TWI744296B - 光電子裝置及使用方法 - Google Patents

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TWI744296B TW106108605A TW106108605A TWI744296B TW I744296 B TWI744296 B TW I744296B TW 106108605 A TW106108605 A TW 106108605A TW 106108605 A TW106108605 A TW 106108605A TW I744296 B TWI744296 B TW I744296B
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彼得Iii 特萊弗納斯
趙誠龍
基秀瑞 得什潘德
特雷弗 尤爾斯
愛德華 格里爾
賈布摩 朱
金奉勳
歐納瑞
鍾根 朴
幕斯柏 西門
潔倩 張
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Abstract

本發明提供一種在光電子元件的一陣列上產生一影像的方法，所述方法包括(a)提供一裝置，所述裝置包括一光電子元件陣列及連接至每一光電子元件的電路，其中所述光電子元件包括多個量子點或多個奈米棒，且其中所述電路經組態以能夠在一有效正向偏壓組態與一反向偏壓組態之間獨立地切換每一光電子元件，(b)在所述光電子元件中的兩者或兩者以上強加一有效反向偏壓，(c)提供電路，所述電路將偵測來自一個別有效反向偏壓光電子元件的光電流的開始且將藉由改變所述個別光電子元件上的所述偏壓至一有效正向偏壓而對所述光電流做出回應。

Description

光電子裝置及使用方法
本發明關於一種包括一發光光電子元件及一光電流產生光電子元件的裝置，其中所述裝置進一步包括：一不透光元件，其防止藉由所述發光光電子元件發射的光經由所述裝置內的一通路到達所述光電流產生光電子元件。
一些光電子裝置含有兩個或兩個以上光電子元件。在一些光電子裝置中，一或多個光電子元件(發射元件)經組態以在施加恰當電場時發光，而其他光電子元件(吸收元件)經組態以在藉由具有在適當波長範圍內的波長的光撞擊時產生電流。常常期望吸收元件對行進穿過裝置外部的空間的光做出回應，且接著撞擊裝置。在此等情形下，並不期望由發射元件發射的光沿著裝置自身內的路徑行進並到達吸收元件。另外，期望吸收元件在由光撞擊時快速做出回應以產生光電流(亦即，以短的上升時間)。
US 2014/0036168描述一種有機發光二極體陣列，且所述陣列可用於光感測功能以及發光功能。期望提供一種改良的裝置，在所述改良的裝置中，來自發射二極體的光並不藉由行進整個位於裝置內的路徑而到達吸收二極體。亦期望提供具有改良的上升時間的光電子裝置。改良的裝置期望 地用於各種目的，包含裝置外部的物件的偵測；來自諸如光筆或雷射指示筆的特定裝置的光的偵測；及對應於藉由光筆或雷射指示筆追蹤的路徑的影像的產生。
以下內容為本發明的陳述。
本發明的一第一態樣為一種包括一發光光電子元件及一光電流產生光電子元件的裝置，其中所述裝置進一步包括：一不透光元件，其防止藉由所述發光光電子元件發射的光經由所述裝置內的一通路到達所述光電流產生光電子元件。
本發明的一第二態樣為一種包括一光電子元件及連接至所述光電子元件的電路的光電子裝置，其中所述光電子元件包括多個量子點或多個奈米棒，且其中所述電路經組態以能夠使所述光電子元件在以下兩者之間切換：所述電路提供使得所述光電子元件發射光的一有效正向偏壓電壓的組態，及所述電路提供使得所述光電子元件能夠在所述光電子元件敏感的光撞擊所述光電子元件時產生一光電流的一有效反向偏壓電壓的組態。
本發明的一第三態樣為一種偵測接近於一光電子裝置的一物件的存在的方法，所述方法包括(a)提供一光電子裝置，其包括一發光光電子元件及一光電流產生光電子元件，其中所述裝置經組態，使得藉由所述發光光電子元件發射的一些光脫離所述光電子裝置，其中所述裝置經組態，使得由所述發光光電子元件發射的 脫離所述光電子裝置且由一外部物件散射或反射的光可撞擊所述光電流產生光電子元件，(b)將一有效正向偏壓電壓強加於所述發光光電子元件上且將一有效反向偏壓電壓強加於所述光電流產生光電子元件上，(c)使能夠使光散射或反射或者其一組合的一物件距所述光電子裝置的光出射表面上的一點達0.1至5mm的一距離，從而使得由所述發光光電子元件發射的光經反射或散射，使得所述光落於所述光電流產生光電子元件上。
本發明的一第四態樣為一種偵測接近於一光電子裝置的一物件的存在的方法，所述方法包括(a)在一環境中提供包括一光電流產生光電子元件的一光電子裝置，在所述環境中，自所述光電子裝置外部發源的外部光落於所述光電子裝置上，(b)將一有效反向偏壓電壓強加於所述光電流產生光電子元件上，其中具有適當波長且具有足夠強度的所述外部光使得所述光電流光電子元件產生光電流，及(c)使一不透光物件距所述光電子裝置的表面上的一點達0.1至5mm的一距離，從而使得所述不透光物件阻斷所述外部光的足夠部分以引起藉由所述光電流產生光電子元件產生的所述光電流的一可偵測減小。
