KR102313390B1 - 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법, 및 그 방법에 의해 제조되는 장벽 셀 - Google Patents
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Abstract
발광 재료를 인클로징하기 위한 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법(100) 및 이러한 세라믹 광 투과성 장벽 셀이 제공된다. 사전 형성된 장벽 셀의 부분은 무기 입자들과 바인더를 포함하는 재료 믹스를 제1 몰드에 제공함으로써 형성된다(102). 캐비티를 정의하기 위해 희생 층이 이 부분 상에 제공된다(104). 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분은 희생 층을 갖는 이 부분을 이미 포함하는 제2 몰드에 재료 믹스를 제공함으로써 형성된다(106). 희생 층은 캐비티를 획득하기 위해 적어도 부분적으로 제거된다(112). 선택적으로, 사전 형성된 장벽 셀은 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 획득하기 위해 가열(및/또는 소결)된다(114, 116). 이 제조하는 방법(100)은 대규모로 비교적 저비용으로 그리고 정확하게 형성된 세라믹 광 투과성 장벽 셀들을 생산하기에 적합하다.
Description
본 발명은 광 투과성 장벽 셀을 제조하기 위한 제조 방법에 관한 것이다. 광 투과성 장벽 셀은, 어떠한 액체 및 어떠한 가스도 장벽 셀을 관통하여 발광 재료에 도달할 수 없도록 광 투과성 장벽 셀의 캐비티 내에 발광 재료를 인클로징하기 위한 것이다.
본 발명은 또한 세라믹 광 투과성 재료의 장벽 셀들에 관한 것이다.
수개의 발광 재료들, 특히 양자 점들(Quantum Dots)은 습기 및 산소에 대해 보호될 필요가 있는데, 그 이유는 그것들이 산소 또는 물과 접촉할 때, 산소 또는 물과 반응하여 기능장애성으로 될 수 있기 때문이다. 그러므로, 그것들은 기밀 및 액밀 패키지들에 제공될 필요가 있다. 이러한 기밀 패키지들을 제공하는 종래의 방식들은, 예를 들어, 투명 또는 반투명 셀형 구조체의 2개의 절반부를 제조하고, 절반부들 중 하나에는 양자 점들을 제공하고, 제2 절반부를 제1 절반부에 기밀 접착하는 것이다. 종종, 양자 점들의 층은 얇아야 하고, 따라서 셀형 구조체의 캐비티도 또한 얇다. 과도한 양의 접착제가 이용될 때, 캐비티 내에는, 양자 점들의 너무 큰 부분이 과도한 양의 접착제에 의해 밀어 젖혀져(pushed away), 리젝트되어야 하는 양자 점 셀을 초래한다. 유기 접착제들이 이용될 때, 기밀 패키지를 생성하기가 어려운데, 그 이유는 유기 접착제들이 종종 가스들에 대해 투과성이기 때문이다. 유기 접착제들을 이용하는 것 대신에, 2개의 절반부는 유리 프릿 본딩(glass frit bonding)에 의해 서로 결합될 수 있다.
발광 재료들은 흡수 분포에 따라 광을 흡수하고, 흡수된 에너지를 방출 분포에 따라 방출되는 다른 컬러의 광으로 변환한다. 일반적으로, 다른 컬러의 광은 흡수된 광의 파장보다 긴 파장을 갖는다. 발광 재료들 및 더 구체적으로는 양자 점들의 추가 특성은 그것들이 비교적 따뜻하게 될 때 광을 덜 효율적으로 변환한다는 점이다. 그것은, 양자 점들의 온도가 너무 높게 될 때 양자 점들이 열화되거나 또는 심지어는 파괴된다는 점일 수도 있다. 이용 중에, 발광 재료들은 스토크스 시프트(Stokes Shifts) 때문에 따뜻해지는데, 이는 흡수된 광 전부가 다른 파장의 광으로 변환되지는 않지만 흡수된 광 에너지의 일부가 열로 변환되는 것을 의미한다. 그러므로, 해결책이 발광 재료를 기밀 밀봉하도록 설계될 때, 그것은 발광 재료로부터 멀리 열을 전도할 수 있어야 한다.
특허 출원 공개 공보 US2013/0223922는, 기밀이고, 예를 들어 양자 점들이 제공될 수 있는 셀형 구조체의 제조를 개시하고 있다. 셀형 구조체는, 유리 코팅된 개스킷을 제공하거나 또는 유리 기판 상에 제1 유리 기판 상의 낮은 용융 온도 유리의 구조체를 제공하고, 후속하여 예를 들어 개스킷 또는 구조체와의 사이에서 제1 유리 기판 상에 양자 점들을 제공하고, 그 이후에 이것의 상부에 제2 유리 기판을 제공하고, 마지막으로 기판들에 고정되도록 유리 코팅된 개스킷 또는 구조체를 가열하여 셀형 구조체를 타이트닝함으로써 제조된다. 유리 코팅된 개스킷 또는 구조체의 유리는 200 내지 500℃의 범위의 비교적 낮은 온도에서 용융되지만, 그 온도는 양자 점들에 대해 여전히 너무 높을 수 있고, 그에 의해 양자 점들의 상당 부분은 결함성으로 된다. 또한, 제조 프로세스는 비교적 고비용이 소요되는데, 그 이유는 이 프로세스가 구입되어야 하며 조립되어야 하는 수개의 부분들을 제조하는 것을 요구하기 때문이다. 그러므로, 인용된 특허 출원의 프로세스에 따라 제조된 셀형 구조체들은 비교적 고비용이다.
본 발명의 목적은, 발광 재료를 기밀 밀봉하기에 적합한 셀형 구조체를 더 효율적으로 제조하기 위한 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태는 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 제2 양태는 광 투과성 세라믹 재료의 장벽 셀을 제공한다. 유리한 실시예들이 종속 청구항들에서 정의된다.
본 발명의 양태에 따른 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법은, 세라믹 광 투과성 장벽 셀의 캐비티 내에 발광 재료를 인클로징하는 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 것이다. 발광 재료는 흡수 컬러 분포에 따라 발광 재료에 충돌하는 광의 일부를 흡수하고, 흡수된 광의 일부를 방출 컬러 분포를 갖는 광으로 변환하도록 구성된다. 이 방법은, ⅰ) 재료 믹스를 제1 몰드 내로 제공함으로써 사전 형성된 장벽 셀의 부분을 형성하는 스테이지 - 재료 믹스는 광 투과성 세라믹 재료를 형성하기 위해 무기 입자들과 바인더를 포함함 -; ⅱ) 사전 형성된 장벽 셀의 캐비티를 정의하기 위해 이 부분 상에 희생 층을 제공하는 스테이지 - 희생 층은 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법에서 희생되기 위한 희생 재료를 포함함 -; ⅲ) 재료 믹스를 제2 몰드 내로 제공함으로써 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분을 형성하는 스테이지 - 제2 몰드는 희생 층을 갖는 부분을 포함함 -; 및 ⅳ) 사전 형성된 장벽 셀로부터 희생 층을 적어도 부분적으로 제거함으로써, 사전 형성된 장벽 셀의 캐비티를 획득하는 스테이지를 포함한다.
광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법은 이러한 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 효율적인 방법인데, 그 이유는 최종 제품이 하나의 일련의 단계들에서 제조되고, 나중 시간에 조립되고/고정되고/접착되어야 하는 반완성 제품들의 제조를 요구하지 않기 때문이다. 특히, 이것은 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분에 적용된다. 나머지 부분은 희생 층을 갖는 부분을 이미 포함하는 제2 몰드에서 형성된다. 이것은 나머지 부분이 희생 층을 갖는 제1 부분에 직접 부착하는 것을 허용한다. 그에 의해, 하나의 단계에서, 나머지 부분이 제조되고, 부분에 조립된다.
제조하는 방법은 하나의 제조 장치, 또는 예를 들어 컨베이어나 로봇 암을 이용하여 서로 직접 결합되며 협력하는 수개의 장치에서의 제조 스테이지들의 완전 통합을 허용한다. 부가적으로, 희생 층을 이용하는 것은 사전 형성된 장벽 셀 내에 그리고 그에 따라 광 투과성 장벽 셀 내에 캐비티를 정확하게 제조하는 비교적 효율적인 방식이라는 점이 인식되었다.
요약하면, 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법은 희생 층을 유리한 방식으로 이용하여 세라믹 광 투과성 장벽 셀 내에 캐비티를 획득하고, 효율적인 단계로서 나머지 부분을 형성하는 단계를 이용하여 이 나머지 부분을 제조하고 이 나머지 부분을 제1 부분에 직접 조립한다. 더 구체적으로는, 나머지 부분이 제2 몰드에서 형성될 때 희생 층이 제1 부분 상에 존재한다는 사실은 제1 부분에 조립하는 것과 나머지 부분을 형성하는 것의 통합을 허용한다. 희생 층이 거기에 없었다면, 캐비티는 제조될 수 없고, 제1 부분과 나머지 부분은 별개로 제조되어야 했다.
