–  Vi har fört en ganska tynande tillvaro fram tills det att vi fick vårt genombrott 2020. Därefter har vi expanderat, och flertalet av de tio som nu jobbar i företaget kom in i november förra året, berättar Per Olof Holtz, en av grundarna.

Per Olof Holtz

Då – i november 2021 – blev det officiellt att fem affärsänglar backar upp Polar Light Technologies med en okänd summa pengar som ska ta företagets teknik närmare marknaden.

– Just nu jobbar vi med att driva ett ganska stort antal pyramider samtidigt, men vi ser att det finns potential att kunna driva pyramider individuellt. Så ser vårt koncept ut.

En matris av mikro-LED:ar kan bestå av allt från 10 000-tals upp till miljontals små pyramider.

Första steget är att till sommaren ta fram en demonstrator som blir cirka 5 mm x 5mm. Det handlar om att integrera ett bakplan med drivelektronik och ett framplan med runt hundratusen mikro-LED:ar som ger blått ljus.

Företaget designar hur pyramiderna ska drivas, men tar hjälp för att utveckla själva elektroniken.

– Jag kan säga att så här långt har vi Rise som en partner för vissa väsentliga delar, men för drivelektroniken kan det mycket väl bli en annan partner. Där är vi fortfarande i ett förhandlingsskede.

När den första demonstratorn är klar blir nästa steg att gå mot längre våglängder. Först mot grönt, därefter vidare mot rött.

– Vi hoppas att kunna visa upp en grön LED-demonstrator mot slutet av året, säger Per Olof Holtz.

Att skapa en energieffektiv blå lysdiod fungerar väldigt bra. Redan år 2014 belönades den blå lysdioden med nobelpris för just energisnålhet och miljövänlighet, och dagens kommersiella blå LED:ar når en effektivitet runt 90 procent.

Utmaningen när man går mot längre våglängder är att mängden tillsatt indium bestämmer resultatet. Ju högre koncentration indium, desto längre våglängd på det emitterade ljuset. Fast när en stor mängd indium adderas stämmer inte längre avståndet mellan atomerna i gittret längre, vilket skapar inbyggda spänningar som gör att materialet till slut krackelerar.

Man talar om det gröna gapet – alltså att det är väldigt svårt att skapa effektiva gröna LED:ar eftersom de kräver mycket indium. Vid ännu längre våglängder blir det ännu svårare. Därför tillverkar man dagens kommersiella LED:ar i ett annat materialsystem, ett fosforbaserat. Därefter skapas en RGB-diod genom att de olika delarna plockas ihop med en pick-and-place-metod.

– Vi har tankar på hur vi kan realisera allt i indium. Det skulle vara mycket vunnet då. Än så länge är vi inne i det blå-gröna-området och vi ser att det finns potential att nå högre verkningsgrad än med konkurrerande metoder.

Parallellt tittar företaget på ett antal tillämpningar för den egna tekniken.

– Den lägst hängande frukten är HUD:ar och HMD:er. Det jobbar vi också med just nu.

HMD är kort för head mounted displayer, medan HUD står för head-up-displayer.

Planen är att först göra en HUD i blått som är klar till sommaren. Nästa steg är att realisera en i grönt som ska vara klar mot slutet av året.

– Det skulle vara en stor fördel att ha grönt i exempelvis smarta glasögon eftersom ögats känslighet är som högst i det gröna området. Samtidigt är vårt långsiktiga mål att göra detta effektivt i blått, grönt och rött.

Nästa punkt på listan av potentiella tillämpningar är att lägga grunden till en effektiv vit ljuskälla för belysning.

Idag gör man de flesta vita lysdioder med hjälp av ett fosforskikt runt en blå LED. Den blå LED:en exciterar fosforn så att den skickar ut ljus i grönt och rött, därefter blandas ljuset från fosforn med det blå ljuset från LED:en varvid vitt ljus skapas.