本發明的一第五態樣為一種在光電子元件的一陣列上產生一影像的方法，所述方法包括：(a)提供一裝置，所述裝置包括一光電子元件陣列及連接至每一光電子元件的電路， 其中所述光電子元件包括多個量子點或多個奈米棒，且其中所述電路經組態以能夠使每一光電子元件獨立地在以下兩者之間切換：所述電路提供使得所述光電子元件發射光的一有效正向偏壓電壓的組態，及所述電路提供使得所述光電子元件能夠在所述光電子元件敏感的光撞擊所述光電子元件時產生一光電流的一有效反向偏壓電壓的組態，(b)在所述光電子元件中的兩者或兩者以上強加一有效反向偏壓，(c)提供電路，所述電路將偵測來自個別有效反向偏壓光電子元件的光電流的開始且藉由改變所述個別光電子元件上的偏壓至一有效正向偏壓而對所述光電流做出回應。
1‧‧‧透明層
2‧‧‧陽極層
3‧‧‧作用層
4‧‧‧陰極層
5‧‧‧電壓源或電路
6‧‧‧導線
7‧‧‧路徑
8‧‧‧路徑
9‧‧‧路徑
10:不透光元件
11:不透光元件
14:路徑
15:路徑
20:電流感測裝置
21:外部物件
31:電洞注入層
32:電洞傳輸層
33:作用層/發射或吸收層
34:電子注入層
104:透明項目
105:透明項目
106:透明項目
107:穿孔
108:穿孔
109:穿孔
110:穿孔
201:陽極
202:陽極
204:陽極
205:陽極
401:陰極
402:陰極
404:陰極
405:陰極
901:無機半導體
902:無機半導體核心
903:有機配體分子
1100:奈米棒/奈米粒子
1102:圓筒形棒
1103:第一異質接面
1104:第一末端
1106:第二末端
1108:第一端蓋
1109:第二異質接面
1110:第二端蓋
3104:電洞注入層(HIL)
3105:電洞注入層(HIL)
3204:電洞傳輸層(HTL)
3205:電洞傳輸層(HTL)
3301:發射層
3302:吸收層
3304:吸收層
3305:發射層
3401:電子注入層(EIL)
3402:電子注入層(EIL)
3404:電子注入層(EIL)
3405:電子注入層(EIL)
以下內容為圖式之簡要描述。圖1為光電子元件的示意圖，所述光電子元件可為發光光電子元件(「light-emitting optoelectronic element；LEOE」)或光電流產生光電子元件(「photocurrent-generating optoelectronic element；PGOE)」。圖2為光電子元件的一個實施例的示意圖。圖3展示具有兩個鄰接光電子元件的裝置的一個實施例，從而展示裝置內的一些可能光路徑。圖4展示外部物件，及具有不透光元件的裝置的一個實施例。圖5展示外部物件與具有不透光元件的裝置的另一實施例。圖6及圖7展示不透光元件的實施例的兩個視圖，所述不透光元件可用於可含有光電子元件的陣列的裝置中。圖8為奈米棒的示意性草圖。圖9為核心/殼層量子點的示意性草圖。圖10展示證明外部物件的偵測的藉由描 述於實例3中的裝置產生的光電流。圖11A至圖11E展示用於建構以下實例中描述的光電子元件的4×4陣列中的步驟。
以下內容為本發明的詳細描述。
如本文中所使用，除非上下文另作明確指示，否則以下術語具有所指定的定義。
「吸收層」及類似術語為位於電極(陽極與陰極)之間且在暴露至具有適當波長的光時將產生電洞及電子的層，電洞及電子彼此分離以在適當有效反向偏壓電場存在時形成電流。
「作用層」及類似術語為位於電極(陽極與陰極)之間的層。作用層可為吸收層或發射層，或能夠取決於偏壓電壓充當吸收層或發射層的層。
「陽極」將電洞注入至位於發射層側上的層中，諸如電洞注入層、電洞傳輸層或發射層中。將陽極安置於基板上。陽極通常由金屬、金屬氧化物、金屬鹵化物、導電聚合物及其組合製成。
每一作用層由帶隙特徵化。發射層的帶隙藉由將光電子元件置放於有效正向偏壓下且依據光學頻譜量測所發射光的強度而特徵化。對應於所發射光的最大強度的光的頻率本文中被稱作v e，且v e使發射層的帶隙特徵化。光電流產生層的帶隙藉由以下操作來特徵化：將光電子元件置放於有效反向偏壓下，將光電子元件暴露至各種頻率的光，及依據光學頻率量測光電流。對應於最大光電流的光的頻率本文中被稱為光電流產生層的特性回應頻率v d，且v d特徵化光電流產 生層的帶隙。
「陰極」將電子注入至位於發射層側上的層(即，電子注入層、電子傳輸層或發射層)中。陰極通常由金屬、金屬氧化物、金屬鹵化物、導電聚合物或其組合製成。
「有效正向偏壓」為施加至光電子元件的陽極及陰極的電壓。「正向偏壓」電壓意謂，施加至陽極的電壓相對於施加至陰極的電壓為正的。正向偏壓在電壓具有足夠量值以使得光電子元件發光時為「有效的」。
「有效反向偏壓」為施加至光電子元件的陽極及陰極的電壓。有效反向偏壓允許光電子元件在光電子元件藉由光電子元件敏感的光撞擊時產生光電流。一般而言，絕對反向偏壓意謂，施加至陽極的電壓相對於施加至陰極的電壓為負的。在大部分光電流產生光電子元件處於反向偏壓時或在存在零偏壓電壓時，大部分光電流產生光電子元件能夠在藉由所述光電流產生光電子元件敏感的光撞擊時產生光電流。在許多光電流產生光電子元件處於具有相對小量值的正向偏壓時，許多光電流產生光電子元件亦能夠在由所述光電流產生光電子元件敏感的光撞擊時產生光電流。因此，對於許多光電子元件而言，有效反向偏壓為在如下範圍內的電壓：自小量值正向偏壓橫跨至零電壓且橫跨至中間量值絕對反向偏壓。
「電子注入層」或「EIL」及類似術語為在處於有效正向偏壓的光電子元件中將自陰極注入的電子注入至電子傳輸層中的層。一些光電子元件具有EIL，且一些光電子元件不具有EIL。
