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透过整合简单的控制电路,能让LED实现新型显示互动

透过整合简单的控制电路,能让LED实现新型显示互动

发布时间:
2017/03/14
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  近日,由美国和韩国研究人员组成的国际研究团队发表一种新型的nanoLED,具有前所未有的亮度级(超过80,000cd/m2),可同时用于作为光发射器与光探测器。

  这项研究成果发表于《科学》(Science)期刊中,研究人员在「双异质接面奈米棒光响应LED实现显示器应用」一文中预期,双模LED能够实现新型的互动显示器。

  这种经全溶液处理的双异质接面奈米棒(DHNR)光响应LED包括量子点直接在奈米棒中接触两种不同的半导体材料。 在此配置下,量子点根据电压偏置,可增强辐射复合(有利于LED)或导致光生载子的有效分离。

  在这些非等向奈米棒中的分层结构可以分别单独调整,以便在单一组件中微调重组与电荷分离,从而使单个奈米棒够电致发光,并产生光电流。 一旦在两电极之间适当地堆栈这种奈米棒,可经由简单地改变电压偏置(正向或反向),将奈米棒配置成为在发光模式与光侦测模式之间切换的画素。

  该组件据称拥有低导通电压(约1.7V),以及超过80,000cd/m 2的最大亮度,并可在显示器相关亮度方面表现出低偏压和高效率。 研究人员还发布该组件在2.5V偏压下,能以1000 cd/m2的亮度支持8.0%的外部量子效率。

  但在另一项实验中,研究人员操作10×10画素的DHNR-LED数组,作为现场光侦测器(在反向压下),并结合一个可提供正向偏置至任何画素侦测入射光的电路板。


透过整合简单的控制电路,能让LED实现新型显示互动
 

  DHNR-LED的能带图以及光发射(橘色箭号)和侦测(蓝色箭号)的电荷流动方向,以及DHNR示意图

  藉由以次毫秒级的时间交替正向和反向偏压,它们能够在照明数组时,连续「读取」光侦测画素。

  该实验让研究人员认为,透过整合简单的控制电路将任何侦测到的讯号转换为亮度调整,即可轻易地实现几项新的显示特性。

  例如,可以因应外部光强度的变化而自动调整亮度。 但是,由于光侦测可在画素级执行,补偿屏幕上的阴影,或侦测到手指接近并被解读为新的免触控指令。

  研究人员想象这种DHNR-LED的单个画素感测能力,还可以支持屏幕的直接成像或扫描。 DHNR-LED双发光和光检测操作模式的另一种可能应用是将紧密耦合的LED显示器(实际上是大型nanoLED数组),转换成大规模的平行数据通讯和处理组件,执行显示器-显示器的直接数据通讯。

  此外,DHNR光响应LED中的光侦测类似于光电(PV)效应,显示器可从环境光源采集或清除能量,而不需要整合分离的太阳能电池,而使显示器更高效。 研究论中的最后一种使用案例也在实验中证明可将LED耦合至超级电容器。

  主导这项研究的美国伊利诺伊大学教授Moonsub Shim表示,"我们已经与Dow Chemical合作,共同为这项技术申请专利了,因此,未来将会带来一定的商业利益。 "

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