선택적으로, 이 방법은, 바인더를 적어도 부분적으로 제거하고 사전 형성된 장벽 셀을 세라믹 광 투과성 장벽 셀로 변환하기 위해 장벽 셀에 열을 가하는 스테이지를 더 포함한다. 사전 형성된 장벽 셀은 아직 완전히 완성되지 않는데, 그 이유는 바인더가 사전 형성된 장벽 셀 내에 여전히 있고, 재료 믹스에 존재하는 무기 입자들은 최종 세라믹 형상을 형성하기 위해 아직 소결되지 않기 때문이다. 가열은 바인더가 휘발 성분들로 (열) 분해되기 위해 증발하는 것을 허용하거나 가스(예를 들어, 공기)와 반응하여 휘발 성분들(예를 들어, 가스들)로 되게 하기 위한 매우 효율적인 절차이고, 가열은 또한 최종 세라믹 재료를 생성하기 위한 매우 효율적인 단계이다. 가열 스테이지에서 오브젝트는 줄어들 수 있고, 따라서 세라믹 광 투과성 장벽 셀은 사전 형성된 장벽 셀보다 작을 수 있다는 점에 유의해야 한다. 사전 형성된 장벽 셀은 바인더가 불투명한 재료로 이루어질 수 있기 때문에 아직 광 투과성이 아닐 수 있다는 점에 유의해야 한다. 적어도 가열 후에(예를 들어, 세라믹이 형성될 때), 제조된 세라믹 장벽 셀은 광 투과성이다.
광 투과성은, 광이 장벽 셀의 하나의 표면에 충돌할 때, 적어도 일부 광이 장벽 셀을 통해 투과된다는 것을 의미한다. 이 투과는 직선으로 정의되지 않는데, 그 이유는 장벽 셀의 벽들이 반투명할 수 있고, 따라서 광을 (약간) 산란시키기 때문이다. 예에서, 장벽 셀이 발광 재료를 포함하지 않는다고 가정할 때, 장벽 셀에 충돌하는 가시 광의 적어도 60%가 장벽 셀을 통해 투과된다. 가시 광은 사람의 육안에 가시되는 광이다.
선택적으로, 부분을 형성하는 스테이지 및 나머지 부분을 형성하는 스테이지는 사출 몰딩, 슬립 캐스팅(slip casting), 압력 캐스팅(pressure casting) 또는 저압 사출 몰딩(low pressure injection molding) 중 하나에 의해 적어도 수행된다. 슬립 캐스팅 및 압력 캐스팅은 세라믹 오브젝트들을 제조하는 기술분야로부터의 기술들이다. 그러한 기술들에서, 재료 믹스의 바인더는 종종 예를 들어 물과 같은 액체이다. 사출 몰딩 및 저압 사출 몰딩은 종종 플라스틱 오브젝트들을 제조하는데 이용된다. 사출 몰딩 및/또는 저압 몰딩이 이용될 때, 바인더는 예를 들어 천연 바인더(예를 들어, 왁스) 또는 합성 바인더 수지일 수 있는 바인더 수지이다. 슬립 캐스팅, 압력 캐스팅 및 저압 사출 몰딩에 비해 사출 몰딩의 장점은 비교적 저비용으로 대량 생산에 양호하게 적합하고, 더 큰 정확성을 초래할 수 있다는 것이다. 또한, 사출 몰딩 기술들은 (상이한 몰드들을 이용함으로써) 제조되고 있는 최종 형상에 대해 매우 유연하다. 부가적인 장점들은, 2개의 사출 몰딩 스테이지를 이용함으로써 - 여기서, 제2 사출 몰딩 스테이지에서, 부분은 제2 몰드 내에 존재하고, 제1 스테이지에서와 동일한 재료가 주입됨 -, 실질적으로 모놀리식 광 투과성 장벽 셀이 제조될 수 있다는 것이다. 이러한 모놀리식 광 투과성 장벽 셀은 기계적으로 더 강하고, 액체들과 가스들에 대해 더 양호한 장벽이다.
실시예에서, 사전 형성된 장벽 셀을 가열하는 스테이지는, 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 것을 허용하는 온도로 사전 형성된 장벽 셀을 놓게 하는 제1 가열 스테이지를 포함할 수 있고, 사전 형성된 장벽 셀이 최종 제품인 세라믹 광 투과성 장벽 셀로 소결되는 제2 가열 스테이지를 포함할 수 있다.
선택적으로, 희생 층을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지는 장벽 셀에 열을 가하는 스테이지와 결합된다. 이 선택적인 실시예에서, 스테이지들은 결합되어, 효율적인 제조 프로세스를 초래한다.
선택적으로, 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법은, 사전 형성된 장벽 셀로부터 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 용해 액체를 사전 형성된 장벽 셀에 제공함으로써 사전 형성된 장벽 셀로부터 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지를 더 포함한다. 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지는 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분을 형성하는 스테이지 후에 수행된다. 바인더의 부분을 액체로 용해하는 것은 사전 형성된 장벽 셀로부터 바인더를 제거하기 위한 비교적 저비용의 효율적인 단계이다. 상기 선택적인 실시예 중 하나에서 논의된 바와 같이, 사전 형성된 장벽 셀이 가열되기 전에, 이것을 행하는 것이 유리할 수 있는데, 그 이유는 바인더를 부분적으로 용해하는 것은 가스들이 탈출할 수 있는 다공성의 사전 형성된 장벽 셀을 생성하기 때문이다. 사전 형성된 장벽 셀을 가열하는 동안, 가스들이 장벽 셀 내에서 발생될 수 있고(그 이유는 예를 들어 희생 층의 일부가 가스들로 열 분해되거나, 산소와 반응하고 휘발 성분들(예를 들어, 가스들)의 혼합물로 되기 때문임 또는 예를 들어 사전 형성된 장벽 셀 내에 여전히 있는 일부 바인더가 산소와 반응하기 때문임), 다공성 구조체는 이러한 가스들의 탈출 그리고 크랙들이 장벽 셀에서 생기거나 전체 장벽 셀이 터지는 것의 방지를 허용한다. 동일한 이유로 그리고 추가의 이유로, 희생 층이 적어도 부분적으로 제거되기 전에 용해 액체에 바인더를 적어도 부분적으로 용해하는 것이 유리할 수 있는데, 그 이유는 희생 재료를 제거하는 동안 가스들이 발생될 수 있기 때문이다. 추가의 이유는, 희생 재료가 동일한 용해 액체에서 또는 다른 용해 액체에서 용해될 수 있고, 다음에 다공성 구조체가 희생 재료에 대한 액세스를 제공하는 것일 수 있다.
선택적으로, 희생 층을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지는 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지와 결합된다. 바인더와 희생 재료 둘 다는 동일한 용해 액체에서 용해되며, 이는 양 스테이지들을 하나의 효율적이며 효과적인 스테이지로 결합할 기회를 생성할 수 있다.
선택적으로, 희생 재료는 용해 액체 또는 다른 용해 액체에서 용해가능한 제1 유기 재료, 제2 유기 재료의 열 분해 온도로 가열될 때 휘발 성분들(예를 들어, 가스들)로 분해되는 제2 유기 재료, 열 및/또는 촉매의 영향 하에서 탈중합되는 재료(예를 들어, 폴리-옥시메틸렌 또는 폴리-α-옥시메틸스티렌), 광화학 반응의 결과로서 특정 용해 액체에서 용해가능하게 되는 재료(예를 들어, 노볼락(페놀-포름알데히드) 수지들, 폴리 메틸메타크릴레이트 또는 폴리술폰), 용융 온도보다 높은 온도로 가열될 때 액체로 되는 재료, 무기 입자들과 반응하지 않는 에칭 액체에 의해 에칭될 수 있는 재료(금속, 예를 들어 구리 또는 몰리브덴의 포일) 중 적어도 하나이다. 이러한 유형의 재료들은 사전 형성된 장벽 셀로부터 효율적으로 제거될 수 있기 때문에 세라믹 광 투과성 셀 내에 캐비티를 제조하기 위한 효과적인 재료들이다. 특정 용해 액체는 용해 액체 또는 다른 용해 액체와 동일할 수 있다는 점에 유의한다. 제2 유기 재료가 휘발 성분들(예를 들어, 가스들)로 분해될 때, 그것은 버닝하지 않는데, 그 이유는 버닝이 예를 들어 불꽃들이 형성되는 발열 화학 반응이고 이러한 발열 반응들이 장벽 셀을 손상시킬 수 있는 반응이기 때문이라는 점에 유의해야 한다. 그러나, 제2 유기 재료가 휘발 성분들로 분해될 때, 휘발 성분들은 사전 형성된 장벽 셀의 바로 인근에 있는 다른 가스들과 반응할 수 있지만, 그 프로세스들은 불꽃들의 발생 또는 폭발 야기를 방지하도록 제어되어야 한다. 또한, 용융 온도보다 높은 온도로 가열될 때 액체로 되는 재료가 이용되는 경우, 용융 온도는 희생 층이 제조하는 방법의 그 스테이지에서 고체로 유지되도록 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분이 제조되는 온도보다 높은 이러한 값을 가져야 한다.
