(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック光透過性障壁セルの空洞内に発光材料を封入するためにモノリシックセラミック構造を有するセラミック光透過性障壁セルを製造する方法であって、
前記発光材料は、吸収色分布に従って、前記発光材料に衝突する光の部分を吸収し、該吸収される光の部分を発光色分布を有する光に変換するように構成され、
当該方法は、
−  材料ミックスを第１の型内に提供することによって、予成形障壁セルの部分を形成する段階であって、前記材料ミックスは、光透過性セラミック材料を形成する無機粒子とバインダとを含む段階と、
−  前記予成形障壁セルの空洞を定めるために前記部分の上に犠牲層を提供する段階であって、前記犠牲層は、前記セラミック光透過性障壁セルを製造する当該方法において犠牲にされる犠牲材料を含む段階と、
−  前記材料ミックスを第２の型内に提供することによって、前記予成形障壁セルの残余の部分を形成する段階であって、前記第２の型は、前記犠牲層を備える前記部分を含む段階と、
−  前記予成形障壁セルから前記犠牲層を少なくとも部分的に取り除き、それにより、前記予成形障壁セルの前記空洞を得る段階とを含む、
方法。
【請求項２】
前記バインダを少なくとも部分的に取り除くために、並びに前記予成形障壁セルを前記セラミック光透過性障壁セルに変態させるために、前記予成形障壁セルに熱を加える段階を更に含み、任意的に、前記犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階は、前記予成形障壁セルに熱を加える段階と組み合わせられる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記部分を形成する段階及び前記残余の部分を形成する段階は、射出成形、スリップ鋳造、圧力鋳造、又は低圧射出成形、のうちの１つによって少なくとも行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記残余の部分を形成する段階の後に、前記予成形障壁セルに溶解液を提供することによって、前記予成形障壁セルから前記バインダを少なくとも部分的に取り除く段階を更に含み、それは前記予成形障壁セルから前記バインダを少なくとも部分的に取り除き、任意的に、前記犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階は、前記バインダを少なくとも部分的に取り除く段階と組み合わせられる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記犠牲層は、少なくとも、
−  溶解液又は他の溶解液中で溶解可能である、第１の有機材料である、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記犠牲層は、
−  熱分解温度まで加熱されると分解して揮発性成分になる、第２の有機材料であって、第２の有機材料の熱分解は、前記熱分解温度で開始する、第２の有機材料、
−  熱及び／又は触媒の影響の下で解重合する材料、
−  光化学反応の結果として特定の溶解液中で溶解可能になる材料、
−  その溶解温度より上に加熱されると液体になる材料、
−  前記無機粒子と反応しないエッチング液によるエッチング処理によって取り除かれる材料、
のうちの少なくとも１つである、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階は、少なくとも、
−  前記犠牲材料が、前記溶解液又は前記他の溶解液中で溶解可能な前記第１の有機材料であるならば、前記溶解液又は前記他の溶解液を前記予成形障壁セルに提供する段階であって、前記犠牲層は前記予成形障壁セル内で少なくとも部分的に溶解する、段階、
を含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階は、
−  前記犠牲材料が、前記熱分解温度まで加熱されると分解して揮発性成分になる、前記第２の有機材料であるならば、前記予成形障壁セルを前記熱分解温度より上の温度まで加熱して、前記分解される犠牲材料を取り除く、段階、
−  前記犠牲材料が、熱及び／又は触媒の影響の下で解重合する材料であるならば、前記触媒を前記予成形障壁セルに提供して、前記予成形障壁セルを、前記解重合を得るのに十分な高い特定の温度まで加熱する、段階、
−  前記犠牲材料が、光化学反応の結果として前記特定の溶解液中で溶解可能になる材料であるならば、前記予成形障壁セルに光を提供し、然る後、前記特定の溶解液が前記予成形障壁セルに提供される、段階、
−  前記犠牲材料が、その溶解温度より上まで加熱されると液体になる前記材料であるならば、前記予成形障壁セルを前記溶解温度より上の温度まで加熱し、ウィッキングを用いて前記液体を取り除く、段階、
−  前記犠牲材料が、前記エッチング液によるエッチング処理によって取り除かれてよい材料であってよい前記材料であるならば、エッチング液を前記予成形障壁セルに提供する、段階、
のうちの少なくとも１つを含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記残余の部分を形成する段階において、通路が前記空洞と前記予成形障壁セルの外側との間で開いたままにされ、
当該方法は、
−  前記セラミック光透過性障壁セルを得る前記加熱する段階の後に、前記通路を介して前記発光材料を前記空洞内に提供する段階や、
−  前記通路を気密及び液密シールで封止する段階も含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記犠牲層を提供する段階は、ｉ）射出成形、スリップ鋳造、又は圧力鋳造を用いて前記犠牲層を製造すること、ｉｉ）前記部分の上に前記犠牲材料のシートを提供すること、ｉｉｉ）前記部分の上に前記犠牲材料の層を印刷すること、ｉｖ）前記部分の上に前記犠牲材料の層を分配すること、ｖ）前記部分を前記犠牲層のフォイルと積層すること、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記無機粒子は、以下の材料、即ち、多結晶酸化アルミニウム、イットリウムアルミニウムガーネット、スピネル、酸化イットリウム、アルミニウム酸窒化物、立方二酸化ジルコニウム、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記部分及び前記残余の部分が射出成形を用いて形成されるならば、前記バインダは、以下の材料、即ち、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシド、ポリスチレン、ポリアミド、のうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項１３】
光透過性セラミック材料の障壁セルであって、
当該障壁セルは、
空洞を含むモノリシックなセラミック構造と、
前記空洞内の発光材料とを含み、該発光材料は、吸収色分布に従って、前記発光材料に衝突する光の部分を吸収し、発光色分布に従って、前記吸収される光の部分を光に変換するように構成され、
当該障壁セルの外側層が、気体及び液体を通さない、
障壁セル。
【請求項１４】
当該障壁セルは、
−  前記発光材料が、量子閉込めを示し且つ少なくとも一次元においてナノメートル範囲内の大きさを有する粒子を含み、該粒子は、量子ドット、量子ロッド、又は量子テトラポッドのうちのいずれか１つを含むこと、
−  前記発光材料は、無機発光材料又は有機発光材料を含むこと、
のうちの少なく１つである、
請求項１３に記載の障壁セル。
【請求項１５】
