecting the normal. The convex surface bird has a sign that significantly increases in size along the distance from the centerline and makes the lens thinner at the edge of the lens than at the center of the lens. In some radial areas, the lens may become thicker along the radial distance from the lens, but is generally thinner at the edge.

용어 "볼록"은 수직 중심선 주위로 회전 대칭인 표면들에 한정되지 않음이 이해되어야 할 것이다. 다른 조명 프로파일들을 제공하기 위하여 비대칭 표면 형상이 유리할 수 있다. 이러한 형상을 설명하는 수식들은 표준 새그 수식들이 아닐 수 있으며, 광학 제조 분야에서 사용되는 프리폼(free-form) 표면 형상을 설명할 수도 있다. 또한 용어 "볼록"은 연속적인 표면들에 한정되지 않음이 이해되어야 할 것이다. 이러한 표면은 또한 다른 나선 영역들의 새그가 다른 수식들에 의해 정의되는 복합 표면일 수 있다.It should be understood that the term " convex " is not limited to surfaces that are rotationally symmetric about a vertical centerline. An asymmetric surface profile may be advantageous to provide different illumination profiles. The formulas describing this shape may not be standard sag equations and may describe the free-form surface shape used in optical manufacturing. It should also be understood that the term " convex " is not limited to continuous surfaces. This surface may also be a composite surface where the bird of another spiral region is defined by other equations.

도 2c는 도 2a의 영역(C)의 상세도를 제공하며, 이는 음의 엑시콘 함몰부(104)를 포함한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "음의 엑시콘 함몰부"는 집광된 광을 분기하는(diverge) 것이 가능한 빈 원뿔형 영역을 가리키는 것으로 의도되고, 이는 실질적으로 원뿔의 형상인 렌즈의 볼록 표면 내로의 오목부(indent) 또는 함몰부로서 구체화될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 원뿔의 수직 중심선(109)은 볼록 표면(도 2b의 108을 보라)의 수직 중심선과 정렬되거나 또는 실질적으로 정렬되거나, 평행하거나 또는 실질적으로 평행하도록 공간적으로 배열될 수 있다. 용어 "음의"는, 공간에서 축상 라인 포커스를 형성하기 위하여 광을 수렴하는 양의 엑시콘 렌즈에 반대하여, 원뿔 표면이 원뿔 상으로 입사하는 집광된 광을 분기하는 렌즈 형상을 형성하는 것을 가리키도록 사용된다. 광학 시스템들 내에서의 구형 표면에서와같이 성능을 향상시키기 위하여 약간 비구면 형상으로 설계될 수 있고, 원뿔의 형상은 또한 성능을 향상시키고, 및/또는 제조를 단순화하기 위하여 완벽한 원뿔로부터 벗어날 수 있다.FIG. 2C provides a detailed view of area C of FIG. 2A, which includes a negative excision depression 104. FIG. As used herein, the term " negative axicon depression " is intended to refer to a hollow conical area that is capable of diverging condensed light, which is substantially conical in shape, May be embodied as an indent or depression. According to various embodiments, the vertical centerline 109 of the cone may be spatially arranged so as to be aligned, or substantially aligned, parallel, or substantially parallel to the vertical centerline of the convex surface (see 108 in Figure 2b) . The term " negative " refers to the formation of a lens shape that diverges the condensed light incident conically on the conical surface, in contrast to the positive axicon lens that converges the light to form axial line focus in space. . May be designed to be slightly aspherical in shape to improve performance, such as in a spherical surface in optical systems, and the shape of the cone may also deviate from the perfect cone to improve performance and / or simplify manufacturing.

예를 들어, 특정한 예시들에서, 완벽히 날카로운 점 또는 꼭지점(107)을 갖는 음의 엑시콘 함몰부(104)를 제조하는 것이 어려울 수 있다. 따라서 일부 실시예들에서, 함몰부(104)는 예를 들어 도 2c에 도시된 것과 같이 무디거나 라운드진 곡률을 갖는 꼭지점(107)을 가질 수 있다. 따라서, 단일 점에 의해 정의되는(완벽한 원뿔의 경우에서와 같이) "폭"을 갖는 대신에, 라운드진 꼭지점(107)은 0보다 큰 폭(w)을 가질 수 있다. 그러나, 무디거나 라운드진 꼭지점(107)은 일부 빛이 얕은 각도들로 통과하도록 허용할 수 있고, 예를 들어 이러한 영역 내에서 원치 않는 광 누설을 유발할 수 있다. 꼭지점(107)이 그 날카로움을 증가시키기 위하여 가공되거나 몰딩될 수 있는 한편, 일부 실시예들에서 이러한 효과를 상쇄하기 위하여 음의 엑시콘 함몰부의 하나 이상의 표면들을 변경하는 것이 또한 가능할 수 있다. 예를 들어, 광이 후방으로 반사될 수 있고, 다른 지점에서 렌즈를 탈출하도록 가능하게는 다른 경로로 이동하고 반사할 수 있도록, 반사성 막(도시되지 않음)이 원뿔의 라운드진 꼭지점의 적어도 일부분 상에 퇴적될 수 있다. 라운드진 꼭지점(107)의 적어도 일부분은 또한 원뿔의 정점 내로 부착되거나 강제되는 작은 볼들 또는 구들과 같은 코팅들 또는 금속 물체들에 의해 차단될 수 있다. For example, in certain examples, it may be difficult to manufacture a negative axicon depression 104 with a perfectly sharp point or apex 107. Thus, in some embodiments, the depression 104 may have a vertex 107 having a curvature or rounded curvature, for example, as shown in FIG. 2C. Thus, instead of having a " width " (as in the case of a perfect cone) defined by a single point, the rounded vertex 107 may have a width w greater than zero. However, the blunt or rounded vertex 107 may allow some light to pass at shallow angles, for example, to cause undesired light leakage in this area. While vertex 107 may be machined or molded to increase its sharpness, it may also be possible to modify one or more surfaces of the negative axicon depression to offset this effect in some embodiments. For example, a reflective film (not shown) may be disposed on at least a portion of the rounded corner vertex of the cone so that light can be reflected backward, . &Lt; / RTI &gt; At least a portion of the rounded corner vertex 107 may also be blocked by coatings or metal objects, such as small balls or balls, which are adhered or forced into the apex of the cone.

다양한 실시예들에 따르면, 음의 엑시콘 함몰부(104)는 약 20˚ 내지 약 35˚ 또는 약 25˚ 내지 약 30˚과 같이, 이들 사이의 모든 범위들 및 하부 범위들을 포함하여 약 15˚ 내지 약 40˚ 범위의 원뿔 반각(β)을 가질 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "원뿔 반각" 및 이들의 변형들은 원뿔의 최외곽 지점(x)과 원뿔의 수직 중심선을 횡단하는 라인(110)과 원뿔의 수직 중심선(109)에 의해 형성되는 각도를 가리키는 것으로 의도된다. 위에서 언급된 바와 같이, 함몰부(104)는 완벽하게 원뿔일 필요가 없고, 측면들은 완벽하게 선형이 아닐 수 있다. 예를 들어, 도 2c에서 도시된 것과 같이, 원뿔의 측면들은 원뿔의 수직 중심선을 향해 내측으로 커브질 수 있으며, 또는 다른 실시예들에서 외측으로 굽혀질 수 있다(도시되지 않음).According to various embodiments, the negative excondition depression 104 may have a width of about 15 [deg.], Including all ranges and subranges therebetween, such as from about 20 [deg.] To about 35 [deg.] Or about 25 [ Lt; RTI ID = 0.0 &gt;(#) &lt; / RTI &gt; As used herein, the term &quot; cone half angle &quot; and variations thereof refer to an angle formed by the line 110 crossing the outermost point (x) of the cone and the vertical center line of the cone and the vertical center line 109 of the cone . &Lt; / RTI &gt; As noted above, the depressions 104 need not be perfectly conical, and the sides may not be perfectly linear. For example, as shown in FIG. 2C, the sides of the cone may be curved inward toward the vertical centerline of the cone, or may be bent outward in other embodiments (not shown).

렌즈(100)가 도 2a 내지 도 2c에서 예를 들어 실질적으로 평면인 접촉 표면(101)을 갖는 평철인(plano-convex) 것으로 도시되는 한편, 또한 제1 표면이 비평면인 것이 가능함에 주목하여야 한다. 약간 볼록한 접촉 표면(예를 들어, 약 10 0 mm보다 더 큰 곡률 반경을 갖는)은 일부 예시들에서 "후방"(예를 들어 사용자로부터 멀어지는) 방향으로의 감소된 굴절과 같은 향상된 광학 특성들을 제공할 수 있다. 그러나 구성의 편의성과 같은 실용적인 목적들을 위하여, 평철 렌즈가 광학 어셈블리 내로 더욱 용이하게 채용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉 표면은 평평하거나 실질적으로 평평할 수 있다. 더욱이, 도 2b는 렌즈의 수직 중심선(108) 주위로 회전 대칭인 구형상을 갖는 접촉 표면(101)을 도시하는 한편, 접촉 표면(101)이 렌즈의 수직 중심선 주위로 회전 비대칭일 수 있고, 비구면일 수 있고, 및/또는 프리폼 형상을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 앞서 언급된 바와 같이, 접촉 표면(101)은 광원들, 색 변환 매질, 회로들, 등과 같은 광학 성분들을 수용하도록 의도된 하나 이상의 리세스들 또는 컷아웃들(106)이 구비될 수 있다. It should be noted that while the lens 100 is shown as being plano-convex with a substantially planar contact surface 101, for example in FIGS. 2A-2C, it is also possible that the first surface is non- do. A slightly convex contact surface (e.g., having a radius of curvature greater than about 100 mm) provides improved optical properties, such as reduced refraction in the "rear" direction (eg, away from the user) in some instances can do. However, for practical purposes such as ease of configuration, a flattened lens may be more readily employed within an optical assembly. In some embodiments, the contact surface may be flat or substantially flat. 2b shows a contact surface 101 having a spherically symmetrical shape that is rotationally symmetric about the vertical centerline 108 of the lens while the contact surface 101 may be rotationally asymmetric about the vertical centerline of the lens, , And / or may have a preform shape. The contact surface 101 may be provided with one or more recesses or cutouts 106 intended to accommodate optical components such as light sources, color conversion media, circuits, and the like.

렌즈(100)의 전체 높이(또는 두께) 및/또는 직경은 예를 들어 사용되도록 의도되는 광학 어셈블리의 치수들에 의존할 수 있다. 예를 들어, 렌즈의 직경은 이들이 광학적으로 커플링될 수 있는 광원의 치수(예를 들어, 직경, 길이, 및/또는 폭)보다 더 크도록 선택될 수 있다. 단순히 도시적인 목적으로서, 전체 렌즈 높이(또는 두께)는 비한정적인 실시예들에서, 약 0.1 mm 내지 약 20 mm, 약 0.2 mm 내지 약 15 mm, 약 0.5 mm 내지 약 10 mm, 약 1 mm 내지 약 8 mm, 약 2 mm 내지 약 7 mm, 약 3 mm 내지 약 6 mm, 또는 약 4 mm 내지 약 5 mm의 범위일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위들 및 하부 범위들을 포함한다. 유사하게, 전체 렌즈의 직경은 예를 들어 약 1 mm 내지 약 100 mm, 약 5 mm 내지 약 90 mm, 약 10 mm 내지 약 80 mm, 약 20 mm 내지 약 70 mm, 약 30 mm 내지 약 60 mm, 또는 약 40 mm 내지 약 50 mm의 범위일 수 있고, 이들 사이의 모든 범위들 및 하부 범위들을 포함한다.The overall height (or thickness) and / or diameter of the lens 100 may for example be dependent on the dimensions of the optical assembly intended to be used. For example, the diameter of the lenses can be selected to be larger than the dimensions (e.g., diameter, length, and / or width) of the light sources from which they can be optically coupled. For illustrative purposes only, the overall lens height (or thickness) in a non-limiting embodiment may range from about 0.1 mm to about 20 mm, from about 0.2 mm to about 15 mm, from about 0.5 mm to about 10 mm, About 8 mm, about 2 mm to about 7 mm, about 3 mm to about 6 mm, or about 4 mm to about 5 mm, including all ranges and subranges therebetween. Similarly, the diameter of the entire lens may be, for example, from about 1 mm to about 100 mm, from about 5 mm to about 90 mm, from about 10 mm to about 80 mm, from about 20 mm to about 70 mm, from about 30 mm to about 60 mm , Or from about 40 mm to about 50 mm, including all ranges and subranges therebetween.

렌즈의 크기 및/또는 형상은 또한 렌즈에 광학적으로 커플링되는 광원에 의해 발산되는 광을 위한 요구되는 광학적 경로에 의존할 수 있다. 예를 들어, 도 3a를 참조할 ?, 볼록 렌즈 표면(102)의 곡률은, 렌즈에 광학적으로 커플링되는 광원(예를 들어 LED)(111)로부터 발산되는 광(110)이 임계 각도보다 더 큰 각도에서 볼록 표면(102)과 부딪치고(strike), 총 전반사(total internal reflection, TIR)에 기인하여 렌즈 내부에 "트랩될" 수 있도록 설계될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 용어 "광학적으로 커플링되는"은 렌즈 내부로 광을 도입하거나 주입하기 위하여 렌즈에 대하여 광원이 위치하는 것을 가리키도록 의도된다. 광원은 이러한 성분과 물리적으로 접촉하지 않을지라도 렌즈, 광 가이드 플레이트(LGP), 또는 다른 기판과 같은 성분에 광학적으로 커플링될 수 있다.The size and / or shape of the lens may also depend on the required optical path for the light emitted by the light source optically coupled to the lens. For example, referring to FIG. 3A, the curvature of the convex lens surface 102 is such that the light 110 emitted from a light source (e.g., LED) 111 that is optically coupled to the lens is more than a critical angle Can be designed to strike the convex surface 102 at a large angle and to be " trapped " inside the lens due to total internal reflection (TIR). As used herein, the term " optically coupled " is intended to indicate that the light source is positioned with respect to the lens for introducing or injecting light into the lens interior. The light source may be optically coupled to components such as a lens, a light guide plate (LGP), or other substrate, even though it is not in physical contact with such components.

전반사(TIR)는 제1 굴절률을 포함하는 제1 물질(예를 들어, 유리, 플라스틱 등) 내로 전파하는 광이 제1 굴절률보다 더 낮은 제2 굴절률을 포함하는 제2 물질(예를 들어, 공기 등)과의 계면에서 모두 반사될 수 있는 현상이다. TIR은 스넬 법칙(Snell's law)을 사용하여 설명될 수 있다. Total reflection (TIR) is a function of the refractive index of a second material (e.g., air) that has a second refractive index that is lower than the first refractive index, such that light propagating into a first material (e.g., glass, plastic, And so on). TIR can be described using Snell's law.

n 1sin(θi)=n 2sin(θr) n 1 sin (θ i) = n 2 sin (θ r)

이는 굴절률들을 달리하는 두 물질들 사이의 계면에서 광의 굴절을 설명한다. 스넬 법칙에 따르면, n 1은 제1 물질의 굴절률이고, n 2는 제2 물질의 굴절률이며, θi는 계면에 대한 법선에 대한 계면에서 입사하는 광의 각도이고(입사각), θr 은 상기 법선에 대한 굴절된 광의 굴절각이다. 굴절각(θr)이 90˚이고 예를 들어 n 2sin(θr) =1일 때, 스넬 법칙은 다음으로 표현될 수 있다:This explains the refraction of light at the interface between two materials with different refractive indices. According to Snell's law, n 1 is the refractive index of the first material, n 2 is the refractive index of the second material, θ i is the light angle of incidence at the interface to the normal to the interface, and (incident angle), θ r is the normal Of the refracted light. Refraction angle (θ r) and the 90˚ For example, when n 2 sin (θ r) = 1 day, Snell's law may be expressed as follows:

Figure pct00001
Figure pct00001

이러한 조건들 하에서 입사각(θi)은 또한 임계각(θC)으로서 지칭될 수 있다. 임계각보다 더 큰 입사각을 갖는 광(θi > θC)은 제1 물질 내에서 전반사될 것인 반면, 임계각과 동일하거나 더 작은 입사각을 갖는 광(θi ≤ θC)은 제1 물질에 의해 투과될 것이다.Under these conditions, the incident angle [theta] i may also be referred to as the critical angle [theta] C. (&Amp;thetas; i) having an incident angle larger than the critical angle > θ C ) will be totally reflected in the first material, while light (θ i ≤ θ C ) having an incident angle equal to or smaller than the critical angle will be transmitted by the first material.