「電子傳輸層」或「ETL」及類似術語為安置於作 用層與電子注入層之間的層。在置放於有效正向偏壓電場中時，電子傳輸層朝向發射層傳輸自陰極注入的電子。ETL之材料或組合物通常具有高電子遷移率以有效傳輸經注入的電子。ETL亦通常傾向於電洞的傳遞。
「電子伏特」或「eV」為藉由橫跨一個伏特的電位差移動的單個電子的電荷獲得(或損失)的能量的量。
「發射層」及類似術語為位於電極(陽極與陰極)之間的層，且當置放於有效正向偏壓電場中時藉由經由電洞注入層自陽極注入的電洞與經由電子傳輸層自陰極注入的電子的再組合來激發，發射層為主要發光源。
如本文中所使用，「外部光」為在本發明的光電子裝置外部發源的光。
F4TCNQ為2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基-p-喏二甲烷。
如本文所使用，「異質接面」為兩個不同半導體之間的界面的表面。
「電洞注入層」或「HIL」及類似術語為在處於有效反向偏壓的光電子元件中將自陽極注入的電洞有效地注入至電洞傳輸層中的層。一些光電子元件具有HIL，且一些光電子元件不具有HIL。
「電洞傳輸層(或「HTL」)」及類似術語指由傳輸電洞的材料製成的層。高電洞遷移率為期望的。使用HTL以有助於阻斷藉由發射層傳輸的電子的傳遞。通常需要小電子親和力以阻斷電子。HTL應期望地具有較大三重態以阻斷激子自相鄰EML層的遷移。
如本文中所使用，「奈米棒」(NR)為具有第一軸線的物品。奈米棒具有關於第一軸線旋轉對稱性。奈米棒在第一軸線方向上的長度(「軸向長度」)與奈米棒在垂直於第一軸線的任何方向上的長度的比率為2：1或大於2：1。奈米棒的軸向長度為200nm或200nm以下。奈米棒含有兩種或兩種以上的不同半導體。雙重異質接面奈米棒(DHNR)為具有兩個或兩個以上不同異質接面的奈米棒。
術語「不透光」如本文中所使用指透射可見光譜中光能的1%或1%以下的物品。不透光物品可藉由包含吸收、散射、反射或其一組合的任何機制防止光的透射。
如本文中所使用，「光電子元件」為如下物品：發光光電子元件(亦被稱作發光二極體(LED))，或光電流產生光電子元件(亦被稱作光電二極體(PD))。LED為在施加適當電壓(「有效正向偏壓」電壓)時將發光的物品。PD為如下物品：每當適當電壓(「有效反向偏壓」電壓)經施加時，所述物品在具有PD敏感的波長的光撞擊PD時將產生電流。一些物品能夠在有效正向偏壓電壓下發光，且亦能夠在施加反向電壓同時在由具有某些波長的光撞擊時產生光電流。即，取決於施加的電壓，一些物品可充當LED或充當PD。具有所施加的有效正向偏壓電壓且正發光的光電子元件本文中據稱為處於「發射模式」或「LED模式」。具有所施加的有效反向偏壓電壓且能夠在藉由光電子元件敏感的波長的光撞擊時產生光電流的光電子元件本文中據稱為處於「偵測模式」或「PD模式」。
PEDOT：PSS為聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)與聚苯 乙烯磺酸酯的混合物。
如本文中所使用，「有機」化合物為含有一或多個碳原子的化合物。術語「有機化合物」並不包含以下各者：碳與除氫之外的任何元素的二元化合物；金屬氰化物；金屬性羰基、光氣、硫化羰及金屬碳酸鹽。並非有機的化合物為無機化合物。純元素本文中被視為無機化合物。
如本文中所使用，「量子點」(QD)為具有1至25nm的直徑的物品。量子點含有一或多種無機半導體。
「基板」為有機發光裝置的支撐物。適合於基板的材料的非限制性實例包含石英板，玻璃板，金屬板，金屬箔，來自諸如聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯及聚碸的聚合樹脂的塑膠膜。
TFB為聚(9,9-二-n-辛基茀-交替-(1,4-伸苯基-((4-第二-丁基苯基)亞胺基)-1,4-伸苯。
圖1展示光電子元件的示意圖。所述層如圖1中所展示彼此接觸。透明層1可為任何透明材料。較佳透明材料為玻璃。透明材料常常被稱作「基板」，此是因為建構光電子元件的較佳方法以玻璃層開始且按次序施加其他層。陽極層2較佳亦為透明的。陽極層2的較佳材料為氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)。作用層3含有如下材料：所述材料在經受適當「正向」偏壓電壓時能夠發光，或在暴露至具有適當波長的光時且在經受適當「反向」偏壓電壓時能夠產生光電流，或能夠取決於偏壓電壓而發光或產生光電流。偏壓電壓藉由電壓源或電路5施加。陰極層4較佳為金屬。當期望操作光電子元件時，電壓源或電路5視需要經由導線6連接至陽極層及 陰極層。電壓源5與光電子元件之間的連接視需要可經建立及/或藉由開關或交換電路(未圖示)中斷。圖1中所展示的電路較佳地含有電流感測裝置20，其可位於電路中的任何點處。
當期望在光電子元件上提供有效正向偏壓時，電壓源或電路將電壓施加至陽極2及陰極4，使得施加至陽極2的電壓相對於施加至陰極4的電壓為正。所施加電壓的量值至少足夠大以使得作用層3發光。用於有效正向偏壓的所施加電壓的典型量值為1至10伏特。
當期望在光電子元件上提供有效反向偏壓時，電壓源或電路將電壓施加至陽極2及陰極4，使得施加至陽極2的電壓相對於施加至陰極4的電壓為負。所施加電壓的量值至少足夠大，使得當作用層3敏感的光落於作用層3上時時，產生光電流。所施加電壓的量值保持為足夠低以避免活性材料中的崩潰及將由崩潰引起的恆定電流。用於有效反向偏壓的所施加電壓的典型量值為-0.1至10伏特(亦即，自量值0.1伏特的小的正向偏壓，直至零伏特，至具有量值10伏特的絕對反向偏壓)。當產生光電流時，光電流較佳由電流感測裝置20偵測到，所述電流感測裝置20視需要連接至額外處理電路(未圖示)。