前記障壁セルは、前記空洞へのアクセスをもたらすために、前記外側層を通じる少なくとも１つの通路を含み、前記空洞が前記発光材料を含むならば、前記通路は気密及び液密シールによって閉塞される、請求項１３に記載の障壁セル。
【請求項１６】
光を放射する光源であって、
−  光を放射する光エミッタと、
−  請求項１３に記載の障壁セルとを含み、該障壁セルは、当該光源によって放射される前記光の少なくとも部分を受け取るように構成される、
光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光透過性障壁セル(light  transmitting  barrier  cell)を製造する製造方法に関する。光透過性障壁セルは、如何なる液体も如何なる気体も障壁セルを貫通して発光材料に達し得ないよう、光透過性障壁セルの空洞内に発光材料(luminescent  material)を封入するためにある。
【０００２】
本発明は、更に、セラミック光透過性材料の障壁セルに関する。
【背景技術】
【０００３】
幾つかの発光材料、特に、量子ドットは、水分及び酸素から守られる必要がある。何故ならば、それらが酸素又は水と接触するとき、それらはそれと反応して機能不全になるからである。従って、それらは気密及び液密なパッケージ内に設けられる必要がある。そのような気密パッケージを提供する従来的な方法は、例えば、透明な又は半透明なセル状構造の２つの半体を製造し、半体のうちの１つの内に量子ドットを提供し、そして、第２の半体を第１の半体に気密に接着させることである。しばしば、量子ドットの層は薄くなければならず、よって、セル状構造の空洞も薄い。過剰な量の接着剤が用いられるときには、空洞内で、量子ドットの大き過ぎる部分が過剰な量の接着剤によって押しやられ、その結果、拒絶されなければならない量子ドットセルがもたらされることがある。有機接着剤が用いられるときには、気密パッケージを創り出すのは困難である。何故ならば、有機接着剤は、しばしば気体を通すからである。有機接着剤を用いる代わりに、２つの半体は、ガラスフリット結合(glass  frit  bonding)を用いて互いに連結させられてよい。
【０００４】
発光材料は、吸収分布に従って光を吸収し、それらは、吸収したエネルギを、発光分布に従って放射される他の色の光に向かって変換する。一般的に、他の色の光は、吸収される光の波長よりも長い波長を有する。発光材料の、より具体的には、量子ドットの、更なる特性は、それらが比較的暖かくなると、それらがより少ない効率で光を変換することである。量子ドットの温度が高くなり過ぎるときには、量子ドットが劣化させられることさえあり、或いは破壊されさえすることさえもある。使用中、発光材料は、ストークスシフトの故に暖かくなり、それは全ての吸収される光が他の波長の光に向かって変換されるのでなく、吸収される光エネルギの一部が熱に向かって変換されることを意味する。従って、解決策が発光材料を気密に封止するよう設計されるとき、それは発光材料から熱を奪い得なければならない。
【０００５】
公開された特許出願であるＵＳ２０１３／０２２３９２２は、気密なセル状構造の製造を開示しており、セル状構造内には、例えば、量子ドットが提供されてよい。セル状構造は、ガラス被覆ガスケットを提供することによって、或いは、ガラス基板上に第１のガラス基板上の低融解温度ガラスの構造を提供し、引き続き、例えば、第１のガラス基板上の量子ドットをガスケット又は構造の間に提供し、然る後、この上に第２のガラス基板を提供し、最終的に、それらが基板に留まるよう、ガラス被覆ガスケット又は構造を加熱することによってセル状構造を堅くすることによって、製造される。ガラス被覆ガスケット又は構造のガラスは、２００〜５００℃の範囲内の、比較的低い温度で溶解するが、その温度は、量子ドットの実質的な部分が欠陥品になるよう、量子ドットについて依然として高過ぎることがある。更に、製造プロセスは比較的高価である。何故ならば、それは、在庫が維持されなければならない並びに組み立てられなければならない、幾つかの部品の製造を必要とするからである。従って、引用する特許出願のプロセスに従って製造されるセル状構造は、比較的高価である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発光材料をより気密に封止するのに適したセル状構造をより効率的に製造する製造方法を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、セラミック光透過性障壁セルを製造する製造方法を提供する。本発明の第２の特徴は、光透過性セラミック材料の障壁セルを提供する。有利な実施態様は、従属項中に定められる。
【０００８】
本発明の特徴に従ったセラミック光透過性障壁セルを製造する方法は、セラミック光透過性障壁セルを製造するためにあり、セラミック光透過性障壁セルは、セラミック光透過性障壁セルの空洞内に発光材料を封入する。発光材料は、吸収色分布に従って、発光材料に衝突する光の部分を吸収し、且つ吸収される光の部分を発光色分布を有する光に変換するように構成される。当該方法は、ｉ）材料ミックスを第１の型内に提供することによって、予成形障壁セルの部分を形成する段階であって、材料ミックスは、光透過性セラミック材料を形成する無機粒子とバインダとを含む、段階と、ｉｉ）予成形障壁セルの空洞を定めるために、前記部分の上に犠牲層を提供する段階であって、犠牲層は、セラミック光透過性障壁セルを製造する方法において犠牲にされる犠牲材料を含む、段階と、ｉｉｉ）材料ミックスを第２の型内に提供することによって、予成形障壁セルの残余の部分を形成する段階であって、第２の型は、犠牲層を備える前記部分を含む、段階と、ｉｖ）予成形障壁セルから犠牲層を少なくとも部分的に取り除き、それにより、予成形障壁セルの空洞を得る段階とを含む。
【０００９】
光透過性障壁セルを製造する方法は、そのような光透過性障壁セルを製造する効率的な方法である。何故ならば、最終製品は、１つの一連のステップにおいて製造され、後に組み立てられ／締め付けられ／接着さればならない半製品の製造を必要としないからである。特に、これは予成形障壁セルの残余の部分に当て嵌まる。残余の部分は、犠牲層を備える部分を既に含む第２の型内で形成される。これは、残余の部分が、犠牲層を備える第１の部分に直接的に付着するのを可能にする。それにより、１つのステップにおいて、残余の部分は製造され、且つ前記部分に組み立てられる。
【００１０】
製造方法は、１つの製造装置内への、或いは、協働し、且つ、例えば、コンベヤ又はロボットアームで、互いに直接的に連結される、幾つかの装置内への、製造段階の完全統合を可能にする。加えて、犠牲層を用いることは、予成形障壁セル内に、よって、光放射性障壁セル内に空洞を正確に製造する、比較的効率的な方法であることに気付かされる。
【００１１】
要約すれば、セラミック光透過性障壁セルを製造する方法は、セラミック光透過性障壁セル内に空洞を得るために、犠牲層を有利な方法において用い、且つ、残余の部分を形成するステップを、この残余の部分を製造し且つこの残余の部分を第１の部分に直接的に組み立てる効率的な方法として用いる。より具体的には、残余の部分が第２の型内に形成されるときに、犠牲層が第１の部分に存在するという事実は、第１の部分への組立てを伴う残余の部分の統合的な形成を可能にする。犠牲層がそこにないならば、空洞は製造されず、第１の部分及び残余の部分は別個に製造されなければならない。
【００１２】