선택적으로, 희생 층을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지는, ⅰ) 희생 재료가 용해 액체 또는 다른 용해 액체에서 용해가능한 제1 유기 재료인 경우, 희생 재료가 적어도 부분적으로 용해되는 용해 액체 또는 다른 용해 액체를 사전 형성된 장벽 셀에 제공하는 스테이지, ⅱ) 희생 재료가 열 분해 온도로 가열될 때 휘발 성분들(예를 들어, 가스들)로 분해되는 제2 유기 재료인 경우, 사전 형성된 장벽 셀을 열 분해 온도보다 높은 온도로 가열하는 스테이지, ⅲ) 희생 재료가 열 및/또는 촉매의 영향 하에서 탈중합되는 재료인 경우, 사전 형성된 장벽 셀에 촉매를 제공하고, 사전 형성된 장벽 셀을 탈중합을 획득하기에 충분히 높은 특정 온도로 가열하는 스테이지, ⅳ) 희생 재료가 광화학 반응의 결과로서 특정 용해 액체에서 용해가능하게 되는 재료인 경우, 사전 형성된 장벽 셀에 광을 제공하는 스테이지 - 그 이후에 특정 용해 액체가 장벽 셀에 제공됨 -, ⅴ) 희생 재료가 용융 온도보다 높은 온도로 가열될 때 액체로 되는 재료인 경우, 사전 형성된 장벽 셀을 용융 온도보다 높은 온도로 가열하고, 위킹(wicking)에 의해 액체를 제거하는 스테이지, ⅵ) 희생 재료가 에칭 액체에 의해 에칭될 수 있는 재료인 경우, 에칭 액체를 사전 형성된 장벽 셀에 제공하는 스테이지 중 적어도 하나를 포함한다. 이러한 스테이지들은, 특정 희생 재료들에 대해, 캐비티가 장벽 셀 내에 생성되도록 희생 층을 제거하는 효과적이고 효율적인 방식들이다. 상기 ⅲ)과 관련하여, 촉매는 그것이 희생 재료와 접촉하게 될 수 있도록 기상(gas phase)에 있을 수 있다. 상기 ⅴ)와 관련하여, 위킹은 캔들 위킹을 이용하는 것과 같이 모세관 작용에 의해 재료에 의해 액체를 흡수하는 것이다.
선택적으로, 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분을 형성하는 스테이지에서, 채널이 캐비티와 사전 형성된 장벽 셀의 외부 사이에 개방 상태로 남겨지고, 이 방법은, 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 획득하기 위해 사전 형성된 장벽 셀을 가열하는 스테이지 후에, 발광 재료를 채널을 통해 캐비티 내로 제공하는 스테이지, 및 채널을 기밀 및 액밀 밀봉으로 밀봉하는 스테이지를 더 포함한다. 발광 재료는 액체로 제공될 수 있고, 액체는 채널을 통해 캐비티 내로 이동될 수 있다. 이러한 채널을 제조하는 것은 비용을 상당히 증가시키지는 않는데, 그 이유는 제2 몰드만이 채널의 위치를 정의하는 돌출부를 가질 필요가 있기 때문이다. 채널에 제공되는 밀봉은 세라믹 밀봉일 수 있지만, 채널은 또한 프릿 유리, 금속, 합금(예를 들어, 땜납), 및 심지어는 합성 접착제에 의해 밀봉될 수 있다. 합성 접착제는 항상 100% 기밀은 아니지만, 채널의 비교적 작은 직경 때문에, 밀봉을 통과할 수 있는 가스의 양은 매우 낮다.
선택적으로, 희생 층을 제공하는 스테이지는, ⅰ) 사출 몰딩에 의해 희생 층을 제조하는 것, ⅱ) 그 부분 상에 희생 재료의 시트를 제공하는 것, ⅲ) 그 부분 상에 희생 재료의 층을 인쇄하는 것, ⅳ) 그 부분 상에 희생 재료의 층을 디스펜싱하는 것, ⅴ) 그 부분을 라미네이팅하는 것 중 적어도 하나를 포함한다. 그 부분 상에 희생 층을 제공하거나 생성하는 이러한 방식들은 이러한 층을 제공하거나 생성하는 효율적이고 효과적인 방식들이다.
선택적으로, 무기 입자들은 다음의 재료들, 즉 다결정질 알루미늄 산화물(Al2O3), 이트륨 알루미늄 가넷(Y3Al5O12), 스피넬(MgAl2O4), 이트륨 산화물(Y2O3), 알루미늄 산질화물(AlON), 큐빅 지르코늄 이산화물(ZrO2) 중 적어도 하나를 포함한다. 이러한 재료들은 광 투과성인 세라믹 구조체를 제조하기에 적합하다. 또한, 다결정질 알루미늄 산화물로 이루어지는 세라믹과 같은 많은 세라믹들은 캐비티 내의 발광 재료로부터 멀리 열을 전달하는 컨텍스트에서 유리한 높은 열 전도율을 갖는다.
선택적으로, 바인더는 다음의 재료들, 즉 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 산화물, 폴리스티렌, 폴리아미드(나일론) 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 장벽 셀이 제공된다. 장벽 셀은 광 투과성 세라믹 재료로 이루어진다. 장벽 셀은 모놀리식 구조체를 갖고, 발광 재료를 위한 캐비티를 포함한다. 장벽 셀의 외측 층은 가스들과 액체들에 대해 불투과성이다. 세라믹들은 강하고 강건한 재료들이고, 수개의 세라믹 재료는 액체들과 가스들에 대해 우수한 장벽들을 제공하고, 또한 열이 발광 재료로부터 멀리 전도될 필요가 있을 때 유리한 높은 열 전도율을 갖는 재료들이다. 장벽 셀의 구조체가 모놀리식 구조체라는 사실은, 가스들과 액체들에 대한 양호한 불투과성 특성들을 초래한다. "모놀리식 구조체"라는 용어는 캐비티에 대한 액세스를 제공하는 채널 또는 홀이 존재한다는 것을 배제하지는 않는다는 점에 유의해야 한다. 또한, "모놀리식 구조체"라는 용어는 이러한 채널 또는 이러한 홀이 특정 재료로 나중에 밀봉되는 장벽 셀들의 실시예들을 배제하지는 않는다. 모놀리식 구조체라는 용어는, 장벽 셀이 하나의 모놀리식 세라믹 구조체의 최대 부분에 대해 구성되고, 예를 들어 서로 접착되는 수개의 세라믹 요소들을 포함하지 않는다는 것을 적어도 의미한다.
본 발명의 제2 양태에 따른 장벽 셀은 본 발명의 제1 양태에 따른 방법과 유사한 이점들을 제공하고, 이 방법의 대응하는 실시예들과 유사한 효과들을 갖는 유사한 실시예들을 갖는다.
선택적으로, 장벽 셀은 캐비티 내의 발광 재료를 더 포함하고, 발광 재료는 흡수 컬러 분포에 따라 발광 재료에 충돌하는 광의 제1 부분을 흡수하고, 흡수된 광의 일부를 방출 컬러 분포에 따른 광으로 변환하도록 구성된다.
선택적으로, 발광 재료는, 양자 구속(quantum confinement)을 나타내며 적어도 일 차원에서 나노미터 범위의 크기를 갖는 입자들을 포함한다.
선택적으로, 발광 재료는 양자 점들, 양자 로드들(quantum rods) 및 양자 테트라포드들(quantum tetrapods) 중 하나를 포함한다.
선택적으로, 발광 재료는 유기 발광 재료들을 포함한다.
선택적으로, 장벽 셀은 캐비티에 대한 액세스를 제공하기 위해 외측 층을 통하는 적어도 하나의 채널을 포함한다.
선택적으로, 캐비티가 발광 재료를 포함하는 경우, 채널은 기밀 및 액밀 밀봉에 의해 폐쇄된다.
본 발명의 이러한 양태들 및 다른 양태들은 이하에 설명되는 실시예들로부터 명백하며, 이러한 실시예들을 참조하여 설명될 것이다.
본 발명의 위에서 언급된 옵션들, 구현들 및/또는 양태들 중 2개 이상은 유용한 것으로 간주되는 임의의 방식으로 결합될 수 있다는 점이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 인식될 것이다.
방법 및/또는 디바이스의 설명된 수정들 및 변형들에 각각 대응하는 디바이스 및/또는 방법의 수정들 및 변형들은 본 설명을 기초로 하여 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법의 플로우차트를 개략적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법의 단계들의 일부를 개략적으로 예시한다.
도 2d는 사전 형성된 장벽 셀을 개략적으로 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법의 선택적인 단계들을 개략적으로 예시한다.
도 4a 내지 도 4c는 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법의 일부 선택적인 단계들을 개략적으로 예시한다.
도 4d 및 도 4e는 세라믹 광 투과성 장벽 셀의 실시예들을 개략적으로 제시한다.
도 5a는 광원의 실시예를 개략적으로 제시한다.
도 5b는 조명 기구의 실시예를 개략적으로 제시한다.
상이한 도면들에서 동일한 참조 번호들로 표시된 항목들은 동일한 구조적 특징들 및 동일한 기능들을 갖거나 동일한 신호들이라는 점에 유의해야 한다. 이러한 항목의 기능 및/또는 구조가 설명되었지만, 상세한 설명에서 그것의 반복 설명에 대한 필요성은 존재하지 않는다.
도면들은 순전히 도식적이며, 일정한 비율로 그려진 것은 아니다. 특히 명확성을 위해, 일부 치수들은 매우 과장되어 있다.
도 2a 내지 도 2c는 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법의 단계들의 일부를 개략적으로 예시한다.
도 2d는 사전 형성된 장벽 셀을 개략적으로 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법의 선택적인 단계들을 개략적으로 예시한다.