在一些實施例中，電壓源或電路5含有能夠將有效正向偏壓或有效反向偏壓施加至光電子元件的控制電路。在一些實施例中，控制電路將偏壓自正向偏壓翻轉至反向偏壓及/或自反向偏壓翻轉至正向偏壓；此等翻轉可(例如)藉由時間序列或藉由對激勵的回應而進行控制，所述激勵發源 於光電子裝置外部，或發源於控制電路內。
圖2展示光電子元件的一個實施例的示意圖。在圖2中，作用層含有電洞注入層(hole injection layer；HIL)31、電洞傳輸層(hole transport layer；HTL)32、作用層33及電子注入層(electron injection layer；EIL)34。視情況，光電子元件亦可含有額外層，所述額外層包含(例如)以下各者中的一或多者：鄰近於HIL 31的一或多個額外HIL；及/或鄰近於發射或吸收層且鄰近於EIL的一或多個電子傳輸層(electron transport layer；ETL)。
發射或吸收層33可為任何活性光電子材料。舉例而言，發射或吸收層33可含有兩種或兩種以上經摻雜或未經摻雜無機半導體以形成一或多個異質接面；無機半導體可配置成層或以多個粒子的形式配置。較佳地，發射或吸收層33含有多個無機粒子，所述無機粒子中的每一者含有一或多個異質接面。較佳地，多個無機粒子為量子點或奈米棒。對於另一實例，發射或吸收層33可含有電致發光有機分子或者兩個或兩個以上有機分子的摻合物。
在量子點當中，較佳的是含有以下各者的量子點：第II-VI族材料、第III-V族材料、第IV族材料、第V族材料或其一組合。量子點較佳地包含選自以下各者的一或多者：CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、GaN、GaP、GaAs、InP及InAs。較佳地，量子點包含以上材料中的兩者或兩者以上。舉例而言，化合物可包含以如下各者存在的兩種或兩種以上量子點：簡單混合狀態；兩種或兩種以上化合物晶體在同一結晶中部分劃分的混合晶體，例如，具有 核殼結構或梯度結構的晶體；或包含兩種或兩種以上奈米晶體的化合物。較佳地，量子點具有具核心及包覆核心的一或多個殼層的經包覆結構，其中核心的組合物不同於殼層的組合物。在此等實施例中，核心較佳地包含選自以下各者的一或多種材料：CdSe、CdS、ZnS、ZnSe、CdTe、CdSeTe、CdZnS、PbSe、AgInZnS及ZnO。殼層較佳地包含選自以下各者的一或多種材料：CdSe、ZnSe、ZnS、ZnTe、CdTe、PbS、TiO、SrSe及HgSe。在一些實施例中，量子點含有核心、包圍核心的第一殼層及包圍第一殼層的第二殼層。當存在時，第二殼層較佳地包含選自Cds、CdSe、ZnSe、ZnS、ZnTe、CdTe、PbS、TiO、SrSe、HgSe、第II-IV族的合金的一或多種材料；更佳地選自Cds、CdSe、ZnSe、ZnS、ZnTe、CdTe、PbS、TiO、SrSe及HgSe的一或多種材料。當存在第二殼層時，較佳地，核心、第一殼層及第二殼層具有三種不同組合物。在一些實施例中，量子點可包括諸如Mn、Cu及Ag的摻雜劑元素的一或多個原子。在此狀況下，摻雜劑原子可位於核心中，或量子點的第一殼層內。
較佳量子點具有附接至外表面的有機配體。較佳配體含有較佳具有8至25個碳原子的烴鏈。配體較佳地經由涉及例如羧基的除碳及氫外的原子的化學基團附接至無機半導體的最外表面。
量子點的較佳實施例展示於圖9中。無機半導體核心902藉由不同無機半導體901包圍。有機配體分子903附接至最外殼層半導體901的表面。
在奈米棒當中，奈米棒的軸向長度與奈米棒在垂 直於第一軸線的任何方向上的長度的比率為2：1或2：1以上、較佳5：1或5：1以上，更佳地10：1或10：1以上。奈米棒的軸向長度為200nm或200nm以下；較佳地150nm或150nm以下；更佳地100nm或100nm以下。奈米棒含有兩種或兩種以上的不同半導體。較佳奈米棒含有圓筒形棒，其已安置於接觸圓筒形棒的單一端蓋或多個端蓋的每一末端處。端蓋在圓筒形棒的給定末端處亦彼此接觸。端蓋較佳地用來鈍化一維奈米粒子。較佳地，在圓筒形棒的每一末端處，奈米棒含有第一端蓋及部分或完全地包圍第一端蓋的第二端蓋。第一端蓋及第二端蓋較佳地具有不同於彼此的組合物。較佳地，每一端蓋含有一或多個半導體。較佳地，圓筒形棒含有半導體。較佳地，圓筒形棒的組合物不同於第一端蓋的組合物及第二端蓋的組合物兩者。奈米棒較佳地包括包含以下各者的彼等的半導體：第II-VI族(ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe及類似者)及第III-V族(GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlAs、AlP、AlSb及類似者)及第IV族(Ge、Si、Pb及類似者)材料，及其合金，或其混合物。
較佳奈米棒說明於圖8中。奈米棒1100包括具有第一末端1104及第二末端1106的圓筒形棒1102。第一端蓋1108安置於圓筒形棒的第一末端1104及第二末端1106處，且直接接觸圓筒形棒1102。圓筒形棒的第一端蓋1108與第一末端1104之間的界面形成第一異質接面1103。較佳地，第一端蓋1108接觸圓筒形棒1102的末端且並不接觸圓筒形棒1102的縱向部分。較佳的是，第一端蓋1108並不包圍整個 圓筒形棒1102。