공기(n 1=1)와 유리(n 2=1.5) 사이의 예시적인 계면의 경우에, 임계각(θC)은 41˚로 계산될 수 있다. 따라서 만약 유리 내에서 전파하는 광이 41˚보다 더 큰 입사각으로 공기-유리 계면과 부딪친다면, 입사광 전체가 입사각과 동일한 각도로 계면으로부터 반사될 것이다. 만약 반사되는 광이 제1 계면과 동일한 굴절률 관계를 포함하는 제2 계면과 마주친다면, 제2 계면 상으로 입사하는 광은 입사각과 동일한 반사각으로 다시 반사될 것이다.In the case of an exemplary interface between air ( n 1 = 1) and glass ( n 2 = 1.5), the critical angle θ C can be calculated to be 41 ° . Thus, if the light propagating in the glass collides with the air-glass interface at an incident angle greater than 41 °, the entire incident light will be reflected from the interface at an angle equal to the angle of incidence. If the reflected light is confronted with a second interface comprising the same refractive index relationship as the first interface, the light incident on the second interface will be reflected back at an angle of reflection equal to the angle of incidence.

따라서, 여기에서 개시되는 렌즈들은 광을 "트랩"시키도록 구성될 수 있고, 예를 들어 광원에 의해 렌즈 내로 주입된 광이 렌즈 내로 반복적으로 전파되고, 계면 조건들에 변화가 있지 않는 한 또는 변화가 있을 때까지 볼록 표면(102)을 따라 반사하거나, 또는 접촉 표면(101) 및 볼록 표면(102) 사이에서 교대로 반사하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 3a를 참조하면, 볼록 표면(102)의 곡률은 광원(111)으로부터 발산되는 실질적으로 모든 광(110)이 광원 자체 상에서의 유래 지점에 무관하게 입사각(θi)에서(여기서 θi > θC) 볼록 표면과 부딪치도록 가공될 수 있다. 예를 들어, 광원(111)의 상부 코너들(도 3a에서 상부 우측 코너(113)로부터 발산되는 광(110)은 렌즈의 볼록 표면(102)에 대하여 가장 작은 입사각을 가질 수 있고, 따라서 렌즈는 광원(111) 상의 이러한 위치로부터 발산되는 광조차도 임계각(θC)보다 더 큰 입사각(θi)을 갖도록 구성될 수 있다.Thus, the lenses disclosed herein may be configured to " trap " light, and may be configured to emit light as long as, for example, light injected into the lens by the light source is repeatedly propagated into the lens, Or alternately between the contact surface 101 and the convex surface 102 until there is a contact between the contact surface 101 and the convex surface 102. 3A, the curvature of the convex surface 102 is such that substantially all of the light 110 emitted from the light source 111 is incident at an angle of incidence [theta] i irrespective of the point of origin on the light source itself (Where i > θ C ) can be machined to strike the convex surface. For example, the upper corners of light source 111 (light 110 emitted from upper right corner 113 in FIG. 3A) may have the smallest incident angle with respect to convex surface 102 of the lens, Even the light emitted from this position on the light source 111 can be configured to have an incident angle [theta] i larger than the critical angle [theta] C.

도 3a를 참조하면, 색 변환 매질(112)은 변경된 계면 조건들의 영역들을 제공하기 위하여 광원(111) 외주 주위로 분산될 수 있고, 예를 들어 색 변환 매질(112) 상으로 입사되는 반사광이 임계각(θC)보다 더 작은 각도로 전방으로 산란되도록 분산될 수 있다. 그럼으로써, 광(110)이 투과된 광(110')으로서 렌즈를 탈출할 수 있도록 TIR은 색 변환 매질(112)이 분산되는 영역들 내에서 "깨지거나(broken)" 방해될 수 있다. 이러한 배열은 또한 개시된 구성을 채용하는 광학 어셈블리가 상승된 온도들에서 구동할 수 있도록 색 변환 매질 자체를 위한 히트 싱크 경로(예를 들어 색 변환 매질 아래의 PCB(도시되지 않음)을 경유하여)를 제공하는 추가적인 이점을 가질 수 있다. 더욱이, 광원(111)으로부터의 광(110)이 색 변환 매질(112)을 통과하기 전에 반사하거나 공간적으로 분산되기 때문에, 색 변환 매질은 감소된 광 플럭스 밀도에 노출될 수 있고, 예를 들어 종래의 구성들과 비교할 때 광학 어셈블리가 더욱 높은 광 강도에서 구동할 수 있음을 의미한다. 이러한 및 다른 잠재적 이점들이 개시되는 광학 어셈블리들을 참조로 하여 아래에서 더욱 상세하게 논의된다.3A, the color conversion medium 112 may be dispersed around the periphery of the light source 111 to provide regions of modified interfacial conditions, for example, when the reflected light incident on the color conversion medium 112 has a critical angle can be scattered forward to an angle smaller than the angle &amp;thetas; C. Thereby, the TIR can be " broken " in the areas where the color conversion medium 112 is dispersed so that the light 110 can escape the lens as transmitted light 110 '. This arrangement also allows for a heat sink path for the color conversion medium itself (e.g., via a PCB (not shown) under the color conversion medium) to allow the optical assembly employing the disclosed configuration to be driven at elevated temperatures To provide additional benefits. Furthermore, since the light 110 from the light source 111 is reflected or spatially dispersed before it passes through the color conversion medium 112, the color conversion medium can be exposed to a reduced light flux density, &Lt; / RTI &gt; means that the optical assembly can be driven at a higher light intensity as compared to the configurations of FIG. These and other potential advantages are discussed in greater detail below with reference to the disclosed optical assemblies.

도 3a에서 볼록 렌즈 표면 곡률의 우측 절반만이(LED(111) 및 색 변환 매질(112)의 대응되는 절반과 함께) 도시되었음에 주목한다. 렌즈의 수직 중심선(108)(이러한 경우에 또한 대칭 축) 주위로의 곡선의 회전은 3b에 도시된 지형도를 갖는 볼록 렌즈 표면(102)을 생성할 것이다. 더욱이, 도 2에 도시된 것과 같이, 도 3a에서의 볼록 표면(102)은 이들이 접촉 표면(101)과 만날 때까지 완전히 연장되지 않도록 끝이 잘릴 수 있다. 이러한 잘린 표면(부호 표시되지 않음)은 특정한 실시예들에서는 이러한 영역으로부터의 광의 탈출을 방지하기 위하여 반사층(114)으로 코팅될 수 있다. Note that only the right half of the convex lens surface curvature in FIG. 3A is shown (along with the corresponding half of the LED 111 and the color conversion medium 112). The rotation of the curve about the vertical centerline 108 of the lens (also the symmetry axis in this case) will create a convex lens surface 102 having the topography shown in 3b. 2, the convex surfaces 102 in FIG. 3A can be cut so that they do not extend completely until they meet the contact surface 101. In FIG. This cut surface (not labeled) may be coated with a reflective layer 114 to prevent escape of light from such areas in certain embodiments.

비한정적인 실시예들에 따라, 렌즈는 광원으로부터 발산되는 실질적으로 모든 광이 일정한 입사각(θi)에서(여기서 θi = k > θC) 볼록 표면(102)과 부딪치도록 구성될 수 있다. 도 3a를 다시 참조하면, 볼록 표면(102)의 입사각 곡선(r(θ))은 광원(도시되지 않음)의 상부 우측 코너(113) 또는 상부 좌측 코너(도시되지 않음)로서 정의된 원점을 갖는 좌표계를 정의함에 의해 구성될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 곡선(r(θ))에 대한 접선 벡터(

Figure pct00002
)는 수식 (1)을 사용하여 그려질 수 있다:In accordance with non-limiting embodiment, the lens is from substantially all of the light is a constant angle of incidence (θ i) emanating from a light source (where θ i = k > [theta] C ). 3A, the incident angle curve r ([theta]) of the convex surface 102 has an origin defined as an upper right corner 113 or an upper left corner (not shown) of a light source (not shown) Or by defining a coordinate system. As shown in Fig. 4, a tangent vector ((r
Figure pct00002
) Can be plotted using Equation (1): &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

Figure pct00003
Figure pct00003

여기서

Figure pct00004
는 광선의 방향을 대표하는 유닛 벡터이고,
Figure pct00005
Figure pct00006
에 수직한 유닛 벡터이다.
Figure pct00007
Figure pct00008
의 내적은 수식 (2)에 의해 표현될 수 있다:here
Figure pct00004
Is a unit vector representing the direction of the light beam,
Figure pct00005
The
Figure pct00006
Lt; / RTI &gt;
Figure pct00007
And
Figure pct00008
Can be expressed by equation (2): &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

Figure pct00009
Figure pct00009

여기에서 α는

Figure pct00010
Figure pct00011
사이에 형성되는 각도이다. 입사각이 α의 여공간(complement)이므로, 수식 (2)는 다음의 수식 (3)으로서 쓰여질 수 있다:Here,
Figure pct00010
Wow
Figure pct00011
As shown in FIG. Since the incident angle is a complement of?, Equation (2) can be written as equation (3) below:

Figure pct00012
Figure pct00012

수식 (3)은 극 좌표계에서 미분 수식 (4)를 제공하기 위하여 더욱 단순화될 수 있다:Equation (3) can be further simplified to provide the differential equation (4) in the polar coordinate system:

Figure pct00013
Figure pct00013

수식(4)에 대한 해답은 수식 (5)에 의해 표현된다:The solution to equation (4) is represented by equation (5): &lt; EMI ID =

Figure pct00014
Figure pct00014

여기에서 r(0)은 θ = 0에서의 r(θ)의 시작 지점 또는 원점이다. Where r (0) is the starting point or origin of r (θ) at θ = 0.

도 5는 볼록 렌즈 표면(102)을 위한 예시적인 일정한 입사각 곡률을 도시하며, 여기에서 r(0) = 0.4 mm이고, θi = 42˚이다. 광원(111)으로부터 발산되는 광을 위한 각도들(θ)의 범위(θ < π)가 도시되며, 각각은 렌즈의 볼록 표면에 대하여 입사각 θi = 42˚을 유발한다. 각도들(θ) > π인 경우에, 일정한 입사각 곡선은 나선형을 정의할 것이며, 이는 또한 대수 나선(logarithmic spiral), 등각 나선(equiangular spiral), 또는 성장 나선(growth spiral)으로 지칭된다는 점에 주목한다. 그럼으로써, 일정한 입사각 곡률을 갖는 볼록 표면(102)은 등각 나선 곡률을 갖는 적어도 하나의 영역을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 실질적으로 모든 볼록 표면은 등각 나선 곡률을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 볼록 표면의 일부분은 등각 나선 곡률을 가질 수 있다(예를 들어, 잘린 표면을 구비하는 렌즈의 경우에). 5 shows an exemplary constant incidence curvature for the convex lens surface 102, where r (0) = 0.4 mm, and θ i = 42 degrees. (&Amp;thetas;&lt; [pi]) for light emitted from the light source 111, each of which has an incident angle &amp;thetas; i = 42 °. Note that in the case of angles?>?, A constant angle of incidence curve will define a spiral, which is also referred to as a logarithmic spiral, an equiangular spiral, or a growth spiral. do. Thereby, the convex surface 102 having a constant incident angle of curvature may include at least one region having an isosceles spiral curvature. In some embodiments, substantially all of the convex surfaces may have an isosceles spiral curvature. In other embodiments, a portion of the convex surface may have an isosceles spiral curvature (e.g., in the case of a lens having a cut surface).

광선들은 렌즈의 상부를 따라 이동하는 경향이 있고, 이는 광원(111)에 인접한 갭(115)을 남길 수 있다는 점에 더욱 주목한다. 그럼으로써, 일부 광이 위에서 언급한 바와 같이 음의 엑시콘 함몰부에 대응되는 중앙 영역 내에서 누설될 수 있을지라도, 광학 어셈블리로부터 발산하는 광이 광원(111) 주위의 외주를 형성하는 광의 링으로서 인식될 수 있다. 렌즈 꼭지점은 요구된다면 이러한 광 누설을 감소시키거나 제거하기 위하여 가공되거나, 몰딩되거나 그렇지 않으면(예를 들어 반사층을 구비하도록) 개질될 수 있다.Note that the rays tend to move along the top of the lens, which leaves a gap 115 adjacent to the light source 111. [ Thereby, even though some light may leak in the central region corresponding to the negative excision depression as mentioned above, the light emanating from the optical assembly forms a ring of light forming the periphery around the light source 111 Can be recognized. The lens vertices may be processed, molded or otherwise modified (e.g., to have a reflective layer) to reduce or eliminate such light leakage if desired.

0 < θ < π를 위한 곡선(r(θ))의 피크는 각도 θp = θi + π/2 로 표현될 수 있다. 이러한 피크를 위한 데카르트 좌표들은 수식 (6a-b)에 의해 표현될 수 있다: The peak of the curve r (?) For 0 <? <? Can be expressed by the angle? P =? I +? / 2. Cartesian coordinates for this peak can be expressed by Equations (6a-b): &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

Figure pct00015
Figure pct00015

Y축 우측부에 대한 볼록 표면의 경계 또는 최대 한도(116)는 각도 θi 에서 일어난다. 그럼으로써, 최우측 지점을 위한 데카르트 좌표들은 수식들(7a-b)에 의해 표현될 수 있다:The boundary or maximum limit 116 of the convex surface with respect to the Y axis right side occurs at an angle? I. Thus, the Cartesian coordinates for the rightmost point can be represented by the equations (7a-b): &lt; EMI ID =

Figure pct00016
Figure pct00016

xr의 값은 렌즈와 광학적으로 커플링될 수 있는 광원의 최대 반경을 결정하기 위하여 사용될 수 있다.The value of x r can be used to determine the maximum radius of the light source that can be optically coupled to the lens.

도 2 및 도 3이 단일 광원과 광학적으로 커플링되도록 구성되는 회전 대칭인(예를 들어 반구형의) 렌즈(100)를 도시하는 한편, 렌즈들이 하나의 광원 이상과 커플링될 수 있는 다른 구성들이 채용될 수 있다는 점에 주목한다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 선형 렌즈(100')는 대칭 렌즈(100)를 위하여 위에서 정의한 것들과 유사한 접촉 표면(101') 볼록 표면(102')을 가질 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 선형 렌즈(100')의 볼록 표면(102')은 유사하게 일정한 입사각 곡률(등각 나선 곡률)을 가지도록 가공될 수 있다. 더욱이, 렌즈(100')는 도시된 바와 같이 이중 로브형 구성(A'-B')을 가질 수 있거나 단일-로브형 구성(A' 또는 B')을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 광학 어셈블리의 구성 동안에, 개별적인 로브들(A' 및 B')이 이중 로브형 구성을 형성하도록 함께 짝지어질 수 있다. 이중 로브형(A'-B') 선형 렌즈는 광원 어레이(111') 위에 정합적으로 가로놓이도록 배열될 수 있거나, 각각의 개별적인 로브들(A',B')이 광원 어레이(111')의 일 측 위에 정합적으로 가로놓이도록 위치할 수 있다. While FIGS. 2 and 3 illustrate a rotationally symmetric (e.g., hemispherical) lens 100 configured to be optically coupled to a single light source, other configurations in which the lenses may be coupled with more than one light source Note that it can be employed. For example, as shown in FIG. 6, the linear lens 100 'may have a contact surface 101' convex surface 102 'similar to those defined above for the symmetric lens 100. Moreover, in some embodiments, the convex surface 102 'of the linear lens 100' may be machined to have a similarly constant incident angle of curvature (isometric spiral curvature). Furthermore, the lens 100 'may have a double lobe configuration (A'-B') as shown or may have a single-lobe configuration (A 'or B'). In some embodiments, during construction of the optical assembly, the individual lobes A 'and B' may be paired together to form a double lobe configuration. The double lobed (A'-B ') linear lenses may be arranged to lie coincidentally on the light source array 111', or each individual lobe A ', B' As shown in FIG.

도 6에 도시된 선형 렌즈(100')는 열거하자면 압출, 몰딩, 캐스팅, 또는 스탬핑과 같은 업계에 알려진 임의의 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 유사한 제조 공정들은 회전 대칭인 렌즈(100) 또는 이러한 렌즈들의 어레이를 생성하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 예시적인 어레이가 도 7에 도시되며, 각각의 개별적인 렌즈(100)는 동반하는 LED 어레이 내에서 각각의 개별 광원(도시되지 않음)에 대응되는 어퍼쳐 또는 리세스(106)를 포함할 수 있다.The linear lens 100 'shown in FIG. 6 may be formed using any method known in the art, such as extrusion, molding, casting, or stamping. Similar fabrication processes can be used to produce a lens 100 that is rotationally symmetric or an array of such lenses. This exemplary array is shown in FIG. 7, and each individual lens 100 may include an aperture or recess 106 corresponding to a respective individual light source (not shown) within the accompanying LED array .

