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2019-11-07 15:43:58

双功能纳米棒LED可以制作多功能显示器

手机和其他设备很快就可以通过非接触式手势进行控制,并使用环境光为自己充电,这得益于新的LED阵列可以发射和检测光线。

LED采用薄膜纳米棒制成,可以实现新的交互功能和多任务设备。伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校和马萨诸塞州马尔堡市陶氏电子材料公司的研究人员在2月10日出版的“ 科学 ”杂志上报道了这一进展。

“这些LED是使显示器完全不同的开始,不仅仅是显示信息,而是更具交互性的设备,”美国大学材料科学与工程学教授,领导者Moonsub Shim说。这项研究。“这可以成为许多电子产品新的有趣设计的基础。”

每个直径小于5纳米的微小纳米棒由三种类型的半导体材料制成。一种类型发射并吸收可见光。另外两个半导体控制电荷如何流过第一种材料。这种组合允许LED发光,感应和响应光。

纳米棒LED能够通过快速地从发射到检测来回切换来执行这两种功能。它们切换得如此之快,以至于人眼看来,显示器似乎不断持续 - 实际上,它比标准显示刷新率快三个数量级。然而,LED也几乎连续地检测和吸收光,并且由LED制成的显示器可以被编程为以多种方式响应光信号。

例如,显示器可以响应于环境光条件自动调节亮度 - 逐个像素地。

“你可以想象坐在外面用平板电脑阅读。你的平板电脑会检测亮度并根据个别像素进行调整,”Shim说。“屏幕上有一个阴影,它会变暗,而它在阳光下的地方会更亮,所以你可以保持稳定的对比度。”

研究人员演示了自动调节亮度的像素,以及响应接近手指的像素,这些像素可以集成到响应无触摸手势或识别物体的交互式显示器中。

他们还演示了响应激光笔的阵列,这可能是智能白板,平板电脑或其他用于书写或绘图的表面的基础。研究人员发现,LED不仅可以响应光线,还可以将其转换为电能。

“它对光的响应方式就像一个太阳能电池。因此,我们不仅可以增强用户与设备或显示器之间的互动,现在我们实际上可以使用显示器来收集光线,”Shim说。“所以想象你的手机只是坐在那里收集环境光和充电。这是一种可能性,而不必集成单独的太阳能电池。在显示器完全自供电之前,我们还有很多发展要做,但我们认为我们可以在不影响LED性能的情况下提高功率采集特性,从而使显示器的大量功率来自阵列本身。“

除了与用户及其环境交互之外,纳米棒LED显示器还可以作为大型并行通信阵列相互交互。Shim说,它比像蓝牙这样的设备到设备技术要慢,但这些技术是串行的 - 它们一次只能发送一个比特。彼此面对的两个LED阵列可以与屏幕中的像素一样多地进行通信。

“我们主要通过显示器与我们的电子设备连接,显示器的吸引力在于用户查看和操作信息的体验,”研究合着者,陶氏化学公司电子材料公司研究员Peter Trefonas说。“这些新型LED材料的双向功能可以使设备以新的方式智能地响应外部刺激。单独的非接触式手势控制的潜力是有趣的,我们只是在尽可能地抓住表面。”

研究人员用红色LED阵列进行了所有演示。他们现在正在研究用红色,蓝色和绿色像素图案化三色显示器的方法,以及通过调整纳米棒的组成来提高光捕获能力的方法。