【產通社，4月22日訊】現(xiàn)代智能手機觸摸屏使用先進的粘合技術使屏幕與手機表面齊平，但下面仍有一層又一層的玻璃、偏光鏡、彩色濾光片、電容式觸摸傳感器等。對于尋求集成傳感器或創(chuàng)造柔性顯示屏的智能手機制造商來說，這是一個障礙。
最近的新研究實現(xiàn)了更多選擇：光敏像素。它們能做的遠不止檢測觸摸，可以對放置在顯示器上的物體進行成像，檢測指紋，甚至為設備充電。


兼指紋讀取器、健康傳感器和測光表于一體


“我們知道LG Display和其他顯示器公司對如何集成觸摸屏或成像功能感興趣，”這項新研究的合著者、南京大學物理學院教授鮑春雄說�！八麄円呀泧L試了像有機發(fā)光二極管和QD LED這樣的材料，但是光響應性不是很好。對于我們的鈣鈦礦LED來說，這很好。”
鈣鈦礦是一類形成晶體結構的材料，在光伏領域很受歡迎，因為研究人員發(fā)現(xiàn)它可以用于高效太陽能電池和更亮更好的量子點。
在這種情況下，鮑和他的合作者希望他們的鈣鈦礦器件既能產生光又能對光做出反應。他們開發(fā)的Pervoskite-LED (PeLED)材料可以顯示高亮度的圖像。該團隊展示了紅色、綠色和藍色的PeLED，亮度高達每平方米4700坎德拉(大多數(shù)智能手機顯示屏的峰值亮度為數(shù)百)。但是PeLEDs也能有效地探測光線，這是研究人員用來制造觸摸屏的一個特性。
“如果你想讓一種材料具有良好的光響應，你需要在這些材料中產生電子載流子，”鮑說在鈣鈦礦中，這很容易�！罢禽d流子傳輸層允許電子移動，從而使檢測觸摸輸入成為可能。由于像素發(fā)光二極管是光敏的，它們可以檢測和成像觸摸顯示器的物體。
其結果是一款集多種傳感器功能于一身的顯示器，可以對顯示器前的小物體進行成像，這反過來變成了一種可行的指紋讀取器（然而，原型顯示器太小，無法讀取真正的指紋，因此研究人員用指紋的小圖像對其進行了測試）。顯示器的光敏性還可用作光傳感器來傳輸數(shù)據(jù)，或者用作PPG傳感器來提供用戶健康數(shù)據(jù)。
這些功能可以幫助智能手機將目前需要單獨傳感器的功能集成到顯示屏中。這種器件級的集成會降低器件的復雜性和厚度，雖然該團隊開發(fā)的原型顯示器并不靈活，但這項技術可能適用于柔性顯示器，例如折疊或可卷曲手機中的顯示器。


這也是一個太陽能充電器


PeLED的光敏性具有取代許多智能手機傳感器的驚人潛力，而且它還有一個獨到之處——可兼作太陽能充電器。
從某種意義上說，這并不奇怪，鈣鈦礦有望提高未來太陽能電池的效率，但PeLED是第一次展示可以產生電荷的功能性鈣鈦礦顯示器。
“好的太陽能電池應該是好的發(fā)光二極管，這是一個基本概念，人們很清楚這一點，”倫敦帝國理工學院物理化學的讀者Artem Bakulin說，他與當前的研究無關�！暗�，由于一些工程上的挑戰(zhàn)，要勇敢地將太陽能電池和LED真正配對，這困難很大�！痹谶@篇論文中，他們試圖解決問題，將這兩個領域結合在一起。
研究人員通過使用原型顯示器給超級電容器充電來證明這種能力，然后可以用來為顯示器供電。有趣的是，當暴露在室內白色LED照明時，顯示器的功率轉換效率是暴露在模擬陽光下時的兩倍多，這對于大部分時間都在室內的消費設備來說是有益的。
研究人員指出，他們的顯示技術是一種概念驗證，需要更多的工作才能擴大到對消費電子產品有用的大小。壽命也是一個問題，因為目前的鈣鈦礦材料降解很快：該論文報道的“工作壽命”僅為18.5小時。
這種材料很容易制造，但也很容易降解。許多研究人員正試圖延長器件壽命。普林斯頓大學的一組研究人員已經生產出壽命為30年的鈣鈦礦半導體，為解決壽命問題提供了一條途徑。
PeLED的研究人員在上周發(fā)表于《自然電子學》的一篇論文中描述了他們的器件。查詢進一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://spectrum.ieee.org/led-display-perovskite-charger。（編譯，產通數(shù)造）