任意的に、当該方法は、バインダを少なくとも部分的に取り除くために、並びに予成形障壁セルをセラミック光透過性障壁セルに変態させるために、障壁セルに熱を加える段階を更に含む。予成形障壁セルは、未だ完全に完成させられていない。何故ならば、バインダは、依然として予成形障壁セル内にあり、材料ミックス中に存在する無機粒子は、最終的なセラミック形状を得るために未だ燒結されていないからである。加熱は、バインダが蒸発する、（熱的に）分解して揮発性成分になる、或いは気体（空気）と反応して揮発性成分（例えば、気体）になるのを可能にする、極めて効率的な処理であり、加熱は、最終的なセラミック材料を創り出す極めて効率的なステップでもある。加熱段階において、物体は縮むことがあり、よって、セラミック光透過性障壁セルは、予成形障壁セルよりも小さいことがあることが留意されるべきである。バインダは不透明な材料であることがあるので、予成形障壁セルは未だ光を透過しないことがあるのが留意されるべきである。少なくとも加熱後に（例えば、セラミックが形成されるときに）、製造されるセラミック障壁セルは光を透過する。
【００１３】
光透過性は、光が障壁セルの表面に衝突するときに、少なくとも幾らかの光が障壁セルを通じて透過させられることを意味する。この透過は本質的に直線内にない。何故ならば、障壁セルの壁は半透明であることがあり、よって、光を（僅かに）散乱させるからである。ある実施例において、障壁セルが発光材料を含まないと仮定するとき、障壁セルに衝突する可視光の少なくとも６０％は障壁セルを通じて透過させられる。可視光は人間の裸眼に見える光である。
【００１４】
任意的に、部分を形成する段階及び残余の部分を形成する段階は、射出成形、スリップ鋳造、圧力鋳造、又は低圧射出成形、のうちの１つによって少なくとも行われる。スリップ鋳造及び圧力鋳造は、セラミック物体を製造する分野からの技術である。それらの技法において、材料ミックスのバインダは、しばしば、例えば、水のような、液体である。射出成形及び低圧射出成形は、しばしば、プラスチック物体を製造するために用いられる。射出成形及び／又は低圧射出成形が用いられるとき、バインダは、例えば、合成バインダ樹脂又は天然バインダ（例えば、ワックス）であってよいバインダ樹脂である。スリップ鋳造、圧力鋳造、及び低圧射出成形に対する射出成形の利点は、それが比較的低コストで大量生産により良好に適することであり、より多くの精度をもたらすことがある。更に、射出成形技法は、（異なる型を用いることによって）製造される最終的な形状に関して極めて柔軟である。追加的な利点は、２つの射出成形段階を用いることによって、部分が第２の型内に存在し、第１の段階におけると同じ材料が射出される、第２の射出成形段階において、実質的にモノリシックな光透過性障壁セルが製造されることがあることである。そのようなモノリシックな光透過性障壁セルは機械的により強く、液体及び気体についてのより良好な障壁である。
【００１５】
ある実施態様において、予成形障壁セルを加熱する段階は、予成形障壁セルが、バインダの少なくとも部分的な除去を可能にする温度まで導かれる、第１の加熱段階を含み、予成形障壁セルが、最終的な製品、即ち、セラミック光透過性障壁セルに向かって燒結される、第２の加熱段階を含む。
【００１６】
任意的に、犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階は、障壁セルに熱を加える段階と組み合わせられる。この任意的な実施態様において、それらの段階は組み合わせられて、効率的な製造プロセスをもたらす。
【００１７】
任意的に、セラミック光透過性障壁セルを製造する方法は、予成形障壁セルに溶解液を提供することによって、予成形障壁セルからバインダを少なくとも部分的に取り除く段階を更に含み、それは予成形障壁セルからバインダを少なくとも部分的に取り除く。犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階は、予成形障壁セルの残余の部分を形成する段階を形成する後に行われる。バインダの一部を液体で溶解することは、予成形障壁セルからバインダを取り除く比較的安価で効率的なステップである。上の任意的な実施態様の１つにおいて議論したように、これを予成形障壁セルが加熱される前に行うのが有利なことがある。何故ならば、バインダを部分的に溶解することは、多孔性の予成形障壁セルを創り出すからであり、気体は多孔性の予成形障壁セルを通じて逃げ出す。加熱中、予成形障壁セル気体が、障壁セル内に生成されることがあり（何故ならば、例えば、犠牲層の一部が熱分解して気体になり或いは酸素と反応して揮発性成分（例えば、気体）の混合物になるからであり、或いは、何故ならば、例えば、予成形障壁セル内に依然として存在するある程度のバインダが酸素と反応するからである）、多孔性の構造は、これらの気体が逃げ出して、障壁セル内に亀裂が生じること又は障壁セル全体が破裂することを防止するのを可能にする。同じ理由及び更なる理由のために、犠牲層が少なくとも部分的に取り除かれる前に、バインダを溶解液中で少なくとも部分的に溶解させるのが有利なことがある。何故ならば、犠牲層を取り除く間に、気体が生成されることがあるからである。更なる理由は、犠牲層が同じ又は他の溶解液中で溶解されてもよく、次に、多孔性の構造が犠牲材料へのアクセスをもたらすことがあることである。
【００１８】
任意的に、犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階は、バインダを少なくとも部分的に取り除く段階と組み合わせらされてよい。バインダ及び犠牲材料は、両方とも、同じ溶解液中で溶解することがあってよく、それは両方の段階を組み合わせて１つの効率的で効果的な段階にする機会を創り出す。
【００１９】
任意的に、犠牲材料は、溶解液又は他の溶解液中で溶解可能である第１の有機材料、第２の有機材料熱分解温度まで加熱されると分解して揮発性成分（例えば、気体）になる第２の有機材料、熱及び／又は触媒の影響の下で解重合する材料（例えば、ポリ−オキシメチレン又はポリ−α−オキシメチルスチレン）、光化学反応の結果として特定の溶解液中で溶解可能になる材料（例えば、ノボラック（フェノール−ホルムアルデヒド）樹脂、ポリメタクリル酸メチル、又はポリスルホン）、その溶解温度より上に加熱されると液体になる材料、無機粒子と反応しないエッチング液によるエッチング処理によって取り除かれる材料（金属、例えば、銅又はモリブデンのフォイル）、のうちの少なくとも１つである。これらの種類の材料は、セラミック光透過性障壁セル内に空洞を製造する効果的な材料である。何故ならば、それらは予成形障壁セルから効率的に取り除かれ得るからである。特定の溶解液は溶解液又は他の溶解液と等しくてよいことに留意のこと。第２の有機材料が分解して揮発性成分（例えば、気体）になるとき、それは燃焼しないことが留意されるべきである。何故ならば、燃焼は、発熱化学反応がある反応であり、その間に、例えば、炎が形成され、そのような発熱反応は、障壁セルを損傷させることがあるからである。しかしながら、第２の有機材料が分解して揮発性成分になるとき、揮発性成分は、予成形障壁セルの直ぐ近傍にある他の気体と反応することがあるが、プロセスは、炎の生成を防止し且つ破裂を引き起こすのを防止するよう、制御されなければならない。更に、その溶解温度より上に加熱されると液体になる材料が用いられるならば、溶解温度は、犠牲層が製造方法のその段階においても固体のままであるよう、予成形障壁セルの残余の部分が製造される温度よりも上であるような値を有さなければならない。
【００２０】
