El proyecto Propolys, desarrollado en el instituto de investigación tecnológico francés CEA-Leti entre 2021 y 2025, ha validado varios bloques tecnológicos clave para avanzar en pantallas micro-LED a todo color destinadas a futuras aplicaciones de realidad aumentada. La iniciativa, respaldada por financiación del programa Carnot, se ha centrado en resolver uno de los principales retos de los microdisplays: integrar emisores rojo, verde y azul a escala micrométrica en un mismo sistema.
Las gafas y cascos de realidad aumentada emplean micropantallas de apenas un centímetro de tamaño, capaces de incorporar millones de micro-LEDs. Estas fuentes luminosas, de solo unos pocos micrómetros, deben ofrecer un alto nivel de brillo para superponer información visible en entornos con elevada iluminación ambiental.
En este ámbito, los micro-LEDs basados en nitruro de galio, GaN, presentan una luminosidad significativamente superior a la de las tecnologías OLED actuales. Esa diferencia resulta determinante para aplicaciones en las que la imagen debe mantenerse legible sobre lentes o visores expuestos a luz exterior.
Integración RGB en micro-LEDs
Uno de los objetivos técnicos del proyecto ha sido superar las limitaciones de la integración de los tres colores primarios, rojo, verde y azul, conocidos como RGB, en píxeles de muy pequeño tamaño. CEA-Leti ya contaba con capacidades para fabricar pantallas monocromas de dimensiones reducidas y con paso de píxel estrecho, pero la integración lateral de los tres colores seguía siendo un desafío relevante.
Para abordarlo, los equipos de Propolys optaron por una vía diferente a la utilizada habitualmente. En lugar de ensamblar varias pantallas monocromas, exploraron el crecimiento secuencial de las estructuras emisoras de cada color sobre un mismo sustrato mediante procesos epitaxiales.
Este enfoque de crecimiento epitaxial secuencial color por color fue presentado por el equipo como una alternativa todavía poco extendida. Su desarrollo exigió ajustar de forma continuada tanto la epitaxia como los procesos de fabricación de componentes, con el objetivo de mantener la compatibilidad con una futura producción industrial.
Resultados sobre sustrato GaN sobre silicio
Tras cuatro años de investigación, los equipos obtuvieron emisores azul, verde y rojo sobre un sustrato de GaN sobre silicio de 200 mm. También demostraron varias secuencias sucesivas de crecimiento epitaxial sobre el mismo sustrato, con emisores azul y verde colocados lado a lado y un paso de píxel de 5 µm.
Además de estos resultados en materiales y emisión, el proyecto desarrolló un proceso de integración compatible con la fabricación de una micropantalla. Según CEA-Leti, el trabajo permitió validar toda la cadena de proceso asociada a esta nueva aproximación y demostrar la viabilidad de la plataforma tecnológica.
El proyecto Propolys reunió a alrededor de 20 investigadores procedentes de cuatro laboratorios del Departamento de Óptica y Fotónica y del Departamento de Plataformas Tecnológicas de CEA-Leti. La combinación de capacidades incluyó el desarrollo de materiales, la integración tecnológica y el uso de equipos y procesos orientados a la industrialización.
Futuros desarrollos de pantallas micro-LED de realidad aumentada
La integración monolítica validada en Propolys se plantea como un avance hacia futuros desarrollos industriales en un mercado competitivo para las pantallas micro-LED de realidad aumentada. No obstante, la obtención de una pantalla RGB completa requerirá nuevas mejoras técnicas.
Las siguientes etapas se concentrarán en dos líneas principales: mejorar el rendimiento de los materiales, especialmente en la emisión roja, y estudiar enfoques alternativos basados en la experiencia acumulada durante el proyecto. El conocimiento generado servirá como base para continuar el desarrollo de microdisplays micro-LED a todo color y para posibles colaboraciones industriales posteriores.