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Feinbearbeitung in der Optoelektronik

Silizium in optischen Anwendungen

25. März 2019, 10:45 Uhr | Nicole Wörner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

TI als Vorreiter bei Feinbearbeitungstechnologien

Dank der Steuerung von Photonen durch Drehgelenke können MOEMS heute auch im digitalen Kino und Fernsehen eingesetzt werden. Texas Instruments (TI) erforscht seit den späten 1970ern geeignete Technologien und zählt mit seiner DMD-Produktreihe (Digital Mirror-Device) zu den Vorreitern im Bereich Feinbearbeitungstechnologien in der Bildprojektion. Die Grundlage der DMD-Technologie, wie sie heute existiert, wurde 1987 von TI-Fellow Larry Hornbeck erfunden.

Ein DMD-Bauteil – oder Digital Light-Projector (DLP) – besteht aus unzähligen mikroskopisch kleinen Spiegeln, die typischerweise in einem kartesischen Raster angeordnet sind. Jeder Spiegel ist auf einer Drehgelenkstruktur befestigt und kann um etwa 10° rotiert werden. Mithilfe elektrostatischer Anziehung und Abstoßung wird eine Seite des Spiegels auf Halterungen heruntergezogen. Durch Drehen des Spiegels in eine Richtung werden Photonen von einer hellen Lichtquelle auf eine bestimmte X-Y-Position auf der Zielfläche reflektiert. Wird er in die andere Richtung gedreht, wird das Licht auf eine absorbierende Oberfläche reflektiert statt auf die Zieloberfläche. In diesem Moment ist das Pixel ausgeschaltet. Um verschiedene Helligkeitsstufen zu erzeugen, kann der Spiegel sehr schnell von einem in den anderen Zustand versetzt werden, wobei das Verhältnis von ON- und OFF-Zeit die Schattierung bestimmt.

Prädestiniert für Displays, Smart Home und Fertigung

DMD ist heute die Schlüsseltechnologie für digitales Kino und bietet dank Serienproduktion auch das erforderliche Kosten-Nutzen-Verhältnis für On-Demand-Displays in Smart Homes. Die Technologie kommt bereits heute in Projektions-Fernsehgeräten für den Privatgebrauch zum Einsatz. Die geringen Kosten für die DMD-Technologie ermöglichen zudem die Entwicklung intelligenter Bilderrahmen. Diese können statische Fotos und Drucke durch dynamische Inhalte ersetzen, die von einem DLP in der Nähe auf den Bilderrahmen projiziert werden. Dank DLP-Technologie lassen sich aktive Displays auch in Heimautomatisierungsgeräte integrieren, deren Oberfläche zu klein für ein konventionelles Display ist. Durch Ultra-Short-Throw-Projektionsoptik kann zum Beispiel ein Bedienfeld für eine Alarmanlage oder ein Thermostat als nutzerfreundliche, interaktive Oberfläche auf einer Wand bereitgestellt werden. Mithilfe von Kamera-Input und einer Gestenerkennungssoftware erfasst das System Handbewegungen des Nutzers in der Nähe des projizierten Displays und interpretiert sie als Betätigung von Tasten oder Drehen eines Reglers.

Die DLP-Technologie eignet sich auch für den Einsatz in der Fertigung. Weil die entsprechenden Bauteile Licht über das sichtbare Spektrum hinaus und weit in den ultravioletten Bereich hinein verarbeiten können, eignen sie sich beispielsweise für den Einsatz in 3D-Druckern. Die DLP-Komponenten können die Laser steuern, mit denen feste Objekte geformt werden, indem sie ein flüssiges Grundmaterial selektiv aushärten.