螢光材料於光電科技之應用技術探討

刊登日期:2015/6/5
  • 字級

無機螢光材料簡介
無機螢光材料主要由主體材料( Host Materials )、活化劑/發光中心( Activators/ Luminescent Centers )所組成,有時也會加入其他雜質( Dopants )作為共活化劑( Co-activators/Co-dopants ),以達成特殊之功能及目的(如作為敏化劑等),如圖二所示。無機螢光材料之主體材料多數由硫化物( Sulfides )、氧化物( Oxides )、硫氧化物( Oxysulfides )與鹵化物( Halides )等所組成,近年來則有逐漸朝向氮化物( Nitrides )與氮氧化物( Oxynitrides )發展的趨勢;其活化劑/發光中心則主要以過渡元素( Transition Metal Elements )或稀土族元素( Rare Earth Elements )等之離子為主。


圖二、無機螢光材料說明圖

陰極射線激發螢光材料及其應用技術
陰極射線激發螢光材料是指利用電子束( Electron Beam )撞擊激發,進而產生放射或發光的螢光材料,此類螢光粉早期通常應用於陰極射線管,故稱為陰極射線激發螢光材料( CL-Phosphors )。陰極射線管又稱為布朗管( Braun Tube ),其乃利用陰極( Cathode )電子槍經加熱發射電子束,在陽極( Anode )高電壓的電場作用下,電子束射向螢光屏( Phosphor Screen )而撞擊螢光粉,致使螢光粉受激發而進行發光,其中電子束可在偏轉磁場( Deflection Plates & Yoke )的作用下,上下左右移動來達到掃描的目的,而陰極射線管之一般結構如圖三所示。


圖三、陰極射線管之結構

電激發光螢光材料及其應用技術
電激發光螢光材料( EL-Phosphors )是指可以利用電流( Electrical Current )或電場( Electrical Field )來激發,而會產生發光的螢光材料。電激發光其實是一種將電能轉換為光能的現象,因其在運轉的過程中不會發熱,所以俗稱為「冷光( Cold Light )」。歷經多年的發展,目前所謂的電激發光裝置( Electroluminescent Devices ),是包含由交流電( Alternating Current; AC )或直流電( Direct Current; DC )所驅動之①厚膜型( Thick-film/Powder Type/Dispersion Type )或②薄膜型( Thin-film )的片狀冷光裝置,其中,厚膜型冷光裝置,可利用含有發光材料(螢光粉體)的油墨或漿料,經由印刷或其他可行塗佈方式製成;薄膜型冷光裝置則通常由蒸鍍( Vacuum Deposition )、濺鍍(Sputtering)或其他特殊方式製成。一般而言,不管是薄膜型電激發光裝置或是厚膜型電激發光裝置,通常以交流電( AC )驅動之效率較高,是故交流電驅動之高電場型電激發光裝置( AC Highfield EL ),一向是電激發光相關應用的研究重點。

光致發光螢光材料及其應用技術
汞氣體放電之放射多數是非可見光,於照明或顯示應用時,必須利用光轉換材料來轉變成可見光,才能達到照明或顯示的應用目的。最典型的螢光燈即是所謂的日光燈,本質上是一種低壓汞氣體放電燈(圖八),管內主要氣體除微量的水銀蒸氣之外,尚包含氬( Argon )氣等(另可能包含氖Neon或氪Krypton),而內部所添加的氬氣、氖或氪等氣體,是為了容易啟動放電過程。日光燈於開始操作時,電流會流經兩極( Electrode s)之燈絲,待燈絲加熱至能夠產生足夠的熱電子時,這些逃脫燈絲的電子,經由燈管兩端的電壓(場)作用,歷經加速、碰撞汞氣體、游離更多電子等之循環效應,原本不易導電的燈管氣體,突然變成容易導電的汞游離氣體,促使放電過程中之激發態汞,能回復到基態汞而放射出紫外線(UV),此汞游離氣體所放射出的紫外線,會再經由內管壁上螢光材料之光轉換作用而放射出可見光……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:葉耀宗、黃健豪、張學明 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」342期,更多資料請見下方附檔。 


分享
為此篇文章評分

相關廠商