Kürzlich veröffentlichte das Forschungsteam von BOE einen Artikel mit dem Titel „Novel Package Design Enhances Optical Efficiency of Micro LED Displays“ in der Fachzeitschrift Information Display.
Designprozess für die Mikrostruktur-Verpackung von Micro-LED-Displays (Bildquelle: Information Display)
Die Studie schlägt ein innovatives Micro-LED-Gehäusekonzept vor, das erfolgreich technische Herausforderungen der Branche wie die starke Seitenwandemission von Micro-LED-Chips, die geringe Lichtenergieausnutzung und die Farbverschiebung angeht.
Berichten zufolge führt die Verkleinerung der Pixelgröße auf unter 50 μm zu einer Zunahme der relativen Fläche der Chipseitenwand. Dies verstärkt die seitliche Emission und reduziert die Emission nach oben bei Mikro-LEDs. Dadurch entstehen Helligkeitsverluste und Farbabweichungen, was den Einsatz von Mikro-LEDs in hochpräzisen Displays einschränkt.
Um dieses Problem anzugehen, entwickelte das Forschungsteam von BOE eine Verbundverpackungsstruktur, bestehend aus einem transparenten Klebstoff mit hohem Brechungsindex, weißem hochreflektierendem Harz, Mikrolinsenarrays und einer strukturierten schwarzen Matrix (BM).
Durch die Einführung einer Gradienten-Brechungsindexschicht auf Micro-LED-Chips konnten die Forscher den Austrittswinkel des Lichts von der Oberseite des Chips effektiv verbessern, den kritischen Winkel von 25 Grad auf maximal 65,9 Grad erhöhen und die Lichtausbeute von oben deutlich steigern.
Das weiße, reflektierende Harz bildet zwischen den Chips eine gleichschenklige Trapezstruktur, die Licht bündelt und streut und so die Helligkeit bei einem Betrachtungswinkel von 0° um etwa 27 % erhöht. Ein Plasmaverfahren zur Entfernung von Klebstoffresten gewährleistet zudem eine ungehinderte Lichtemission.
Im Bereich der Lichtsteuerung nutzte das Team die Nanoimprint-Lithographie-Technologie zur Herstellung hochpräziser Mikrolinsenarrays und erreichte so eine effektive Lichtbündelung innerhalb von ±60°.
Simulationsergebnisse zeigen, dass bei einer Linsenkrümmung von 0,03 und einem Brechungsindex von 1,85 die Lichtintensität um über 53 % steigt. Darüber hinaus wurde in der Studie eine strukturierte schwarze Matrix in die Gehäuseglasschicht integriert, wodurch die Reflexion effektiv auf unter 2 % reduziert und ein hohes Kontrastverhältnis von über 20.000:1 erzielt wurde, was die Bildqualität deutlich verbessert.
(a) Mikro-LED-Struktur, (b) Lichtemissionsrichtung innerhalb des Chips, (c) Lichtverteilung (Bildquelle: Information Display)
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Das Forschungsteam von BOE erklärte, dass dieses Verfahren nicht nur bahnbrechende Verbesserungen bei optischer Effizienz und Gleichmäßigkeit erzielt, sondern auch die Zuverlässigkeit der Verpackung berücksichtigt. Die Kombination aus Glasabdeckung und OCA-Schicht (optisch klarer Klebstoff) verbessert die wasserfesten, oxidationsbeständigen und verschleißfesten Eigenschaften und bietet somit einen zuverlässigen Weg für die Massenproduktion von Mikro-LEDs in Bereichen wie Automobildisplays, AR/VR-Headsets und Wearables.
BOE hat nicht nur die neuesten Forschungsergebnisse im Bereich Micro-LEDs erzielt, sondern treibt auch weiterhin die Entwicklung der Mini-/Micro-LED-Direktanzeigetechnologie und ihrer Anwendungen voran.
Veröffentlichungsdatum: 23. Oktober 2025