도 4a 내지 도 4c는 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법의 일부 선택적인 단계들을 개략적으로 예시한다.
도 4d 및 도 4e는 세라믹 광 투과성 장벽 셀의 실시예들을 개략적으로 제시한다.
도 5a는 광원의 실시예를 개략적으로 제시한다.
도 5b는 조명 기구의 실시예를 개략적으로 제시한다.
상이한 도면들에서 동일한 참조 번호들로 표시된 항목들은 동일한 구조적 특징들 및 동일한 기능들을 갖거나 동일한 신호들이라는 점에 유의해야 한다. 이러한 항목의 기능 및/또는 구조가 설명되었지만, 상세한 설명에서 그것의 반복 설명에 대한 필요성은 존재하지 않는다.
도면들은 순전히 도식적이며, 일정한 비율로 그려진 것은 아니다. 특히 명확성을 위해, 일부 치수들은 매우 과장되어 있다.
도 1은 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법(100)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 제조된 광 투과성 셀은 세라믹 광 투과성 장벽 셀의 캐비티 내에 발광 재료를 인클로징하기 위한 것이다. 발광 재료는 흡수 컬러 분포에 따라 발광 재료에 충돌하는 광의 제1 부분을 흡수하고, 흡수된 광의 일부를 방출 컬러 분포를 갖는 광으로 변환하도록 구성된다. 이 방법(100)은, ⅰ) 제1 몰드에서 재료 믹스의 사전 형성된 장벽 셀의 부분을 형성하는 스테이지(102) - 재료 믹스는 광 투과성 세라믹 재료를 형성하기 위해 무기 입자들과 바인더를 포함함 -; ⅱ) 사전 형성된 장벽 셀의 캐비티를 정의하기 위해 그 부분 상에 희생 층을 제공하는 스테이지(104) - 희생 층은 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법에서 희생되기 위한 희생 재료를 포함함 -; ⅲ) 재료 믹스를 제2 몰드에 제공함으로써 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분을 형성하는 스테이지(106) - 제2 몰드는 희생 층을 갖는 부분을 포함함 -; 및 ⅳ) 사전 형성된 장벽 셀로부터 희생 층을 적어도 부분적으로 제거함으로써(112), 사전 형성된 장벽 셀에서 캐비티를 획득하는 스테이지를 포함한다.
제1 부분을 형성하는 것 및/또는 다른 부분을 형성하는 것은 슬립 캐스팅, 압력 캐스팅, 저압 사출 몰딩 또는 사출 몰딩 기술들에 의해 수행될 수 있다. 일반적으로, 특정 압력으로 사출 몰딩하는 것이 바람직한데, 그 이유는 그것이 비교적 저비용의 대량 생산을 허용하고, 일반적으로 비교적 정확하게 형성되는 사전 형성된 장벽 셀들을 초래하기 때문이다.
재료 믹스는 무기 입자들, 예를 들어 다결정질 알루미늄 산화물(Al2O3), 이트륨 알루미늄 가넷(Y3Al5O12), 스피넬(MgAl2O4), 이트륨 산화물(Y2O3), 알루미늄 산질화물(AlON), 큐빅 지르코늄 이산화물(ZrO2)의 입자들을 포함한다. 무기 입자들은, 예를 들어 그들을 소결함으로써 그들의 광 투과성 세라믹 재료를 형성하기에 적합하다. 광 투과성 세라믹 재료는 실시예에서 다결정질 세라믹 재료이다. 광 투과성 세라믹 재료를 형성하기 위한 무기 재료의 입자들은 예를 들어 0.3 내지 150㎛, 또는 예를 들어 10 내지 60㎛ 또는 15 내지 30㎛의 범위의 평균 그레인 크기를 갖는다. 바인더는 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 산화물, 폴리스티렌, 폴리아미드(나일론)이다. 희생 재료는, 다음의 재료들, 즉 a) 용해 액체에서 용해가능한 제1 유기 재료, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리에틸렌 산화물; b) 열 분해 온도로 가열될 때 휘발 성분들(예를 들어, 가스들)로 분해되는 제2 유기 재료, 예를 들어 탄소(예를 들어, 탄소 포일); c) 열 및/또는 촉매의 영향 하에서 탈중합되는 재료, 예를 들어 BASF의 제품이며 Catamold라고 지칭되는 재료(폴리-옥시메틸렌 또는 폴리-α-옥시메틸스티렌), 광화학 반응의 결과로서 특정 용해 액체에서 용해가능하게 되는 재료, 예를 들어 노볼락(페놀-포름알데히드) 수지들, 폴리 메틸메타크릴레이트, 폴리술폰, 또는 종종 포토레지스트 재료로서 또한 이용되는 임의의 다른 재료 중 하나일 수 있다. 나중에 논의되는 바와 같이, 재료 믹스는 무기 인광체 입자들을 또한 포함할 수 있다. 또한, 재료를 통한 광 투과를 증가시키기 위해 재료 믹스에 다른 재료들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 다결정질 알루미늄 산화물이 광 투과성 세라믹 장벽 셀을 제조하기 위해 이용될 때, 재료 믹스는 지르코늄 이산화물(ZrO2) 또는 마그네슘 산화물(MgO)의 입자들을 또한 포함할 수 있다.
사전 형성된 장벽 셀의 부분에 희생 층을 제공하는 것(104)은 후속 기술들, 즉 k) 사출 몰딩에 의해 희생 층을 제조하는 것, l) 그 부분 상에 희생 재료의 시트를 제공하는 것, m) 그 부분 상에 희생 재료의 층을 인쇄하는 것, n) 그 부분 상에 희생 재료의 층을 디스펜싱하는 것, o) 희생 재료의 층으로 그 부분을 (부분적으로) 라미네이팅하는 것 중 하나를 이용하여 행해질 수 있다. 희생 층이 사출 몰딩에 의해 제조될 때, 그 부분은 제3 몰드에 제공되고, 그 부분과 제3 몰드의 벽들 사이의 공간이 희생 재료로 채워진다.
희생 재료가 용해 액체 또는 다른 용해 액체에서 용해가능한 제1 유기 재료인 경우, 희생 층을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(112)는 희생 재료가 적어도 부분적으로 용해되는 용해 액체를 사전 형성된 장벽 셀에 제공하는 것을 포함한다. 희생 재료가 열 분해 온도로 가열될 때 휘발 성분들(예를 들어, 가스들)로 분해되는 제2 유기 재료인 경우, 희생 층을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(112)는 사전 형성된 장벽 셀을 열 분해 온도보다 높은 온도로 가열하는 것을 포함한다. 희생 재료는 그것의 직접적인 환경에 존재하는 가스들과 또한 반응하며, 휘발 성분들은 이러한 반응의 산물들이지만, 희생 재료가 (불꽃과의 발열 반응 등의 의미로) 버닝하기 시작하는 것이 방지되어야 할 수 있다. 희생 재료가 열 및/또는 촉매의 영향 하에서 탈중합되는 재료인 경우, 희생 층을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(112)는 사전 형성된 장벽 셀에 촉매를 제공하고, 사전 형성된 장벽 셀을 탈중합을 획득하기에 충분히 높은 특정 온도로 가열하는 것을 포함한다. 촉매는 예를 들어 사전 형성된 장벽 셀들에 대해 기상으로 제공될 수 있고, 그에 의해 기상 촉매는 희생 재료와 접촉할 수 있다. 희생 재료가 광화학 반응의 결과로서 특정 용해 액체에서 용해가능하게 되는 재료인 경우, 희생 층을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(112)는 사전 형성된 장벽 셀에 광을 제공하는 것을 포함하고, 그 이후에 특정 용해 액체가 장벽 셀에 제공된다.
이 방법은, 바인더를 적어도 부분적으로 제거하고 사전 형성된 장벽 셀을 세라믹 광 투과성 장벽 셀로 변환하기 위해 장벽 셀에 열을 가하는 선택적인 스테이지(116)를 포함한다. 열을 가하는 선택적인 스테이지(116)는 희생 층을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(112)와 결합되어, 결합된 스테이지(114)를 생성할 수 있다. 열의 영향 하에서 희생 층의 재료는 증발하고, 휘발 성분들로 열 분해되거나 공기와 반응하여, 그에 의해 가스들을 생성할 수 있다(실제로, 이는 희생 층을 적어도 부분적으로 제거하는(112) "버닝"과 다소 동일함).
열을 가하는 스테이지(116)는 상이한 온도에서의 하위 가열 스테이지들로 세분될 수 있다. 예를 들어, 제1 하위 가열 스테이지에서, (남아있는) 바인더 및 남아있는 희생 재료는 버닝되고, 후속하는 제2 하위 가열 스테이지에서, 사전 형성된 장벽 셀은 최종 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 획득하기 위해 소결된다. 이러한 하위 가열 스테이지들을 위한 예시적인 가열 온도는, 바인더 및 희생 재료가 가스들로 열 분해되거나 가스 또는 가스들과 반응하는 것을 허용하기 위한 섭씨 600도, 및 사전 형성된 장벽 셀을 소결하기 위한 섭씨 1900도이다. 사전 형성된 장벽 셀을 소결하는 동안, 무기 입자들은 함께 병합하여 모놀리식 세라믹 재료를 형성한다. 적어도 소결 이후에, 형성된 세라믹 장벽 셀은 그것의 최종 형상(일반적으로 사전 형성된 장벽 셀보다 크기가 약 25퍼센트 작음)을 갖고, 적어도 소결 이후에, 세라믹 재료는 광 투과성이며, 기밀이다. 소결하는 스테이지에서, 바인더 및 희생 재료의 나머지가 버닝된다. 그러나, 이전에 그리고 이후에 논의되는 바와 같이, 바인더 및/또는 희생 재료는 소결 스테이지가 수행되기 전에 이미 (부분적으로) 제거될 수 있다.
