近年來，發光二極體(light-emitting diodes; LEDs)相關技術被全世界所重視。螢光粉材料作為LED裝置中關鍵的光轉換材料，於LED元件開發中具無可取代的地位。於過去的幾十年裡，對螢光粉材料的要求變得越加嚴格，由最初僅追求高亮度，至窄譜帶放射，乃至滿足不同功能的光譜調控工程。儘管目前開發的螢光粉材料已取得實質性進展，然而欲同時滿足高階應用的所有要求仍非常具挑戰性，因此瞭解過去螢光粉設計的原理，乃為研發新穎螢光粉材料的重要基石。
近日，本院化學系的劉如熹特聘教授團隊，以螢光粉材料的演進與其於發光二極體的應用為題發表綜述，以闡明螢光粉的發展歷史、螢光粉晶體結構設計原理與未來展望。本篇綜述以不同世代人類對LED裝置的需求為出發點，對不同世代的螢光粉進行分類，部分世代螢光粉的發展為解決前一世代材料的缺點，而不同世代的螢光粉乃為因應現今新興的高端應用領域。
起初，LED的發展目標為實現人類最基本的生活需求：高效率的白光放光光源。因此初代螢光粉發展目標乃為實現高亮度與高效率。實現基本的高亮度需求後，人類的需求提升至較佳的LED光源，亦即更精準呈現被照射物體真實顏色的LED光源，因此提升演色性的螢光粉相繼被開發。而其對螢光粉材料的要求，由原本的高效率，須再加上高熱穩定性與合適的放光光譜，以實現真實色彩照明。滿足照明需求後，人類追求更好的生活品質，包括高品質的影視系統，亦即人類對LED顯示器(背光裝置)的要求亦隨之提升。欲實現此目標，除上述對螢光粉的要求外，須再加上窄譜帶放射的要求，而此要求將使螢光粉設計面臨空前挑戰，因此本篇綜述亦詳細介紹如何利用活化劑與晶體結構調控，研發窄譜帶放射的螢光粉材料。
隨著人類科技的進步，人類日漸關心自身健康、所吃的食物、種植的植物等面向。可穿戴健康監測系統、食物分析技術、植物栽培等技術亦相繼被開發。而此些技術涉及從藍光至紅外光區域的光譜技術。因此，紅外光區的寬譜帶螢光粉應運而生。然而，目前無論是相關LED技術亦或螢光粉材料皆尚未成熟，僅於發展中階段。未來，此類螢光粉材料預期將會應用於更高端與更複雜的LED元件與技術中。最後本篇綜述亦介紹被視為高端顯示器的最終技術：微發光二極體。其中包含涉及的相關技術與奈米級發光材料於其中所扮演的角色。
本綜述為過去螢光粉發展做完整的介紹，並闡述螢光粉研發的關鍵機理，此將助於未來新穎螢光粉的研發。
本研究成果已於2022年5月22日發表於Chemical Reviews: https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00952 (Impact Factor 2020: 60.622)
圖-螢光粉材料發展里程碑示意圖。LED裝置的需求由基本的白光照明系統與高演色性照明系統開始，發展至到高質量之背光系統與高端應用。
圖-不同世代之螢光粉材料轉化之封裝後發光二極體。