增加有機發光顯示器發光效率並保持影像品質之微透鏡增光膜設計

Patterned Microlens-Array Film Attached to Organic Light-Emitting Display for Improving Light-Extraction Efficiency While Maintaining Image Quality

陳冠宇(Kuan-Yu Chen) ； 林晃巖(Hoang-Yan Lin) ； 李君浩(Jiun-Haw Lee) ； 何羽軒(Yu-Hsuan Ho) ； 蕭宇廷(Yu-Ting Hsiao) ； 魏茂國(Mao-Kuo Wei) ； 林家榮(Jia-Rong Lin)

《技術學刊》 24卷2期 (2009/06) Pp. 163-167

https://doi.org/10.29507/JT.200906.0008

摘要

使用表面微結構的方式來增加有機發光顯示器(OLED, organic light emitting displays)的光萃取效率(light-extraction efficiency)或簡稱出光效率，是常爲人所熟知或應用的技巧－此外亮度(luminance or nits=cd/m^2)是顯示器最重要的規格之一，在這裡我們主要用亮度比值(luminance ratio)當作比較增光膜優劣的基準－然而表面微結構用在顯示器上時，除了效率的提升，還會因微結構造成雜散光的增加，進而使影像畫質變差。本文的目標即是利用微結構設計解決增加出光效率與維持影像畫質的兩難。本文第一先定量描述影像品質變差的程度；第二用光學模擬及實驗量測傳統的單一週期微結構貼附於有機發光顯示器，探討亮度比值與影像品質變差的關係，及描述前人解決問題的方法與缺點；第三我們提出創新的微結構排列方式，不但增加了出光效率並且維持與原來相當的影像品質。我們先由模擬方式得出：63%的正向增光比及79%的總能量（正比於出光效率）增加，同時達成模糊寬度(blur-width)在X方向爲24μm、Y方向爲9 μm；實驗上更大爲增加120%的發光亮度，也就是亮度比值爲本來的2.2倍；影像品質方面，單一像素模糊寬度控制爲15μm，影像品質係數只從1稍稍減低爲0.9445，與無貼附微結構的對照組相差無幾，爲一成功的解決方式。

關鍵字

有機發光顯示器 ； 微透鏡 ； 增光膜 ； 影像品質 ； 光線追跡模擬

並列摘要

Conventionally, micro-structured films (e.g. microlens array films) are often applied to enhance light-extraction efficiency and increase luminance of organic light-emitting displays. However, this approach suffers from poor image quality due to stray rays caused by micro-structures. This trade-off between efficiency and image quality can be solved by our novel microlens array arrangement. Luminance enhancement of 120% without observable image degradation was achieved in our experiment.

並列關鍵字

OLED ； microlens ； brightness enhancement film ； image quality ； ray-tracing simulation