任意的に、犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階は、ｉ）犠牲材料が、溶解液又は他の溶解液中で溶解可能な第１の有機材料であるならば、溶解液又は他の溶解液を予成形障壁セルに提供する段階であって、犠牲層は予成形障壁セル内で少なくとも部分的に溶解する段階、ｉｉ）犠牲材料が、分解温度まで加熱されると分解して揮発性成分（例えば、気体）になる、第２の有機材料であるならば、予成形障壁セルを熱分解温度より上の温度まで加熱段階、ｉｉｉ）犠牲材料が、熱及び／又は触媒の影響の下で解重合する材料であるならば、触媒を予成形障壁セルに提供して、予成形障壁セルを、解重合を得るのに十分な高い特定の温度まで加熱する段階、ｉｖ）犠牲材料が、光化学反応の結果として特定の溶解液中で溶解可能になる材料であるならば、予成形障壁セルに光を提供し、然る後、特定の溶解液が障壁セルに提供される段階、ｖ）犠牲材料が、その溶解温度より上まで加熱されると液体になる材料であるならば、予成形障壁セルを溶解温度より上の温度まで加熱し、ウィッキングを用いて液体を取り除く段階、ｖｉ）犠牲材料が、エッチング液によるエッチング処理によって取り除かれてよい材料であるならば、エッチング液を予成形障壁セルに提供する段階、のうちの少なくとも１つを含む。これらの段階は、特定の犠牲材料について、空洞が障壁セル内に創り出されるよう犠牲層を取り除く、効果的且つ効率的な方法である。上記ｉｉｉ）に関して、触媒を犠牲材料と接触させ得るよう、触媒は気相にあってよい。上記ｖ）に関して、ウィッキングは、蝋燭の芯を用いるような、毛管作用を用いた材料による液体の吸収である。
【００２１】
任意的に、予成形障壁セルの残余の部分を形成する段階において、通路は空洞と予成形障壁セルの外側との間に開けられたままであり、当該方法は、セラミック光透過性障壁セルを得るために予成形障壁セルを加熱する段階の後に、通路を介して発光材料を空洞内に提供する段階と、通路を気密及び液密シールで封止する段階とを更に含む。発光材料は液体内に提供されてよく、液体は通路を介して空洞内に導かれてよい。そのような通路を製造することは、コストを有意に増大させない。何故ならば、第２の型のみが、通路の場所を定める突起を有する必要があるからである。通路にもたらされるシールは、セラミックシールであってよいが、通路は、フリットガラス(frit  glass)、金属、合金（例えば、はんだ）によって封止されてもよく、合成接着剤によって封止されてさえもよい。合成接着剤は、必ずしも１００％気密でないが、通路の比較的小さな直径の故に、シールを通ることがある気体の量は極めて低い。
【００２２】
任意的に、犠牲層を提供する段階は、ｉ）射出成形を用いて犠牲層を製造すること、ｉｉ）部分の上に犠牲材料のシートを提供すること、ｉｉｉ）部分の上に犠牲材料の層を印刷すること、ｉｖ）部分の上に犠牲材料の層を分配（ディスペンス）すること、ｖ）部分に積層（ラミネート）すること、のうちの少なくとも１つを含む。部分の上に犠牲層を提供する或いは創り出すこれらの方法は、そのような層を提供する或いは創り出す効率的且つ効果的な方法である。
【００２３】
任意的に、無機粒子は、多結晶酸化アルミニウム(Al2O3)、イットリウムアルミニウムガーネット(Y3Al5O12)、スピネル(MgAl2O4)、酸化イットリウム(Y2O3)、アルミニウム酸窒化物(AlON)、立方二酸化ジルコニウム(ZrO2)の粒子を含む。これらの材料は、光透過性のセラミック構造を製造するのに適している。更に、多結晶酸化アルミニウム製のセラミックのような、多くのセラミックは、高い熱伝導性を有し、それは空洞内の発光材料から熱を除去する脈絡において有利である。
【００２４】
任意的に、バインダは、以下の材料、即ち、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシド、ポリスチレン、ポリアミド(Nylon)、のうちの少なくとも１つを含む。
【００２５】
本発明の第２の特徴によれば、障壁セルが提供される。障壁セルは、光透過性セラミック材料で作製される。障壁セルは、モノリシック構造を有し、発光材料のための空洞を含む。障壁セルの外側層は、気体及び液体を通さない。セラミックは強く頑丈な材料であり、幾つかのセラミック材料は液体及び気体のための優れた障壁をもたらし、高い熱伝導性を備える材料でもあり、それは発光材料から熱が取り除かれる必要があるときに有利である。障壁セルの構造がモノリシック構造であるという事実は、気体及び液体に関する良好な不浸透特性をもたらす。「モノリシック構造」という用語は、空洞へのアクセスをもたらす通路又は孔が存在することを排除しないことが留意されるべきである。更に、「モノリシック構造」という用語は、そのような通路又はそのような孔が特定の材料で後に封止される障壁セルの実施態様を排除しない。モノリシック構造という用語は、障壁セルが最大部分について１つのモノリシックセラミック構造から成ることを意味し、例えば、互いに接触される、幾つかのセラミック要素を含まない。
【００２６】
本発明の第２の特徴に従った障壁セルは、本発明の第１の特徴に従った方法と類似の利益をもたらし、その方法の対応する実施態様と類似する効果を伴う類似の実施態様を有する。
【００２７】
任意的に、障壁セルは、空洞内の発光材料を更に含み、発光材料は、吸収色分布に従って、発光材料に衝突する光の第１の部分を吸収し、発光色分布に従って吸収される光の部分を光に変換するように構成される。
【００２８】
任意的に、発光材料は、量子閉込め(quantum  confinement)を示し且つ少なくとも一次元においてナノメートル範囲内の大きさを有する粒子を含む。
【００２９】
任意的に、発光材料は、量子ドット(quantum  dots)、量子ロッド(quantum  rods)、及び量子テトラポッド(quantum  tetrapods)、のうちの１つを含む。
【００３０】
任意的に、発光材料は、有機発光材料を含む。
【００３１】
任意的に、障壁セルは、空洞へのアクセスをもたらすために、外側層を通じる少なくとも１つの通路を含む。
【００３２】
任意的に、空洞が発光材料を含むならば、通路は気密及び液密シールによって閉塞される。
【００３３】
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に記載する実施態様から明らかであり、それらを参照して解明されるであろう。
【００３４】
本発明の上述の選択肢、実施、及び／又は特徴の２つ又はそれよりも多くを、有用であると考えられる任意の方法において組み合わせてよいことが、当業者によって理解されるであろう。
【００３５】
当業者は、本記述に基づき、方法及び／又は装置の記載した修正及び変更に対応する、装置及び／又は方法の修正及び変更をそれぞれ実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】セラミック光透過性障壁セルを製造する方法を概略的に示すフローチャートである。
【図２ａ】セラミック光透過性障壁セルを製造する方法のステップの一部を概略的に示す図である。
【図２ｂ】セラミック光透過性障壁セルを製造する方法のステップの一部を概略的に示す図である。
【図２ｃ】セラミック光透過性障壁セルを製造する方法のステップの一部を概略的に示す図である。
【図２ｄ】予成形障壁セルを概略的に示す図である。
【図３ａ】セラミック光透過性障壁セルを製造する方法の任意的なステップを概略的に示す図である。
【図３ｂ】セラミック光透過性障壁セルを製造する方法の任意的なステップを概略的に示す図である。
【図４ａ】セラミック光透過性障壁セルを製造する方法の幾つかの任意的なステップを概略的に示す図である。
【図４ｂ】セラミック光透過性障壁セルを製造する方法の幾つかの任意的なステップを概略的に示す図である。
【図４ｃ】セラミック光透過性障壁セルを製造する方法の幾つかの任意的なステップを概略的に示す図である。
【図４ｄ】セラミック光透過性障壁セルの現在の実施態様を概略的に示す図である。
【図４ｅ】セラミック光透過性障壁セルの現在の実施態様を概略的に示す図である。
【図５ａ】光源の実施態様を概略的に示す図である。
【図５ｂ】照明器具の実施態様を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