第二端蓋1110接觸第一端蓋1108並在圓筒形棒1102的一或兩個末端處包圍第一端蓋1108。第二端蓋1110可部分或完全包圍第一端蓋1108。較佳的是，第二端蓋1110並不包圍整個圓筒形棒1102。
第二端蓋1110與第一端蓋1108之間的界面形成第二異質接面1109。圖8中的奈米棒1100因此為雙重異質接面奈米粒子。在更多端蓋安置於第二端蓋1110上的情況下，奈米粒子1100將具有2個以上異質接面。在例示性實施例中，奈米粒子1100可具有3個或多於3個的異質接面，較佳地4個或多於4個的異質接面，或較佳地5個或多於5個的異質接面。
較佳地，圓筒形棒與第一端蓋接觸所在的異質接面具有類型I或準類型II的頻帶對準。較佳地，第二端蓋接觸第一端蓋所在的點具有類型I或準類型II的頻帶對準。
圖3展示含有多個光電子元件的光電子裝置的示意性橫截面。此裝置視需要含有兩個以上光電子元件。較佳地，裝置含有多個光電子元件的平面陣列。舉例而言，在圖3的圖式的平面中配置成行的額外光電子元件可存在，且彼等光電子元件中的每一者可為垂直於圖3的圖式的平面的一行光電子元件的部分。
在圖3中，一個光電子元件含有陰極401、EIL 3401、發射層3301、HTL 32、HIL 31、陽極201及透明層1。發射層3301經標記為「發射」以指示有效正向偏壓電壓已施加至陰極401及陽極201，從而使得發射層發光。有效正向偏 壓電壓藉由圖3中未展示的電路供應。在圖3中，其他光電子元件含有陰極402、EIL 3402、吸收層3302、HTL 32、HIL 31、陽極202及透明層1。吸收層3302經標記為「吸收」以指示有效反向偏壓電壓已施加至陰極402及陽極202，從而使得吸收層吸收光並產生光電流。有效反向偏壓電壓藉由圖3中未展示的電路供應。
還在圖3中展示可能路徑8及9，預期到光在裝置內可採用所述可能路徑8及9以自發射層行進至吸收層。路徑9被視為位於裝置內，此是因為光電子元件之間的距離較佳為小的(小於1mm)，且因此外部物件不大可能存在於發射層3301與吸收層3302之間的間隙中。三個路徑7展示脫離裝置的光。
圖4展示類似於圖3中展示的光電子裝置的光電子裝置的實施例，唯在圖4中展示的實施例中每一對鄰接光電子元件藉由不透光元件10與相鄰光電子元件分離開之外。如圖4中所展示，在此實施例中，將HTL分離成用於發光光電子元件的HTL 3205及用於光電流產生光電子元件的HTL 3204。又如圖4中所展示，在此實施例中，將HIL分離成用於發光光電子元件的HIL 3105及用於光電流產生光電子元件的HIL 3104。
不透光元件10可由任何不透光材料形成。一些合適材料為視需要含有一或多種填充劑的聚合材料，所述填充劑為諸如碳黑。一種合適材料為KAPTONTM B聚醯亞胺黑薄膜(購自杜邦(DuPont))。
又圖4中所展示為自發射層至裝置外部的氣氛的 光可採用的路徑14。圖4描繪位於裝置外部的外部物件21反射或散射光且所述光中的一些經由路徑15傳回至裝置的情形，其中光撞擊吸收層，所述吸收層回應地產生光電流。認為，不透光元件10阻斷光從而不沿著裝置內的自發光層至吸收層的路徑行進。
圖5展示類似於圖3中展示的光電子裝置的光電子裝置。在展示於圖5中的裝置中，透明層1已由分別位於吸收層及發射層上方的透明項目105及106及透明項目105與106之間的不透光元件11替換。在較佳實施例中，圖5描繪為光電子元件的平面陣列的部分的兩個光電子元件，如上文針對圖3所描述。在此實施例中，較佳的是，不透光元件11為用不透光層覆蓋陣列的項目。此不透光元件11的實施例展示於圖6中的俯視圖中且圖7中的斜視圖中。不透光元件11具有穿孔107、108、109及110，其每一者較佳地位於發射層或吸收層上方。穿孔107、108、109及110可無任何固態材料，或可含有一或多種透明固體。
適合於圖5中的不透光元件11的材料與用於圖4中的不透光元件10的彼等材料相同。
預期到，在展示於圖5中的裝置的一些實施例的操作中，類似於圖3中的路徑9的光徑(圖5中未展示)並不攜載足夠強度的光以使得吸收層3302產生顯著的光電流。預期到，在此等實施例中，本發明的益處將自不透光元件11的存在獲得，且將不需要其他不透光元件。
本發明的光電子裝置用於廣泛的多種用途。較佳地，形成光電子元件的平面陣列。此陣列將用作顯示螢幕的部 分，例如，用於電腦或智慧型電話的顯示螢幕中。
在使用時，光電子裝置連接至為每一光電子元件提供偏壓的電路。在一些實施例中，將一些光電子元件置放於有效正向偏壓下，而將其他光電子元件置放於有效反向偏壓下，且每一光電子元件維持其偏壓歷時使用裝置針對的任務的持續時間。在其他實施例中，將每一光電子元件置放於偏壓下，且一或多個元件上的彼偏壓可藉由人類操作人員改變或自動地改變，此是由於電路對一些激勵(諸如，計時器或落在有效反向偏壓光電子元件上且產生光電流的光)做出回應。
在一些實施例中，一或多個光電子元件置放於偏壓下，所述偏壓重複不斷地自有效正向偏壓切換至有效反向電壓，且自有效反向偏壓切換至正向偏壓。較佳地，切換足夠頻繁地進行，使得人眼並不感知到光電子元件交替地發光並變暗；較佳地人眼感知到光電子元件不斷地發光。較佳切換速率為20Hz或20Hz以上；更佳地50Hz或50Hz以上；更佳地100Hz或100Hz以上；更佳地200Hz或200Hz以上；更佳地500Hz或500Hz以上。在此等實施例中，單一光電子元件可既在其發光同時充當顯示元件而且可在其不發光同時充當針對入射光的偵測器，且人類觀測者將感知到元件正同時執行兩個功能。
