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

使用表面微結構的方式來增加有機發光顯示器 （OLED, organic lightemittingdisplays） 的光萃取效率 （light-extraction efficiency） 或簡稱出光效率，是常為人所熟知或應用的技巧──此外亮度 （luminance or nits = cd/m2） 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方向為24 μm、Y 方向為9 μm；實驗上更大為增加120%的發光亮度，也就是亮度比值為本來的2.2 倍；影像品質方面，單一像素模糊寬度控制為15 μm，影像品質係數只從1 稍稍減低為0.9445，與無貼附微結構的對照組相差無幾，為一成功的解決方式。

Conventionally, micro-structured films (e.g. microlens array films) areoften applied to enhance light-extraction efficiency and increase luminanceof organic light-emitting displays. However, this approach suffers frompoor image quality due to stray rays caused by micro-structures. Thistrade-off between efficiency and image quality can be solved by our novelmicrolens array arrangement. Luminance enhancement of 120% withoutobservable image degradation was achieved in our experiment.