異なる図面中で同じ参照番号によって示される品目は、同じ構造的な構成及び同じ機能を有し、或いは同じ信号であることが、留意されなければならない。そのような品目の機能及び／又は構造が説明される場合、詳細な記述におけるその反復的な説明の必要性はない。
【００３８】
図面は純粋に図式的であり、原寸通りに描写されていない。特に明確性のために、幾つかの寸法は強く誇張されている。
【００３９】
図１は、セラミック光透過性障壁セル(ceramic  light  transmitting  barrier  cell)を製造する方法１００の実施態様を概略的に示している。製造される光透過性セルは、セラミック光透過性障壁セルの空洞内に発光材料を封入するためにある。発光材料は、吸収光分布(absorption  color  distribution)に従って、発光材料に衝突する光の第１の部分を吸収し、吸収される光の部分を発光色分布(emission  color  distribution)を有する光に変換するように構成される。方法１００は、ｉ）第１の型内に材料ミックスの予成形障壁セルの部分を形成１０２する段階であって、材料ミックスは、光透過性セラミック材料を形成する無機粒子とバインダとを含む、段階、ｉｉ）予成形障壁セルの空洞を定めるために部分の上に犠牲層を提供１０４する段階であって、犠牲層は、セラミック光透過性障壁セルを製造する方法において犠牲にされるための犠牲材料を含む、段階、ｉｉｉ）第２の型内に材料ミックスを提供することによって、予成形障壁セルの残余の部分を形成１０６する段階であって、第２の型は、犠牲層を備える部分を含む、段階、ｉｖ）予成形障壁セルから犠牲層を少なくとも部分的に取り除き１１２、それにより、予成形障壁セル内に空洞を得る、段階を含む。
【００４０】
第１の部分を形成すること及び／又は他の部分を形成することは、スリップ鋳造、圧力鋳造、低圧射出成形又は射出成形技術を用いて行われてよい。一般的には、特定の圧力での射出成形が好ましい。何故ならば、それは比較的安価な大量生産を可能にし、比較的正確に形成される予成形障壁セルを概ねもたらすからである。
【００４１】
材料ミックスは、無機粒子、例えば、多結晶酸化アルミニウム又は(Al2O3)、イットリウムアルミニウムガーネット(Y3Al5O12)、スピネル(MgAl2O4)、酸化イットリウム(Y2O3)、アルミニウム酸窒化物(AlON)、立方二酸化ジルコニウム(ZrO2)の粒子を含む。無機粒子は、例えば、それらを燒結することによって、それらの光透過性セラミック材料を形成する、のに適する。光透過性セラミック材料は、ある実施態様において、多結晶セラミック材料である。光透過性セラミック材料を形成する無機材料の粒子は、例えば、０．３〜１５０μｍの範囲内の、或いは、例えば、１０〜６０μｍの範囲内の、又は１５〜３０μｍの範囲内の平均結晶粒度を有する。バインダは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキシド、ポリスチレン、ポリアミド(Nylon)である。犠牲層は、以下の材料、即ち、ａ）溶解液中で溶解可能な第１の有機材料、例えば、ポリエチレングリコール又はポリエチレンオキシド、ｂ）熱分解温度まで加熱されると分解して揮発性成分になる第２の有機材料、例えば、炭素（例えば、炭素フォイル）、ｃ）熱及び／又は触媒の影響の下で解重合する材料、例えば、BASFの製品であるCatamoldという名称の材料、ポリ−オキシメチレン又はポリ−α−オキシメチルスチレン、光化学反応の結果として特定の溶解液中で溶解可能になる材料、例えば、ノボラック（フェノール−ホルムアルデヒド）樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリスルホン、又はしばしばフォトレジスト材料としても用いられる任意の他の材料、のうちの１つであってよい。後に議論するように、材料ミックスは、無機蛍光体粒子も含んでよい。他の材料も材料ミックスに提供して、材料を通じる光透過性を増大させてよい。例えば、光透過性セラミック障壁セルを製造するために多結晶酸化アルミニウムが用いられるとき、材料ミックスは、酸化ジルコニウム(ZrO2)又は酸化マグネシウム(MgO)の粒子も含んでよい。
【００４２】
予成形障壁セルの部分に犠牲層を設けること１０４は、後続の技法、即ち、ｋ）射出成形を用いて犠牲層を製造すること、ｌ）その部分の上に犠牲材料のシートを設けること、ｍ）その部分の上に犠牲材料の層を印刷すること、ｎ）その部分の上に犠牲材料の層を分配（ディスペンス）すること、ｏ）その部分を犠牲材料の層と（部分的に）積層（ラミネート）すること、のうちの１つで行われてよい。犠牲層が射出成形を用いて製造されるとき、その部分は第３の型内に設けられ、その部分と第３の型の壁との間の空間が犠牲材料で充填される。
【００４３】
犠牲層が溶解液又は他の溶解液中で溶解可能な第１の有機材料であるならば、犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階１１２は、溶解液を予成形障壁セルにもたらすことを含み、犠牲層は予成形障壁セル内で少なくとも部分的に溶解する。犠牲層が、熱分解温度まで加熱されると分解して揮発性成分（例えば、気体）になる、第２の有機材料であるならば、犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階１１２は、予成形障壁セルを熱分解温度より上の温度まで加熱することを含む。犠牲層がその直接環境内に存在する気体とも反応すること並びに揮発性成分が反応の産物であることがあるが、犠牲層が（炎との発熱反応等の意味において）燃焼することは防止されなければならない。犠牲層が熱及び／又は触媒の影響の下で解重合する材料であるならば、犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階１１２は、予成形障壁セルに触媒を提供して、解重合を得るのに十分な高い特定の温度まで予成形障壁セルを加熱することを含む。触媒は、例えば、気相触媒が犠牲層と接触するよう、予成形障壁セルに気相において提供されてよい。犠牲材料が光化学反応の結果として特定の溶解液中で溶解可能になる材料であるならば、犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階１１２は、予成形障壁セルに光を提供することを含み、然る後、特定の溶解液が障壁セルに提供される。
【００４４】
方法は、バインダを少なくとも部分的に取り除くために並びに予成形障壁セルをセラミック光透過性障壁セルに変態させるために、障壁セルに熱を適用する任意的な段階１１６を含む。熱を適用する任意的な段階１１６は、犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階１１２と組み合わせられ、それにより、組み合わせ段階１１４を創り出してよい。熱の影響の下で、犠牲層の材料は蒸発し、熱的に分解して揮発性成分になるか或いは空気と反応してよく、それにより、気体を創り出す（実際には、それは「燃え」尽きて(“burning”  away)、犠牲層を少なくとも部分的に取り除くことと多かれ少なかれ等しい）。
【００４５】