本發明的光電子裝置的一個較佳用途是用於偵測在裝置外部但接近於裝置的物件的存在。舉例而言，此功能將可用於偵測手指或諸如觸控筆的其他物件的存在以發信觸控式螢幕上特定位置的「觸控」。如圖4中所描述，觸控式螢幕較佳地含有光電子元件的陣列，所述光電子元件中的一些 經有效地正向偏壓以發光，而其他光電子元件經有效反向偏壓。控制電路選擇哪些光電子元件被置為有效正向偏壓且發光。舉例而言，配置成「按鈕」的形狀的光電子元件可經有效地正向偏壓以發光，因此對於檢視者顯現為按鈕。在發光光電子元件附近且接近於發光光電子元件，較佳地存在處於有效反向偏壓的光電子元件。
將本發明的光電子裝置用於外部物件的偵測的一種方法為「反射」方法。在反射方法中，當諸如觸控筆、手指或人手的某其他部分的外部物件21逼近裝置時，當外部物件足夠程度地逼近時，藉由有效正向偏壓元件發射的光由外部物件反射或散射且傳回以撞擊有效反向偏壓元件中的一或多者。有效反向偏壓元件接著產生藉由電流偵測電路偵測到的光電流，且電腦或智慧型電話對於對「按鈕」的「觸控」做出回應。在偵測外部物件的反射方法中，預期到，藉由有效正向偏壓元件中的一或多者發射的光在藉由外部物件反射或散射之後可藉由一或多個經有效反向偏壓元件且理想地藉由兩個或兩個以上反向偏壓元件偵測到。
當使用偵測外部物件的反射方法時，較佳的是，光電子裝置包含如在本發明的第一態樣中描述的不透光元件。外部物件的實例包含手指、人手的其他部分、手臂、觸控筆、機械臂及模板。
預期到，偵測外部物件的反射方法的優點為，外部物件不必與光電子裝置實體接觸。較佳地，本發明的裝置經組態，使得當外部物件處於0.1mm至5mm的距離時，外部物件將來自裝置的光散射或反射回至裝置中。
使用本發明的光電子裝置的另一方法為「陰影」方法。在陰影方法中，光電子裝置在具有相對明亮的外部照明的環境下操作。外部照明將包含光電子裝置中的光電流產生元件敏感的波長的光。外部光將足夠強，使得光電子裝置中且處於偵測模式的光電子元件將正產生光電流。在此等條件下，陣列中的許多光電子元件將處於偵測模式，且將連續地偵測光電流。當外部物件逼近光電子裝置的表面時，物件將在光電子裝置的表面上投射陰影。當陰影落於處於偵測模式的光電子元件上時，來自彼光電子元件的光電流將下降，且光電流的下降可藉由附接至光電子裝置的電路偵測到。當此下降發生時，電路可引起回應。舉例而言，當光電流的下降發生於在「按鈕」附近的一或多個光電子元件中時，電腦或智慧型電話如同在彼按鈕上存在「觸按」一般做出回應。
預期到，偵測外部物件的陰影方法的優點為，外部物件不必與光電子裝置實體接觸。較佳地，本發明的裝置經組態，使得當外部物件處於0.1mm至5mm的距離時，外部物件將阻斷足夠環境光以使得光電子裝置偵測一或多個光電子元件的光電流的下降。
外部物件的偵測可藉由本發明的多種實施例實現。舉例而言，在均質配置中，裝置發射元件及吸收元件可相同於彼此，其中具有僅偏壓電壓上的差異。此均質實施例具有製造簡單性的優點。替代地，在均質配置中，具有相對大的帶隙的一些光電子元件可用作發射元件，而具有稍小帶隙的一些光電子元件可用作偵測元件。光電子元件通常在有效正向偏壓下具有所發射光的峰值波長，所述峰值波長稍短於光電 子元件在有效反向偏壓中最敏感的光的波長。因此，均質配置可經設計以使所發射光的峰值波長與偵測元件的最高敏感度的波長匹配。
偵測外部物件的另一實施例為光電子裝置含有多個相同光電子元件的實施例，所述多個相同光電子元件包含多個有效正向偏壓的光電子元件及多個有效反向偏壓元件。由有效正向偏壓光電子元件發射的光可由外部物件反射或散射，且經反射或散射的光可藉由經有效反向偏壓的光電子元件中的一或多者來偵測。
本發明的裝置的另一較佳用途為偵測諸如雷射或發光二極體(light emitting diode；LED)的特定光源。特定光源可為手持型光源，例如雷射指示筆、手持型LED、光杖、具有受照尖端的觸控筆、玩具照亮槍、受照杖或受照手套。任何特定光源將具有所發射光強度對光學頻率的發射光譜。給出由個定光源發射的最大光強度的光學頻率為v s，即特定光源的特性頻率。
本發明的光電子裝置中的光電子元件可在其組合物中或在偵測電路中經組態以對特定光源做出回應。偵測光電子元件可藉由包含(例如)強度、色彩、偏光或其一組合的任何手段來與其他光源(諸如環境照明)進行辨別。當特定光源撞擊偵測光電子元件時，例如，關聯電路可將已由特定光源撞擊的偵測元件自有效反向偏壓切換至有效正向偏壓，因此將彼元件自偵測模式切換至發射模式。接著，陣列將自已被特定光源撞擊的彼等特定元件發射光。因此，個人可藉由越過螢幕移動雷射指示筆而相距長距離地在螢幕上拖曳，且個人 的示意動作將變為顯示於螢幕上的影像。相同效應可藉由使得接近於被特定光源撞擊的彼等光電子元件的光電子元件切換至發射模式的電路來獲得，不管已被特定光源撞擊的光電子元件是否亦切換至發射模式。
較佳地，特定光源的特性光學頻率v s 比光電子裝置中有效反向偏壓光電子元件的特性光學頻率v d 高。
以下內容為本發明的實例。
測試方法如下。
回應度經量測如下。1mm半徑且532mm波長的雷射經由光學衰減器入射以使來光強度自10μW至100mW發生變化。入射光的光學功率使用累計球光電二極體電力感測器(Thorlabs，S140)來校準。I-V特性使用電源電錶(Keithley，2602)來獲得。