적어도 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분을 형성하는 스테이지(106) 이후에, 이 방법은, 사전 형성된 장벽 셀로부터 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 용해 액체를 사전 형성된 장벽 셀에 제공함으로써 사전 형성된 장벽 셀로부터 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(108)를 포함한다. 바인더의 적어도 일부가 용해 스테이지에 의해 사전 형성된 장벽 셀로부터 제거될 때, 무기 입자들의 다공성 구조체가 생성된다. 선택적인 후속 가열 스테이지들에서, 가스들이 사전 형성된 장벽 셀에서 형성될 수 있고, 이러한 가스들은 다공성 구조체를 통해 사전 형성된 장벽 셀에서 나갈 수 있다. 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 선택적인 스테이지(108)는 희생 층을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(112)와 결합되어, 그에 의해 결합된 스테이지(110)를 생성할 수 있다. 용해 액체는 또한 희생 층을 용해하기에 적합하고, 그러한 경우, 사전 형성된 장벽 셀이 용해 액체에서 소정의 더 긴 시간 기간 동안 유지될 때, 희생 층은 또한 (적어도 부분적으로) 제거될 수 있다. 용해 액체가 비교적 많은 양의 바인더를 제거할 때, 용해 액체는 다공성 구조체를 통해 희생 층에 도달할 수 있고, 그에 의해 희생 재료의 적어도 일부를 또한 용해할 수 있다.
후속하는 선택적인 스테이지들은, 세라믹 광 투과성 장벽 셀이 세라믹 광 투과성 장벽 셀의 캐비티에 대한 액세스를 제공하는 채널을 포함할 때, 채널을 통해 캐비티 내로 발광 재료를 제공하는 것(118) 및/또는 기밀 및 액밀 세라믹 밀봉으로 채널을 밀봉하는 것(120)이다. 기밀 및 액밀 세라믹 밀봉으로 채널을 밀봉하는 스테이지(120)에서, 무기 입자들을 갖는 재료 믹스 또는 다른 재료 믹스가 채널에 제공될 수 있고, 국소 가열 기술에 의해, 채널 내의 재료는 기밀 및 액밀 세라믹 재료로 변환된다. 채널 내의 재료 믹스를 국소적으로 가열하는 것은 레이저 광의 형태로 에너지를 제공함으로써 수행될 수 있다.
다른 방식으로 제공되지 않는 한, 후속 도면들에서, 사전 형성된 장벽 셀들 및 세라믹 광 투과성 장벽 셀들의 단면도들이 제공된다. 이러한 셀들의 3차원 형상의 예들은 디스크 형상 셀들, (평탄) 박스 형상 셀들, 타원 형상 셀들, 돔 형상 셀들 등이다. 후속 도면들에서, 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법은 사출 몰딩 기술을 이용하여 예시된다. 사출 몰딩 기술은, 바인더와 무기 입자들의 재료 믹스의 오브젝트들이 나중에 세라믹 오브젝트를 획득하기 위해 소결될 수 있도록 이러한 오브젝트들을 제조하기 위해 다른 기술들로 대체될 수 있다는 점에 유의한다. 대안적인 기술들은 슬립 캐스팅, 압력 캐스팅 및 저압 사출 몰딩이다. 세라믹 오브젝트들을 제조하는 기술분야의 통상의 기술자는 후속하여 제시되는 사출 몰딩을 이러한 기술들로 대체할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법의 단계들의 일부를 개략적으로 예시한다. 도 2a는 사전 형성된 장벽 셀의 부분의 형상을 갖는 캐비티(224)를 포함하는 제1 몰드(226)를 제시하고, 도 2a는 제1 몰드(226) 내로 재료 믹스를 주입하기 위한 장치(222)를 제시한다. 이 장치(222)는 예를 들어 제1 몰드(226) 내로 제1 재료를 주입하는데 이용되는 나선 형상 스크류를 포함한다. 제1 몰드(226)와 제2 몰드(266)는 둘 다 장벽 셀의 특정 형상을 제조하도록 적응될 수 있는데, 이는 제조되는 구조체들의 조합이 장벽 셀을 형성한다는 것을 의미한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 제1 몰드(226)는 장벽 셀의 외측 및 내측 표면의 일부를 정의하고, 제2 몰드(희생 층이 제공된다고 가정함)는 장벽 셀의 외측 표면의 다른 부분을 정의한다. 따라서, 몰드들(226, 266)은 나머지 부분(도 2c에 개략적으로 도시된 바와 같이 형성됨)이 그 부분에 (희생 층으로) 이음매 없이 접속/접하도록 하는 형상을 또한 갖는다. 희생 층은 장벽 셀 내부에 캐비티 공간을 정의하는데 이용된다. 희생 층이 사전 형성된 장벽 셀로부터 제거될 때, 캐비티가 남겨지고, 그것 내에는 나중 스테이지들에서 발광 재료가 제공될 수 있다.
도 2c는 희생 층(268)을 갖는 부분(248)이 제공되는 제2 몰드(266)를 제시한다. 제2 몰드(266) 내부에서, 희생 층(268)을 갖는 부분(248) 위에는, 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분의 형상을 갖는 개방 공간(264)이 있다. 도 2c의 예에서, 제2 몰드(260)는, 채널이 사전 형성된 장벽 셀에 형성되도록 개방 공간(264) 내로 연장되는 돌출부(270)를 포함한다. 도 2c의 좌측 단부에는, 제2 몰드(266)의 개방 공간(264) 내로 재료 믹스를 주입하는데 이용되는 장치(262)가 또한 제시된다.
제조 단계들을 논의한 도 2a 및 도 2c의 컨텍스트에 대한 추가 상세는 예를 들어 "Ceramic Injection Molding"(MUTSUDDY, B. 및 FORD, G., 출판사: Chapman & Hall, 1995)에서 찾아볼 수 있다.
도 2b는 사전 형성된 장벽 셀의 부분(248) 상에 희생 층을 제공하는 단계의 실시예를 제시한다. 도 2b에서, 부분(248)이 제공되는 제3 몰드(246)가 도시되어 있다. 부분(248)과 제3 몰드(246) 사이에, 희생 층의 형상을 정의하는 개방 공간이 있다. 도 2b의 상부에는, 부분(248) 상에 희생 층을 형성하기 위해 개방 공간(244) 내로 희생 재료를 주입하는데 이용되는 장치(242)가 제시된다. 희생 재료는 또한 부분(248) 상에 상이한 방식들로 제공될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 희생 재료의 시트들은 조각들로 절단되어, 부분(248) 상에 제공될 수 있다. 또는, 다른 예에서, 희생 층은 잉크젯 프린터들과 유사한 방식으로 동작하는 프린터로 인쇄될 수 있거나, 또는 희생 재료는 부분 상에 디스펜싱되거나, 또는 부분은 희생 재료의 층으로 국소적으로 라미네이팅된다. 희생 층을 제공하는 단계는 상기 예들로만 한정되지는 않는다.
도 2d는 사전 형성된 장벽 셀(280)을 개략적으로 도시한다. 도 2d에 제시된 바와 같은 사전 형성된 장벽 셀(280)은 도 2a 내지 도 2c의 제조 스테이지들의 결과일 수 있다. 이 사전 형성된 장벽 셀(280)은 희생 재료(284)로 채워지는 내측 공간을 포함하고, 무기 입자들과 믹스된 바인더로 이루어지는 외측 벽(282)을 포함한다. 선택적으로, 외측 벽(282)은 희생 재료(284)로 채워진 공간에 대한 액세스를 제공하는 채널(286)을 포함한다.
도 3a 및 도 3b는 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법의 선택적인 단계들을 개략적으로 예시한다. 도 3a에서, 사전 형성된 장벽 셀(280)은 용해 액체(304)가 있는 조(bath)(320)에 배치될 수 있다는 것이 개략적으로 도시되어 있다. 용해 액체(304)는 사전 형성된 장벽 셀(280)의 벽들에 존재하는 바인더의 적어도 일부를 용해하기에 적합할 수 있다. 다른 실시예에서, 용해 액체는 희생 층의 일부를 또한 용해할 수 있다. 용해 액체(304)가 있는 조(302)에 사전 형성된 장벽 셀(280)을 배치할 필요는 없다는 점에 유의해야 한다. 다른 실시예들에서, 용해 액체는 사전 형성된 장벽 셀(280)에 걸쳐 스프레이되거나, 또는 사전 형성된 장벽 셀(280)은 용해 액체(304)의 스트림에서 제공된다. 예를 들어 희생 재료가 용해 액체(304)에서 용해되지 않지만 다른 용해 액체에서는 용해될 때 희생 재료를 용해하기 위해 다른 용해 액체를 제공하는 추가 스테이지들이 제공될 수 있다는 점에 유의한다.
