第五章 薄膜光學
5.5 設計具有 Fabry-Perot 型窄帶濾光的有機發光二極體
隨後將依上述原理以 MATLAB 軟體模擬設計，將原先上發射型白光 有機發光二極體搭配彩色濾光片的結構 Air/Color Filter/WOLED，在陰極 部份加上具有為共振腔效應布拉格反射鏡的 Fabry-Perot 型窄帶濾光 器，將半寬高變窄的特性進行色彩萃取。如下圖二十九所示首先選定
TiO
2及
MgF
2當做布拉格反射鏡的高低折射率元素，而空間層的部份則是以SiO
2進行。圖二十九 布拉格反射鏡的 Fabry-Perot 型窄帶濾光器
首先我們由下圖三十 ~ 圖三十三分別所示為結構白光有機發光二 極體 WOLED、RGB 彩色濾光片、RGB 彩色濾光片搭配白光有機發光二
極體為發光源後的發光頻譜及結構圖
400 450 500 550 600 650 700 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
WOLED Spectrum
發光頻譜
波長(nm)
WOLED
圖三十 WOLED 發光頻譜
400 450 500 550 600 650 700 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
RGB Spectrum
發光頻譜
波長(nm)
Red Green Blue
圖三十一 彩色濾光片紅/綠/藍色發光頻譜
400 450 500 550 600 650 700 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
WOLED+CF Spectrum
發光頻譜
波長(nm)
WOLED WOLEDRed WOLEDGreen WOLEDBlue
圖三十二 WOLED 與其當背光源時的彩色濾光片發光頻譜
圖三十三 WOLED 與其當背光源時的彩色濾光片結構圖
由圖三十二的白光有機發光二極體 + 彩色濾光片的發光頻譜可以 發現雖然透過彩色濾光片可以將有機發光二極體進行全彩化而使用在面 板或手機等產品上以取代現有的發光二極體或冷陰極燈管(Cold Cathode Fluorescent Lamp , CCFL )為發光源，但由於本身彩色濾光三原色的半寬 高較寬的原故，因此其白光有機發光二極體加上彩色濾光片全彩化後的 色域( Color Gamut 約 75% )如下圖三十所示將較 NTSC 來得小，
圖三十四 WOLED+彩色濾光片色域示域圖
這樣即使在面板及手機等產品上雖然可以有全彩化的表現，但其色彩的 表 示 並 不 是 很 純 ， 因 此 我 們 將 如 同 上 述 5.1 所 示 ， 在 Air/Color Filter/WOLED 結構間加入具同微共振腔原理的窄帶濾光片，將半寬高變 窄的特性進行色彩萃取。首先預計設計一款將空間層的光學厚度加厚以 形成帶通濾光片，此時藉由光在空間層下可以有三個 Band-Pass 的出 光，此時光線穿過彩色濾光片後色彩將被純化，下圖三十五 ~ 圖三十七 分別是將空間層的厚度分別變更為 730 nm ~ 800 nm 時的 Air/Color Filter/Band-Pass Filter/WOLED 後的頻譜、結構圖及色域圖。
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
WOLED+CF NTSC CIE1931
NTSC WOLED+CF
y
x
400 450 500 550 600 650 700 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
WOLED+DBR+Color Filter Spectrum
發光頻譜
波長(nm)
DBR730nm DBR750nm DBR770nm DBR800nm
圖三十五 WOLED 搭配 DBR730nm、DBR750nm、
DBR770nm、DBR800nm+Color Filter 發光頻譜
圖三十六 WOLED 搭配 DBR730nm、DBR750nm、
DBR770nm、DBR800nm+Color Filter 結構圖
圖三十七 WOLED 搭配 DBR 厚度變更及彩色濾光片色域圖 此時再加上 RGB 彩色濾光片後，其色域將如下圖三十五由原先的 75.5%
提升到最大如下表二為 107.8 %。
表二 WOLED 與彩色濾光片及 DBR+彩色濾光片三原色色彩座標與色域 比較
上述模擬數據為同時產生三波段的 Band-Pass 的方式進行色彩的萃
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
WOLED+DBR THK Change Color Gamut CIE1931
NTSC NTSCWOLED WOLED+DBR730nm WOLED+DBR750nm WOLED+DBR770nm WOLED+DBR800nm
y
x
行色彩萃取，首先由下圖三十七得知當共振腔體厚度降低時，其最大穿 透率將隨之改變，因最大穿透率隨共振腔體厚度進行改變，如下圖三十 八、圖三十九、圖四十、圖四十一、圖四十二及圖四十三所示，隨著 RGB 彩色濾光片的出光將造成三原色因共振腔效應造成半寬高縮小，
400 450 500 550 600 650 700 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
DBR THK Change Specture
發光頻譜
波長(nm)
DBR150nm DBR110nm DBR70nm DBR30nm
圖三十八 共振腔體厚度降低時的發光頻譜
圖三十九 WOLED+DBR 厚度變更與紅色濾光片搭配結構圖
400 450 500 550 600 650 700 0.0
WOLED+DBR THK Change+Red Specture
發光頻譜
圖四十二 WOLED+DBR 厚度變更與綠色濾光片搭配結構圖
400 450 500 550 600 650 700 0.0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
WOLED+DBR THK Change+Green Specture
發光頻譜
波長(nm)
WOLED Green DBR150nm DBR110nm DBR70nm DBR30nm
圖四十三 WOLED+DBR 厚度變更與綠色濾光片搭配後發光頻譜
圖四十四 WOLED+DBR 厚度變更與綠色濾光片搭配後色域圖
圖四十五 WOLED+DBR 厚度變更與藍色濾光片搭配結構圖
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 0.0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
WOLED+DBR+Green CIE1931
NTSC DBR150nm DBR110nm DBR70nm DBR30nm
y
x
400 450 500 550 600 650 700
WOLED+DBR THK Change+Blue Specture
發光頻譜
第六章 結論
I. 由上述所設計具有共振腔效應的布拉格反射鏡體窄帶濾光片，藉由空 間層的厚度改變光的干涉行為、光的半寬高及波峰的波段。
II. 藉由光的波型改變達到 Band-Pass 模式並將色彩進行萃取。
III. 色彩進行萃取不但可以將 RGB 三原色進行純化外，其色域也將之提 升，如此若應用在 OLED 的面板上可將提升色彩的飽和度，使其顏色 更加銳利。