광학 어셈블리들Optical assemblies

여기에서 개시된 것은 발광 소자 및/또는 색 변환 매질 중 적어도 하나와 결합하여 위에서 설명한 것과 같은 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 광학 어셈블리들이다. 렌즈는 LED와 같은 적어도 하나의 광원과 광학적으로 커플링될 수 있다. 광학 어셈블리는 또한 렌즈 및 형광체들, 양자점들, 및/또는 루미포어들, 예를 들어 형광단들(fluorophores) 및 발광 폴리머들과 같은 적어도 하나의 색 변환 성분을 포함하는 색 변환 매질을 포함할 수 있다. 비한정적인 예시의 광학 어셈블리들은 열거하자면 백라이트 유닛들(BLU들), 광 가이드 플레이트들(LGP들), 색 변환 소자들, 발광 소자들, 광 변환 소자들, 또는 조명기구들을 포함할 수 있다. What is disclosed herein are optical assemblies comprising at least one lens as described above in combination with at least one of a light emitting element and / or a color conversion medium. The lens may be optically coupled to at least one light source, such as an LED. The optical assembly may also include a color conversion medium that includes at least one color conversion component, such as a lens and phosphors, quantum dots, and / or luminophores, e.g., fluorophores and light emitting polymers. have. Non-limiting exemplary optical assemblies may include, by way of example, backlight units (BLUs), light guide plates (LGPs), color conversion elements, light emitting elements, photoconversion elements, or lighting fixtures.

다양한 실시예들에서, 광학 어셈블리들은 기판의 제1 표면 상에 배치되는 발광 소자, 기판의 제1 표면 상에 배치되는 색 변환 매질을 포함하는 링 구조물, 및 발광 소자 및 링 구조물 위에 정합적으로 가로놓이도록 위치하는 투명 렌즈를 포함하고, 여기에서 색 변환 매질은 발광 소자로부터 이격되어 위치하며 적어도 부분적으로 둘레를 한정한다. 이러한 어셈블리들의 어레이들이 또한 여기에 개시된다. In various embodiments, the optical assemblies include a light emitting device disposed on a first surface of a substrate, a ring structure including a color conversion medium disposed on a first surface of the substrate, Wherein the color conversion medium is spaced apart from the light emitting element and at least partially defines the perimeter. Arrays of such assemblies are also disclosed herein.

도 8을 참조하면, 비한정적인 예시의 광학 어셈블리가 도시되며, 이는 렌즈(100), 광원(111), 및 색 변환 매질(112)을 포함한다. 어셈블리는 일부 실시예들에서 내부에 색 변환 매질(112)이 함유되는 캐비티(120)를 정의하는 제1 기판(118) 및 제2 기판(119)을 포함할 수 있는 링 구조물(117)을 더욱 포함할 수 있다. 링 구조물(117)은 내부에 광원(111)이 적어도 부분적으로 위치할 수 있는 리세스(121)를 더욱 한정할 수 있다. 광원(111)이 실장될 수 있는 인쇄 회로 보드(PCB)(122)가 또한 제공될 수 있다. 히트 싱크(123)가 PCB에 부착될 수 있고, 이는 광원 및/또는 색 변환 매질로부터의 열을 방출하기 위하여 하나 이상의 열 비아들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 접착층들(도시되지 않음)이 광학 어셈블리 성분들 중 둘 이상 사이에 선택적으로 존재할 수 있다. 광선들(110) 및 투과된 광선들(110')을 위한 예시적인 경로들이 도시의 목적으로 포함되었다. Referring to FIG. 8, a non-limiting exemplary optical assembly is shown, which includes a lens 100, a light source 111, and a color conversion medium 112. The assembly may include in some embodiments a first substrate 118 defining a cavity 120 that contains a color conversion medium 112 therein and a ring structure 117 that may include a second substrate 119 . The ring structure 117 may further define a recess 121 within which the light source 111 may be at least partially positioned. A printed circuit board (PCB) 122 on which the light source 111 may be mounted may also be provided. A heat sink 123 may be attached to the PCB, which may include one or more thermal vias (not shown) to emit heat from the light source and / or color conversion medium. One or more adhesive layers (not shown) may optionally be present between two or more of the optical assembly components. Exemplary paths for rays 110 and transmitted rays 110 'have been included for illustrative purposes.

렌즈(100)는 위에서 설명한 바와 같이 접촉 표면(101) 및 볼록 표면(102)을 포함할 수 있다. 볼록 표면(102)은 접촉 표면(101)을 향해 가리키는 꼭지점(107)을 가질 수 있는 음의 엑시콘 함몰부(104)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 렌즈(100)는 광원(111) 및/또는 색 변환 매질(112) 위에 정합적으로 가로놓이도록 위치할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 렌즈(100)의 꼭지점(107)은 광원(111)의 수직 중심선과 정렬될 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 렌즈(100)의 외측 주변은 색 변환 매질(112)의 외측 주변과 정렬될 수 있다. 접촉 표면(101)은 링 구조물(117)(예를 들어, 제1 기판(118))과 물리적으로 접촉하여 위치할 수 있고 및/또는 접착층(도시되지 않음)에 의해 링 구조물(117)에 부착될 수 있다. 도 8에 도시되지 않았지만, 접촉 표면(101)은 내부에 광원(111)이 적어도 부분적으로 위치할 수 있도록 하나 이상의 리세스들 또는 컷아웃들을 포함할 수 있다(예를 들어, 도 2a, 2b 및 10에서의 106을 보라).The lens 100 may include a contact surface 101 and a convex surface 102 as described above. The convex surface 102 may include a negative axicon depression 104 which may have a vertex 107 pointing towards the contact surface 101. [ According to various embodiments, the lens 100 may be positioned to lie conformally over the light source 111 and / or the color conversion medium 112. In various embodiments, the vertex 107 of the lens 100 may be aligned with the vertical centerline of the light source 111. In further embodiments, the outer periphery of the lens 100 may be aligned with the outer periphery of the color conversion medium 112. The contact surface 101 may be placed in physical contact with the ring structure 117 (e.g., the first substrate 118) and / or attached to the ring structure 117 by an adhesive layer (not shown) . Although not shown in FIG. 8, the contact surface 101 may include one or more recesses or cutouts so that the light source 111 may be at least partially positioned therein (e.g., FIGS. 2A, 2B, See 106 in 10).

다양한 비한정적인 실시예들에 따르면, 색 변환 매질(112)은 광원(111) 주위에 링 형상 패턴으로 배열될 수 있고, 예를 들어 색 변환 링이 적어도 부분적으로 광원의 둘레를 한정하도록 배열될 수 있다. 이러한 링 형상이 광학 어셈블리의 오직 단면만을 도시한 도 8로부터 인식되지 않을 수 있으나, 링 형상 색 변환 매질의 추가적인 예시들이 도 9 및 도 13a, 13b에 도시된다. 그러나 용어 "링"은 원형의 패턴들에만 한정되는 것이 아니며, 또한 타원형, 정사각형, 직사각형, 및 다른 형상들을 포함할 수 있음에 주목하여야 한다. 그럼으로써, "링"이 광원(111) 주위로 연장되는 임의의 규칙적이거나 불규칙적인 외주를 정의할 수 있다. 추가적으로, 단일 링 형상 캐비티의 경우에서와 같이 "링" 또는 외주는 연속적일 필요가 없다. 오히려, 링은 링 형상 패턴 내에 배열된 복수의 캐비티들 사이의 공간의 경우에서와같이 하나 이상의 갭들을 함유할 수 있다.According to various non-limiting embodiments, the color conversion medium 112 may be arranged in a ring-shaped pattern around the light source 111 and may be arranged such that, for example, the color conversion ring at least partially defines the perimeter of the light source . Although this ring shape may not be recognized from FIG. 8 which shows only a cross section of the optical assembly, additional examples of ring shaped color conversion media are shown in FIG. 9 and FIGS. 13A, 13B. It should be noted, however, that the term " ring " is not limited to circular patterns but may also include elliptical, square, rectangular, and other shapes. Thus, a " ring " can define any regular or irregular outline extending around the light source 111. [ Additionally, the " ring " or periphery need not be continuous, as in the case of a single ring shaped cavity. Rather, the ring may contain one or more gaps as in the case of a space between a plurality of cavities arranged in a ring-shaped pattern.

추가적인 실시예들에 따르면, 색 변환 매질(112)의 링은 광원(111)으로부터 이격될 수 있고, 예를 들어 광원과 물리적 접촉하지 않을 수 있다. 그러나 다른 비한정적인 실시예들에서, 링은 광원의 측면들을 접촉하거나 상부에 정합적으로 가로놓이도록 위치하는 것을 포함하여 광원과 적어도 부분적으로 접촉할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 이러한 두 성분들 사이의 열 전달을 감소시키기 위하여 색 변환 매질(112)을 광원(111)으로부터 멀리 이격시키는 것이 유리할 수 있다.According to additional embodiments, the ring of color conversion medium 112 may be spaced from the light source 111, e.g., not in physical contact with the light source. However, in other non-limiting embodiments, the ring may be at least partially in contact with the light source, including contacting the side surfaces of the light source or locating the upper portion in a conformable manner. In certain embodiments, it may be advantageous to isolate the color conversion medium 112 from the light source 111 to reduce heat transfer between these two components.

다양한 실시예들에서, 색 변환 매질은 광원의 외주 주위로 연장되는 면 내에 배열될 수 있다. 색 변환 매질은 일부 실시예들에서는 광원과 동일한 수평면 내에 존재할 수 있다. 만약 색 변환 매질이 광원과 동일한 수평면 내에 배열되고 광원의 둘레를 한정한다면, 광원은 색 변환 매질의 면 내로 광을 직접 발산하지 않을 수 있다. 오히려, 광원으로부터 직접 발산되는 광은 우선 투명 렌즈의 볼록 표면으로부터 멀리 반사되고, 이후 광원의 면, 예를 들어 색 변환 매질의 면 내로 다시 지향될 수 있다. 그럼으로써, 비한정적인 실시예들에서, 색 변환 매질은 광원으로부터 직접 발산되는 광선들에 노출되지 않으며, 오히려 반사된 광선들이 렌즈에 의해 1회 이상 다시 지향된다. In various embodiments, the color conversion medium may be arranged in a plane extending around the periphery of the light source. The color conversion medium may be in the same horizontal plane as the light source in some embodiments. If the color conversion medium is arranged in the same horizontal plane as the light source and defines the perimeter of the light source, the light source may not emit light directly into the plane of the color conversion medium. Rather, light emitted directly from the light source may first be reflected away from the convex surface of the transparent lens, and then directed back into the plane of the light source, e.g., into the plane of the color conversion medium. Thus, in non-limiting embodiments, the color conversion medium is not exposed to light rays that emanate directly from the light source, rather the reflected light rays are redirected more than once by the lens.

색 변환 매질의 링은 다양한 구조들 및 조합들을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 색 변환 매질(112)을 함유하는 적어도 하나의 캐비티(120)를 형성하도록 함께 씰링된 제1 기판(118) 및 제2 기판(119)을 포함할 수 있는 링 구조물(117)이 채용될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 기판(118)은 렌즈(100)와 접촉할 수 있고, 제2 기판(119)은 PCB(122)와 직접 또는 접착층(또는 다른 중간층)을 통해 접촉할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 캐비티(120)는 링 형상 캐비티일 수 있고, 예를 들어 광원(111)의 외주 주위로 연속적으로 연장될 수 있다. 대안적으로, 캐비티(120)는 링 형상 패턴으로 배열되는 복수의 캐비티들을 포함할 수 있다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 기판들(118, 119)은 복수의 링 형상 캐비티들(120) 또한 이들의 어레이를 형성하도록 함께 씰링될 수 있다.The rings of the color conversion medium can be manufactured using various structures and combinations. A second substrate 119 and a first substrate 118 sealed together to form at least one cavity 120 containing the color conversion medium 112 as shown in Figure 8, A ring structure 117 can be employed. According to various embodiments, the first substrate 118 may contact the lens 100 and the second substrate 119 may contact the PCB 122 directly or through an adhesive layer (or other intermediate layer) . In certain embodiments, the cavity 120 may be a ring-shaped cavity and may extend continuously around the periphery of, for example, the light source 111. Alternatively, the cavity 120 may comprise a plurality of cavities arranged in a ring-shaped pattern. 13A, the first and second substrates 118, 119 may be sealed together to form a plurality of ring-shaped cavities 120 and their arrays.

다양한 실시예들에서 도 8에 도시된 광학 어셈블리는 렌즈들(100)의 어레이, 광원들(111)의 어레이, 및 색 변환 매질(112)을 포함하는 링들의 어레이를 포함하는 광학 어레이를 형성하기 위하여 반복될 수 있다. 예시적인 2차원 어레이가 도 9에 도시된다. 앞서 언급한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 링 형상 색 변환 매질(112)은 이러한 두 성분들 사이의 열적 상호작용을 감소시키기 위하여 거리(d)만큼 광원(111)으로부터 이격될 수 있다. 대안적으로, 도시되지는 않았지만, 색 변환 링은 광원(111)의 적어도 일부분과 물리적으로 접촉할 수 있다.In various embodiments, the optical assembly shown in FIG. 8 includes an array of lenses 100, an array of light sources 111, and an array of rings including a color conversion medium 112 to form an optical array Can be repeated. An exemplary two-dimensional array is shown in FIG. As mentioned above, in some embodiments, the ring-shaped color conversion medium 112 may be spaced from the light source 111 by a distance d to reduce thermal interaction between these two components. Alternatively, although not shown, the color conversion ring may be in physical contact with at least a portion of the light source 111.

도 10은 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 광학 어셈블리를 위한 추가적인 비한정적 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 렌즈(100")는 색 변환 매질을 포함하는 적어도 하나의 캐비티(120')를 포함할 수 있다. 그럼으로써, 렌즈(100")는 제1 기판으로서 기능할 수 있고, 링 구조물(117')을 형성하도록 제2 기판(119)과 함게 씰링되거나 그렇지 않으면 함께 접합될 수 있다. 다른 도시되지 않은 실시예들에서, 색 변환 매질은 폴리머 필름들(예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET"))과 같은 두 개의 개별적인 막들 사이에서 개별적으로 씰링될 수 있고, 개별적으로 씰링된 색 변환 매질이 캐비티(120)(도 8) 또는 캐비티(120')(도 10) 내에 놓여질 수 있다.Figure 10 illustrates an additional, non-limiting configuration for an optical assembly in accordance with various embodiments of the present disclosure. As shown, the lens 100 " may comprise at least one cavity 120 ' including a color conversion medium, whereby the lens 100 " may function as a first substrate, May be sealed or otherwise joined together with the second substrate 119 to form a structure 117 '. In other unillustrated embodiments, the color conversion medium can be individually sealed between two separate films such as polymer films (e.g., polyethylene terephthalate (" PET ")), and individually sealed color conversion The medium can be placed in the cavity 120 (FIG. 8) or the cavity 120 '(FIG. 10).

도 11은 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 광학 어셈블리의 추가적인 구성을 도시한다. 도시된 실시예에서, 링 구조물(117)은 제1 기판(118) 및 제2 기판(119)을 포함할 수 있다. 마이크로-광원(111')은 예를 들어 제1 기판(118) 내의 선택적인 캐비티들 또는 웰들(부호 표시되지 않음) 내에 퇴적될 수 있는 마이크로 LED들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서 마이크로-광원들(111')(예를 들어, 마이크로 LED들)은 약 3 ㎛ 내지 약 8 ㎛, 약 4 ㎛ 내지 약 7 ㎛, 또는 약 5 ㎛ 내지 약 6 ㎛과 같이, 이들 사이의 모든 범위들 및 하부 범위들을 포함하여 약 10 ㎛보다 작은 높이를 가질 수 있다. 접착층(124)은 렌즈(100)를 제1 기판(118)에 접합시키도록 제1 기판(118) 및 마이크로-광원들(111') 상에 배치될 수 있다. 그럼으로써, 제1 기판(118)은 그 상부에 마이크로-광원들이 실장될 수 있는 PCB 성분으로서, 및 링 구조물(117) 내의 씰링 기판으로서 기능할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제1 기판(118)은 투명 물질들로부터 구성될 수 있다.Figure 11 illustrates an additional configuration of an optical assembly in accordance with further embodiments of the present disclosure. In the illustrated embodiment, the ring structure 117 may include a first substrate 118 and a second substrate 119. The micro-light source 111 'may include, for example, micro-LEDs that may be deposited in optional cavities or wells (not shown) within the first substrate 118. In some embodiments, the micro-light sources 111 '(e.g., micro-LEDs) may be configured to emit light at a wavelength ranging from about 3 microns to about 8 microns, from about 4 microns to about 7 microns, or from about 5 microns to about 6 microns, And may have a height of less than about 10 [mu] m, including all ranges and subranges therebetween. The adhesive layer 124 may be disposed on the first substrate 118 and the micro-light sources 111 'to bond the lens 100 to the first substrate 118. Thus, the first substrate 118 can function as a PCB component on which the micro-light sources can be mounted, and as a sealing substrate in the ring structure 117. According to various embodiments, the first substrate 118 may be constructed from transparent materials.