도 3b는 사전 형성된 장벽 셀(280)이 사전 형성된 장벽 셀(280)을 가열하기 위해 오븐(352)에 제공될 수 있다는 것을 개략적으로 도시한다. 가열 동안, 바인더는 (적어도 부분적으로) 제거될 수 있고, 희생 층은 (적어도 부분적으로) 제거될 수 있고, 그리고/또는 사전 형성된 장벽 셀(280)은 세라믹 광 투과성 장벽 셀의 최종 세라믹 재료 및 형상을 형성하도록 소결될 수 있다.
도 4a는 세라믹 광 투과성 셀(400)을 개략적으로 제시한다. 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400)은 가스와 액체에 대한 장벽인 광 투과성 세라믹 재료의 외측 벽들(406)을 포함한다. 외측 벽들(406)은 모놀리식 구조체를 함께 형성한다. 외측 벽들(406)은 캐비티(402)를 인클로징하고, 선택적으로 채널(404)이 캐비티(402)와 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400)의 주변 사이에 제공될 수 있다. 채널(404)을 무시할 때, 캐비티는 액체들과 가스들에 대하여 보호되는데, 그 이유는 외측 벽들(406)이 가스들과 액체들에 대해 투과성이 아니기 때문이다. 실시예에서, 외측 벽들(406)은, 외측 벽들(406)이 또한 캐비티(402)에서 발생된 열이 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400)의 주변을 향하여 전도되어야 할 때 유리한 양호한 열 전도체이도록 세라믹 재료로 이루어진다. 외측 벽들의 세라믹 재료는 알루미늄 산화물에 기초할 수 있다. 종종 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400)은 도 2e, 도 3a 및 도 3b의 사전 형성된 장벽 셀(280)보다 작은 형상을 갖는다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 소결 단계 중에, 사전 형성된 장벽 셀(280)은 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400)의 최종 요구된 크기로 줄어든다. 도 4a에서, 캐비티의 깊이는 d로 표시된다. 깊이 d는 전형적으로 0.05㎜ 내지 1㎝, 또는 다른 예에서는 0.1 내지 0.5㎜의 범위에 있다.
도 4b 및 도 4c는 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400)을 제조하는 방법의 일부 선택적인 단계들을 개략적으로 예시한다. 도 4b에서, 발광 재료(424)가 세라믹 광 투과성 장벽 셀의 캐비티(402) 내로 제공되는 것이 개략적으로 도시되었다. 예로서, 이것은 발광 재료를 갖는 액체를 캐비티(402) 내로 주입하기 위해 주입 수단(422)을 이용함으로써 행해질 수 있다. 도 4c에서, 채널(404)이 액밀 및 기밀 밀봉(446)으로 폐쇄되는 것이 도시되었다. 이것은, 제공된 재료 믹스가 세라믹 재료 또는 예를 들어 유리로 되고 세라믹 광 투과성 장벽 셀의 외측 벽들(406)의 세라믹 재료에 타이트닝하도록 채널의 환경을 국소적으로 가열함으로써 그리고 채널 내에 그리고 상에 무기 입자들을 제공함으로써 행해질 수 있다. 레이저(442)에 의해 발생된 레이저 광은 채널 및 채널의 직접적인 환경을 국소적으로 가열하는데 이용될 수 있다. 채널을 밀봉하기 위해 재료 믹스를 이용할 필요는 없다. 기밀 밀봉(air and gas tight)을 제조하기 위한 성분들을 포함하는 다른 재료 믹스들이 또한 이용될 수 있다. 이러한 채널을 폐쇄하는 것에 대한 추가 정보는 예를 들어 WO2008078228A1에서 찾아볼 수 있다.
도 4d 및 도 4e는 세라믹 광 투과성 장벽 셀들(470, 480)의 실시예들을 개략적으로 제시한다. 도 4d에서, 세라믹 광 투과성 장벽 셀(470)의 다른 실시예의 단면도가 제공된다. 세라믹 광 투과성 장벽 셀(470)의 캐비티(472) 내에는, 세라믹 광 투과성 장벽 셀(470)의 전방 벽과 후방 벽 사이에 지지부(476)가 제공된다. 이러한 지지부(476)는 예를 들어 소결 스테이지 중에 캐비티가 붕괴하는 것을 방지하기 위해 제공될 수 있다. 하나보다 많은 지지부(476)가 또한 제공될 수 있다. 이러한 지지부는 지지부(476)의 형상을 정의하는 리세스를 포함하는 제1 몰드를 이용함으로써 사전 형성된 장벽 셀의 부분을 형성하는 스테이지에서 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 희생 층이 부분 상에 제공될 때, 희생 층에는 홀이 존재할 수 있거나 생성될 수 있는데, 이는 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분을 형성하는 스테이지 동안에 재료 믹스가 주입되는 공간을 정의한다. 도 4e에서, 디스크 형상 세라믹 광 투과성 장벽 셀(480)의 3차원 뷰가 제시된다. 세라믹 광 투과성 장벽 셀의 가능한 형상들은 디스크 형상 세라믹 광 투과성 장벽 셀(480)로 제한되지는 않는다는 점에 유의해야 한다. 다른 가능한 형상들은 (직사각형) 평탄 박스 형상, 돔 형상, 렌즈 형상, 방울 형상 등이다. 모든 예들에서 (발광 재료를 위한) 캐비티는 장벽 셀을 따라 균질의 깊이를 갖지만, 세라믹 광 투과성 장벽 셀들의 실시예들은 단일 깊이의 캐비티들을 갖는 세라믹 광 투과성 장벽 셀들로 제한되지는 않는다는 점에 또한 유의해야 한다. 특정 응용들에서, 예를 들어, 컬러 차이들이 장벽 셀을 따라 생성되어야 할 때 또는 수신된 광이 전체 장벽 셀을 따라 균질의 광 분포를 갖지 않을 때, 가변 양의 발광 재료가 다양한 위치들에 존재하도록 캐비티의 깊이를 변화시킬 필요가 있을 수 있다.
세라믹 광 투과성 장벽 셀(400)의 캐비티(402) 내에 제공되는 발광 재료(424)는 (예를 들어, 페릴렌 유도체에 기초하는) 유기 발광 재료, 무기 발광 재료, 양자 구속을 나타내며 적어도 일 차원에서 나노미터 범위의 크기를 갖는 재료(예를 들어, 양자 점들, 양자 로드들 및 양자 테트라포드들) 중 하나일 수 있다.
실시예에서, 재료 믹스는 무기 발광 인광체를 또한 포함한다(예를 들어, 재료 믹스는 알루미나의 입자들 및 Ce:YAG의 1% 입자들을 포함한다). 다음에, 장벽 셀은 수신된 광의 적어도 일부를 황색 광으로 변환하고, 캐비티 내의 발광 재료는 방출된/투과된 광의 조합이 광 방출기로부터 수신된 광의 부분(예를 들어, 청색 광), 무기 인광체에 의해 발생된 황색 광, 및 캐비티 내의 발광 재료에 의해 발생된 적색 광을 포함하도록 광의 일부를 다른 컬러(예를 들어, 적색)의 광으로 변환하는데 이용될 수 있다.
유기 인광체들은 높은 양자 효율을 가지며 종종 투명한데, 이는 바람직하지 않은 산란을 방지하고 효율을 증가시킨다. 유기 발광 재료들은 더 많은 장점들을 갖는다. 발광 스펙트럼의 대역폭 및 위치는 가시 범위 내의 어딘가에 있도록 용이하게 설계될 수 있다. 이와 같이, 높은 효능으로 백색 광을 방출하는 광원을 제조하기가 비교적 용이하다. 백색 광은 광의 적어도 2개의 컬러들의 조합일 수 있고, 따라서 광원은 제1 컬러의 광을 방출하는 단일의 광 방출기를 포함할 수 있고, 제1 컬러의 광의 부분을 제2 컬러의 광으로 변환하는 적어도 하나의 유기 발광 재료를 포함할 수 있다.
유기 인광체는, 황색 방출 페릴렌 유도체 또는 적색/오렌지색 방출 페릴렌 유도체와 같은 페릴렌 유도체를 포함하는 재료일 수 있다. 이러한 페릴렌 유도체들은 Lumogen Yellow F083 또는 F170, Lumogen Red F305 및 Lumogen Orange F240 의 명칭으로 상업적으로 입수가능하다.