如下量測頻譜回應。不同波長下的光電流藉由數位鎖定放大器(斯坦福研究系統，SR830)量測，其中單色照明藉由穿過單色儀(Jobin Yvon Horiba，FluoroMax-3)的Xeon燈提供。0V或-2V的偏壓藉由電源電錶施加至LR-LED裝置，且照明以大約100Hz機械地削波。每一波長下的照射強度使用經校準的Si光偵測器(Newport 71650)校準。
LED特性使用與電源電錶(Keithley，2602)耦接的分光輻射計(光譜掃描，PR-655)記錄。EQE計算為發射的光子的數目與注入的電子的數目的比率。電流效率及功率效率分別作為輸出照度與驅動電流強度的比率與光通量輸出與驅動電功率的比率來獲得。所有裝置量測在空氣中執行。
時間頻率回應藉由在具有DHNR作為活性材料 的光電二極體上經由以頻率f操作的振幅調變器使激活雷射光閃耀來量測。藉由DHNR-PD產生的光電流藉由與調變器協調的鎖定放大器偵測到。光電流信號強度依據調變器頻率來量測。光電流信號在10Hz至1000Hz的調變器頻率範圍上為大約恆定的。隨著調變器頻率增加至1,000Hz以上，光電流信號增大達大約5dB，且接著隨著頻率繼續增大，光電流信號大幅度下降。光電流於在10Hz下獲得的信號之下降低達3dB(即，降低達等於或小於10Hz下的光電流值的0.707倍的值的所觀測光電流)的調變器頻率標記為f3db。PD的回應時間為1/f3db。使用激活雷射光的兩個不同波長：730nm及400nm。
製備實例1：量子點合成：
反應在N2氛圍下於標準Schlenk管線中進行。自西格瑪奧德里奇(Sigma Aldrich)獲得以下各者：工業級三辛基氧化膦(TOPO)(90%)、工業級三辛基膦(YOP)(90%)、工業級辛胺(OA)(90%)、工業級三辛胺(TOA)(90%)、工業級十八烯(ODE)(90%)、CdO(99.5%)、醋酸Zn(99.99%)、S粉末(99.998%)及Se粉末(99.99%)。ACS級別氯仿以及甲醇自Fischer Scientific獲得。所有化學品按原樣使用。
紅色量子點的合成
紅色CdSe/CdS/ZnS以類似於建立方法[Lim,J.等人，高度發光奈米晶體的製備及其至發光二極體的應用。高階材料19，1927至1932，2007]的方式製備。200ml三頸圓底燒瓶中的1.6mmol的CdO粉末(0.206g)、6.4mmol的OA及40mL的TOA於真空下在150℃下脫氣歷時30分鐘。接著， 在N2氛圍下加熱溶液至300℃。在300℃下，先前在手套工作箱中製備的0.4mL的1.0M TOP：Se被快速注入至含有Cd的反應混合物中。在45秒之後，溶解於6ml中的TOA中的1.2mmol的正-辛硫醇經由注射泵以1mL/分鐘的速率緩慢注入。接著允許在300℃下攪拌反應混合物歷時額外30分鐘。同時，溶解於TOA中的16ml的0.25M Zn-油酸鹽溶液藉由醋酸Zn在獨立反應燒瓶中製備。Zn-油酸鹽溶液緩慢地注入至CdSe反應燒瓶中，繼之以使用注射泵以1mL/分鐘的速率注入溶解於6ml的TOA中的6.4mmol的正-辛硫醇。
綠色量子點的合成
綠色CdSe/ZnS(梯度組合物殼層)量子點以類似於建立方法的方式製備。[Bae,W.等人的基於具有化學品-組合物梯度的CdSe/ZnS量子點的高度有效綠色發光二極體，高階材料21，1690至1694，2009]0.2mmol的CdO、4mmol的醋酸Zn、4mmol的OA及15mL的ODE在100mL三頸圓底燒瓶中製備，在真空下在120℃下脫氣歷時30分鐘。溶液在在N2氛圍下經加熱至300℃。在300℃下，溶解於2ml的TOP中的0.1mmol的Se及3.5mmol的Se使用注射器快速注入至反應燒瓶中。接著允許反應溶液在藉由噴氣快速冷卻之前在300℃攪拌歷時額外10分鐘。
製備實例2：雙向螢幕製造
對於旋塗QD LED/光偵測器(PD)，裝置製造於經ITO塗佈的玻璃基板(15~25Ω/□的薄層電阻)上。預圖案化的ITO基板藉由丙酮及異丙醇連續地清潔，且接著藉由UV-臭氧處置歷時15分鐘。PEDOT：PSS(CleviosTMP VP AI 4083) 以4000rpm旋塗於ITO上，且在空氣中以120℃烘焙歷時5分鐘且在手套工作箱中於180℃烘焙歷時15分鐘。接著，TFB(H.W.Sands公司)使用間二甲苯(5mg/ml)以3000rpm旋塗，繼之以在手套工作箱中以180℃烘焙歷時30分鐘。在用氯仿與甲醇的混合物(1：1體積比率)沖洗兩次之後，QD最終分散於氯仿溶液(約30mg/ml)中，且以2000rpm旋鑄於TFB層的頂部上，且接著隨後在180℃下退火歷時30分鐘。
ZnO(針對ZnO在丁醇中的30mg/ml)以3000rpm旋塗，且在100℃下退火歷時30分鐘。ZnO奈米粒子遵循文獻[J.材料化學18，1889至1894(2008)]地予以合成。簡言之，氫氧化鉀(1.48g)在甲醇中的溶液(65ml)添加至甲醇(125ml)溶液中的醋酸鋅二水合物(2.95g)，且反應混合物在60℃下攪拌歷時2小時。混合物接著冷卻至室溫且藉由甲醇沖洗沈澱物兩次。在ETL旋鑄之後，100nm厚的Al陰極以1Å/s的速率藉由電子束蒸鍍器沈積。QD LED及QD PD的最終產物使用碳帶(TED Pella公司)(圖3)組合在一起。由於碳帶置放於QD LED與QD PD的界面上，因此綠光可能不經由透明玻璃基板自綠色QD LED傳送至紅色QD PD。