도 12는 본 개시의 추가적인 실시예들에 따른 광학 어셈블리를 위한 또 다른 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 링 구조물(117")은 제1 기판(118) 및 제2 기판(119)을 포함할 수 있고 이들은 이들 사이에 색 변환 마이크로층(112')이 배치되도록 씰(125)에 의해 함께 씰링될 수 있다. 색 변환 마이크로층(112')은 일부 실시예들에서 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 또는 약 10 ㎛ 내지 약 15 ㎛와 같이, 이들 사이의 모든 범위들 및 하부 범위들을 포함하여 약 20 ㎛보다 작은 두께를 가질 수 있다.Figure 12 illustrates another configuration for an optical assembly in accordance with further embodiments of the present disclosure. As shown, the ring structure 117 " may include a first substrate 118 and a second substrate 119, which are connected to the seal 125 such that the color converting microstructure 112 ' The color-converting micro-layer 112 'may, in some embodiments, include all ranges and subranges between them, such as from about 5 microns to about 20 microns, or from about 10 microns to about 15 microns Lt; RTI ID = 0.0 &gt; um. &Lt; / RTI &gt;

일부 실시예들에서, 유리 프릿(glass frit)은 제1 및 제2 기판들(118, 119) 사이에 씰(125)을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 얇은 무기 막이 씰(125)을 형성하기 위하여 용융될(예를 들어 레이저 가열에 의해) 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 씰(125)은 예를 들어 유리 프릿 또는 다른 개재 층 없이 두 개의 기판들 사이에 레이저 웰딩될 수 있다.In some embodiments, a glass frit may be used to form the seal 125 between the first and second substrates 118, 119. In other embodiments, a thin inorganic film may be melted (e.g., by laser heating) to form the seal 125. In further embodiments, the seal 125 may be laser welded between two substrates, for example without a glass frit or other intervening layer.

다양한 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 기판들(118, 119)은 투명할 수 있다. 반사층(126)은 색 변환 마이크로층(112') 및/또는 마이크로-광원(111')과 대응되거나 정렬되지 않는 영역들 내의 제1 및/또는 제2 기판들(118, 119)의 하나 이상의 표면들 상에 제공될 수 있다. 하나 이상의 접착층들(124)은 렌즈(100)를 제1 기판(118)에 접합시키거나, 및/또는 링 구조물(117")을 PCB(122')에 접합시키기 위하여 선택적으로 사용될 수 있다. 광원은 투명 PCB(122')(도시된 것과 같이) 상에 실장된 마이크로-광원(111')일 수 있거나, 대안적인 실시예들에서 불투명 PCB(도시되지 않음)에 실장된 통상의 LED를 포함할 수 있다.According to various embodiments, the first and second substrates 118 and 119 may be transparent. The reflective layer 126 may be disposed on one or more surfaces of the first and / or second substrates 118, 119 in areas that do not correspond to or align with the color converting micro-layer 112 'and / or the micro-light source 111' / RTI &gt; One or more adhesive layers 124 may optionally be used to bond the lens 100 to the first substrate 118 and / or to bond the ring structure 117 &quot; to the PCB 122 ' May be a micro-light source 111 'mounted on a transparent PCB 122' (as shown), or may include a conventional LED mounted on an opaque PCB (not shown) in alternative embodiments .

또한 여기에 개시된 것은 색 변환 매질을 포함하는 적어도 하나의 캐비티를 형성하기 위하여 함께 씰링된 투명 기판 및 반사성 기판을 포함하는 색 변환 어셈블리들이며, 적어도 하나의 캐비티는 연속적인 링 형상 캐비티 또는 불연속적 링 형상 패턴 내에서 배열된 복수의 캐비티들을 포함한다. 본 개시는 추가적으로 색 변환 매질을 포함하는 적어도 하나의 캐비티를 형성하기 위하여 함께 씰링된 제1 기판 및 제2 기판을 포함하는 서브-어셈블리, 및 서브-어셈블리 위에 정합적으로 가로놓이도록 위치하는 투명 렌즈를 포함하는 색 변환 어셈블리들에 관한 것이며, 적어도 하나의 캐비티는 연속적인 링 형상 캐비티 또는 불연속적 링 형상 패턴 내에서 배열된 복수의 캐비티들을 포함하며, 투명 렌즈는 볼록 표면을 포함하고, 볼록 표면의 적어도 일부분이 등각 나선 곡률을 포함한다. 이러한 색 변환 어셈블리들 및 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 광학 어셈블리들이 여기에 더욱 개시된다.Also disclosed herein are color conversion assemblies comprising a transparent substrate and a reflective substrate that are sealed together to form at least one cavity comprising a color conversion medium, wherein the at least one cavity is a continuous ring-shaped cavity or a discontinuous ring shape And a plurality of cavities arranged in the pattern. The present disclosure further relates to a sub-assembly comprising a first substrate and a second substrate which are sealed together to form at least one cavity comprising a color conversion medium, and a sub-assembly comprising a transparent lens positioned co- Wherein the at least one cavity comprises a plurality of cavities arranged in a continuous ring-shaped cavity or a discontinuous ring-shaped pattern, wherein the transparent lens comprises a convex surface, and wherein the convex surface At least a portion of which includes an isosceles spiral curvature. Optical assemblies including such color conversion assemblies and at least one light emitting device are further disclosed herein.

도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 색 변환 어셈블리는 제2 기판(119)에 씰링된 제1 기판(118)을 포함할 수 있고, 씰링된 기판들은 색 변환 매질(112)을 함유하는 적어도 하나의 캐비티(120)를 정의한다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 어셈블리는 하나 이상의 캐비티, 예를 들어, 캐비티들(120)의 어레이를 포함할 수 있다. 더욱이 도 13a에 도시된 것과 같이, 단일 캐비티(120)는 링 형상일 수 있거나, 또는 대안적으로 복수의 개별적인 캐비티들이 링 형상 패턴(도시되지 않음)으로 조립될 수 있다. 이러한 색 변환 어셈블리는 예를 들어 도 8 내지 도 12에 도시된 임의의 실시예들 내에서 링 구조물(117)로서 사용될 수 있다. 그럼으로써, 적어도 하나의 캐비티(120)는 예를 들어 LED 어레이에 광학적 커플링할 때 광원을 수용하기 위하여 포함될 수 있는 선택적 어퍼쳐(128)의 적어도 부분적으로 둘레를 한정할 수 있다.13A and 13B, the color conversion assembly may include a first substrate 118 that is sealed to a second substrate 119, and the sealed substrates may include at least a color conversion medium 112 containing a color conversion medium 112, One cavity 120 is defined. As shown in FIG. 13A, an assembly may include one or more cavities, for example, an array of cavities 120. Furthermore, as shown in FIG. 13A, the single cavity 120 may be ring-shaped, or alternatively, a plurality of individual cavities may be assembled into a ring-shaped pattern (not shown). Such a color conversion assembly may be used, for example, as ring structure 117 within any of the embodiments shown in Figures 8-12. Thereby, at least one cavity 120 may define at least partially the perimeter of the optional aperture 128, which may be included, for example, to accommodate the light source when optically coupled to the LED array.

도 13a는 동일한 크기 및 형상의 균일하게 이격된 원형 캐비티들(120)의 어레이를 도시하는 한편, 캐비티들(120)이 정사각형, 타원형, 직사각형, 및 유사한 형상들과 같은 임의의 다른 형상을 갖는 링들을 한정할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 추가적으로, 어레이 내의 모든 캐비티들(120)이 동일할 필요는 없다는 점이 이해되어야 한다. 더욱이, 각각의 캐비티(120)가 동일한 개수 또는 양의 색 변환 매질을 포함할 것이 요구되지 않으며, 캐비티로부터 캐비티까지 이러한 양이 변화되는 것이 가능하고 예를 들어 요구되는 LED 어레이와 매칭하기 위하여 일부 캐비티들이 색 변환 매질을 포함하지 않는 것도 가능하다. Figure 13A shows an array of uniformly spaced circular cavities 120 of the same size and shape while the cavities 120 are arranged in a ring of any other shape, such as square, oval, rectangular, As will be appreciated by those skilled in the art. Additionally, it should be understood that not all cavities 120 in the array need be the same. Moreover, it is not required that each cavity 120 contain the same number or positive color conversion medium, and it is possible for this amount to vary from cavity to cavity, and for example, to match the required LED array, It is also possible that the color conversion medium does not include the color conversion medium.

도 8 내지 도 13 중 임의의 것을 참조하면, 색 변환 매질(112, 112')은 적어도 하나의 색 변환 성분을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서 색 변환 성분은 실리콘(silicone) 또는 다른 적합한 물질과 같은 유리 또는 무기 매트릭스 내에 부유할(suspended) 수 있다. 특정한 실시예들에서, 색 변환 성분은 열 전도성 매트릭스 내에 부유할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 색 변환 물질은 약 10 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 100 ㎛과 같이, 이들 사이의 모든 범위들 및 하부 범위들을 포함하여 예를 들어 약 5 ㎛ 내지 약 500 ㎛의 범위의 두께를 갖는 층으로서 퇴적될 수 있다. 적어도 하나의 색 변환 성분은 예를 들어, 형광체들, 양자점들, 및/또는 루미포어들, 예를 들어 형광단들(fluorophores) 및 발광 폴리머들, 및 동류물로부터 선택될 수 있다. 예시적인 형광체들은, 이에 한정되지는 않으나, 이트륨 및 아연 황화물-계 형광체들, 예를 들어 이트륨 알루미늄 가넷(yttrium aluminum garnet, YAG)과 같은 적색 및 녹색 발광 형광체들, Eu2+ 도핑된 적색 질화물, 및 이들의 조합들을 포함할 수 있다. With reference to any of FIGS. 8-13, the color conversion medium 112, 112 'may include at least one color conversion component. In some embodiments, the color conversion component may be suspended in a glass or inorganic matrix, such as silicone or other suitable material. In certain embodiments, the color conversion component may float within the thermally conductive matrix. According to various embodiments, the color conversion material includes all ranges and subranges therebetween, such as from about 10 microns to about 300 microns, from about 20 microns to about 200 microns, or from about 50 microns to about 100 microns For example, as a layer having a thickness ranging from about 5 [mu] m to about 500 [mu] m. The at least one color conversion component may be selected from, for example, phosphors, quantum dots, and / or luminophores, such as fluorophores and light emitting polymers, and equivalents. Exemplary phosphors include, but are not limited to, red and green light emitting phosphors such as yttrium and zinc sulfide-based phosphors such as yttrium aluminum garnet (YAG), Eu 2+ doped red nitride, And combinations thereof.

QD들은 발산되는 광의 요구되는 파장에 의존하는 달라지는 형상들 및/또는 크기들을 가질 수 있다. 예를 들어, 발산된 광의 주파수는 양자점의 크기가 감소함에 따라 증가될 수 있고, 예를 들어 양자점의 크기가 감소함에 따라 발산된 광의 색상이 적색으로부터 청색으로 시프트할 수 있다. 청색, 자외선, 또는 근자외선으로 조사될 때, 양자점은 광을 더욱 긴 적색, 황색, 녹색, 또는 청색 파장들로 변환시킬 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 색 변환 성분은 청색, 자외선, 또는 근자외선으로 조사될 때, 양자점은 적색 및 녹색 파장들에서 발산하는 QD들로부터 선택될 수 있다.The QDs may have varying shapes and / or sizes depending on the desired wavelength of the diverging light. For example, the frequency of the divergent light can be increased as the size of the quantum dots decreases, and the color of the divergent light can shift from red to blue as the size of the quantum dots decreases. When irradiated with blue, ultraviolet, or near ultraviolet radiation, the quantum dots can convert light into longer red, yellow, green, or blue wavelengths. According to various embodiments, when the color conversion component is irradiated with blue, ultraviolet, or near ultraviolet light, the quantum dot may be selected from QDs emitting at red and green wavelengths.

다양한 실시예들에서, 적어도 하나의 캐비티(120)가 동일하거나 다른 유형들의 색 변환 성분, 예를 들어 다른 파장들의 광을 발산하는 성분들을 포함하는 것이 가능하다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 캐비티 내에서 적-녹-청(RGB) 스펙트럼을 생성하도록 캐비티는 녹색 및 적색 파장들 모두를 발산하는 색 변환 성분들을 포함할 수 있다. 그러나 다른 실시예들에 따르면, 오직 녹색 양자점들만 포함하는 캐비티 또는 오직 청색 형광체들만 포함하는 캐비티와 같이, 개별적인 캐비티가 동일한 파장을 발산하는 색 변환 성분들만을 포함하는 것이 가능하다. 추가적인 실시예들에서, 단일 캐비티는 바퀴 상의 바퀴살들 또는 파이 조각들과 같이 세분화될 수 있고, 하나 걸러 서브-캐비티들이 녹색의 색 변환 성분들로 채워지고, 이들의 보완체들이 적색 색 변환 성분들로 채워질 수 있다. 이러한 실시예는 예를 들어 광의 재변환, 예를 들어 청색이 녹색으로 변환되고 다시 녹색이 적색으로 재변환되거나, 그 반대로 되는 광의 재변환을 방지하는 데 유용할 수 있다.In various embodiments, it is possible for at least one cavity 120 to include components that emit light of the same or different types of color conversion components, e.g., different wavelengths. For example, in some embodiments, the cavity may include color conversion components that emit both green and red wavelengths to produce an red-green-blue (RGB) spectrum in the cavity. However, according to other embodiments, it is possible for the individual cavities to include only color conversion components that emit the same wavelength, such as a cavity containing only green quantum dots or only a blue phosphor containing only blue phosphors. In further embodiments, a single cavity can be subdivided, such as spokes or pie pieces on a wheel, one by one sub-cavities being filled with green color conversion components, and their complementing red color conversion components &Lt; / RTI &gt; This embodiment may be useful, for example, to re-convert light, e.g., to prevent blue light from being converted back to green and back again to red, or vice versa.

요구되는 디스플레이 또는 조명 효과를 달성하기 위하여 캐비티 또는 캐비티들의 구성 및 각각의 캐비티 내에 놓여질 색 변환 매질의 종류 및 양들을 선택하는 것은 당업자의 능력 범위 내일 수 있다. 더욱이, 적색 및 녹색 발산 성분들이 위에서 논의되었지만, 이에 한정되지 않으나 적색, 주황색, 황색, 녹색, 청색 또는 가시광 스펙트럼(예를 들어 ~420 내지 750 nm) 내의 임의의 다른 색을 포함하는 임의의 파장의 광을 발산할 수 있는 임의의 유형의 색 변환 성분이 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 고상 조명 어플리케이션들에서, 다양한 크기들을 갖는 양자점들이 흑체의 출력을 모방하기 위하여 조합될 수 있고, 이는 우수한 연색성(color rendering)을 제공할 수 있다. It may be within the capabilities of those skilled in the art to select the type of cavities or cavities and the type and amount of color conversion medium to be placed within each cavity to achieve the desired display or lighting effect. Furthermore, although the red and green divergent components have been discussed above, it is also possible to use any of the wavelengths of red, orange, yellow, green, blue or any other color within the visible spectrum (for example ~ 420 to 750 nm) It should be understood that any type of color conversion component capable of emitting light may be used. For example, in solid state lighting applications, quantum dots having various sizes can be combined to mimic the output of a blackbody, which can provide good color rendering.

도 2 내지 도 13을 참조로 위에서 논의한 실시예들에서, 렌즈(100, 100', 100"), 제1 기판(118), 및/또는 제2 기판(119)은 예를 들어 유리 또는 플라스틱과 같은 투명 또는 실질적으로 투명한 물질을 포함할 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "투명한"은 렌즈, 기판, 또는 물질이 가시 스펙트럼 영역(~420-750 nm) 내에서 약 80%보다 더 큰 광 투과성을 갖는 것을 가리키도록 의도된다. 예를 들어, 예시적인 투명 기판 또는 렌즈는 가시광 영역에서 약 90%보다 더 크거나 약 95%보다 더 큰 것과 같이, 이들 사이의 모든 범위들 및 하부범위들을 포함하여 약 85%보다 더 큰 광 투과성을 가질 수 있다.In the embodiments discussed above with reference to Figures 2 to 13, the lenses 100, 100 ', 100 ", the first substrate 118, and / or the second substrate 119 may be formed, for example, The term " transparent " as used herein means that the lens, substrate, or material is greater than about 80% in the visible spectrum region (~ 420-750 nm) For example, an exemplary transparent substrate or lens may have an overall transmittance of less than about 90% or greater than about 95% in the visible light range, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 85%. &Lt; / RTI &gt;

적합한 투명 물질들은 예를 들어 디스플레이 및 다른 전자 소자들에서 사용을 위하여 알려진 임의의 유리를 포함할 수 있다. 예시적인 유리들은 알루미노실리케이트, 알칼리-알루미노실리케이트, 보로실리케이트, 알칼리-보로실리케이트, 알루미노보로실리케이트, 알칼리-알루미노보로실리케이트, 및 다른 적합한 유리들을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 다양한 실시예들에서 이러한 기판들은 화학적으로 강화되고, 및/또는 열적으로 단련될 수 있다. 적합한 상업적 입수 가능한 기판들의 비한정적인 예시들은, 몇몇을 거명하자면 Corning Incorporated로부터의 EAGLE XG®, LotusTM, IrisTM, Willow® 및 Gorilla® 유리들을 포함한다. 일부 비한정적인 실시예들에서, 이온 교환에 의해 화학적 강화된 유리들이 기판들로서 적합할 수 있다. 다른 실시예들에서, 플라스틱(예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트("PMMA"), 메틸메타크릴레이트 스타이렌("MS"), 또는 폴리디메틸실록산("PDMS"))과 같은 폴리머 물질들이 적합한 투명 물질들로서 사용될 수 있다.Suitable transparent materials may include, for example, any glass known for use in displays and other electronic components. Exemplary glasses may include, but are not limited to, aluminosilicates, alkali-aluminosilicates, borosilicates, alkali-borosilicates, aluminoborosilicates, alkali-aluminoborosilicates, and other suitable glasses. In various embodiments, such substrates may be chemically strengthened, and / or thermally annealed. Non-limiting examples of suitable commercially available substrates include EAGLE XG®, Lotus , Iris , Willow® and Gorilla® glasses from Corning Incorporated to name a few. In some non-limiting embodiments, chemically tempered glasses by ion exchange may be suitable as substrates. In other embodiments, polymeric materials such as plastics (e.g., polymethyl methacrylate ("PMMA"), methyl methacrylate styrene ("MS"), or polydimethylsiloxane ("PDMS" Can be used as transparent materials.