熱を適用する段階１１６は、異なる温度での副加熱段階に取って代わられてよい。例えば、第１の副加熱段階において、（残余の）バインダ及び残余の犠牲材料は燃え尽くされ、後続の第２の副加熱段階において、予成形障壁セルは、最終的なセラミック光透過性障壁セルを得るために燒結される。これらの副加熱段階のための例示的な加熱温度は、バインダ及び犠牲材料が熱分解して気体になるか或いは気体又は複数の気体と反応するのを可能にする摂氏６００度、及び予成形障壁セルを燒結するための摂氏１９００度である。予成形障壁セルを燒結する間に、無機粒子は混ざり合って、モノリシックなセラミック材料を形成する。少なくとも燒結の後に、形成されるセラミック障壁セルは、（予成形障壁セルよりも概ね約２５パーセント小さい大きさの）その最終的な形状を有し、少なくとも燒結の後に、セラミック材料は光を透過し、気密である。燒結の段階において、バインダ及び犠牲材料の残余は燃え尽くされる。しかしながら、前及び後に議論するように、バインダ及び／又は犠牲材料は、燒結段階が行われる前に、既に（部分的に）取り除かれていてよい。
【００４６】
予成形障壁セルの残部を形成する段階１０６の少なくとも後に、方法は、予成形障壁セルに溶解液を提供することによって、予成形障壁セルからバインダを少なくとも部分的に取り除く段階１０８を含み、それは予成形障壁セルからバインダを少なくとも部分的に取り除く。バインダの少なくとも一部が溶解段階によって予成形障壁セルから取り除かれるとき、無機粒子の多孔性構造が創り出される。任意的な後続の加熱段階において、気体が予成形障壁セル内に形成されることがあり、これらの気体は多孔性構造を介して予成形障壁セルから出ることがある。バインダを少なくとも部分的に取り除く任意的な段階１０８は、犠牲層を少なくとも部分的に取り除く段階１１２と組み合わせられ、それにより、組み合わせ段階１１０を創り出してよい。溶解液は犠牲層を溶解するのにも適することがあり、その場合、予成形障壁セルが溶解液中に幾分より長い時間期間に亘って維持されるときには、犠牲層も（少なくとも部分的に）取り除かれることがある。溶解液が比較的多量のバインダを取り除くとき、溶解液は多孔性構造を介して犠牲層に達してよく、それにより、犠牲材料の少なくとも一部を溶解してもよい。
【００４７】
後続の任意的な段階は、セラミック光透過性障壁セルがセラミック光透過性障壁セルの空洞へのアクセスをもたらす通路を含むとき、通路を介して発光材料を空洞内に提供する段階１１８、及び／又は気密及び液密セラミックシールで通路を封止する段階１２０である。気密及び液密セラミックシールで通路を封止する段階１２０では、材料ミックス又は無機粒子を備える他の材料ミックスが通路内に提供されてよく、そして、局所加熱技術を用いて、通路内の材料は気密及び液密セラミック材料に変態させられる。通路内で材料ミックスを局所的に加熱することは、レーザ光の形態のエネルギをもたらすことによって行われてよい。
【００４８】
特段定められない限り、後続の図面では、予成形障壁セル及びセラミック光透過性障壁セルの断面図が提供される。各セルの三次元形状の実施例は、ディスク形状のセル、（平坦な）ボックス形状のセル、楕円形の形状のセル、ドーム形状のセル等である。後続の図面において、光透過性障壁セルを製造する方法は、射出成形技法を用いて例示される。射出成形技法は、セラミック物体を得るためにこれらの物体が後に燒結されてよいように、バインダと無機粒子との材料ミックスの物体を製造する他の技法と取って代わられてよいことに留意のこと。代替的な技法は、スリップ鋳造、圧力鋳造、及び低圧射出成形である。セラミック物体を製造する当業者は、引き続き提示される射出成形をこれらの技法と交換し得る。
【００４９】
図２ａ乃至２ｃは、セラミック光透過性障壁セルを製造する方法のステップの一部を図式的に例示している。図２ａは、予成形障壁セルの部分の形状を有する空洞２２４を含む第１の型２２６を提示しており、図２ａは、材料ミックスを第１の型２２６内に射出する装置２２２を提示している。装置２２２は、例えば、第１の材料を第１の型２２６内に射出するために用いられる、螺旋形状ねじを含む。第１の型２２６及び第２の型２６６は、両方とも、特定の形状の障壁セルを製造するように構成され、それは製造される構造の組み合わせが障壁セルを形成することを意味する。よって、第１の型２２６は、障壁セルの外表面及び内表面の一部を定め、第２の型２６６は、（犠牲層が設けられると想定するならば）障壁セルの外表面の他の部分を定める。よって、型２２６，２６６は、残余の部分（それがどのように形成されるかは図２ｃに概略的に示されている）が（犠牲層を備える）部分と継目なしに繋がる／当接するような形状も有する。犠牲層は、障壁セルの内側に空洞空間を定めるために用いられる。犠牲層が予成形障壁セルから取り除かれるとき、空洞が残され、空洞内には、後の段階において、発光材料が提供されてよい。
【００５０】
図２ｃは、第２の型２６６を提示しており、第２の型２６６内には、犠牲層２６８を備える部分２４８が提供されている。内側にあるのは、第２の型２６６であり、犠牲層２６８を備える部分２４８の上には、予成形障壁セルの残余の部分の形状を有する開放空間２６４がある。図２ｃの実施例において、第２の型２６０は、通路が予成形障壁セル内に形成されるよう開放空間２６４内に延びる突起２７０を含む。図２ｃの左端には、材料ミックスを第２の型２６６の開放空間２６４内に射出するために用いられる装置２６２も提示されている。
【００５１】
製造ステップを議論する図２ａ及び２ｃの脈絡についてのより詳細を、例えば、”Ceramic  Injection  Molding,”  MUTSUDDY,  B  and  FORD,  G.,  publisher:  Chapman  &  Hill,  1995に見出し得る。
【００５２】
図２ｂは、予成形障壁セルの部分２４８の上に犠牲層を提供するステップの実施態様を提示している。図２ｂでは、第３の型２４６が描写されており、第３の型２４６内には、部分２４８が提供されている。部分２４８と第３の型２４６との間には、犠牲層の形状を定める開放空間がある。図２ｂの頂部には、犠牲材料を開放空間２４４内に射出して部分２４８の上に犠牲層を形成するために用いられる装置２４２が提示されている。犠牲層は異なる方法において部分２４８の上に提供されてもよいことが留意されるべきである。例えば、犠牲材料のシートを切断して細片にし、部分２４８の上に提供してよい。或いは、他の実施例では、犠牲層はインクジェットプリンタと類似の方法において動作するプリンタで印刷されてよく、或いは犠牲材料は部分の上に分配（ディスペンス）され、或いは部分は犠牲材料の層と局所的に積層（ラミネート）される。犠牲層を提供するステップは、上記の実施例だけに制約されない。
【００５３】
図２ｄは、予成形障壁セル２８０を概略的に示している。図２ｄに提示するような予成形障壁セル２８０は、図２ａ乃至２ｃの製造段階の結果であってよい。この予成形障壁セル２８０は、犠牲材料２８４が充填された内部空間を含み、無機粒子と混ぜられたバインダで作製される外壁２８２を含む。任意的に、外壁２８２は、犠牲材料２８４で充填される空間へのアクセスをもたらす通路２８６を含む。
【００５４】
図３ａ及び３ｂは、セラミック光透過性障壁セルを製造する方法の任意的なステップを概略的に例示している。図３は、予成形障壁セル２８０が溶解液３０４を備える浴槽３０２内に配置されてよいことを概略的に示している。溶解液３０４は、予成形障壁セル２８０の壁内に存在するバインダの少なくとも一部を溶解するのに適してよい。他の実施態様において、溶解液は犠牲層の一部も溶解してよい。溶解液３０４を備える浴槽３０２内に予成形障壁セル２８０を配置することは必要でないことが留意されるべきである。他の実施態様において、溶解液は予成形障壁セル２８０の上に吹き付けられ、或いは、予成形障壁セル２８０は溶解液３０４のストリーム中に設けられる。例えば、犠牲層が溶解液３０４中で溶解しないが、他の溶解液中では溶解するときには、他の溶解液を提供する更なるステップが提供されてよいことに留意のこと。
【００５５】
