螢光材料不僅是光電產業的關鍵材料,對於分析檢驗、生化醫療、防偽鑑識等不同領域,也相當具有應用潛力。螢光材料通常可分為無機螢光材料、量子點螢光材料與有機螢光材料等不同類別,分別在照明、顯示與各項民生用途上,一直扮演著相當重要的角色。然因近年來各項科技的快速發展,螢光材料之應用特性需求也日趨嚴苛,本文即是以螢光材料之產品型態、放射波寬、光衰時間及光轉換方式等各項應用的重要特性需求為切入點,針對螢光材料之發展現況及未來展望,進行重點式的探討。 無機螢光材料 無機螢光材料之主體材料多數由硫化物、氧化物、硫氧化物、鹵化物、氮化物與氮氧化物等所組成;至於活化劑/發光中心則通常為過渡元素或稀土族元素的離子所擔綱。然亦有無機螢光材料並不需活化劑/發光中心,單由主體材料本身即可自行發光的「自發光螢光材料」,如 CaWO4 則為自發光螢光材料的典型範例。 圖二、無機螢光材料之組成及發光機構 量子點螢光材料 量子點螢光材料(Quantum-Dot Phosphor),乃是近年來才開發出來的螢光材料,迄今已有許多研究顯示:當材料尺寸接近或小於其波耳半徑時,其電子能階會由連續態轉變成分離態,會產生所謂的「量子侷限效應」,進而導致其能隙的改變,如圖三所示,而此類具有異於「塊材」特性之量子侷限效應的奈米尺寸半導體材料,通常稱為「量子點」。量子點螢光材料,其激發與發光等項特性除了可由上述之「尺寸因素」所決定之外,亦可由「組成因素」來進行調控,此種特殊的現象著實引起廣泛的研究與應用興趣,也奠定了量子點螢光材料的發展基礎。 圖三、量子點之尺寸效應 有機螢光材料 有機螢光材料之量子效率一般均相當不錯,最大缺點主要在於其安定性及使用壽命的問題,尤其是在高溫或者是有紫外線存在的狀況下,其安定性更是不佳。儘管如此,有機螢光材料仍具有相當廣泛的應用,有機螢光色素除了一般民生產品的螢光應用(如螢光紡織品、螢光油墨、螢光塑膠製品等)之外,以往市面上常見的「厚膜型無機電激發光」裝置當中之白光冷光產品,多數是以藍綠光冷光再搭配粉紅的有機螢光色素製作而成,另外有機螢光色素在螢光檢驗/生物探針/標示方面的應用亦不勝枚舉。 螢光材料之未來展望 由於目前科技的進步相當快速,各項應用對於螢光材料的要求條件也日趨嚴苛,故針對螢光材料之產品型態、放射波寬、光衰時間及光轉換方式等各項重要需求特性,分別說明未來螢光材料的研究重點及展望如下。 2. 螢光材料之放射波寬 未來應用於照明與顯示之 LED光源,主要會以提昇演色性、色彩飽和度/廣色域為追求目標,其中針對高演色性的發展訴求,乃是以開發窄波峰放射的螢光材料為發展重點。 3. 螢光材料之光衰時間 由於發光二極體(LED)逐漸朝向高功率及多元化的應用發展,螢光材料之光衰時間特性,又逐漸再度受到高度的重視。螢光材料的光衰時間乃是指其放射強度衰減至其原始強度之 1/e(約37%)強度的時間,通常光衰時間較長的螢光材料於應用時,較容易產生飽和現象,例如……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」352期,更多資料請見下方附檔。 Download檔案下載 加入會員 分享 轉寄 聯絡我們 延伸閱讀 從溶液製程到光電元件,材料的創新與挑戰 低黏度高分散–IJP噴印材料技術 《工業材料雜誌》2024年十一月號推出「光電元件材料溶液製程技術」... E Ink, We Make Surfaces Smart and Green LED封裝材料技術回顧與發展 熱門閱讀 從2024 ICEP看國際半導體先進封裝技術 交聯乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)材料的回收再利用策略:挑戰與前景 先進封裝與3D IC的未來:深入解析混合接合技術 聚碳酸酯(PC)化學解聚與低碳環氧樹脂開發技術 從CHINAPLAS 2024 看橡塑材料發展現況(上) 相關廠商 金屬3D列印服務平台 正越企業有限公司 高柏科技股份有限公司 喬越實業股份有限公司 山衛科技股份有限公司 工研院材化所 材料世界網 大東樹脂化學股份有限公司 志宸科技有限公司 照敏企業股份有限公司 台灣永光化學股份有限公司 桂鼎科技股份有限公司 台灣大金先端化學股份有限公司