비한정적인 실시예들에서, 제2 기판(119)은 금속, 금속 산화물, 금속 합금, 또는 이들의 혼합물들과 같은 반사성 기판일 수 있다. 대안적으로, 제2 기판은 투명 물질(예를 들어, 유리, 플라스틱, 등) 또는 불투명 물질(예를 들어, 세라믹, 유리-세라믹, 등)을 포함할 수 있고 캐비티(120)의 벽들(만약 존재한다면)이 반사성 물질(금속 또는 산화물, 합금, 또는 이들의 염, 등과 같은)로 코팅될 수 있다. 캐비티(120) 내의 하나 이상의 반사성 표면들은 광이 요구되는 방향(전방향)으로 산란되는 것을 보장하는 관점에서 유리할 수 있다. 예를 들어, 색 변환 매질에 의해 다시 산란되는 임의의 광이 반사성 기판(또는 반사성 표면)에 의해 요구되는 방향으로 다시 산란될 수 있다. 더욱이, 반사성 기판(또는 반사성 표면)으로부터 멀리 반사되는 임의의 청색(변환되지 않은) 광은 이들이 색 변환 매질을 통해 다시 통과함에 따라 요구되는 파장으로 변환될 두 번째 기회를 가질 수 있다.In a non-limiting embodiment, the second substrate 119 may be a reflective substrate, such as a metal, metal oxide, metal alloy, or mixtures thereof. Alternatively, the second substrate may include a transparent material (e.g., glass, plastic, etc.) or an opaque material (e.g., ceramic, glass-ceramic, If present) can be coated with a reflective material (such as a metal or an oxide, an alloy, or a salt thereof, etc.). The one or more reflective surfaces in the cavity 120 may be advantageous in terms of ensuring that light is scattered in the required direction (omni-directional). For example, any light that is scattered back by the color conversion medium can be scattered back in the direction required by the reflective substrate (or reflective surface). Moreover, any blue (unconverted) light that is reflected away from the reflective substrate (or reflective surface) may have a second chance to be converted to the required wavelength as they pass back through the color conversion medium.

특정한 실시예들에서, 색 변환 매질(112)로부터의 열 소실을 촉진하기 위하여 제2 기판(119)을 금속 및/또는 세라믹과 같은 열 전도성 물질로 구성하는 것이 유리할 수 있다. 예시적인 세라믹 물질들은 몇몇을 거명한다면 알루미늄 질화물, 알루미늄 산화물, 베릴륨 산화물, 보론 질화물, 및 실리콘 카바이드를 포함한다. 예시적인 반사성 금속들은 Al, Au, Ag, Pt, Pd, Cu, 다른 유사한 금속들, 이들의 합금들을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 다양한 실시예들에 따르면, 제2 기판(119)은 적어도 부분적으로 유리보다 더 큰 열 전도도를 갖는 무기 기판들과 같이 무기 기판들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 적합한 무기 기판들은 약 2.5 W/m · K보다 더 큰 것과 같이(예를 들어, 약 2.6, 3, 5, 7.5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 또는 100 W/m · K), 이들 사이의 모든 범위들 및 하부 범위들을 포함하여 약 2.5 W/m · K 내지 약 100 W/m · K 의 범위의 상대적으로 높은 열 전도도를 갖는 것들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 무기 기판의 열 전도도는 약 100 W/m · K 내지 약 300 W/m · K보다 더 큰 것과 같이(예를 들어, 약 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 또는 300 W/m · K), 이들 사이의 모든 범위들 및 하부 범위들을 포함하여 약 100 W/m · K보다 클 수 있다.In certain embodiments, it may be advantageous to configure the second substrate 119 with a thermally conductive material, such as metal and / or ceramic, to facilitate heat dissipation from the color conversion medium 112. Exemplary ceramic materials include aluminum nitride, aluminum oxide, beryllium oxide, boron nitride, and silicon carbide, to name a few. Exemplary reflective metals include, but are not limited to, Al, Au, Ag, Pt, Pd, Cu, other similar metals, alloys thereof. According to various embodiments, the second substrate 119 may be comprised of inorganic substrates such as inorganic substrates at least partially having a greater thermal conductivity than glass. For example, suitable inorganic substrates may have a thickness of less than about 2.5 W / mK (e.g., about 2.6, 3, 5, 7.5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, or 100 W / mK), a relatively high thermal conductivity ranging from about 2.5 W / mK to about 100 W / mK, including all ranges and subranges therebetween Lt; / RTI &gt; In some embodiments, the thermal conductivity of the inorganic substrate is greater than about 100 W / m K to about 300 W / m K (e.g., about 100, 110, 120, 130, 140, 150, Including all ranges and subranges therebetween, such as about 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 100 W / m · K.

추가적인 실시예들에서, 도 8 내지 도 13을 참조하면, 밀폐 씰이 제1 및 제2 기판들(링 구조물(117, 117")) 및/또는 렌즈 및 제2 기판(117')을 접합시키도록 사용될 수 있다. 밀폐 씰들은 렌즈를 링 구조물에 접합시키는 것과 같이 광학 어셈블리의 임의의 다른 성분들을 접합시키는 데 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판들 및/또는 렌즈들은 링 구조물들(117, 117', 117")이 물, 수분, 공기, 및/또는 다른 오염물들에 대하여 불침투성(impervious)이거나 실질적으로 불침투성이도록 밀폐 씰링될 수 있다. 비한정적 예시의 방법으로서, 밀폐 씰은 산소의 증산(확산)을 약 10-2 cm3/m2/일보다 작게(예를 들어, 약 10-3 cm3/m2/일보다 작게) 제한하고, 물의 증산을 약 10-2 g/m2/일보다 작게(예를 들어, 약 10-3, 10-4, 10-5, 또는 10-6 g/m2/일보다 작게) 제한하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 밀폐 씰은 물, 수분, 및/또는 공기가 밀폐 씰에 의해 보호되는 성분들(예를 들어 색 변환 매질 및/또는 광원)을 접촉하는 것을 실질적으로 방지할 수 있다. In further embodiments, referring to Figures 8-13, a sealing seal may be used to join the first and second substrates (ring structures 117, 117 &quot;) and / or the lens and the second substrate 117 ' The sealing seals can also be used to bond any other components of the optical assembly, such as bonding the lens to the ring structure. For example, the substrates and / or lenses can be used to mount ring structures 117, 117 &apos;, 117 &quot;) may be hermetically sealed to be impervious or substantially impervious to water, moisture, air, and / or other contaminants. As a non-limiting illustrative example, a hermetic seal may limit the diffusion (diffusion) of oxygen to less than about 10 -2 cm 3 / m 2 / day (e.g., less than about 10 -3 cm 3 / m 2 / day) and to limit evaporation of the water less than about 10 -2 g / m 2 / day (e.g., less than about 10 -3, 10 -4, 10 -5, or 10 -6 g / m 2 / day) Lt; / RTI &gt; In various embodiments, the hermetic seal may substantially prevent water, moisture, and / or air from contacting components (e.g., a color conversion medium and / or a light source) that are protected by the hermetic seal.

색 변환 매질을 통해 직접 광을 투과시키는 것("투과" 모드) 대신에, 여기에 개시된 광학 어셈블리들은 광원에 의해 발산되는 광이 예를 들어 여기에서 개시된 렌즈를 사용하여 일 회 이상 반사되어, 색 변환 매질과 부딪치기 전에 더욱 큰 면적에 걸쳐 광을 분산시키도록("반사" 모드) 구성될 수 있다. 그럼으로써, 상기 소자 내에서의 광학 플럭스가 2 오더 이상의 크기만큼 감소될 수 있다. 다시 말하면, 색 변환 매질에 영향을 주는 반사광이 광원으로부터 초기에 투과된 광의 1%보다 더 작은 강도를 갖는다. 더욱이 색 변환 매질 아래의 반사 표면으로부터 광이 반사할 수 있기 때문에, 반사 모드 구성은 한번 이상 광이 색 변환 매질을 통해 통과하는 추가적인 이점을 가지며, 이에 따라 이들이 다른 파장으로 변환될 기회가 증가할 수 있다.Instead of transmitting light directly through the color conversion medium (the " transmissive " mode), the optical assemblies disclosed herein allow light emitted by the light source to be reflected more than once using, for example, (&Quot; reflective " mode) to disperse light over a larger area before encountering the conversion medium. Thereby, the optical flux in the device can be reduced by at least two orders of magnitude. In other words, the reflected light that affects the color conversion medium has an intensity that is less than 1% of the light initially transmitted from the light source. Furthermore, since light can be reflected from the reflective surface beneath the color conversion medium, the reflective mode configuration has the additional advantage that light passes through the color conversion medium more than once, thereby increasing the chance that they will be converted to different wavelengths have.

더욱이, "반사" 모드와 결합하여, 색 변환 매질이 광원으로부터 이격되는 "원격의" 구성을 사용하는 것은 매질 및/또는 매트릭스가 노출되는 광학 플럭스를 감소시킬 뿐만 아니라 임의의 생성된 열을 방출하기 위한 추가적인 히트 싱크 경로들을 제공한다. 더욱이, "원격의" 구성은 더 낮은 온도들에서 LED가 구동하는 것을 허용하는 추가적인 이점을 가지며, 따라서 더욱 효율적으로 색 변환 매질을 냉각시키기 위한 열 경로로서(예를 들어, 콘포말한 형광체 코팅들의 경우에서와 같이) 작용할 필요가 없다. 광학 어셈블리의 수명은 따라서 위의 이점들 중 하나 이상에 기인하여 종래의 소자들과 비교하여 연장될 수 있다.Moreover, in combination with the " reflective " mode, using a " remote " configuration in which the color conversion medium is spaced from the light source not only reduces the optical flux to which the medium and / or matrix is exposed, To provide additional heatsink paths. Furthermore, the " remote " configuration has the additional advantage of allowing LEDs to be driven at lower temperatures, and as a result of the heat path for cooling the color conversion medium more efficiently (e.g., As in the case). The lifetime of the optical assembly may thus be extended compared to conventional elements due to one or more of the above advantages.

소자들Devices

도 2 내지 도 13에 도시된 렌즈들 및 광학 어셈블리들은 이에 한정되지 않으나 디스플레이 및 조명 어플리케이션들을 포함하는 다양한 어플리케이션들 내에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 조명기구 또는 고상 조명 소자와 같은 조명 소자는 여기에 개시된 광학 어셈블리를 포함할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 광학 어셈블리들은 단독으로 또는 태양의 출력의 광대역을 모방하기 위하여 어레이 내에서 사용될 수 있다. 이러한 어셈블리들은 예를 들어 420 내지 750 nm 범위의 가시 파장들과 같이 다양한 파장들에서 발산하는 다양한 타입들 및/또는 사이즈들의 색 변환 성분들을 포함할 수 있다.The lenses and optical assemblies shown in Figures 2-13 may be used in a variety of applications including, but not limited to, display and lighting applications. For example, a lighting element such as a lighting fixture or solid state lighting element may include the optical assembly disclosed herein. In certain embodiments, the optical assemblies can be used in an array, either alone or to mimic the broadband of the sun's output. Such assemblies may include color conversion components of various types and / or sizes diverging at various wavelengths, such as, for example, visible wavelengths in the range of 420 to 750 nm.

예를 들어, "백색" LED는 실리콘/형광체 슬러리로 청색 광 발광 LED를 코팅함에 의해 제조될 수 있다. 그러나 실리콘은 LED 광학 플럭스 및 열에 대한 지속된 노출 이후에 시간에 걸쳐 어두워질 수 있다. 여기에서 개시된 광학 어셈블리는 색 변환 매질 및/또는 매트릭스가 노출되는 광학 플럭스를 감소시키고 및/또는 LED 및/또는 색 변환 매질에 의해 생성되는 열을 방출하기 위한 추가적이거나 또는 대안적인 열적 경로들을 제공하기 위하여 이러한 조명 소자들 내에서 사용될 수 있다. 하나 이상의 유리 기판들을 포함하는 실시예들은 또한 플라스틱 기판들과 비교할 때 더욱 긴 기간 동안 광학적으로 선명하게(clear) 잔류하는 추가적인 이점을 가질 수 있다.For example, a " white " LED can be fabricated by coating a blue light-emitting LED with a silicon / phosphor slurry. However, silicon can become dark over time after sustained exposure to LED optical flux and heat. The optical assembly disclosed herein may provide additional or alternative thermal paths to reduce the optical flux to which the color conversion medium and / or matrix is exposed and / or to emit heat generated by the LED and / or color conversion medium Can be used in these lighting elements. Embodiments that include one or more glass substrates may also have the additional benefit of remaining optically clear for a longer period of time as compared to plastic substrates.

다양한 실시예들에 따르면, 여기에 개시된 광학 어셈블리는 LCD와 같은 디스플레이 소자 내의 백라이트 유닛(BLU) 내로 집적될 수 있다. 도 14에 도시된 것과 같이, BLU(127) 및 액정(LC) 패널(129)은 텔레비전, 컴퓨터, 휴대용 소자, 또는 동류물과 같은 디스플레이 소자 내로 집적될 수 있다. BLU(127)는 PCB(122)에 실장된 광원들(111)의 어레이를 포함할 수 있고 이는 히트 싱크(123)에 부착될 수 있다. 도시된 것과 같이, PCB(122)는 복수의 열 비아들(130)이 구비될 수 있고, 이는 광원들(111) 및 색 변환 매질(112)을 위한 히트 싱크 경로들을 제공하기 위하여 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 열 비아들(130)은 도전 물질(예를 들어, Cu, Ag 등과 같은 금속들)로 채워진 PCB(122) 내의 홀들 또는 어퍼쳐들을 포함할 수 있고, 이는 PCB(122)의 일 측으로부터 다른 측까지 및 히트 싱크(123)(만약 존재한다면) 내로의 열 전달을 가능하게 할 수 있다. 단일의 히트 싱크(123)가 도 14에 도시되었으나, 하나 이상의 히트 싱크(123)를 제공하는 것 또한 가능하다. 예를 들어, 개별적인 히트 싱크들은 색 변환 매질(112)을 위하여 및 LED들(111)을 위하여 제공될 수 있고, 이는 LED들에 의해 생성되는 열로부터 색 변환 매질을 더욱 고립시킬 수 있다. According to various embodiments, the optical assembly disclosed herein may be integrated into a backlight unit (BLU) in a display device such as an LCD. 14, the BLU 127 and the liquid crystal (LC) panel 129 may be integrated into a display device such as a television, a computer, a portable device, or the like. The BLU 127 may include an array of light sources 111 mounted on the PCB 122 and may be attached to the heat sink 123. As shown, PCB 122 may be provided with a plurality of thermal vias 130, which may be positioned to provide heat sink paths for light sources 111 and color conversion medium 112 . In some embodiments, thermal vias 130 may include holes or apertures in PCB 122 filled with a conductive material (e.g., metals such as Cu, Ag, etc.) To heat transfer from one side of the heat sink 123 to the other side and into the heat sink 123 (if present). Although a single heat sink 123 is shown in FIG. 14, it is also possible to provide more than one heat sink 123. For example, individual heat sinks may be provided for the color conversion medium 112 and for the LEDs 111, which may further isolate the color conversion medium from the heat generated by the LEDs.

