Flexible und hochauflösende Displays aus winzigen LEDs

Neue Technik soll Vorteile anorganischer LEDs und OLEDs verbinden

Extrem dünne und kleine LEDs wollen Wissenschaftler der Universität Illinois mit einem neuen Herstellungsprozess ermöglichen. In großen Stückzahlen in einem Gatter angeordnet sollen sich damit flexible und durchsichtige Displays herstellen lassen.

Die LED-Gatter sollen sich auf flache und flexible Substrate - von Glas bis Plastik und Gummi - drucken lassen und sich zur Beleuchtung ebenso eignen wie zur Herstellung von hochauflösenden Heimkinodisplays oder in Kleidung integrierte Displays zur Gesundheitsüberwachung.

Mikroskop-Aufnahme der dünnen Micro-LEDs (rot), die nur durch Polymer-Anker (blau) festgehalten werden, vom Wafer (grau) aber getrennt sind.

Im Gegensatz zu OLEDs sind anorganische LEDs heller, robuster und langlebiger. OLEDs aber haben den Vorteil, dass sie auf flexiblen Substraten in sehr dichten miteinander verbundenen Gattern genutzt werden können. Die Wissenschaftler um John Rogers wollen die Vorteile beider Varianten miteinander verbinden. Auch Forscher des Instituts für High-Performance-Computing in Singapur und der Tsinghua Universität in Peking sind an den in Science publizierten Arbeiten beteiligt.

Dazu drucken die Wissenschaftler anorganische LEDs in sehr großen, aber feinen Gattern und verbinden sie mit Hilfe von Dünnfilmprozessen. Dadurch sollen neuartige LED-Displays entstehen, die sich mit herkömmlichen Methoden so nicht herstellen lassen.

Um dies zu erreichen, setzen die Forscher auf ein epitaktisches Wachstum. Dabei wird unter den LEDs eine sogenannte Opferschicht aufgetragen, die nach Ende der Herstellung mit Chemikalien entfernt werden kann, so dass die LEDs vom Wafer getrennt nur noch an Ankerpunkten befestigt sind.

Die entstehenden LEDs sollen nur ein Hundertstel der Größe herkömmlicher LEDs haben. Zudem wurde ein Druckprozess entwickelt, um diese extrem kleinen LEDs auf starre, flexible und dehnbare Substrate aufzubringen. Sie werden dabei mit einer Art Gummistempel vom Wafer auf das Substrat übertragen, was schneller gehen soll als die Übertragung einzelner LEDs mit Robotern.

Durch diese Stempeltechnik lassen sich zudem große Displays aus vergleichsweise kleinen Wafern erzeugen. Da die LEDs zudem locker mit einigem Abstand zueinander angeordnet werden können, sollen sich auch praktisch durchsichtige Displays auf diesem Wege herstellen lassen. Und auf Grund der dünnen Geometrie soll es darüber hinaus möglich sein, die LEDs mit Dünnfilmmethoden zu verbinden statt mit Wire-Bonding.