図３ｂは、予成形障壁セル２８０が予成形障壁セル２８０を加熱する路３５２内に設けられてよいことを概略的に示している。加熱中、バインダは（少なくとも部分的に）取り除かれてよく、犠牲層は（少なくとも部分的に）取り除かれてよく、且つ／或いは、予成形障壁セル２８０は燒結させられて最終的なセラミック材料及びセラミック光透過性障壁セルの形状を形成してよい。
【００５６】
図４ａは、セラミック光透過性セル４００を概略的に提示している。セラミック光透過性障壁セル４００は、気体及び液体のための障壁である光透過性セラミック材料の外壁４０６を含む。外壁４０６はモノリシック構造を全体的に形成する。外壁４０６は空洞４０２を取り囲み、任意的に、通路４０４が空洞４０２とセラミック光透過性障壁セル４００の環境との間に設けられてよい。通路４０４を無視するとき、空洞は液体及び気体から守られる。何故ならば、外壁４０６は気体及び液体を通さないからである。ある実施態様において、外壁４０６は外壁４０６が良好な熱導体でもあるようなセラミック材料で作製され、それは空洞４０２内で生成される熱がセラミック光透過性障壁セル４００の環境に向かって奪われなければならないときに有利である。外壁のセラミック材料は、酸化アルミニウムに基づいてよい。しばしば、セラミック光透過性障壁セル４００は、図２ｅ、３ａ、及び３ｂの予成形障壁セル２８０よりも小さい形状を有することが留意されるべきである。例えば、燒結ステップ中、予成形障壁セル２８０は、セラミック光透過性障壁セル４００の最終的な所要の大きさに向かって縮む。図４ａにおいて、空洞の深さは、ｄで示されている。深さｄは、典型的には、０．０５ｍｍ〜１ｃｍの範囲内にあり、或いは、他の実施例では、０．１〜０．５ｍｍの範囲内にある。
【００５７】
図４ｂ乃至４ｃは、セラミック光透過性障壁セル４００を製造する方法の幾つかの任意的なステップを概略的に例示している。図４ｂには、発光材料４２４がセラミック光透過性障壁セルの空洞４０２内に提供されることが概略的に示されている。一例として、これは発光材料を備える液体を空洞４０２内に射出する射出手段４２２を用いることによって行われてよい。図４ｃには、通路４０４が液体及び気体シール４４６で閉塞されることが示されている。これは、無機粒子を通路内及び上に提供することによって、並びに、提供される材料ミックスがセラミック材料、又は、例えば、ガラスになり、セラミック光透過性障壁セルの外壁４０６のセラミック材料に留まる(tighten)よう、通路の環境を局所的に加熱することによって、行われてよい。レーザ４４２によって生成されるレーザ光が用いて、通路及び通路の直接的な環境を局所的に加熱してよい。通路を封止するために材料ミックスが用いられることは不要である。空気又は気体をい通さないシールを製造する成分を含む他の材料ミックスが用いられてもよい。そのような通路を閉塞することについてのより多くの情報を、例えば、ＷＯ２００８／０７８２２８Ａ１中に見出し得る。
【００５８】
図４ｄ及び４ｅは、セラミック光透過性障壁セル４７０，４８０の実施態様を概略的に提示している。図４ｄには、セラミック光透過性障壁セル４７０の他の実施態様の断面図が提供されている。セラミック光透過性障壁セル４７０の空洞４７２内には、セラミック光透過性障壁セル４７０の正面壁と背面壁との間の支持体４７６が提供されている。そのような支持体４７６は、例えば、燒結段階中に、空洞が崩壊するのを防止するために設けられてよい。１つのよりも多くの支持体４７６が設けられてもよい。そのような支持体は、支持体４７６の形状を定める凹部を含む第１の型を用いることによって予成形障壁セルの部分を形成する段階中に製造されてよい。他の実施態様では、犠牲層が部分の上に設けられるとき、予成形障壁セルの残余の部分を形成する段階の間に材料ミックスが射出される空間を定める犠牲層内に、孔が存在してよく或いは創り出されてよい。図４ｅには、ディスク形状のセラミック光透過性障壁セル４８０の三次元図が提示されている。セラミック光透過性障壁セルの可能な形状はディスク形状のセラミック光透過性障壁セル４８０に限定されないことが留意されるべきである。他の可能な形状は、（長方形の）平坦なボックスの形状、ドーム形状、レンズの形状、滴形状等である。全ての実施例において、（発光材料のための）空洞は、障壁セルに沿って均一な深さを有するが、セラミック光透過性障壁セルの実施態様は、単一の深さの空洞を備えるセラミック光透過性障壁セルに限定されない。特定の用途では、例えば、色差が障壁セルに沿って創り出されなければならないときに、或いは受け取られる光が障壁セル全体に沿って均一な光分布を有さないときに、異なる量の発光材料が様々な場所に存在するよう、空洞の深さを変えることが必要なことがある。
【００５９】
セラミック光透過性障壁セル４００の空洞４０２内に提供される発光材料４２４は、（例えばペリレン誘導体に基づく）有機発光材料、無機発光材料、量子閉込め(quantum  confinement)を示し且つ少なくとも一次元においてナノメータ範囲内の大きさを有する材料（例えば、量子ドット(quantum  dots)、量子ロッド(quantum  rods)、及び量子テトラポッド(quantum  tetrapods）のうちの１つであってよい。
【００６０】
ある実施態様において、材料ミックスは、無機発光蛍光体も含んでよい（例えば、材料ミックスは、アルミニウムの粒子及びＣｅ：ＹＡＧの１％粒子を含む）。次に、障壁セルは、受け取る光の少なくとも一部を黄色光に向かって変換し、空洞内の発光材料は、放射される／透過される光の組み合わせが、光エミッタから受け取られる光（例えば、青色光）の一部、無機蛍光体によって生成される黄色光、及び空洞内の発光材料によって生成される赤色光を含むよう、光の一部を他の色（例えば、赤色）の光に向かって変換するように用いられてよい。
【００６１】
有機蛍光体は高い量子効率を有し、しばしば透明であり、それは望ましくない散乱を防止し、効率を増大させる。有機発光材料は、より多くの利点を有する。発光スペクトルの位置及び帯域を、可視領域内のどこかにあるように容易に設計し得る。よって、高い効率で白色光を放射する光源を製造するのは比較的容易である。白色光は、少なくとも２つの色の光の組み合わせであってよく、よって、光源は、第１の色の光を放射する単一の光エミッタを含んでよく、第１の色の光の一部を第２の色の光に変換する少なくとも１つの有機発光材料を含んでよい。
【００６２】
有機蛍光体は、黄色放射ペリレン誘導体、又は赤色／橙色放射ペリレン誘導体のような、ペリレン誘導体を含む材料であってよい。そのようなペリレン誘導体は、Lumogen  Yellow  F083又はF170、Lumogen  Red  F305、及びLumogen  Orange  F240の名称の下で商業的に入手可能である。
【００６３】
そのような有機発光材料又は染料のほぼ無制限の寄せ集めがある。関連する実施例は、（Ludwigshafen,  GermanyのBASFという会社からFumogenという商号の下で既知の染料、即ち、Lumogen  F240  Orange,  Lumogen  F300  Red,  Lumogen  F305  Red,  Lumogen  F083  Yellow,  Lumogen  F170  Yellow,  Lumogen  F850  Greenのような）パリレン、Mumbai,  IndiaのNeelikon  Food  Dyes  &  Chemical  Ltd.という会社からのYellow  172、及び、多くの業者から入手可能な、クマリン（例えば、Coumarin  6、Coumarin  7、Counmarin  30、coumarin  153、Basic  Yellow  51）、napthalimides（例えば、Solvent  Yellow  11、Solvent  Yellow  116）、Fluorol  7GA、phyridines（例えば、pyridine  1）、（Pyrromethene  546、Pyrromethene  567のような）pyrromethenes、uranine、rhodamines（例えば、Rhodamine  110、Rhodamine  B、Rhodamine  6G、Rhodamine  3B、Rhodamine  101、Sulphorhodamine  101、Sulphorhodamine  640、Basic  Violet  11、Basic  Red  2）、cyanines（例えば、phthalocyanine、DCM）、stilbenes（例えば、Bis-MSB,  DPS）のような染料である。酸性染料、塩基性染料、直接染料、及び分散染料のような、幾つかの他の染料は、それらが意図される使用のための十分に高い蛍光発光量子歩留まりを示す限り、用いられてよい。故に、発光部分(luminescent  moieties)の１つ又はそれよりも多くは、ペリレン族を含んでよい。特に、１つ又はそれよりも多くの発光部分は、青色及び／又はＵＶ光による励起直後に赤色発光を生成するように構成される。