도 14에 도시된 것과 같이, 렌즈들(100)의 어레이는 광원들(111)의 어레이에 광학적으로 커플링될 수 있다. 하나 이상의 접착층들(124)은 BLU(127)의 다양한 부품들 사이 및/또는 BLU(127) 및 LC 패널(129) 사이의 접착을 향상시키기 위하여 선택적으로 포함될 수 있다. 디퓨저층(diffuser layer)(131)과 같은 추가적인 층들은 BLU(127)와 LC 패널(129) 사이에 제공될 수 있고, 및/또는 반사 벽들(132)과 같은 추가적인 층들이 렌즈들(100) 사이에 제공될 수 있다. 일부 실시예들에서, 개별적인 광학 어셈블리들을 서로로부터 완전히 고립시키는 것이 요구되지 않을 수 있으며, 추가적인 층들(131, 132)은 어셈블리들 사이의 광 누설의 요구되는 양을 허용하기 위하여 대응되게 개질되거나 제거될 수 있다.As shown in FIG. 14, the array of lenses 100 may be optically coupled to an array of light sources 111. One or more adhesive layers 124 may optionally be included to improve adhesion between the various components of the BLU 127 and / or between the BLU 127 and the LC panel 129. Additional layers such as a diffuser layer 131 may be provided between the BLU 127 and the LC panel 129 and / or additional layers such as reflective walls 132 may be provided between the lenses 100 As shown in FIG. In some embodiments, it may not be necessary to completely isolate individual optical assemblies from each other, and additional layers 131 and 132 may be correspondingly modified or removed to allow the required amount of light leakage between the assemblies .

여기에서 추가적으로 개시되는 것은 제1 표면 및 반대되는 발광 표면을 갖는 투명 기판, 제1 표면 상에 배치되는 색 변환 매질, 및 제1 표면 상에 배치되고 색 변환 매질의 적어도 일부분을 인캡슐레이션하는 반사층을 포함하는 광 변환 소자들이다. 예시적인 광 변환 소자들은 예를 들어 광 가이드 플레이트들(LGP들) 및 광 가이드 어셈블리들을 포함한다. 예를 들어, 도 15a 및 15b에 도시된 것과 같이, LGP(134)의 제1 표면(133)은 색 변환 매질(112)로 패터닝될 수 있고, 이는 반사층(135)과 같은 보호층으로 씰링되거나 인캡슐레이션될 수 있다. 비한정적인 실시예들에서, 반사층은 Al, Au, Ag, Pt, Pd, Cu, 중 하나 이상, 및 이들의 합금을 포함하는 막과 같이 금속상 막을 포함할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 반사층(135)은 높은 열 전도도를 갖는 물질, 예를 들어 색 변환 매질로부터의 열을 방출하는 것이 가능한 물질을 포함할 수 있다. 더욱이, 반사층(135)은 크랙들 또는 핀홀들을 발달시키지 않고 열적 스트레스 하에서(예를 들어 색 변환 물질의 열적 팽창에 의해) 확장하고, 및/또는 신장되는 것이 가능한 연성(ductile) 물질을 포함할 수 있다. 반사층(135)은 따라서 색 변환 매질(112)로부터 열을 방출시키기 위한 히트 싱크로서, 및/또는 수분 및/또는 공기에 의해 색 변환 매질(112)의 열화를 방지하기 위한 밀폐 배리어로서 모두 역할할 수 있다.Additional disclosures herein include a transparent substrate having a first surface and an opposing light emitting surface, a color conversion medium disposed on the first surface, and a reflective layer disposed on the first surface and encapsulating at least a portion of the color conversion medium Lt; / RTI &gt; Exemplary photoconversion devices include, for example, light guide plates (LGPs) and light guide assemblies. For example, as shown in FIGS. 15A and 15B, the first surface 133 of LGP 134 may be patterned with a color conversion medium 112, which may be sealed with a protective layer such as reflective layer 135 Can be encapsulated. In non-limiting embodiments, the reflective layer may comprise a metal film, such as a film comprising one or more of Al, Au, Ag, Pt, Pd, Cu, and alloys thereof. In certain embodiments, the reflective layer 135 may comprise a material having a high thermal conductivity, for example, a material capable of emitting heat from the color conversion medium. Moreover, the reflective layer 135 may include a ductile material that is capable of expanding and / or stretching under thermal stress (e.g., by thermal expansion of a color conversion material) without developing cracks or pinholes have. The reflective layer 135 thus serves both as a heat sink for releasing heat from the color conversion medium 112 and / or as a sealing barrier for preventing deterioration of the color conversion medium 112 by moisture and / .

광원(111)은 LGP(134)의 에지(광 입사) 표면에 커플링될 수 있다. 선택적으로, 반사기(140)는 LGP의 반대 에지에 부착될 수 있다. LGP(134)를 통해 전파하는 광(110)은 색 변환 매질(112)을 포함하는 영역과 부딪칠 때까지 TIR에 의해 LGP 내에서 반사할 것이며, 이 지점에서 발광(제2) 표면(136)을 통해 투과된 광(110')과 같이 전방으로 산란될 수 있다. 색 변환 매질은 또한 투과된 광(110')이 광(110)의 최초 파장과는 다른 파장을 갖도록 광(110)을 개질할 수 있다. 그럼으로써, 도 15a 및 도 15b에 도시된 광 가이드 어셈블리는 개별적인 BLU 성분들로서 통상적으로 포함되는 다양한 층들을 집적할 수 있다. 예를 들어, 색 변환 매질은 별개의 막으로서 공급되기 보다는, 광원(111) 상에 또는 BLU 스택 내에서, LGP(134)의 제1 표면(133) 상에 집적될 수 있다. 더욱이, 반사층(135)은 또한 전통적인 BLU 스택들 내에서 LGP(134)로부터 분리된 추가적인 성분으로서 포함되는 대신에, 제1 표면(133) 상에 집적될 수 있다. The light source 111 may be coupled to the edge (light incidence) surface of the LGP 134. Optionally, the reflector 140 may be attached to the opposite edge of the LGP. The light 110 propagating through the LGP 134 will reflect in the LGP by the TIR until it hits the area containing the color conversion medium 112 and at this point the light emitting (second) Such as light 110 ' ' &apos; The color conversion medium may also modulate light 110 such that transmitted light 110 'has a different wavelength than the original wavelength of light 110. Thereby, the light guide assemblies shown in Figs. 15A and 15B can integrate various layers typically included as individual BLU components. For example, the color conversion medium may be integrated on the first surface 133 of the LGP 134, on the light source 111 or in the BLU stack, rather than as a separate film. Furthermore, the reflective layer 135 may also be integrated on the first surface 133, instead of being included as an additional component separate from the LGP 134 in conventional BLU stacks.

통상적인 LGP들은 백색 LED들, 예를 들어, 청색광을 백색광으로 변환시키는 실리콘/형광체 슬러리와 같은 색 변환 매질로 코팅된 청색 LED들에 광학적으로 커플링될 수 있다. 백색 페인트 또는 다른 광 산란 피쳐들이 요구되는 전방향으로 광을 산란시키기 위하여 LGP의 표면 상에 제공될 수 있다. 그러나, 여기에서 개시된 집적된 색 변환기 구성을 사용하여, 통상의 백색 LED를 청색 LED로 교체하고 백색 페인트를 반사층에 의해 인캡슐레이션된 색 변환 물질로 교체하는 것이 가능할 수 있다. LGP 표면 상의 집적된 색 변환 매질은 따라서 요구되는 방향으로 청색 광을 전방으로 산란시키고, 청색광을 백색광으로 변환시키는 이중의 기능을 수행할 수 있다. 따라서 특정한 실시예들에서, 통상의 형광체-코팅된 백색 LED가 QD들로 패터닝된 LGP에 커플링된 청색 LED에 의해 교체될 수 있다. QD들이 형광체들보다 더욱 좁은 발산 스펙트럼을 가지기 때문에, 결과적인 어셈블리는 향상된 색상 재현율(color gamut)을 가질 수 있다. 물론 다른 실시예들에서 LGP는 형광체들, 형광단들, 및 동류물과 같이 QD들 이외의 색 변환 성분들로 패터닝될 수 있다.Conventional LGPs may be optically coupled to blue LEDs coated with white LEDs, for example, a color conversion medium such as a silicon / phosphor slurry that converts blue light to white light. White paint or other light scattering features may be provided on the surface of the LGP to scatter light in any desired direction. However, using the integrated color converter configuration disclosed herein, it may be possible to replace a conventional white LED with a blue LED and replace the white paint with a color conversion material encapsulated by a reflective layer. The integrated color conversion medium on the LGP surface can thus perform a dual function of forwarding blue light in the desired direction and converting blue light into white light. Thus, in certain embodiments, a conventional phosphor-coated white LED may be replaced by a blue LED coupled to LGP patterned with QDs. Since the QDs have a narrower divergence spectrum than the phosphors, the resulting assembly can have an improved color gamut. Of course, in other embodiments, the LGP may be patterned with color conversion components other than QDs, such as phosphors, fluorophores, and analogues.

도 15a는 연속적인 반사층(135)을 포함하는 LGP를 도시하고, 특정한 실시예들은 또한 도 15b에 도시된 것과 같이 불연속적 반사층(135')을 집적할 수 있다. 알루미늄과 같은 금속들이 약간 흡수성일 수 있으므로, 연속적 반사성 금속 코팅은 LGP의 약간의 감쇠(attenuation)를 유발할 수 있다. 그럼으로써, 일부 실시예들에서, 반사층은 색 변환 매질(112)의 퇴적물들에 대응하는 영역들 내에서만 제공될 수 있다. 그럼으로써, LGP의 영역들(137)은 유리/공기 또는 플라스틱/공기 계면을 가질 수 있고 더욱 큰 TIR을 허용한다. 추가적으로, 도시되지 않았지만 영역들(137)에 대응되는 LGP(134)의 표면(133)은 백색 산란 입자들과 같이 다른 광 산란 피쳐들이 구비될 수 있고, 이는 LGP(134)에 의해 투과되는 광을 위한 요구되는 색 균형(color balance)을 획득하도록 사용될 수 있다. TiO2 입자들과 같은 광 산란 피쳐들은 LGP(134)의 표면(133) 상에 프린트될 수 있고, 및/또는 광 산란 피쳐들은 LGP(134)의 표면(133)을 식각하거나 또는 레이저 손상시킴에 의해 제공될 수 있다.FIG. 15A shows an LGP comprising a continuous reflective layer 135, and certain embodiments may also incorporate a discontinuous reflective layer 135 'as shown in FIG. 15B. Since metals such as aluminum may be somewhat absorbent, a continuous reflective metal coating may cause a slight attenuation of the LGP. Thus, in some embodiments, the reflective layer may be provided only in regions corresponding to the deposits of the color conversion medium 112. Thus, the regions 137 of the LGP can have a glass / air or plastic / air interface and allow a larger TIR. In addition, although not shown, the surface 133 of the LGP 134 corresponding to the regions 137 may be provided with other light scattering features, such as white scattering particles, which may cause the light transmitted by the LGP 134 Lt; RTI ID = 0.0 &gt; color balance. &Lt; / RTI &gt; Light scattering features such as TiO 2 particles can be printed on the surface 133 of the LGP 134 and / or light scattering features can be used to etch or laser damage the surface 133 of the LGP 134 Lt; / RTI &gt;

대안적인 실시예들에서, 도 15c에 도시된 것과 같이 잉크층(138)은 색 변환 매질(112) 및 반사층(135) 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어 잉크층(138)은 금속 산화물들(예를 들어, TiO2)와 같은 반사성 백색 잉크들을 포함할 수 있고, 시야로부터 반사층(135)을 부분적으로 또는 완전히 불분명하게 하도록 작용할 수 있다. 만약 요구된다면, 도 15c에 도시된 것과 같이 색 변환 매질(112)이 존재하지 않는 영역들 내에서조차도 잉크층(138)은 표면(133)의 전체 길이를 따라 적용될 수 있다. 대안적으로, 잉크층(138)은 색 변환 매질(112)을 포함하는 영역들 내에서만 제공될 수 있다. In alternative embodiments, an ink layer 138 may be provided between the color conversion medium 112 and the reflective layer 135, as shown in Figure 15C. For example, ink layer 138 may comprise a reflective white ink, such as metal oxides (e.g., TiO 2), may function to partially or totally obscure the reflective layer 135 from the field of view. If desired, the ink layer 138 may be applied along the entire length of the surface 133, even in areas where the color conversion medium 112 is not present, as shown in Fig. 15C. Alternatively, the ink layer 138 may be provided only in areas including the color conversion medium 112. [

다양한 실시예들에 따르면, LGP의 발광 표면(136)을 가로질러 실질적으로 균일한 광 출력 강도를 생성하기 위하여 색 변환 매질 및/또는 광 산란 피쳐들이 표면(133) 상에 적합한 밀도로 패터닝될 수 있다. 다른 실시예들에서, 표면(136)을 가로질러 불균일한 광 출력 강도를 생성하기 위하여 색 변환 매질 및/또는 광 산란 피쳐들은 패터닝될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 광원(111)에 인접한 색 변환 매질 및/또는 광 산란 피쳐들의 밀도는 광원으로부터 더욱 떨어진 부분에서의 밀도보다 더 낮을 수 있고, 또는 LGP를 가로질러 요구되는 광 출력 분포를 생성하기 위하여 적절한 대로 일단으로부터 타단까지의 구배와 같이 그 반대일 수 있다.According to various embodiments, the color conversion medium and / or light scattering features can be patterned at a suitable density on the surface 133 to produce a substantially uniform light output intensity across the light emitting surface 136 of the LGP. have. In other embodiments, the color conversion medium and / or light scattering features may be patterned to produce a non-uniform light output intensity across the surface 136. In certain embodiments, the density of the color conversion medium and / or light scattering features adjacent to the light source 111 may be lower than the density at a further portion from the light source, or may be generated to produce the required light output distribution across the LGP And may be the opposite, such as a gradient from one end to the other as appropriate.

에지 발광 LGP들 이외의 구성들이 가능하고 본 출원의 범위 내에 속하는 것으로 구체화된다. 예를 들어, 배면-발광되는 LGP들은 또한 여기에서 설명되는 집적된 색 변환 매질로부터 이점을 가질 수 있다. 더욱이, 광 변환 소자들은 오직 BLU 어플리케이션들에만 한정되는 것이 아니며, 고상 조명 어플리케이션들 내에서 또한 유용할 수 있다. 도시적인 목적들을 위하여, 세 개의 예시적인 비한정적 조명 구성들이 도 16a 내지 도 16c에 도시된다. 많은 수의 조명 구성들이 다양한 광원들(111)(예를 들어 형광 전구들과 같이 선행 램프들), 기판(139) 형상들 및/또는 크기들(예를 들어, 프리즘들), 및/또는 반사기(140) 위치들을 사용하여 발상될 수 있다. 색 변환 매질(112) 및 반사층(135)의 유형 및/또는 위치는 또한 구성별로 달라질 수 있다.Configurations other than edge-emitting LGPs are possible and are embraced within the scope of the present application. For example, back-lighted LGPs may also benefit from the integrated color conversion medium described herein. Moreover, the photoconversion elements are not limited to BLU applications only, and may also be useful in solid state lighting applications. For illustrative purposes, three exemplary non-limiting illumination configurations are shown in Figures 16a-c. A large number of illumination configurations may be used for various light sources 111 (e.g., preceding lamps such as fluorescent bulbs), substrate 139 shapes and / or sizes (e.g., prisms), and / Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 140 &lt; / RTI &gt; The type and / or location of the color conversion medium 112 and the reflective layer 135 may also vary from configuration to configuration.

방법들Methods

여기에서 개시된 것은 광 변환 소자들의 제조 방법들이며, 상기 방법들은 기판의 제1 표면 상에 색 변환 매질을 패터닝하고 색 변환 매질을 인캡슐레이션하기 위하여 제1 표면 상에 보호층을 퇴적하는 단계를 포함하며, 기판 또는 보호층 중 하나는 반사성 물질을 포함한다. 또한 여기에 개시된 것은 광학 어셈블리의 제조 방법들이며, 링 형상 패턴으로 색 변환 매질을 퇴적하는 단계, 링 형상 패턴의 외주 내에 발광 소자를 위치시키는 단계, 및 발광 소자 및 색 변환 매질 위에 정합적으로 가로놓이도록 투명 렌즈를 위치시키는 단계를 포함한다.Disclosed herein are methods of making photoconversion elements comprising depositing a protective layer on a first surface to pattern the color conversion medium on a first surface of the substrate and encapsulate the color conversion medium And one of the substrate or the protective layer comprises a reflective material. Also disclosed herein are methods of making an optical assembly, comprising the steps of depositing a color conversion medium in a ring-shaped pattern, placing the light-emitting element within the perimeter of the ring-shaped pattern, and aligning the light- And positioning the transparent lens so that the lens is positioned thereon.