이러한 유기 발광 재료들 또는 염료들의 거의 제한되지는 않는 모음이 존재한다. 관련 예들은 페릴렌들(예컨대, 독일의 루트비히스하펜에 있는 BASF사로부터의 Lumogen이라는 상표명으로 알려진 염료들: Lumogen F240 Orange, Lumogen F300 Red Lumogen F305 Red, Lumogen F083 Yellow, Lumogen F170 Yellow, Lumogen F850 Green), 인도의 뭄바이에 있는 Neelikon Food Dyes & Chemical Ltd.사로부터의 Yellow 172, 및 쿠마린들(예를 들어, Coumarin 6, Coumarin 7, Coumarin 30, Coumarin 153, Basic Yellow 51), 나프탈이미드들(예를 들어, Solvent Yellow 11, Solvent Yellow 116), Fluorol 7GA, 피리딘들(예를 들어, 피리딘 1), 피로메텐들(예컨대, Pyrromethene 546, Pyrromethene 567), 우라닌, 로다민들(예를 들어, Rhodamine 110, Rhodamine B, Rhodamine 6G, Rhodamine 3B, Rhodamine 101, Sulphorhodamine 101, Sulphorhodamine 640, Basic Violet 11, Basic Red 2), 시아닌들(예를 들어, 프탈로시아닌, DCM), 스틸벤들(예를 들어, Bis-MSB, DPS)과 같은 염료들이고, 이들은 많은 상인으로부터 입수가능하다. 산성 염료들, 염기성 염료들, 직접 염료들 및 분산 염료들과 같은 수개의 다른 염료들은, 그들이 의도된 이용을 위해 충분히 높은 형광 양자 수율을 나타내는 한 이용될 수 있다. 따라서, 발광 성분들 중 하나 이상은 페릴렌 족들을 포함할 수 있다. 특히, 하나 이상의 발광 성분들은 청색 및/또는 UV 광에 의한 여기 시에 적색 발광을 발생시키도록 구성된다.
무기 발광 재료는 YAG 및/또는 LuAG와 같은 황색 또는 황색/녹색 방출 무기 인광체, 또는 ECAS 및/또는 BSSN과 같은 적색 무기 인광체를 포함할 수 있다.
발광 재료들로서 적합한 무기 인광체들의 예들은 세륨 도핑된 이트륨 알루미늄 가넷(Y3Al5O12:Ce3+, YAG:Ce 또는 Ce 도핑된 YAG로도 지칭됨) 또는 루테늄 알루미늄 가넷(LuAG, Lu3Al5O12), α-SiAlON:Eu2 +(황색), 및 M2Si5N8:Eu2 +(적색)(여기서, M은 칼슘(Ca), Sr 및 Ba로부터 선택된 적어도 하나의 원소임)을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 알루미늄의 일부는 가돌리늄(Gd) 또는 갈륨(Ga)으로 치환될 수 있고, 여기서 더 많은 Gd는 황색 방출의 적색 시프트를 초래한다. 다른 적합한 재료들은 적색 범위의 광을 방출하는 Sr2Si5N8:Eu2+와 같은 (Sr1 -x- yBaxCay)2- zSi5 - aAlaN8 - aOa:Euz 2 +를 포함할 수 있고, 여기서 0 ≤ a < 5, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 < z ≤ 1 및 (x+y) ≤ 1이다.
발광 재료는, 양자 구속을 나타내며 적어도 일 차원에서 나노미터 범위의 크기를 갖는 입자들을 포함할 수 있다. 이것은, 예를 들어, 입자들이 실질적으로 구형인 경우, 그들의 직경이 나노미터 범위에 있다는 것을 의미한다. 또는, 이것은, 예를 들어, 입자들이 와이어 형상인 경우, 와이어의 단면의 크기가 일 차원에서 나노미터 범위에 있다는 것을 의미한다. 나노미터 범위의 크기는, 그들의 크기가 적어도 1 마이크로미터보다 작고, 따라서 500 나노미터보다 작고, 0.5 나노미터 이상이라는 것을 의미한다. 실시예에서, 일 차원의 크기는 50 나노미터보다 작다. 다른 실시예에서, 일 차원의 크기는 2 내지 30 나노미터의 범위에 있다. 양자 구속은 입자들이 입자들의 크기에 종속하는 광학 특성들을 갖는다는 것을 의미한다. 이러한 재료들의 예들은 양자 점들, 양자 로드들 및 양자 테트라포드들이다.
본 발명의 실시예들에서, 발광 재료들은 양자 점들을 포함할 수 있다. 양자 점들은 단지 수 나노미터의 폭 또는 직경을 일반적으로 갖는 반도체 재료의 작은 결정들이다. 입사 광에 의해 여기될 때, 양자 점은 결정의 크기 및 재료에 의해 결정된 컬러의 광을 방출한다. 그러므로, 특정 컬러의 광은 점들의 크기를 적응시킴으로써 생성될 수 있다. 가시 범위 내의 방출을 갖는 가장 알려진 양자 점들은 카드뮴 황화물(CdS) 및 아연 황화물(ZnS)과 같은 쉘을 갖는 카드뮴 셀렌화물(CdSe)에 기초한다. 인듐 인화물(InP) 및 구리 인듐 황화물(CuInS2) 및/또는 은 인듐 황화물(AgInS2)과 같은 카드뮴 없는 양자 점들이 또한 이용될 수 있다. 양자 점들은 매우 좁은 방출 대역을 나타내고, 따라서 그들은 포화된 컬러들을 나타낸다. 또한, 방출 컬러는 양자 점들의 크기를 적응시킴으로써 용이하게 튜닝될 수 있다. 본 기술분야에 알려진 임의의 유형의 양자 점은, 그것이 적절한 파장 변환 특성들을 갖는다면, 본 발명에서 이용될 수 있다.
도 5a는 광원(500)의 실시예의 단면도를 개략적으로 제시한다. 광원(500)은, 예를 들어 원통 형상 또는 박스 형상을 가질 수 있는 하우징(504)을 포함한다. 하우징(504)은 광 방출기(506)가 제공되는 캐비티(502)를 인클로징한다. 광원(500)은 발광 재료를 포함하는 세라믹 광 투과성 장벽 셀(520)을 더 포함한다. 광 방출기(506)는 흡수 컬러 분포의 광을 적어도 포함하는 광(508)을 방출하고, 적어도 광(508)을 세라믹 광 투과성 장벽 셀(520)을 향해 방출한다. 예에서, 광 방출기(506)는 예를 들어 발광 다이오드(LED)와 같은 고체 상태 광 방출기이다. 광(508)의 일부는 흡수 컬러 분포에 따라 발광 재료에 의해 흡수되고, 방출 컬러 분포에 따라 다른 컬러의 광으로 변환된다. 광원에 의해 주변으로 방출되는 광(510)은 광 방출기(506)에 의해 방출되는 광(508), 및 세라믹 광 투과성 장벽 셀(520)의 발광 재료에 의해 방출되는 광을 포함할 수 있다. 세라믹 광 투과성 장벽 셀(520)은 발광 재료로부터 멀리 열을 전도할 수 있고, 광원(500)의 하우징(504)을 향해 열을 제공한다. 도 5a는 단지 광원(500)에서의 세라믹 광 투과성 장벽 셀(520)의 이용의 일 예이다. 광원(500)의 다른 구성들이 배제되지는 않는다. 다른 실시예에서, 예를 들어, 세라믹 광 투과성 장벽 셀(520)은 광 방출기(506)의 상부 바로 위에 위치된다.
도 5b는 조명 기구(550)의 실시예를 개략적으로 제시한다. 조명 기구(550)는 본 발명에 따른 광원(도시되지 않음)을 포함하거나, 본 발명에 따른 세라믹 광 투과성 장벽 셀(도시되지 않음)을 포함한다.
요약하면, 발광 재료를 인클로징하기 위한 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법 및 이러한 세라믹 광 투과성 장벽 셀이 제공된다. 사전 형성된 장벽 셀의 부분은 무기 입자들과 바인더를 포함하는 재료 믹스를 제1 몰드에 제공함으로써 형성된다. 캐비티를 정의하기 위해 희생 층이 이 부분 상에 제공된다(104). 사전 형성된 장벽 셀의 나머지 부분은 희생 층을 갖는 이 부분을 이미 포함하는 제2 몰드에 재료 믹스를 제공함으로써 형성된다. 희생 층은 캐비티를 획득하기 위해 적어도 부분적으로 제거된다. 선택적으로, 사전 형성된 장벽 셀은 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 획득하기 위해 가열(및/또는 소결)된다. 이 제조하는 방법은 대규모로 비교적 저비용으로 그리고 정확하게 형성된 세라믹 광 투과성 장벽 셀들을 생산하기에 적합하다.
위에서 언급된 실시예들은 본 발명을 제한하는 것보다는 예시하는 것이며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 첨부 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고서 많은 대안적인 실시예들을 설계가능할 것이라는 점에 유의해야 한다.
청구항들에서, 괄호 사이에 배치된 임의의 참조 부호들은 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 동사 "포함하다" 및 그것의 활용형의 이용은 청구항에 기술된 것들 외의 요소들 또는 스테이지들/단계들의 존재를 배제하지는 않는다. 단수 표현("a" 또는 "an")은 복수의 이러한 요소들의 존재를 배제하지는 않는다. 특정 수단들이 서로 상이한 종속 청구항들에 기술된다는 단순한 사실은 이러한 수단들의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.
