Heller, robuster und effizienter Mikro-LEDs für AR-Displays

Im Fokus des Projekts SmartVIZ stehen Visualisierungslösungen für den automobilen Interior-Bereich, die hochauflösende Darstellungen auf transparentem Hintergrund ermöglichen.

Eine neue Technologie könnte künftig die Visualisierung in Augmented-Reality-Displays im Fahrzeuginneren revolutionieren. Das Mittel der Wahl: Mikro-LEDs.

Anzeigen basierend auf direkt emittierenden Mikro-LED-Pixeln gelten als disruptive Entwicklung in der Visualisierung – sie könnten herkömmliche LCD- oder OLED-Technologien ablösen. Insbesondere letztere haben Nachteile bei Energieeffizienz, Kontrast, Leuchtdichte, Funktionalität und den damit verbundenen Einschränkungen. In den kommenden zweieinhalb Jahren wollen die Partner Osram Opto Semiconductors, ASM Amicra und Fraunhofer IISB mit dem Forschungsprojekt SmartVIZ die Basis für zukünftige transparente, hochauflösende und direkt emittierende Visualisierungslösungen mit Mikro-LEDs legen. Zum Projektabschluss im Oktober 2021 soll ein erster Demonstrator präsentiert werden.

Für den Begriff Mikro-LED (µLED) gibt es noch keine standardisierte Definition, aber meist wird die Grenze von <100 μm für die Kantenlänge des Chips als Standard vorgeschlagen. Vereinfacht gesagt sind μLEDs also sehr kleine LEDs. Weil die μLED-Technologie extrem hohe Leuchtdichten in einem weiten Dynamikbereich ermöglicht, kann ihr insbesondere im Bereich der Augmented Reality eine Schlüsselrolle zukommen.

Hier setzt das Forschungsprojekt SmartVIZ an. Im Wesentlichen konzentrieren sich die Arbeiten 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. Zur Realisierung solcher Konzepte und Applikationen sind tiefgehende Untersuchungen über physikalische Grundlagen jenseits heutiger Makro-LED-Chips nötig.

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 subpixelfein an die μLEDs.