– Verkningsgraden bestäms då av verkningsgraden hos fosforn, och den är kanske 30-35 procent vilket också anger verkningsgraden hos en vitljus-LED som går att köpa idag.

Polar Light Technologies menar att den dagen det har effektiva mikro-LED:ar i blått, grönt och rött kommer dessa att kunna mixas och ge ljuskällor med en verkningsgrad som är åtminstone två, kanske tre, gånger högre än dagens LED:ar för vitt ljus. Det skulle ge en enorm energibesparing.

Bilden är från den allra första demonstrationen av kontakterade pyramider för cirka 1,5 år sedan. Alla pyramider, som lyser i blått, är inte inkopplade.

Längre fram i tiden ser företaget även att det kan få nytta av sin patenterade teknik att skapa mikro-LED:ar som ger höggradigt polariserat ljus.

– Vi har planer på att utnyttja det för optiska interconnect och kvantkryptografi som är väldigt spännande, men som vi inte har resurser att satsa på just nu.

Kvantkrypto är en avlyssningssäker optisk kommunikation där meddelandet som sänds är ett tåg med enstaka fotoner. Varje foton har en viss given polarisation. På så vis går det att skicka information som inte kan tappas av utan att det märks eftersom det inte går att dela på en foton.

Men även om framtiden lockar, arbetar företaget i nuet med att knyta kontakter med potentiella kunder för att utveckla i rätt riktning.

– För oss är det oerhört viktigt att skapa kontakt med potentiella kunder. Det är så vi kan få feedback på vad vi ska fokusera på i våra strukturer. Det kanske inte är ljusintensiteten som är det viktiga, utan storleken eller hur effektiva de är, säger Per Olof Holtz och adderar:

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt!

– En av våra medarbetare var på jättemässan CES i Las Vegas i början av året. Där fick han kontakt med väldigt många potentiella kunder och han tog med sig mycket information om vad som efterfrågas tillbaka till oss som sitter i teknikgruppen.

I ett första steg hoppas Polar Light Technologies att hitta en partner – ett företag som utvecklar HUD:ar eller HMD:er – som vill licensera tekniken.

– Det betyder att vår partner sedan får använda sina tillverkare av LED:ar för att tillverka enligt vårt recept.

Färden från forskarlabbet Tekniken som Polar Light Technologies bygger sin affärsidé på har rötter i ett forskningsprojekt om pyramidala strukturer. Det startade redan 2010 vid Linköpings universitet och finansierades av SSF och VR. Själva konceptet var att skapa extremt små pyramider där den sexsidiga formen bestäms naturligt av gitterstrukturen i halvledarmaterialet galliumnitrid, GaN. Med hjälp av kontrollerad kristalltillväxt kunde forskarna utveckla pyramidstrukturer med kvantbrunnar på sidan och kvantprickar på toppen. Varje pyramid utgjorde ett lysande element. Några år senare kom forskarna på ett sätt att odla pyramiderna så att det skapas en avlång topp, eller snarare en kam istället för en spets. (se ”Så byggs pyramiderna”). Därmed hade de skapat en ljuskälla för linjärpolariserat ljus. Det visade sig vara mycket hög polarisationsgrad på ljuset, betydligt högre än i andra tillämpningar. Forskarna tog patent på tekniken, fick det godkänt i flera länder världen över och grundade Polar Light Technologies mot slutet av 2014. Därefter har utmaningen varit att skapa en ljuskälla som är elektriskt exciterad som i en lysdiod: du lägger på en spänning och får ut ljus. Forskarna fick på den tiden ljus från de små pyramiderna enbart om de lyste på dem med en laser. Under lång tid var kontakteringen problemet. En vanlig lysdiod har en plan yta att lägga kontakten mot, pyramider är allt annat än plana. Först år 2020 lyckades man hitta en metod att kontaktera pyramiderna. Det var, enligt företaget, ”Det stora genombrottet” inför en möjlig kommersialisering.