Claims (15)
- 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400, 470, 480, 520)의 캐비티(402) 내에 발광 재료를 인클로징하기 위한 상기 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400, 470, 480, 520)을 제조하는 방법(100)으로서 - 상기 발광 재료는 흡수 컬러 분포에 따라 상기 발광 재료에 충돌하는 광의 일부를 흡수하고, 상기 흡수된 광의 일부를 방출 컬러 분포를 갖는 광으로 변환하도록 구성됨 -,
재료 믹스를 제1 몰드(226) 내로 제공함으로써 사전 형성된 장벽 셀(280)의 부분(248)을 형성하는 스테이지(102) - 상기 재료 믹스는 광 투과성 세라믹 재료를 형성하기 위해 무기 입자들과 바인더를 포함함 -,
상기 사전 형성된 장벽 셀(280)의 캐비티(402)를 정의하기 위해 상기 부분(248) 상에 희생 층(268)을 제공하는 스테이지(104) - 상기 희생 층(268)은 상기 세라믹 광 투과성 장벽 셀을 제조하는 방법(100)에서 희생되기 위한 희생 재료를 포함함 -,
상기 재료 믹스를 제2 몰드(266) 내로 제공함으로써 상기 사전 형성된 장벽 셀(280)의 나머지 부분을 형성하는 스테이지(106) - 상기 제2 몰드(266)는 상기 희생 층(268)을 갖는 상기 부분(248)을 포함함 -, 및
상기 사전 형성된 장벽 셀(280)로부터 상기 희생 층(268)을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(112) - 그에 의해, 상기 사전 형성된 장벽 셀(280)의 상기 캐비티(402)를 획득함 -
를 포함하고,
상기 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400, 470, 480, 520)은 모놀리식 세라믹 구조체(monolithic ceramic structure)를 가지는, 방법(100). - 제1항에 있어서,
상기 바인더를 적어도 부분적으로 제거하며 상기 사전 형성된 장벽 셀(280)을 상기 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400, 470, 480, 520)로 변환하기 위해 상기 사전 형성된 장벽 셀에 열을 가하는 스테이지(116)를 더 포함하고, 선택적으로 상기 희생 층(268)을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(112)는 상기 사전 형성된 장벽 셀(280)에 열을 가하는 스테이지(116)와 결합되는 방법(100). - 제1항에 있어서,
상기 부분(248)을 형성하는 스테이지(102) 및 상기 나머지 부분을 형성하는 스테이지(106)는 사출 몰딩, 슬립 캐스팅(slip casting), 압력 캐스팅(pressure casting) 또는 저압 사출 몰딩(low pressure injection molding) 중 하나에 의해 적어도 수행되는 방법(100). - 제1항에 있어서,
상기 나머지 부분을 형성하는 스테이지(106) 이후에, 상기 사전 형성된 장벽 셀(280)로부터 상기 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 용해 액체(304)를 상기 사전 형성된 장벽 셀(280)에 제공함으로써 상기 사전 형성된 장벽 셀(280)로부터 상기 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(108)를 더 포함하고, 선택적으로 상기 희생 층(268)을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(112)는 상기 바인더를 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(108)와 결합되는 방법(100). - 제1항에 있어서,
상기 희생 재료는,
용해 액체에서 용해가능한 제1 유기 재료,
제2 유기 재료 - 상기 제2 유기 재료는, 상기 제2 유기 재료의 열 분해가 시작되는 열 분해 온도로 가열될 때 휘발 성분들로 분해됨 -,
열 및/또는 촉매의 영향 하에서 탈중합(depolymerize)되는 재료,
광화학 반응의 결과로서 특정 용해 액체에서 용해가능하게 되는 재료,
용융 온도보다 높은 온도로 가열될 때 액체로 되는 재료, 및
상기 무기 입자들과 반응하지 않는 에칭 액체에 의해 에칭될 수 있는 재료
중 적어도 하나인 방법(100). - 제5항에 있어서,
상기 희생 층(268)을 적어도 부분적으로 제거하는 스테이지(112)는,
상기 희생 재료가 상기 용해 액체에서 용해가능한 상기 제1 유기 재료인 경우, 상기 희생 재료가 적어도 부분적으로 용해되는 상기 용해 액체를 상기 사전 형성된 장벽 셀에 제공하는 스테이지,
상기 희생 재료가 상기 분해 온도로 가열될 때 휘발 성분들로 분해되는 상기 제2 유기 재료인 경우, 상기 열 분해 온도보다 높은 온도로 상기 사전 형성된 장벽 셀을 가열하고, 상기 분해된 희생 재료를 제거하는 스테이지,
상기 희생 재료가 상기 열 및/또는 상기 촉매의 영향 하에서 탈중합되는 재료인 경우, 상기 촉매를 상기 사전 형성된 장벽 셀에 제공하고, 상기 탈중합을 획득하기에 충분히 높은 특정 온도로 상기 사전 형성된 장벽 셀을 가열하는 스테이지,
상기 희생 재료가 상기 광화학 반응의 결과로서 상기 특정 용해 액체에서 용해가능하게 되는 재료인 경우, 광을 상기 사전 형성된 장벽 셀에 제공하는 스테이지 - 그 이후에 상기 특정 용해 액체가 상기 장벽 셀에 제공됨 -,
상기 희생 재료가 용융 온도보다 높은 온도로 가열될 때 액체로 되는 재료인 경우, 상기 용융 온도보다 높은 온도로 상기 사전 형성된 장벽 셀을 가열하고, 위킹(wicking)에 의해 상기 액체를 제거하는 스테이지, 및
상기 희생 재료가 상기 에칭 액체에 의해 에칭될 수 있는 재료일 수 있는 재료인 경우, 에칭 액체를 상기 사전 형성된 장벽 셀에 제공하는 스테이지
중 적어도 하나를 포함하는 방법(100). - 제2항에 있어서,
상기 나머지 부분을 형성하는 스테이지(106)에서, 상기 캐비티(402)와 상기 사전 형성된 장벽 셀(280)의 외부 사이에 채널(404)이 개방 상태로 남겨지고,
상기 방법은,
상기 세라믹 광 투과성 장벽 셀(400, 470, 480, 520)을 획득하기 위해 상기 가열하는 스테이지(116) 이후에, 상기 채널(404)을 통해 상기 캐비티(402) 내로 상기 발광 재료를 제공하는 스테이지(118), 및
상기 채널(404)을 기밀 및 액밀 밀봉(air-tight and liquid-tight seal)(446)으로 밀봉하는 스테이지(120)
를 또한 포함하는 방법(100). - 제1항에 있어서,
상기 희생 층(268)을 제공하는 스테이지(104)는, ⅰ) 사출 몰딩, 슬립 캐스팅 또는 압력 캐스팅에 의해 상기 희생 층(268)을 제조하는 것, ⅱ) 상기 부분 상에 상기 희생 재료의 시트를 제공하는 것, ⅲ) 상기 부분 상에 상기 희생 재료의 층을 인쇄하는 것, ⅳ) 상기 부분 상에 희생 재료의 층을 디스펜싱하는 것, 및 ⅴ) 상기 부분을 상기 희생 층의 포일로 라미네이팅하는 것 중 적어도 하나를 포함하는 방법(100). - 제1항에 있어서,
상기 무기 입자들은 다음의 재료들, 즉 다결정질 알루미늄 산화물, 이트륨 알루미늄 가넷, 스피넬, 이트륨 산화물, 알루미늄 산질화물, 큐빅 지르코늄 이산화물 중 적어도 하나를 포함하는 방법(100). - 제3항에 있어서,
사출 몰딩에 의해 상기 부분(248) 및 상기 나머지 부분이 형성되는 경우(102, 106), 상기 바인더는 다음의 재료들, 즉 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 산화물, 폴리스티렌, 폴리아미드 중 적어도 하나를 포함하는 방법. - 광 투과성 세라믹 재료의 장벽 셀(400, 470, 480, 520)로서,
상기 장벽 셀(400, 470, 480, 520)은 모놀리식 세라믹 구조체를 가지며 발광 재료를 위한 캐비티(402)를 포함하고, 상기 장벽 셀(400, 470, 480, 520)의 외측 층은 가스들과 액체들에 대해 불투과성인 장벽 셀(400, 470, 480, 520). - 제11항에 있어서,
상기 캐비티(402) 내의 상기 발광 재료(424)를 더 포함하고, 상기 발광 재료(424)는 흡수 컬러 분포에 따라 상기 발광 재료(424)에 충돌하는 광의 일부를 흡수하고, 상기 흡수된 광의 일부를 방출 컬러 분포에 따른 광으로 변환하도록 구성되는 장벽 셀(400, 470, 480, 520). - 제12항에 있어서,
양자 구속(quantum confinement)을 나타내며 적어도 일 차원에서 나노미터 범위의 크기를 갖는 입자들을 상기 발광 재료(424)가 포함하는 것 - 상기 입자들의 예들은 양자 점들(quantum dots), 양자 로드들(quantum rods) 및 양자 테트라포드들(quantum tetrapods)임 -, 및
상기 발광 재료(424)가 무기 또는 유기 발광 재료를 포함하는 것
중 적어도 하나인 장벽 셀(400, 470, 480, 520). - 제11항에 있어서,
상기 장벽 셀(400, 470, 480, 520)은 상기 캐비티(402)에 대한 액세스를 제공하기 위해 상기 외측 층을 통하는 적어도 하나의 채널(404)을 포함하고, 상기 캐비티(402)가 상기 발광 재료(424)를 포함하는 경우, 상기 채널(404)은 기밀 및 액밀 밀봉(446)에 의해 폐쇄되는 장벽 셀(400, 470, 480, 520). - 광을 방출하기 위한 광원(500)으로서,
광을 방출하기 위한 광 방출기(506), 및
제12항에 따른 장벽 셀(400, 470, 480, 520)
을 포함하고,
상기 장벽 셀(400, 470, 480, 520)은 상기 광 방출기(506)에 의해 방출되는 광의 적어도 일부를 수신하도록 배열되는 광원(500).
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