다양한 실시예들에서, 기판은 투명 기판일 수 있고, 보호층은 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다. 대안적으로, 기판은 적어도 하나의 금속을 포함하는 반사성 기판일 수 있고, 보호층은 적어도 하나의 투명 무기 산화물을 포함할 수 있다. 더욱이, 기판은 적어도 하나의 반사성 표면을 구비하는 적어도 하나의 캐비티를 포함할 수 있고, 보호층은 적어도 하나의 투명 무기 산화물을 포함할 수 있다. In various embodiments, the substrate may be a transparent substrate, and the protective layer may comprise at least one metal. Alternatively, the substrate may be a reflective substrate comprising at least one metal, and the protective layer may comprise at least one transparent inorganic oxide. Moreover, the substrate may comprise at least one cavity having at least one reflective surface, and the protective layer may comprise at least one transparent inorganic oxide.

색 변환 매질은 업계에 알려진 임의의 방법을 사용하여 기판의 제1 표면 상에 퇴적될 수 있다. 적합한 퇴적 방법들은 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 마이크로프린팅, 및 동류물과 같은 프린팅법, 스핀 코팅, 슬롯 코팅, 딥 코팅, 및 동류물과 같은 코팅법, 드롭-캐스팅법(drop-casting), 피펫법(pipetting), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 특정한 실시에들에서, 하나 이상의 용매들 내에 부유하는 색 변환 매질의 방울들은 임의의 요구되는 패턴으로 제1 표면 상으로 퇴적될 수 있다. 용매(들)은 대기 또는 상승된 온도들에서 건조에 의해 선택적으로 제거될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "패터닝"은 임의의 주어진 패턴 또는 디자인으로 제1 표면 상에 존재하는 색 변환 매질을 가리키도록 의도되며, 이러한 패턴 또는 디자인은 예를 들어 랜덤하거나 또는 배열될 수 있고, 반복적이거나 비-반복적일 수 있고, 균일하거나 불균일할 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이, 패턴은 또한 기판의 일단으로부터 타단까지 구배를 포함할 수 있다.The color conversion medium may be deposited on the first surface of the substrate using any method known in the art. Suitable deposition methods include, but are not limited to, coating methods such as inkjet printing, screen printing, microprinting, and printing such as homogenization, spin coating, slot coating, dip coating, pipetting, or any combination thereof. In certain embodiments, droplets of the color conversion medium suspended in one or more solvents may be deposited onto the first surface in any desired pattern. The solvent (s) can be selectively removed by drying at ambient or elevated temperatures. As used herein, the term " patterning " is intended to refer to a color conversion medium that is present on the first surface in any given pattern or design, such pattern or design may be, for example, And may be repetitive or non-repetitive, and may be uniform or non-uniform. As discussed above, the pattern may also include a gradient from one end of the substrate to the other.

보호층의 퇴적 방법들은 예를 들어 스퍼터링 또는 증기 퇴적(vapor deposition) 공정들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 색 변환 매질은 유리 또는 플라스틱 기판과 같은 투명 기판의 제1 표면 상에 퇴적될 수 있고, 보호 금속막은 이후 색 변환 매질을 적어도 부분적으로 인캡슐레이션하도록 제1 표면 상으로 스퍼터링 또는 증발될 수 있다. 대안적으로, 색 변환 매질이 반사성 기판의 제1 표면 상에 퇴적될 수 있고, 보호 무기 산화물층이 제1 표면 상으로 스퍼터되거나 증발될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 기판 및 보호층은 색 변환 매질이 함유되는 밀폐 캡슐을 형성할 수 있다. 추가적인 실시예들에서, 기판은 내부에 색 변환 매질이 퇴적될 수 있는 하나 이상의 캐비티들을 포함할 수 있다. 캐배티들은 예를 들어 프레싱, 몰딩, 컷팅, 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의해 기판 내에 제공될 수 있다. 추가적인 실시예들에 따르면, 보호층은 약 0.5 ㎛ 내지 약 9 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 8 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 7 ㎛, 약 3 ㎛ 내지 약 6 ㎛, 또는 약 4 ㎛ 내지 약 5 ㎛ 와 같이, 이들 사이의 모든 범위들 및 하부범위들을 포함하여, 약 0.1 ㎛ 내지 약 10 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다.Deposition methods of the protective layer may include, for example, sputtering or vapor deposition processes. For example, the color conversion medium can be deposited on a first surface of a transparent substrate, such as a glass or plastic substrate, and the protective metal film is then sputtered or evaporated onto the first surface to at least partially encapsulate the color conversion medium . Alternatively, a color conversion medium may be deposited on the first surface of the reflective substrate, and the protective inorganic oxide layer may be sputtered or evaporated onto the first surface. In various embodiments, the substrate and the protective layer may form a sealed capsule containing the color conversion medium. In further embodiments, the substrate may include one or more cavities within which color conversion media may be deposited. The cavities may be provided in the substrate by, for example, pressing, molding, cutting, or any other suitable method. According to further embodiments, the protective layer may have a thickness of from about 0.5 microns to about 9 microns, from about 1 microns to about 8 microns, from about 2 microns to about 7 microns, from about 3 microns to about 6 microns, or from about 4 microns to about 5 microns Including all ranges and subranges therebetween, such as from about 0.1 [mu] m to about 10 [mu] m.

여기에 개시된 색 변환 어셈블리들은 다양한 방법들을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 색 변환 매질은 요구되는 캐비티 형상(예를 들어 링 형상 또는 링 패턴)에 대응되는 리세스들로 양각된 한 쌍의 롤러들을 사용하여 제1 및 제2 기판들 사이에서 인캡슐레이션될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 양각된 롤러들은 제1 및 제2 기판들의 용융을 촉진하기에 충분한 온도 및/또는 압력에서 구동될 수 있다. 링 형상 캐비티 또는 패턴의 경우에, 추가적인 처리 단계들은 링의 중심부에 홀 또는 어퍼쳐를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 홀은 업계에 알려진 임의의 방법을 사용하여 제1 및 제2 기판들 내부로 절단되거나 펀칭될 수 있다. The color conversion assemblies disclosed herein may be fabricated using a variety of methods. For example, the color conversion medium may be formed by encapsulation between the first and second substrates using a pair of rollers embossed with recesses corresponding to the desired cavity shape (e.g., ring shape or ring pattern) . In various embodiments, the embossed rollers may be driven at a temperature and / or pressure sufficient to promote melting of the first and second substrates. In the case of a ring-shaped cavity or pattern, additional processing steps may include providing holes or apertures in the center of the ring. These holes may be cut or punched into the first and second substrates using any method known in the art.

색 변환 어셈블리들을 형성하기 위한 대안의 방법들은 몰딩을 포함할 수 있다. 예를 들어, 링 구조물을 형성하는 하나 이상의 기판들은 적어도 하나의 캐비티를 포함하도록 몰딩될 수 있다. 일부 실시예들에서, 투명 렌즈가 적어도 하나의 캐비티를 포함하도록 몰딩될 수 있다. 캐비티를 색 변환 매질로 채운 이후에, 몰딩된 기판(들) 및/또는 렌즈는 예를 들어 접착제를 사용하여 또는 레이저 씰링과 같은 씰링 기술을 사용하여 함께 접합될 수 있다. 광 변환 소자들에 관하여 위에서 논의된 스퍼터링 및 증기 퇴적 공정들은 또한 여기에서 개시된 색 변환 어셈블리들의 형성을 위하여 적합할 수 있다.Alternative methods for forming the color conversion assemblies can include molding. For example, one or more substrates forming the ring structure may be molded to include at least one cavity. In some embodiments, the transparent lens may be molded to include at least one cavity. After filling the cavity with a color conversion medium, the molded substrate (s) and / or lenses may be joined together using, for example, adhesives or using sealing techniques such as laser sealing. The sputtering and vapor deposition processes discussed above with respect to the photoconversion elements may also be suitable for formation of the color conversion assemblies disclosed herein.

색 변환 어셈블리들의 형성을 위한 또 다른 방법은 요구되는 패턴으로 기판 상에 색 변환 매질을 퇴적하는 단계를 포함할 수 있다. Another method for forming color conversion assemblies can include depositing a color conversion medium on a substrate in a desired pattern.

다양한 개시된 실시예들은 특정한 실시예와 연결되어 설명된 특정한 피쳐들, 성분들, 또는 단계들과 연관될 수 있음이 이해될 것이다. 또한 하나의 특정한 실시예와 관련하여 설명되었더라도, 특정한 피쳐, 성분, 또는 단계가 다양한 도시되지 않은 조합들 또는 순열들 내에서 대안의 실시예들과 상호 변경되거나 조합될 수 있음이 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that the various disclosed embodiments may be associated with the specific features, components, or steps described in connection with the specific embodiments. It is also to be understood that, although a particular feature, element, or step may be varied or combined with alternative embodiments within the various non-depicted combinations or permutations, even if described in connection with one particular embodiment.

또한 여기에서 사용되는 바와 같이 용어들 "상기", "하나의", 또는 "일"은 "적어도 하나"를 의미하며, 이와 반대로 명백하게 지시되지 않는 한 "오직 하나"로 제한되지 않아야 함이 이해되어야 한다. 따라서, 예를 들어 "캐비티"에 대한 참조는 문맥상 명확히 다르게 지시하지 않는 한 하나의 이러한 "캐비티" 또는 둘 이상의 이러한 "캐비티들"을 갖는 예시들을 포함한다. 유사하게, "복수의" 또는 "어레이"는 "캐비티들의 어레이" 또는 "복수의 캐비티들"이 둘 또는 이상의 이러한 캐비티들을 가리키도록 둘 이상을 가리키는 것으로 의도된다.It is also to be understood that the terms "above," "one," or "work," as used herein, mean "at least one" and, conversely, should not be limited to "only one" do. Thus, for example, references to " cavities " include one such "cavity" or instances having two or more such "cavities" unless the context clearly dictates otherwise. Similarly, a "plurality" or "array" is intended to refer to two or more such that "array of cavities" or "plurality of cavities" refer to two or more such cavities.

범위들은 여기에서 "약" 하나의 특정한 값으로부터, 및/또는 "약" 다른 특정한 값까지로서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현될 때, 실시예들은 하나의 특정한 값으로부터, 및/또는 다른 특정한 값까지를 포함할 수 있다. 유사하게, 값들이 "약"의 선행어구 사용에 의해 근사치들로서 표현될 때, 특정한 값은 다른 측면을 형성한다는 것이 이해될 것이다. 이러한 범위들의 각각의 종료점들이 다른 종료점과 연관되어, 그리고 다른 종료점과 독립적으로 모두 중요하다는 점이 더 이해될 것이다. Ranges may be expressed herein as from " about " one particular value, and / or " about " to another particular value. When such a range is expressed, embodiments may include from one particular value, and / or to another specific value. Similarly, it will be understood that when values are expressed as approximations by use of the preceding word " about ", certain values form other aspects. It will be further understood that the endpoints of each of these ranges are associated with the other endpoints, and both are independent of the other endpoints.

여기에 표현된 모든 수치 값들은 언급되든지 않든지 "약"을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다. 그러나 이들이 "약" 이러한 값으로 표현되는지 여부와 무관하게, 한정된 각각의 수치 값이 정밀하게 고려된다는 점이 더욱 이해된다. 따라서 "10 mm보다 작은 치수" 및 "약 10 mm보다 작은 치수" 모두는 "약 10 mm보다 작은 치수"뿐만 아니라 "10 mm보다 작은 치수"의 실시예들을 포함한다.All numerical values expressed herein are to be construed as including " about ", whether or not mentioned. However, it is further understood that regardless of whether or not they are expressed as " about " these values, each numerical value defined is precisely considered. Thus both " dimensions less than 10 mm " and " dimensions less than about 10 mm " include embodiments of " dimensions less than about 10 mm "

다르게 강조하여 설명되지 않는 한, 여기 제시된 임의의 방법들이 특정한 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석될 것이 전혀 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 실제로 그 단계들에 의해 뒤따르는 순서를 한정하지 않는 경우 또는 단계들이 특정한 순서에 제한된다는 점이 청구항들 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우에, 임의의 순서가 추론되는 것이 전혀 의도되지 않는다.Unless specifically stated otherwise, it is not intended at all to be construed as requiring any of the methods set forth herein to be performed in a particular order. Accordingly, it is not intended that any order be deduced at all if the method claim does not actually limit the order followed by the steps, or if it is not specifically stated in the claims or the detailed description that the steps are limited to a particular order It is not intended.

특정한 실시예들의 다양한 피쳐들, 성분들, 또는 단계들이 전이 어구 "포함하는"을 사용하여 개시될 수 있는 한편, 전이 어구들 "구성되는" 또는 "본질적으로 구성되는"을 사용하여 설명될 수 있는 것들을 포함하여 대안의 실시예들이 추론될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, A+B+C를 포함하는 방법에 대한 추론되는 대안의 실시예들은 방법이 A+B+C로 구성되는 실시예들과 방법이 A+B+C로 본질적으로 구성되는 실시예들을 포함한다. While various features, elements, or steps of certain embodiments may be disclosed using transitional phrases " comprising ", transitional phrases may be described using " composed " or " It should be understood that alternative embodiments may be inferred, including those of ordinary skill in the art. Thus, alternative embodiments deduced for a method involving A + B + C include embodiments where the method consists of A + B + C and embodiments where the method consists essentially of A + B + C do.

여기에 설명된 원리들의 범위와 정신으로부터 벗어남이 없이 여기에 설명된 실시예들에 다양한 변형과 변용들이 이루어질 수 있음은 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 개시의 사상 및 본질을 통합하는 개시된 실시예들의 개조의 조합들, 하위 조합들 및 변형들이 당업자들에게 일어날 것이므로, 본 개시는 첨부된 청구항의 권리범위 및 그의 균등물의 범위 내에 속하는 실시예들의 변형들 및 변용들까지 커버하는 것이 의도된다.It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made to the embodiments described herein without departing from the scope and spirit of the principles set forth herein. Since combinations, subcombinations, and variations of the modifications of the disclosed embodiments that incorporate the spirit and essence of this disclosure will occur to those skilled in the art, this disclosure is not intended to limit the scope of the appended claims to the scope of the appended claims, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; and / or &lt; / RTI &gt;

Claims (58)

