Waferlevel-Vakuum gekapselte 2D-Mikrospiegel-Scanner für kompakte Laserprojektions-Displays im Automobil

Abstract:
In der Automobil-Entwicklung gibt es einen deutlichen Trend hin zu Fahrzeugen mit höherem Anteil an lichtdurchlässigen Flächen (Panorama-Scheiben, Glasdach). Dieser Zugewinn an Komfort hat jedoch zur Folge, dass die Anforderungen an die Cockpit-Instrumente steigen, da die Displays auch noch bei starker Sonneneinstrahlung gut lesbar bleiben müssen (Stichwort Hellraum-Kontrast). Konventionelle TFT-Displays genügen solchen Forderungen nur noch dann, wenn sie in Tunnel vertieft eingebaut werden – eine aus gestalterischer Sicht äußerst unattraktive Lösung. Besser geeignet erscheinen daher scannende Laser-Projektions-Displays. Prinzipbedingt in der Lage, höhere Kontraste zu erzielen, bietet die scannende Laserprojektion zugleich die Möglichkeit, auch auf gekrümmte Oberflächen scharf abzubilden. Damit läßt sich die oftmals unerwünschte Beschränkung auf planare rechteckige Displays umgehen. Im Rahmen des vom BMBF geförderten Verbundforschungs-Projektes MIKLAS wurde ein Flying-Spot Laser-Projektions-Display entwickelt, dessen Kernstück ein zweiachsig resonanter MEMS-Mikrospiegel-Scanner bildet. Nicht anders als bei sensorischen MEMS-Bauelementen wie Drehraten- und Beschleunigungs-Sensoren, machen die hohen Anforderungen, die sich aus der Automobil-Anwendung ergeben, eine hermetische Verkapselung des elektrostatisch angetriebenen Mikroaktuators zwingend erforderlich. Da eine hermetische Verkapselung auf Chip-Level aus Kostengründen nicht realistisch ist, wurde am Fraunhofer ISIT ein Mikroscanner-Fertigungs-Prozess entwickelt, der eine hermetische Vakuum-Verkapselung des MEMS-Bauelementes auf Wafer-Ebene vorsieht. Dieser Artikel beschreibt die Konzeption, die Fertigung und die Charakterisierung der entwickelten zweiachsigen Mikrospiegel-Scanner.