Los LEDs inorgánicos son de alto brillo, luminosidad y larga duración, pero su alto coste de fabricación ha llevado a que se utilicen en aplicaciones nicho como en anuncios iluminados de gran tamaño y en pizarras para estadios de deportes. Concretamente, el proceso de manufactura de los LEDs inorgánicos es complejo ya que cada LED debe ser cortado y colocado individualmente, dice John Rogers, un profesor de ciencias de los materiales en la Universidad de Illinois (Estados Unidos). Por estas razones los fabricantes de anuncios iluminados y pizarras electrónicas han puesto su atención en los materiales orgánicos que, dicho sea de paso, son imprimibles y también más baratos. Mientras que los sistemas de iluminación en base a LEDs son atractivos debido a sus bajos consumos de energía, todavía son sistemas caros. El nuevo proceso de impresión desarrollado por Rogers y descrito en la revista Science, podría bajar el coste de los LEDs inorgánicos porque requeriría menos material y técnicas de manufactura más sencillas.
La pantallas iluminadas basadas en LEDs inorgánicos, según dice Nicholas Colaneri, el director del Centro de Anuncios Iluminados Flexibles en la Universidad del Estado de Arizona (Estados Unidos) “generalmente no son económicas de fabricar”. El proceso de manufactura implica coser delgadas partes circulares de materiales semiconductores como el arsenito de galio, coger y colocar cada pieza individualmente mediante robots, y poner las conexiones eléctricas; todo esto al mismo tiempo.
Para fabricar los LEDs híbridos, los investigadores de Illinois empiezan haciendo crecer un material semiconductor inorgánico encima de lo que Rogers llama una capa de “sacrificio”. El equipo utiliza un baño químico para grabar los LEDs, que tienen una dimensión de 10 a 100 micrómetros de cada lado. Entonces cada LED es asegurado en su lugar con pilares de polímero en dos de sus cuatro esquinas. Los pilares mantienen los LEDs en posición durante un segundo baño químico que remueve el material de sacrificio de los LEDs en su parte inferior. Los LEDs, que son ahora de aproximadamente 2.5 micrómetros de espesor, pueden entonces ser levantados en una estampilla suave y pueden ser impresos sobre substratos de cristal, plástico o goma, cubiertos con un polímero adhesivo. “Usted puede sacar miles de LEDs en un simple paso”, dice Rogers. “Y puesto que son muy delgados pueden interconectarse usando los procesos convencionales” utilizados para LEDs orgánicos y monitores de pantalla liquida.
nRogers dice que el método debería ser más barato que los métodos convencionales de impresión de LEDs inorgánicos ya que requiere menor cantidad de los caros materiales semiconductores. Utilizando las técnicas de grabado y estampado químicos, es posible hacer cada LED más pequeño. “Los costes de materiales es una parte significativa de los costes finales, por lo tanto, se debe utilizar las cantidades mínimas”, dice Rogers. Los rangos de los LEDs fabricados con métodos convencionales de cosido son de aproximadamente medio milímetro por lado. Pero puesto que son muy brillantes, estos LEDs pueden ser mucho más pequeños y aun proveer de la misma resolución de pantalla. “para iluminar un pixel de 100 micrómetros, usted solamente necesita un LED de 5 micrómetros ya que, ante nuestra vista, se ve igual”, dice Rogers.
Hasta ahora los investigadores han demostrado el proceso de impresión para LEDs de color rojo hechos de arsenito de galio. Rogers dice que el mismo enfoque puede utilizarse para hacer otros colores de LEDs utilizando materiales diferentes. “Conceptualmente es el mismo proceso”, dice. Rogers agrega que también ha utilizado el método para hacer LEDs de color azul utilizando nitritos, aunque este trabajo no se ha publicado aún.
“Estos son LEDs convencionales fabricados con un proceso no convencional”, dice Colaneri. Si Rogers y sus colegas pueden “demostrar que esto reduce dramáticamente el coste”, dice, entonces “esto es un potencial competidor con los OLED (LED orgánicos), aunque todavía no es algo comprobado”.
Rogers dice que la universidad está en conversaciones con la recién formada compañía canadiense Cool Edge para hacer una licencia del método de impresión, y espera que las primeras aplicaciones del proceso sean en iluminación. Los bulbos de luz LED existentes cuestan entre 30 y 100 dólares para un arreglo sencillo, dice Steven DenBaars, un profesor de ciencia de los materiales y codirector del Centro de Iluminación de Estado Sólido de la Universidad de Califo ia. “Tenemos que reducir los costes”, dice.