기판의 제1 표면 상에 배치되는 발광 소자;
상기 기판의 상기 제1 표면 상에 배치되는 색 변환 매질(color conversion medium)을 포함하는 링 구조물(ring structure); 및
상기 발광 소자 및 상기 링 구조물 위에 정합적으로 가로놓이도록(in overlying registration with) 위치하는 투명 렌즈를 포함하고,
상기 색 변환 매질은 상기 발광 소자로부터 이격되며 적어도 부분적으로 상기 발광 소자의 둘레를 한정하는(circumscribe) 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
A light emitting element disposed on a first surface of the substrate;
A ring structure comprising a color conversion medium disposed on the first surface of the substrate; And
A transparent lens positioned overlying the light emitting device and the ring structure in overlying registration,
Wherein the color conversion medium is spaced from the light emitting element and at least partially circumscribes the periphery of the light emitting element.
제1항에 있어서,
상기 링 구조물은 상기 색 변환 매질을 함유하는 적어도 하나의 캐비티를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein said ring structure comprises at least one cavity containing said color conversion medium.
제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 캐비티는 밀폐 씰링되는(hermetically sealed) 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
3. The method of claim 2,
Wherein said at least one cavity is hermetically sealed.
제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 캐비티는 연속적인 링 형상 캐비티 또는 불연속적인 링 형상의 패턴으로 배열된 복수의 캐비티들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
3. The method of claim 2,
Wherein the at least one cavity comprises a plurality of cavities arranged in a continuous ring-shaped cavity or in a discontinuous ring-shaped pattern.
제2항에 있어서,
상기 링 구조물은 반사성 표면 및 반대되는 투명 표면을 포함하고, 상기 반사성 표면은 상기 기판의 상기 제1 표면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
3. The method of claim 2,
Wherein the ring structure comprises a reflective surface and an opposing transparent surface, the reflective surface being in contact with the first surface of the substrate.
제2항에 있어서,
상기 링 구조물은 상기 색 변환 매질을 함유하는 적어도 하나의 캐비티를 형성하기 위하여 함께 씰링된 투명 기판 및 제2 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
3. The method of claim 2,
Wherein said ring structure comprises a transparent substrate and a second substrate that are sealed together to form at least one cavity containing said color conversion medium.
제6항에 있어서,
상기 투명 기판은 유리들 및 폴리머들로부터 선택되고, 상기 제2 기판은 반사성 기판인 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 6,
Wherein the transparent substrate is selected from glass and polymers, and the second substrate is a reflective substrate.
제7항에 있어서,
상기 반사성 기판은 금속, 금속 합금, 또는 금속 산화물 기판들, 또는 금속, 금속 합금 또는 금속 산화물 층으로 코팅된 적어도 하나의 표면을 포함하는 세라믹 또는 유리-세라믹 기판들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
8. The method of claim 7,
Wherein the reflective substrate is selected from ceramic or glass-ceramic substrates comprising metal, metal alloy, or metal oxide substrates, or at least one surface coated with a metal, metal alloy or metal oxide layer. .
제1항에 있어서,
상기 투명 렌즈는 상기 색 변환 매질을 함유하는 적어도 하나의 캐비티를 포함하고, 상기 링 구조물은 상기 투명 렌즈 및 제2 반사성 기판에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the transparent lens comprises at least one cavity containing the color conversion medium and the ring structure is defined by the transparent lens and the second reflective substrate.
제1항에 있어서,
상기 링 구조물은 그 사이에 개재되는 색 변환 매질의 마이크로층을 구비하며 함께 씰링된 제1 투명 기판 및 제2 투명 기판을 포함하고, 상기 마이크로층은 약 5 ㎛ 내지 약 20 ㎛ 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the ring structure comprises a first transparent substrate and a second transparent substrate which are sealed together with a micro-layer of a color conversion medium interposed therebetween, the micro-layer having a thickness in the range of about 5 [mu] m to about 20 [ &Lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서,
상기 투명 렌즈는 볼록 표면을 포함하고, 상기 볼록 표면의 적어도 일부분은 등각 나선형 곡률(equiangular spiral curvature)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the transparent lens comprises a convex surface, and at least a portion of the convex surface comprises an equiangular spiral curvature.
제1항에 있어서,
상기 투명 렌즈는 단일-로브형(single-lobed) 및 이중-로브형 선형 렌즈들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the transparent lens is selected from single-lobed and double-lobed linear lenses.
제1항에 있어서,
상기 투명 렌즈는 접촉 표면, 볼록 표면, 및 이들 사이에 배치되는 중앙 영역을 포함하고, 상기 볼록 표면은 상기 중앙 영역 내로 연장되는 음의 엑시콘 함몰부(negative axiconic depression)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the transparent lens comprises a contact surface, a convex surface, and a central region disposed therebetween, the convex surface comprising a negative axiconic depression extending into the central region, Optical assembly.
제13항에 있어서,
상기 접촉 표면은 회전 대칭 평면 표면이며, 상기 볼록 표면은 회전 대칭 반구형 표면인 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
14. The method of claim 13,
Wherein the contact surface is a rotationally symmetric plane surface and the convex surface is a rotationally symmetric hemispherical surface.
제13항에 있어서,
상기 음의 엑시콘 함몰부는 상기 발광 소자 위에 정합적으로 가로놓이도록 위치하는 빈 원뿔형 영역(hollow conical region)을 포함하고,
상기 빈 원뿔형 영역의 꼭지점이 상기 투명 렌즈의 상기 접촉 표면을 향해 가리키는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
14. The method of claim 13,
Wherein the negative excision recess comprises a hollow conical region positioned coincidentally transversely over the light emitting element,
And an apex of the hollow conical area points toward the contact surface of the transparent lens.
제1항에 있어서,
상기 색 변환 매질은 형광체들, 양자점들, 및 루미포어들(lumiphores)로부터 선택되는 적어도 하나의 색 변환 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the color conversion medium comprises at least one color conversion component selected from phosphors, quantum dots, and lumiphores.
제1항에 있어서,
상기 발광 소자로부터 발산되고 상기 투명 렌즈의 상기 볼록 표면에 의해 반사되는 광이 상기 색 변환 매질의 적어도 일부분 상으로 입사하도록 상기 색 변환 매질은 상기 기판의 상기 제1 표면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the color conversion medium is disposed on the first surface of the substrate such that light emitted from the light emitting element and reflected by the convex surface of the transparent lens is incident on at least a portion of the color conversion medium Optical assembly.
제1항에 있어서,
상기 색 변환 매질은 상기 발광 소자의 외주(perimeter) 주위로 연장되는 면 내에 배열되고,
상기 발광 소자는 상기 색 변환 매질의 상기 면 내로 광을 직접 발산하지 않는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the color conversion medium is arranged in a plane extending around the perimeter of the light emitting element,
Wherein the light emitting element does not emit light directly into the surface of the color conversion medium.
제1항에 있어서,
상기 색 변환 매질은 상기 발광 소자와 물리적으로 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the color conversion medium is not in physical contact with the light emitting element.
제1항에 있어서,
상기 기판의 제2 표면과 접촉하는 적어도 하나의 히트 싱크를 더 포함하는 광학 어셈블리.
The method according to claim 1,
And at least one heat sink in contact with a second surface of the substrate.
제1항에 따른 복수의 어셈블리들을 포함하는 광학 어레이.An optical array comprising a plurality of assemblies according to claim 1. 제1항의 상기 광학 어셈블리 또는 제21항의 상기 광학 어레이를 포함하는 디스플레이 소자, 전자 소자, 또는 조명 소자.A display device, an electronic device, or a lighting device comprising the optical assembly of claim 1 or the optical array of claim 21. 색 변환 매질을 포함하는 적어도 하나의 캐비티를 형성하도록 함께 씰링되는 제1 기판과 제2 기판을 포함하는 서브-어셈블리; 및
상기 서브-어셈블리 위에 정합적으로 가로놓이도록 위치하는 투명 렌즈를 포함하고,
상기 적어도 하나의 캐비티는 연속적인 링 형상 캐비티 또는 불연속적 링 형상 패턴으로 배열되는 복수의 캐비티들을 포함하고;
상기 투명 렌즈는 볼록 표면을 포함하고 상기 볼록 표면의 적어도 일부분은 등각 나선형 곡률을 포함하는 것을 특징으로 하는 색 변환 어셈블리.
A sub-assembly comprising a first substrate and a second substrate that are sealed together to form at least one cavity comprising a color conversion medium; And
A transparent lens positioned cooperatively transversely over the sub-assembly,
Wherein the at least one cavity comprises a plurality of cavities arranged in a continuous ring-shaped cavity or a discontinuous ring-shaped pattern;
Wherein the transparent lens comprises a convex surface and at least a portion of the convex surface comprises an isosceles spiral curvature.
제23항에 있어서,
상기 제1 기판은 투명 기판이고 상기 제2 기판은 반사성 기판인 것을 특징으로 하는 색 변환 어셈블리.
24. The method of claim 23,
Wherein the first substrate is a transparent substrate and the second substrate is a reflective substrate.
제23항에 있어서,
상기 투명 렌즈의 접촉 표면은 상기 투명 기판과 물리적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 색 변환 어셈블리.
24. The method of claim 23,
Wherein the contact surface of the transparent lens is in physical contact with the transparent substrate.
제23항에 있어서,
상기 접촉 표면은 회전 대칭 평면 표면이고 상기 볼록 표면은 회전 대칭 반구형 표면인 것을 특징으로 하는 색 변환 어셈블리.
24. The method of claim 23,
Wherein the contact surface is a rotationally symmetrical plane surface and the convex surface is a rotationally symmetric hemispherical surface.
제23항에 있어서,
상기 볼록 표면은 상기 투명 렌즈의 접촉 표면을 향해 가리키는 꼭지점을 갖는 음의 엑시콘 함몰부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색 변환 어셈블리.
24. The method of claim 23,
Wherein the convex surface further comprises a negative axicon depression having a vertex pointing towards the contact surface of the transparent lens.
제23항에 있어서,
상기 색 변환 매질은 형광체들, 양자점들, 및 루미포어들로부터 선택되는 적어도 하나의 색 변환 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 색 변환 어셈블리.
24. The method of claim 23,
Wherein the color conversion medium comprises at least one color conversion component selected from phosphors, quantum dots, and lumiphores.
제23항에 있어서,
상기 제1 및 제2 기판들은 함께 밀폐 씰링되는 것을 특징으로 하는 색 변환 어셈블리.
24. The method of claim 23,
Wherein the first and second substrates are hermetically sealed together.
제23항의 상기 어셈블리 및 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 광학 어셈블리.An optical assembly comprising the assembly of claim 23 and at least one light emitting device. 제30항에 있어서,
상기 적어도 하나의 캐비티는 상기 적어도 하나의 발광 소자의 둘레를 한정하는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
31. The method of claim 30,
Wherein the at least one cavity defines a perimeter of the at least one light emitting element.
제30항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발광 소자는 상기 서브-어셈블리의 상기 제1 기판 내의 리세스 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
31. The method of claim 30,
Wherein the at least one light emitting element is located within a recess in the first substrate of the sub-assembly.
제32항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발광 소자는 마이크로 LED인 것을 특징으로 하는 광학 어셈블리.
33. The method of claim 32,
RTI ID = 0.0 &gt; 1, &lt; / RTI &gt; wherein the at least one light emitting element is a micro LED.
제23항의 상기 색 변환 어셈블리 또는 제30항의 상기 광학 어셈블리를 포함하는 디스플레이 소자, 전자 소자, 또는 조명 소자.A display device, electronic device, or illumination device comprising the color conversion assembly of claim 23 or the optical assembly of claim 30. 색 변환 매질을 포함하는 적어도 하나의 캐비티를 형성하도록 함께 씰링되는 투명 기판 및 반사성 기판을 포함하며,
상기 적어도 하나의 캐비티는 연속적 링 형상 캐비티 또는 불연속적인 링 형상의 패턴으로 배열되는 복수의 캐비티들을 포함하는 것을 특징으로 하는 색 변환 어셈블리.
A transparent substrate and a reflective substrate that are sealed together to form at least one cavity comprising a color conversion medium,
Wherein the at least one cavity comprises a plurality of cavities arranged in a continuous ring-shaped cavity or in a discontinuous ring-shaped pattern.
제35항에 있어서,
상기 투명 기판은 유리들 및 폴리머들로부터 선택되며,
상기 반사성 기판은 금속, 금속 합금, 또는 금속 산화물 기판들 또는 금속, 금속 합금, 또는 금속 산화물 층으로 코팅된 적어도 하나의 표면을 포함하는 세라믹 또는 유리-세라믹 기판들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 색 변환 어셈블리.
36. The method of claim 35,
Wherein the transparent substrate is selected from glasses and polymers,
Wherein the reflective substrate is selected from ceramic or glass-ceramic substrates comprising at least one surface coated with a metal, metal alloy, or metal oxide substrates or metal, metal alloy, or metal oxide layers. assembly.
제35항에 있어서,
상기 색 변환 매질은 형광체들, 양자점들, 및 루미포어들로부터 선택되는 적어도 하나의 색 변환 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 색 변환 어셈블리.
36. The method of claim 35,
Wherein the color conversion medium comprises at least one color conversion component selected from phosphors, quantum dots, and lumiphores.
제35항의 상기 색 변환 어셈블리 및 적어도 하나의 발광 소자를 포함하는 광학 어셈블리.34. An optical assembly comprising the color conversion assembly of claim 35 and at least one light emitting device. 제1 표면 및 반대되는 발광 표면을 갖는 투명 기판;
상기 제1 표면 상에 배치되는 색 변환 매질; 및
상기 제1 표면 상에 배치되고 상기 색 변환 매질의 적어도 일부분을 인캡슐레이션하는(encapsulating) 반사층을 포함하는 광 변환 소자.
A transparent substrate having a first surface and an opposite light emitting surface;
A color conversion medium disposed on the first surface; And
And a reflective layer disposed on the first surface and encapsulating at least a portion of the color conversion medium.
제39항에 있어서,
상기 색 변환 매질은 형광체들, 양자점들, 및 루미포어들로부터 선택되는 적어도 하나의 색 변환 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변환 소자.
40. The method of claim 39,
Wherein the color conversion medium comprises at least one color conversion component selected from phosphors, quantum dots, and lumiphores.
제39항에 있어서,
상기 투명 기판은 유리들 및 폴리머들로부터 선택되며,
상기 반사층은 적어도 하나의 금속성 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변환 소자.
40. The method of claim 39,
Wherein the transparent substrate is selected from glasses and polymers,
Wherein the reflective layer comprises at least one metallic film.
제41항에 있어서,
상기 금속성 막은 불연속적인 것을 특징으로 하는 광 변환 소자.
42. The method of claim 41,
Wherein the metallic film is discontinuous.
제41항에 있어서,
상기 불연속적 금속성 막 내의 보이드에 대응되는 적어도 하나의 영역 내에서 상기 제1 표면 상에 배치되는 적어도 하나의 광 산란 피쳐(light scattering feature)를 더 포함하는 광 변환 소자.
42. The method of claim 41,
And at least one light scattering feature disposed on the first surface within at least one region corresponding to voids in the discontinuous metallic film.
제41항에 있어서,
상기 색 변환 매질 및 상기 금속성 막 사이에 배치되는 백색 반사층을 더 포함하는 광 변환 소자.
42. The method of claim 41,
And a white reflective layer disposed between the color conversion medium and the metallic film.
제44항에 있어서,
상기 백색 반사층은 불연속적인 것을 특징으로 하는 광 변환 소자.
45. The method of claim 44,
Wherein the white reflecting layer is discontinuous.
적어도 하나의 광원에 광학적으로 커플링된 제39항의 상기 소자를 포함하는 광 가이드 어셈블리.39. A light guide assembly comprising the element of claim 39 optically coupled to at least one light source. 제46항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광원은 상기 투명 기판의 상기 제1 표면에 광학적으로 커플링된 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
47. The method of claim 46,
Wherein the at least one light source is optically coupled to the first surface of the transparent substrate.
제46항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광원은 상기 투명 기판의 에지 표면에 광학적으로 커플링된 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
47. The method of claim 46,
Wherein the at least one light source is optically coupled to an edge surface of the transparent substrate.
제48항에 있어서,
상기 색 변환 매질은 상기 적어도 하나의 광원으로부터의 거리의 함수로서 증가하는 밀도의 구배를 가지며 상기 제1 표면 상에서 패터닝되는 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
49. The method of claim 48,
Wherein the color conversion medium has a gradient of increasing density as a function of distance from the at least one light source and is patterned on the first surface.
제46항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광원은 자외선, 근자외선 또는 청색광을 발산하는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 광 가이드 어셈블리.
47. The method of claim 46,
Wherein the at least one light source is a light emitting diode that emits ultraviolet light, near ultraviolet light, or blue light.
기판의 제1 표면 상에서 색 변환 매질을 패터닝하고 상기 색 변환 매질을 인캡슐레이션하도록 상기 제1 표면 상에 보호층을 퇴적하는 단계를 포함하며,
상기 기판 또는 상기 보호층 중 하나가 반사성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변환 소자의 제조 방법.
Patterning a color conversion medium on a first surface of the substrate and depositing a protective layer on the first surface to encapsulate the color conversion medium,
Wherein one of the substrate or the protective layer comprises a reflective material.
제51항에 있어서,
상기 기판은 유리들 및 폴리머들로부터 선택되는 투명 기판이고,
상기 보호층은 적어도 하나의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변환 소자의 제조 방법.
52. The method of claim 51,
Wherein the substrate is a transparent substrate selected from glasses and polymers,
Wherein the protective layer comprises at least one metal.
제51항에 있어서,
상기 기판은 적어도 하나의 금속을 포함하는 반사성 기판이고,
상기 보호층은 적어도 하나의 투명 무기 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변환 소자의 제조 방법.
52. The method of claim 51,
Wherein the substrate is a reflective substrate comprising at least one metal,
Wherein the protective layer comprises at least one transparent inorganic oxide.
제51항에 있어서,
상기 기판은 적어도 하나의 반사성 표면을 갖는 적어도 하나의 캐비티를 포함하고,
상기 보호층은 적어도 하나의 투명 무기 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변환 소자의 제조 방법.
52. The method of claim 51,
Wherein the substrate comprises at least one cavity having at least one reflective surface,
Wherein the protective layer comprises at least one transparent inorganic oxide.
제51항에 있어서,
상기 보호층은 증기 퇴적(vapor deposition) 또는 스퍼터링(sputtering)에 의해 퇴적되는 것을 특징으로 하는 광 변환 소자의 제조 방법.
52. The method of claim 51,
Wherein the protective layer is deposited by vapor deposition or sputtering. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 15. &lt; / RTI &gt;
제51항에 있어서,
상기 색 변환 매질은 형광체들, 양자점들, 및 루미포어들로부터 선택되는 적어도 하나의 색 변환 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 변환 소자의 제조 방법.
52. The method of claim 51,
Wherein the color conversion medium comprises at least one color conversion component selected from phosphors, quantum dots, and lumiphores.
제51항에 있어서,
상기 색 변환 매질은 링 형상 패턴으로 상기 제1 표면 상에 퇴적되는 것을 특징으로 하는 광 변환 소자의 제조 방법.
52. The method of claim 51,
Wherein the color conversion medium is deposited on the first surface in a ring-shaped pattern.
제57항에 있어서,
상기 링 형상 패턴의 외주 내에 발광 소자를 위치시키고, 상기 발광 소자 및 색 변환 매질 위에 정합적으로 가로놓이도록 투명 렌즈를 위치시킴에 의해 광학 어셈블리를 형성하는 단계를 더 포함하는 광 변환 소자의 제조 방법.
58. The method of claim 57,
Further comprising forming an optical assembly by locating the light emitting element within the outer periphery of the ring shaped pattern and locating the transparent lens so as to lie coincidentally over the light emitting element and the color conversion medium .
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