光响应LED改写显示器互动体验

双模异质的光响应LED具有超过80,000cd／m2的亮度级，并可同时作为光发射器与光探测器，实现新型态的互动显示器。

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」（Double－heterojunction nanorod light－responsive LEDs for display applications）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。

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。