Die µLED soll LC- und OLED-Displays ablösen

Mit der µLED-Technik und ihren hohen Leuchtdichten bei einem weiten Dynamikbereich sollen nicht nur effizientere Displays entstehen. Im Rahmen eines Projektes entwickeln Wissenschaftler quasi-transparente Oberflächen für den Fahrzeuginnenraum.

Als nächster großer Schritt bei Anzeigen nach LC- und OLED-Displays gelten µLED und die damit erzeugten Pixel. Von einer µLED spricht man, wenn die Grenze von <100 μm für die Kantenlänge des Chips angenommen wird. Allerdings gibt es hierzu noch keine standardisierte Definition. Gerade bei den OLED-Displays sind die Nachteile in puncto Energieeffizienz, Kontrast, Leuchtdichte und Funktionalität. Im Projekt SmartVIZ arbeitet Osram Opto Semiconductors mit ASM AMICRA und dem Fraunhofer IISB an verbesserten Lichtquellen.

Im Wesentlichen konzentrieren sich die Arbeiten dabei auf drei Schlüsseltechnologien: Ein Fokus liegt auf der Konzeption von effizienten μLED-Lichtquellen sowie deren Handhabung und Montage. Rote, grüne und blaue μLED-Strukturen fungieren hier als effiziente Bildpixel mit hoher Leuchtdichte. Allerdings sind für solche Konzepte und Applikationen tiefgehende Untersuchungen über die physikalischen Grundlagen jenseits heutiger Makro-LED-Chips notwendig.

Transparente und flexible Bildgeber

Im Projekt wird zudem die Integration mit einem neuartigen Ansatz für transparente und flexible Bildgeber erforscht: Auf Indium-Gallium-Zink-Oxid-Dünnschichttransistoren (IGZO-TFTs) basierende, transparente Substrate für die Ansteuerung der Pixel. Dieser Ansatz ermöglicht quasi-transparente Oberflächen, die nur dann mit Inhalten bespielt werden, wenn die μLEDs aktiv geschaltet sind. Die transparente Aktivmatrix-Backplane als Treiberelektronik liefert dabei die für die Bildwiedergabe benötigte Leistung sub-pixelfein an die μLEDs.

Darüber hinaus wird an einem Prozesskonzept gearbeitet, mit dem die schnelle Übertragung großer Mengen an μLED-Chips mittels automatisierter Parallelmontage vom Quellwafer auf die Backplane-Treiberelektronik möglich wird. Eine zentrale Rahmenbedingung dafür ist eine Positioniergenauigkeit von etwa 1,5 μm. Hierfür wird das Projekt insbesondere für Chipgrößen im Bereich von weniger als 40 μm völlig neue Technologieansätze erforschen.

Die beteiligten Partner

ASM AMICRA arbeitet im Umfeld der Fertigungsautomatisierung, insbesondere für photonische Applikationen. Für das Projekt bietet das Unternehmen sein Know-how im Bereich Mikro-Assemblierung von photonischen Bauelementen ein. Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB ist spezialisiert auf Leistungselektronik und Technologien zur Herstellung von Halbleiterbauelementen. Im Projekt werden vom IISB transparente, elektronische Schaltungen für den Einbau in mikropixelierte Visualisierungsbauteile konzipiert und zur Verfügung gestellt. Osram Opto Semiconductors bringt seine Erfahrung in bildgebenden, mikropixelierten Bauelementen in das Projekt, um mit den μLEDs effiziente, miniaturisierte Bildpixel mit hoher Leuchtdichte zu erzeugen. Zum Projektabschluss im Oktober 2021 soll ein erster Demonstrator präsentiert werden.

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