Projekt „SmartVIZ“ Mikro-LEDs für den Automobil-Innenraum

Haben LCDs und OLEDs im Auto bald ausgedient? Osram, ASM Amicra und das Fraunhofer IISB entwickeln im Forschungsprojekt „SmartVIZ“ so genannte Mikro-LEDs – sie sollen heller, robuster und effizienter sein als heutige LEDs.

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Fraunhofer-Inst. für Integrierte Systeme und Bauelemente (IISB)

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Sie könnte die Nachfolgetechnik für LEDs sein: die Mikro-LED, auch µLED genannt. Mit Maßen von kleiner als 100 Mikrometer (µm) für die Kantenlänge eines Chips sind sie deutlich kleiner als herkömmliche LEDs (etwa 0,5 mm Kantenlänge) – ermöglichen aber extrem hohe Leuchtdichten in einem weiten Dynamikbereich. Zum Größenvergleich: Blütenpollen messen etwa zwischen zehn und 100 Mikrometer.

Interessant sind Mikro-LEDs vor allem für Augmented-Reality-Anwendungen. Sie verfügen über eine extrem hohe Pixeldichte von mehr als 2.000 Pixel per Inch und benötigen weniger Strom als zum Beispiel OLEDs – mit einer Auflösung von 500 Pixel per Inch. Zudem ermöglichen sie einen weiteren Betrachtungswinkel der dargestellten Inhalte.

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Einen ersten Demnonstrator der Mikro-LED soll es im Oktober 2021 geben, vorgestellt von den Partnern des Forschungsprojektes „SmartVIZ“: Osram Opto Semiconductors, das Fraunhofer Institut für Integrierte Systeme und Bauelementtechnologie (IISB), und ASM Amicra, Entwickler und Hersteller von Montageautomaten für die Optoelektronik. Der Fokus der Entwicklung liegt auf dem Automobil-Innenraum.

Drei Kernaufgaben im µLED-Projekt

Im Kern entwickeln die Unternehmen drei Schlüsseltechnologien: Ein Fokus liegt auf der Konzeption effizienter µLED-Lichtquellen, deren Handhabung und Montage. Rote, grüne und blaue µLED-Strukturen fungieren dabei als Bildpixel mit hoher Leuchtdichte.

Die Projektpartner erforschen zudem, wie sich transparente und flexible Bildgeber integrieren lassen. Ermöglichen sollen das auf Indium-Gallium-Zink-Oxid-Dünnschichttransistoren (IGZO-TFTs) basierende, transparente Substrate, mittels derer sich die Pixel ansteuern lassen. So sind quasi-transparente Oberflächen denkbar, die nur dann Inhalte darstellen, wenn die µLEDs aktiv sind. Das können zum Beispiel in die Seitenscheiben eingeblendete Informationen sein. Eine transparente Aktivmatrix-Backplane als Treiberelektronik liefert dabei die für die Bildwiedergabe benötigte Leistung sub-pixelfein an die µLEDs. Das bedeutet: Die einzelnen Subpixel, aus denen ein vollständiger Pixel besteht, werden separat angesteuert. Der Vorteil: Inhalte lassen sich höher aufgelöst und somit detailreicher darstellen.

Außerdem soll im Projekt ein Prozesskonzept entstehen, um große Mengen µLED-Chips automatisiert vom Quellwafer auf die Backplane-Treiberelektronik zu übertragen. Unerlässlich dafür: eine Positioniergenauigkeit von etwa 1,5 µm. Vor allem für Chipgrößen von weniger als 40 µm sind dafür laut der Entwickler ganz neue Technologieansätze notwendig.

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Über die Projektpartner

ASM Amicra ist Entwickler und Hersteller von Produkten zur Fertigungsautomatisierung, insbesondere im Hochtechnologiefeld für photonische Applikationen und der Mikro-Assemblierung von photonischen Bauelementen.

Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie ist spezialisiert auf Leistungselektronik und Technologien zur Herstellung von Halbleiterbauelementen. Im Projekt konzipiert das IISB transparente, elektronische Schaltungen für den Einbau in mikropixelierte Visualisierungsbauteile und stellt sie bereit.

Osram ist ein Unternehmen mit überwiegend halbleiterbasierten Produkten für Anwendungen von Virtual Reality, dem automatisierten Fahren, Smartphones oder vernetzten intelligenten Beleuchtungskonzepten in Gebäuden und Städten. Der Projektstart für „SmartVIZ“ war im November 2018, das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie fördert das Projekt.

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