透過整合簡單的控制電路，能讓LED實(shí)現(xiàn)新型顯示互動

　　近日，由美國和韓國研究人員組成的國際研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表一種新型的nanoLED，具有前所未有的亮度級(超過80,000cd/m2)，可同時用于作為光發(fā)射器與光探測器。

　　這項(xiàng)研究成果發(fā)表于《科學(xué)》(Science)期刊中，研究人員在「雙異質(zhì)接面奈米棒光響應(yīng)LED實(shí)現(xiàn)顯示器應(yīng)用」一文中預(yù)期，雙模LED能夠?qū)崿F(xiàn)新型的互動顯示器。

　　這種經(jīng)全溶液處理的雙異質(zhì)接面奈米棒(DHNR)光響應(yīng)LED包括量子點(diǎn)直接在奈米棒中接觸兩種不同的半導(dǎo)體材料。 在此配置下，量子點(diǎn)根據(jù)電壓偏置，可增強(qiáng)輻射復(fù)合(有利于LED)或?qū)е鹿馍d子的有效分離。

　　在這些非等向奈米棒中的分層結(jié)構(gòu)可以分別單獨(dú)調(diào)整，以便在單一組件中微調(diào)重組與電荷分離，從而使單個奈米棒夠電致發(fā)光，并產(chǎn)生光電流。 一旦在兩電極之間適當(dāng)?shù)囟褩＿@種奈米棒，可經(jīng)由簡單地改變電壓偏置(正向或反向)，將奈米棒配置成為在發(fā)光模式與光偵測模式之間切換的畫素。

　　該組件據(jù)稱擁有低導(dǎo)通電壓(約1.7V)，以及超過80，000cd/m 2的最大亮度，并可在顯示器相關(guān)亮度方面表現(xiàn)出低偏壓和高效率。 研究人員還發(fā)布該組件在2.5V偏壓下，能以1000 cd/m2的亮度支持8.0%的外部量子效率。

　　但在另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員操作10×10畫素的DHNR-LED數(shù)組，作為現(xiàn)場光偵測器(在反向壓下)，并結(jié)合一個可提供正向偏置至任何畫素偵測入射光的電路板。

　　DHNR-LED的能帶圖以及光發(fā)射(橘色箭號)和偵測(藍(lán)色箭號)的電荷流動方向，以及DHNR示意圖

　　藉由以次毫秒級的時間交替正向和反向偏壓，它們能夠在照明數(shù)組時，連續(xù)「讀取」光偵測畫素。

　　該實(shí)驗(yàn)讓研究人員認(rèn)為，透過整合簡單的控制電路將任何偵測到的訊號轉(zhuǎn)換為亮度調(diào)整，即可輕易地實(shí)現(xiàn)幾項(xiàng)新的顯示特性。

　　例如，可以因應(yīng)外部光強(qiáng)度的變化而自動調(diào)整亮度。 但是，由于光偵測可在畫素級執(zhí)行，補(bǔ)償屏幕上的陰影，或偵測到手指接近并被解讀為新的免觸控指令。

　　研究人員想象這種DHNR-LED的單個畫素感測能力，還可以支持屏幕的直接成像或掃描。 DHNR-LED雙發(fā)光和光檢測操作模式的另一種可能應(yīng)用是將緊密耦合的LED顯示器(實(shí)際上是大型nanoLED數(shù)組)，轉(zhuǎn)換成大規(guī)模的平行數(shù)據(jù)通訊和處理組件，執(zhí)行顯示器-顯示器的直接數(shù)據(jù)通訊。

　　此外，DHNR光響應(yīng)LED中的光偵測類似于光電(PV)效應(yīng)，顯示器可從環(huán)境光源采集或清除能量，而不需要整合分離的太陽能電池，而使顯示器更高效。 研究論中的最后一種使用案例也在實(shí)驗(yàn)中證明可將LED耦合至超級電容器。

　　主導(dǎo)這項(xiàng)研究的美國伊利諾伊大學(xué)教授Moonsub Shim表示，"我們已經(jīng)與Dow Chemical合作，共同為這項(xiàng)技術(shù)申請專利了，因此，未來將會帶來一定的商業(yè)利益。 "