Saphlux hellt AR/VR Micro auf

Letzte Woche stellte das in Connecticut ansässige Startup Saphlux ein neues Mikro-LED-Display vor, das auf einer patentierten Technologie namens nanoporöse Quantenpunkte (NPQD) basiert.

Saphlux wurde 2015 aus der Yale University hervorgegangen und ist für seine GaN-basierten Light-Engine-Produkte bekannt, darunter die „branchenweit erste“ Quantenpunkte-in-Chip-Mikro-LED-Technologie für Displays. Mit diesem 0,39-Zoll-Vollfarb-Mikro-LED-Display beabsichtigt das Unternehmen, AR/VR-Innovationen voranzutreiben, die über die Möglichkeiten aktueller mikroorganischer LEDs und Flüssigkristall-auf-Silizium-Alternativen (LCOS) hinausgehen.

Das neue NPQD-basierte Display von Saphlux läuft auf der T1-0.39 NPQD RGB-Licht-Engine des Unternehmens, die microLEDs mit Pixelabständen von weniger als zwei Mikrometern ermöglicht.

Bei Demonstrationen erreichte das Display eine maximale Weißhelligkeit von 250.000 Nits und eine Photonenumwandlungseffizienz von 67 %. Im Gegensatz dazu erreicht das Display des iPhone 14 eine Spitzenhelligkeit von 1.200 Nits und verfügt über ein 6,7-Zoll-Display. Dadurch ist die Technologie von Saphlux deutlich heller und leistungsstärker als kommerziell erhältliche Wettbewerber – und das Display verfügt über eine viel kleinere Fläche.

Während Galliumnitrid (GaN) in LEDs bereits weit verbreitet ist, hat Saphlux durch die Schaffung von Nanoporen neue Funktionen aus dem Halbleiter erschlossen. Das Unternehmen bildet diese Poren, indem es das Material in eine saure Lösung eintaucht und eine bestimmte Vorspannung anlegt, wodurch ein elektrochemischer Ätzprozess ausgelöst wird. Anschließend steuern sie sorgfältig die Vorspannung und die Siliziumdotierungskonzentration, um die Größe und Porosität der Nanoporen präzise anzupassen.

Sobald diese Nanoporen erzeugt sind, können sie mit Quantenpunkten (QDs) gefüllt werden, Halbleiterpartikeln mit einer Größe von nur wenigen Nanometern. Quantenpunkte verfügen über einzigartige optische Eigenschaften, darunter eine hohe Quantenausbeute, eine größenabhängige Emissionswellenlänge und eine schmale Emissionslinienbreite. Wenn sie in GaN-Nanoporen eingebettet sind, interagieren sie mit dem Material auf eine Weise, die deren Lichtumwandlungseffizienz deutlich steigert.

Der starke Streueffekt von nanoporösem GaN erhöht den effektiven Lichtweg um das Hundertfache, was zu einer enormen Steigerung der Effizienz und Zuverlässigkeit der QD-Umwandlung führt. Im Vergleich zu herkömmlichen Quantenpunktfilmen kann nanoporöses GaN mit eingebetteten QDs eine Lichtumwandlungseffizienz von über 80 % erreichen, selbst bei einer Filmdicke von nur 5 µm.

Einer der wichtigsten Anwendungsfälle, die von der Technologie von Saphlux profitieren werden, sind Augmented-Reality- und Virtual-Reality-Headsets (AR/VR).

Viele Entwickler von AR/VR-Brillen entwickeln Produkte für den alltäglichen Gebrauch außerhalb des Gamings, auch im Freien. Diese Entwickler standen traditionell vor der Herausforderung, AR/VR-Displays hell genug für den Einsatz im Freien zu machen, insbesondere im roten Wellenlängenbereich. Mit einer extrem hohen Helligkeit von 250.000 Nits könnte das Saphlux-Display den Weg für ein echtes Outdoor-kompatibles Display ebnen, das bei allen Lichtverhältnissen betrieben werden kann.

Gleichzeitig hat die Quanteneffizienz von 67 % des Saphlux-Displays enorme Auswirkungen auf die Energieeffizienz und das Wärmemanagement für AR/VR. Durch die direkte Umwandlung von mehr Strom in nutzbares Licht kann das NQPD-Display die Akkulaufzeit und Laufzeit dieser Geräte verlängern, weniger Energie durch Wärme verschwenden und für Benutzer kühler und komfortabler bleiben.

Schließlich ermöglicht der winzige Pixelabstand von weniger als zwei Mikrometern, dass die NPQD-Technologie extrem hochauflösende Displays ermöglicht. Mit diesen Displays können AR/VR-Brillen lebendigere und detailliertere Bilder in die Augen des Benutzers projizieren.

Laut Saphlux übertrifft seine NPQD-Architektur sogar die Effizienz roter Mikro-LEDs auf AlInGaP-Basis, da sie mehr blaue Photonen einfängt und in rote umwandelt. Die Architektur weist auch einen geringeren thermischen Zerfall angesichts der Temperatur auf. Mit diesen Funktionen bezeichnet Saphlux NPQD als „Baustein-Mikro-LED-Technologie“, die das Potenzial von High Dynamic Range (HDR) steigern wird.

Während sich die Technologie noch in der Prototypenphase befindet, stellt das Unternehmen auf Anfrage Muster und Daten zur Verfügung.