【００６４】
無機発光材料は、YAG及び／又はLuAGのような黄色又は黄色／緑色放射無機蛍光体、或いはECAS及び／又はBSSNのような赤色無機蛍光体を含んでよい。
【００６５】
発光材料として適する無機蛍光体の実施例は、セリウムドープイットリウムアルミニウムガーネット（YAG:Ce若しくはCeドープYAGとも呼ばれるY3Al5O12:Ce3+）又はルテチウムアルミニウムガーネット（LuAG,  Lu3Al5O12）、α-SiAlON:Eu2+（黄色）、及びM2Si5N8:Eu2+（赤色）を非限定的に含み、ここで、Mは、カルシウムCa、Sr及びBaから選択される少なくとも１つの成分である。更に、アルミニウムの一部は、ガドリニウム(Gd)又はガリウム(Ga)と置換されてよく、その場合、より多くのGdは、黄色放射の赤色シフトをもたらす。他の適切な材料は、(Sr1-x-yBaxCay)2-zSi5-aAlaN8-aOa:Euz2+を含んでよく、そこでは、赤色範囲において光を放射するSr2Si5N8:Eu2+のように、０≦ａ＜５、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、及び０＜ｚ≦１、並びに(x+y)≦１である。
【００６６】
発光材料は、量子閉込めを示し且つ少なくとも一次元においてナノメートル範囲の大きさを有する粒子を含んでよい。これは、例えば、粒子が実質的に球形であるならば、それらの直径がナノメートル範囲内にあることを意味する。或いは、これは、例えば、それらがワイヤ形状であるならば、ワイヤの断面の大きさが一次元においてナノメートル範囲内にあることを意味する。ナノメートル範囲内の大きさは、それらの大きさが、少なくとも１マイクロメートルよりも小さい、よって、５００ナノメートルよりも小さく、０．５ナノメートル以上であることを意味する。ある実施態様において、一次元におけるその大きさは、５０ナノメートルよりも小さい。他の実施態様において、一次元におけるその大きさは、２〜３０ナノメートルの範囲内にある。量子閉込めは、粒子が粒子の大きさに依存する光学特性を有することを意味する。そのような材料の実施例は、量子ドット、量子ロッド、及び量子テトラポッドである。
【００６７】
本発明の実施態様において、発光材料は、量子ドットを含んでよい。量子ドットは、数ナノメートルのみの幅又は直径を概ね有する半導体材料の小さな結晶である。入射光によって励起されるとき、量子ドットは、結晶の大きさ及び材料によって決定される色の光を放射する。従って、ドットの大きさを適合させることによって、特定の色の光を生成し得る。可視範囲内の放射を伴う最も知られている量子ドットは、硫化カドミウム(CdS)及び硫化亜鉛(ZnS)のようなシェルを備えるセレン化カドミウム(CdSe)に基づく。燐化インジウム(InP)、及び硫化銅インジウム(CuInS2)、及び／又は硫化銀インジウム(AgInS2)のような、カドミウムのない量子ドットも用い得る。量子ドットは極めて狭い発光バンドを示し、よって、それらは飽和色を示す。更に、量子ドットの大きさを適合させることによって、発光色を容易に調整し得る。量子ドットが適切な波長変換特性を有するならば、当該技術分野において知られる如何なる種類の量子ドットを本発明において用いてもよい。
【００６８】
図５ａは、光源５００の実施態様の断面図を概略的に提示している。光源５００は、ハウジング５０４を含み、ハウジング５０４は、例えば、円筒形の形状又はボックスの形状を有してよい。ハウジング５０４は、空洞５０２を取り囲み、空洞５０２内には、光エミッタ５０６が設けられる。光源５００は、発光材料を含むセラミック光透過性障壁セル５２０を更に含む。光エミッタ５０６は、吸収色分布にある光を少なくとも含む光５０８を放射し、少なくとも光５０８をセラミック光透過性障壁セル５２０に向かって放射する。ある実施例において、光エミッタ５０６は、例えば、波高ダイオード（ＬＥＤ）のような、ソリッドステート光エミッタである。光５０８の一部が、吸収色分布に従って発光材料によって吸収され、発光色分布に従って他の色の光に向かって変換される。光源によって環境内に放射される光５１０は、光エミッタ５０６によって放射される光５０８及びセラミック光透過性障壁セル５２０の発光材料によって放射される光を含んでよい。セラミック光透過性障壁セル５２０は、発光材料から熱を十分に奪うことができ、その熱を光源５００のハウジング５０４に向かって提供する。図５ａは、光源５００内のセラミック光透過性障壁セル５２０の使用の一例に過ぎない。光源５００の他の構造は排除されない。他の実施態様において、例えば、セラミック光透過性障壁セル５２０は、光エミッタ５０６の上に直接的に位置付けられる。
【００６９】
図５ｂは、照明器具５５０の実施態様を概略的に提示している。照明器具５５０は、本発明に従った光源（図示せず）を含み、或いは本発明に従ったセラミック光透過性障壁セルを含む。
【００７０】
要約すれば、発光材料を取り囲むセラミック光透過性障壁セルを製造する方法及びそのようなセラミック光透過性障壁セルが提供される。予成形障壁セルの部分が、第１の型内にバインダと無機粒子とを含む材料ミックスを提供することによって形成される。その部分に設けられるのは、空洞を定める犠牲層である。予成形障壁セルの残余の部分が、犠牲層を備える部分を既に含む第２の型内に材料ミックスを提供することによって形成される。犠牲層は、空洞を得るために少なくとも部分的に取り除かれる。任意的に、予成形障壁セルは、セラミック光透過性障壁セルを得るために加熱され（且つ／或いは燒結され）る。製造方法は、比較的安価に且つ正確に形成されるセラミック光透過性障壁セルを大規模に製造するのに適する。
【００７１】
上述の実施態様は本発明を限定するというよりもむしろ本発明を例示するものであること、並びに当業者は付属の請求項の範囲から逸脱せずに多くの代替的な実施態様を設計し得ることが、留意されるべきである。
【００７２】
請求項において、括弧内の如何なる参照符号も、請求項を限定するものと解釈されてならない。「含む」という動詞及びその活用形の使用は、請求項に述べる以外の要素又はステップ／段階の存在を排除しない。ある要素に先行する不定冠詞は、そのような要素が複数存在することを排除しない。特定の手段が相互に異なる従属項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを示さない。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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