La evolución de las tecnologías de visualización ha sido uno de los motores fundamentales de la innovación en electrónica de consumo durante las últimas décadas. Desde los antiguos tubos de rayos catódicos hasta las pantallas LCD, y más recientemente los OLED, cada salto ha redefinido cómo interactuamos con la información y el entretenimiento digital. Sin embargo, en los laboratorios de investigación de universidades y centros tecnológicos, ya se perfila el próximo gran avance: los microLEDs.

Un reciente paper publicado en la revista Light: Science & Applications por el profesor Jiho Shin, de la Universidad Texas A&M, junto con colaboradores del MIT y la Universidad Sungkyunkwan (Corea del Sur), explora de manera exhaustiva el potencial de esta tecnología y, sobre todo, los retos que aún deben superarse para que se convierta en una alternativa comercial viable. El estudio aporta un mapa de ruta sobre los obstáculos de fabricación, los desafíos de eficiencia lumínica y las estrategias emergentes para resolverlos.

De los negros perfectos a la luz extrema

Hoy en día, la mayoría de los dispositivos electrónicos de gama alta utilizan OLEDs (diodos orgánicos emisores de luz), conocidos por su capacidad de ofrecer negros profundos, altos contrastes y cierta flexibilidad en formatos curvos. Sin embargo, su talón de Aquiles sigue siendo la durabilidad: los materiales orgánicos son sensibles a la humedad y al oxígeno, lo que limita su vida útil y provoca degradación con el paso del tiempo.

Los micro-LEDs, por el contrario, son diodos emisores de luz inorgánicos miniaturizados, con tamaños que pueden oscilar entre 5 y 100 micrómetros. Cada píxel de la pantalla se construye a partir de uno de estos diodos, lo que convierte a la superficie en una matriz activa de fuentes de luz independientes. Este detalle aparentemente técnico supone una auténtica disrupción: al basarse en materiales inorgánicos, los micro-LEDs presentan mayor robustez, longevidad y eficiencia energética.

Desde el punto de vista fotónico, su ventaja se traduce en brillos superiores (más de 5.000 nits en algunos prototipos), menores consumos y un rango dinámico más amplio. Esto abre la puerta a aplicaciones que hoy son inalcanzables con OLED, como pantallas ultrabrillantes para realidad aumentada (AR) o sistemas de visualización en entornos exteriores con alta iluminación ambiental.

Cuando la miniaturización es un problema

Sin embargo, como advierte el propio Shin, no todo es un camino despejado hacia el futuro. La miniaturización de los LEDs presenta un fenómeno conocido como “efecto de eficiencia reducida en escala”. Dicho de manera sencilla: cuanto más pequeños son los LEDs, menos brillan en relación a su tamaño.

El investigador utiliza una metáfora clara: “Es como una linterna que se vuelve más tenue cuanto más se reduce su tamaño”. Este efecto es especialmente crítico en los micro-LEDs rojos, que ya de por sí enfrentan limitaciones de eficiencia debido a las características de los materiales semiconductores empleados (como el GaAs o GaP). Y dado que el rojo es esencial para lograr una reproducción cromática completa, el desafío es estratégico: sin un rojo brillante y estable, no es posible construir un display full-color competitivo.

Los grupos de investigación internacionales trabajan en varias líneas:

• Nuevos materiales semiconductores (nitruros o compuestos híbridos) que permitan mejorar la emisión a longitudes de onda rojas.
• Estructuras cuánticas (pozos y puntos cuánticos) que incrementen la eficiencia radiativa en dispositivos miniaturizados.
• Optimización del empaquetado y la extracción de luz, para reducir pérdidas ópticas internas.

Una cuestión de ingeniería de precisión

Si la eficiencia de emisión es el primer gran reto, el segundo no es menos complejo: fabricar micro-LEDs a gran escala y con un coste competitivo. Para un smartphone de última generación se necesitan entre 6 y 10 millones de píxeles individuales, lo que implica ensamblar la misma cantidad de micro-LEDs con alineaciones nanométricas y conexiones eléctricas perfectas.

El artículo de Shin y colaboradores repasa las distintas técnicas que actualmente se están explorando:

• Transferencia láser (laser-induced forward transfer, LIFT): un haz láser “dispara” los micro-LEDs desde un sustrato de origen hacia su posición final en la matriz. Esta técnica ofrece velocidad, pero requiere un control exquisito para no dañar los dispositivos.
• Ensamblaje por fluidos: se utiliza un líquido especial que arrastra y posiciona los micro-LEDs en cavidades predefinidas, aprovechando fenómenos de capilaridad y gravedad. Es una opción prometedora para grandes áreas.
• Líneas de montaje micro-automatizadas: se están desarrollando sistemas robotizados que operan como fábricas en miniatura, capaces de colocar millones de micro-LEDs con precisión micrométrica.

Cada enfoque tiene ventajas y limitaciones en términos de velocidad, precisión y coste. El consenso entre los investigadores es que probablemente se necesitará una combinación híbrida de métodos para lograr la industrialización.

Del metaverso a las pantallas invisibles

El atractivo de los micro-LEDs no se limita a reemplazar a los OLED en televisores y smartphones. Su verdadero potencial radica en habilitar nuevas categorías de dispositivos:

• Realidad virtual y aumentada (VR/AR): gafas ligeras, con pantallas ultracompactas, capaces de ofrecer brillos superiores a 5.000 nits sin consumir excesiva batería. Este salto es crucial para lograr experiencias inmersivas realistas.
• Displays transparentes y flexibles: al ser emisores independientes, los micro-LEDs permiten fabricar pantallas que se integran en parabrisas, escaparates o ventanales, sin perder transparencia cuando están apagadas.
• Pantallas estirables y conformables: la posibilidad de integrar micro-LEDs en sustratos elásticos abre la puerta a dispositivos “vestibles” (wearables) de nueva generación.
• Dispositivos médicos y biomédicos: micro-displays para endoscopía, sensores ópticos implantables o interfaces neuronales basadas en estimulación lumínica localizada.
• Iluminación arquitectónica y señalización de alta definición: matrices de micro-LEDs podrían reemplazar a tecnologías actuales en entornos urbanos inteligentes, combinando información visual con eficiencia energética.

Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace:

https://www.nature.com/articles/s41377-025-02027-1