»Dynamic Pixel Tuning« von Porotech
So werden microLEDs kostengünstig und skalierbar
»Dynamic Pixel Tuning« (DPT) nennt Porotech seine neue Technologie, mit der das Unternehmen »die nächste Revolution in der User-Interface-Technik« ermöglichen will.
Bisher bilden rote, grüne und blaue LEDs die Subpixel, aus denen jedes Display-Pixel zusammengesetzt wird, sodass jedes Display-Pixel die gewünschte Farbe aus den RGB-Anteilen der Subpixel erzeugen kann. »Mit DPT endet das Zeitalter der Subpixel«, behauptet Porotech.
Das wäre sehr wünschenswert, denn an den Subpixeln liegt es, dass die daraus aufgebauten microLEDs so teuer sind. Zwar bieten microLEDs eine bessere Performance als OLED-on-Silicon- und Liquid-Crystal-on-Silicon-Displays, doch bisher ist ihr größter Nachteil, dass es keine kostengünstige Methode gibt, um sie zu fertigen.
Denn die blauen und die grünen LEDs müssen bisher aus InGaN hergestellt werden, die roten aus AlInGaP. Zwar haben Forscher versucht, auch auf Basis von InGaN rote LEDs herzustellen, damit die Subpixel nicht aus verschiedenen Materialien bestehen müssen, doch die resultierenden roten LEDs sind ineffizient, sodass die daraus hergestellten microLEDs die gewünschte Helligkeit nicht erreichen können. Denn um die rote Farbe zu realisieren, muss relativ viel Indium in die Epitaxieschicht eingebracht werden, wodurch sich mechanische Spannungen zwischen dieser Schicht und dem Substrat (Glas oder Saphir) aufbauen, was zu Defekten und geringer Lichthausbeute führt.
Porotech hat eine nanoporöse Schicht entwickelt – daher der Firmenname –, die zwischen dem Substrat und der LED-Struktur liegt. Sie kann Indium wie ein Schwamm »schlucken«, ohne dass mechanische Spannungen entstehen.
Das Schöne daran: Die nanoporöse Schicht lässt sich kostengünstig mithilfe eines einzigen, einfachen elektrochemischen Prozessschritts auf dem Substrat abscheiden. So können große Displays auf Grundlage eines einzigen Materials und einer durchgängigen Prozesskette aufgebaut werden. Was die Technik besonders auszeichnet: Jedes Pixel auf dem Display kann Licht jeder Farbe zwischen 400 und 800 nm emittieren. Welche Farbe erscheint, ist von der Wahl des Materials, der Pixel-Architektur und dem jeweiligen Treiber-Schema abhängig. Die wichtige Nachricht für microLEDs für AR-Brillen: Jedes Pixel kann jede Farbe abgeben; eine PoroGaN-LED ersetzt drei bisherige Subpixel-LEDs.
Mit DPT will Porotec sowol nanoLEDs mit Seitenlängen von 1 bis 2 µm als auch microLEDs bis zu 50 µm × 50 µm und miniLEDs mit 200 µm pro Seite kostengünstig fertigen. Der Treiberstrom für die rote LED liegt bei 0,1 µA, für blaue bei 100 µA. Die Helligkeit des Displays lässt sich über Pulsweitenmodulation steuern. Dafür wären neue, optimierte Treiber-ICs erforderlich, aber auch existierende Backplanes lassen sich aufrüsten, um sie mit DPT betreiben zu können.
Damit will Porotech vor allem das Problem der mangelnden Skalierbarkeit der microLEDs gelöst haben: Es seien bereits Displays in der Größe von Mikrometern gezeigt worden, die sehr effizient gewesen seien. Dass die Effizienz mit sinkender Pixelgröße auf ein für VR-Brillen nicht mehr hinnehmbares Maß zurückgehen, sei also nicht mehr richtig.
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