El MicroLED sigue teniendo prácticamente todos los ingredientes para convertirse en la tecnología de pantalla definitiva, pero todavía quedan unos cuantos problemas importantes por resolver antes de verla de forma habitual en nuestros salones. Y uno de ellos aparece precisamente cuando intentamos hacer los LED cada vez más pequeños: normalmente, cuanto más diminutos son, peor funcionan. Pues bien, un grupo de investigadores acaba de darle la vuelta completamente a ese problema.
Investigadores de la Universidad de Xiamen, junto a equipos de otras universidades chinas, han desarrollado un nuevo proceso de fabricación que ha permitido crear MicroLED azules de apenas 2 micras con una eficiencia cuántica externa (EQE) máxima del 64,7%. Los MicroLED verdes del mismo tamaño tampoco se quedan precisamente atrás, alcanzando un 55,1% de EQE. Son cifras récord para emisores de nitruro de este tamaño.
Y aquí viene precisamente lo interesante. Los investigadores no solo han conseguido evitar que los MicroLED pierdan eficiencia al hacerlos más pequeños, sino que han logrado invertir el problema: en determinadas condiciones, cuanto más pequeños son, mejor funcionan. Puede parecer un detalle pensado para microdisplays de realidad virtual, pero solucionar este cuello de botella es también otro paso importante hacia una fabricación de pantallas MicroLED mucho más eficiente y escalable.
El gran problema del MicroLED aparece precisamente cuando intentamos hacerlo más pequeño
Para entender el avance no hace falta meternos demasiado en física. Una pantalla MicroLED está formada por una enorme cantidad de LED microscópicos que generan su propia luz, sin necesitar una retroiluminación detrás como ocurre en un televisor LCD o Mini LED.
El problema está en fabricar esos emisores. Para hacerlos tan pequeños hay que utilizar procesos de grabado con plasma y, durante ese proceso, los laterales del diminuto LED pueden quedar dañados. Cuando hablamos de un LED relativamente grande, ese daño tiene una importancia limitada. Pero al reducirlo hasta unas pocas micras, los laterales representan una proporción mucho mayor del dispositivo y las pérdidas empiezan a dispararse.
Los investigadores han solucionado esto mediante una técnica denominada IDRP (In Situ Dry Repair and Passivation). Dicho de una forma mucho más sencilla, consiguen reparar y proteger esas paredes laterales dañadas durante la fabricación, evitando que parte de la energía se pierda antes de convertirse en luz.
Un 64,7% de eficiencia en un MicroLED azul de solo 2 micras
Y los resultados son bastante espectaculares. Con este proceso, los MicroLED azules de 2 micras han llegado a una EQE máxima del 64,7%, mientras que los verdes han alcanzado el 55,1%. La EQE mide, simplificando mucho, qué porcentaje de los electrones introducidos en el LED termina convirtiéndose en fotones que realmente salen del dispositivo. Cuanto mayor sea esta cifra, mejor se está aprovechando la energía.
Hay otro dato incluso más curioso. En los dispositivos tratados mediante IDRP, la eficiencia pasó de un 38,9% en emisores de 100 micras hasta un 47,6% al reducirlos a solo 1,6 micras, antes de añadir otras mejoras ópticas. Es decir, desaparece el comportamiento tradicional en el que reducir el MicroLED acaba penalizando su rendimiento.
Además, el proceso no solamente mejora la eficiencia. Los investigadores consiguieron un rendimiento de fabricación del 98,8% en dispositivos de 1,6 micras, frente al 90,5% obtenido sin el tratamiento, además de mejorar su resistencia frente a descargas electrostáticas. Y esto es especialmente importante cuando pensamos en fabricar millones de emisores diminutos para una pantalla.
¿Qué puede significar todo esto para los televisores MicroLED?
De momento hay que poner los pies en el suelo: el equipo ha demostrado esta tecnología en un microdisplay de 0,39 pulgadas y 3.387 píxeles por pulgada, pensado principalmente para aplicaciones como realidad aumentada y realidad virtual. No estamos hablando todavía de un televisor MicroLED de 65 pulgadas listo para llegar a las tiendas.
Pero el problema que están atacando sí importa para el futuro de esta tecnología. Fabricar MicroLED cada vez más pequeños manteniendo una eficiencia elevada, un buen rendimiento de producción y una alta fiabilidad abre la puerta a pantallas con una densidad de píxeles mucho mayor y a procesos industriales más eficientes. Además, IDRP utiliza un proceso completamente seco y compatible con técnicas estándar de fabricación de semiconductores.
Y es que ese sigue siendo uno de los grandes retos del MicroLED: no basta con conseguir una calidad de imagen espectacular. Hay que lograr fabricar millones de emisores microscópicos de forma fiable, eficiente y a gran escala. Este nuevo récord no significa que mañana vayamos a tener MicroLED baratos de 55 pulgadas, pero sí elimina otra barrera técnica importante en el camino para conseguirlo.