實例3：使用實例2的雙向螢幕的外部物件偵測的論證。
圖10展示實驗結果。曲線展示紅色QD PD中的暗電流。在步驟1中，有效反向偏壓僅施加於紅色QD像素上以接通僅紅色QD PD。在-2V下，紅色QD PD具有約4微安培的電流。在步驟2中，有效正向偏壓施加於綠色QD像素上以接通綠色QD LED。由於QD像素經光學隔離，因此紅色QD PD具有與步驟1中相同的4微安培的電流。在步驟3中，4吋矽晶圓置放於雙向觸控式螢幕前方5mm。此時，紅色PD中的電流為大八倍的30微安培。此是因為來自綠色QD LED的綠色光自矽晶圓的表面反射，且命中紅色QD PD，從而給予電流的額外增大。總之，雙向觸控式螢幕能夠偵測位於觸控式螢幕前方5mm的矽晶圓。
亦測試不透光元件存在的比較性裝置。當綠色QD LED發射光時，紅色QD PD正產生光電流，即使在不存在外部物件時。當存在外部物件時，來自紅色QD PD的光電流並不顯著大於外部部件不存在情況下的光電流。認為，在比較性裝置中，來自綠色QD LED的大量光經由一或多個直接通路(亦即，並不要求來自外部物件的反射或散射的通路)到達紅色QD PD。
裝置量測在黑暗環境中執行以排除外部光源的影響。
製備實例4：奈米棒的合成
CdS奈米棒(NR)晶種的合成：首先，50mL三頸圓底燒瓶中的2.0g的三辛基氧化膦(TOPO)、0.67g的十八烷基膦酸(ODPA)及0.128g的CdO在真空下在150℃下脫氣歷時30分鐘，且接著在Ar下加熱至370℃。於在370℃下形成Cd-ODPA錯合物之後，溶解於1.5mL的三辛基膦(TOP)中的16mg的S藉由注射器快速地添加於燒瓶中。因此，反應混合物經淬滅至進行CdS生長的330℃。在15分鐘之後，CdS NR生長藉由冷卻至室溫來終止。最終溶液溶解於氯仿中，且以2000rpm進行離心操作。沈澱物再次溶解於氯 仿中，且接著經製備為溶液用於下一步驟。CdS NR的此溶液在以100的因數稀釋時在CdS頻帶邊緣吸收峰值下具有0.1的光密度(對於1cm光學路徑長度)。
CdS/CdSe奈米棒異質結構(NRH)晶種的合成。在形成CdS NR且將反應混合物自330℃冷卻至250℃之後，溶解於1.0mL的TOP中的20mg的Se經由注射器泵以4ml/h的速率在250℃下緩慢地添加(總注入時間約15分鐘)。接著允許反應混合物在快速地冷卻至室溫下之前在250℃下攪拌歷時額外10分鐘。最終溶液溶解於氯仿中，且以2000rpm離心。沈澱物再次溶解於氯仿中，且接著經製備為溶液用於下一步驟。CdS/CdSe NRH的此溶液在以100的因數稀釋時在CdS頻帶邊緣吸收峰值下具有0.1的光密度(對於1cm的光學路徑長度)。
CdS/CdSe/ZnSe雙異質接面奈米棒(DHNR)的合成。CdS/CdSe/ZnSe DHNR藉由使ZnSe生長於CdS/CdSe奈米棒異質結構上而合成。對於Zn前驅體，6mL的十八烯、1.13g(4mmol)的油酸及0.18g(1.0mmol)的醋酸Zn在150℃下脫氣歷時30分鐘。混合物在N2氛圍下加熱至250℃，且因此在1小時之後形成Zn-油酸鹽。接著，2mL的先前製備的CdS/CdSe儲備溶液在冷卻至50℃之後注入至Zn-油酸鹽溶液中。允許氯仿在70℃於真空下汽化歷時30分鐘。ZnSe生長在自180℃加熱至300℃期間藉由含有溶解於1.0ml的TOP中的18.5mg(0.25mmol)的Se的Se前驅體緩慢注入至反應混合物中來起始。ZnSe在CdS/CdSe奈米棒異質結構上的厚度藉由注入的Se的量控制。ZnSe生長在注入期望量的Se前 驅體之後移除加熱套而終止。所得奈米棒具有描繪於圖8中的結構。
建構涉及奈米棒的個別光電子元件，所述個別光電子元件具有以下層：玻璃、ITO、PEDOT：PSS混合物、TFB：F4TCNQ混合物、NR層、ZnO、鋁。
實例5：光電子元件的特性
個別光電子元件的特性如上文所描述予以判定。在下表中，含有奈米棒的個別光電子元件被稱作「NR-LED」，且含有量子點的個別光電子元件被稱作「QD-LED」。根據以下參考公開案中公開的結果，比較NR-LED及QD-LED與吸收/發射材料為有機化合物或有機化合物的混合物的各種發光二極體(LED)(有機發光二極管，或OLED)：
參考案1。具有發射及感測能力的有機雙功能裝置《日本應用物理雜誌(Japanese Journal of Applied Physics)》46,1328(2007)
參考案2。整合式有機藍色led及可見光-盲UV光偵測器《物理化學雜誌(Journal of Physical Chemistry)》C 115，2462(2011)
參考案3。由電荷轉移特徵化萘二甲醯亞胺衍生物組成的具有紫外線光可偵測及電致發光性質的高效能有機整合式裝置《應用物理快報(Applied Physics Letters)》105,063303(2014)
參考案4。具有藉由熱啟動延遲螢光發射器實現的有效電致發光的高效能有機紫外線光偵測器，《應用物理快報(Applied Physics Letters)》107,043303(2015)
參考案5。雙異質接面奈米棒發光二極體中的高效率及光學異向性《美國化學學會奈米雜誌(ACS Nano))》9,878(2015)
Figure 106108605-A0202-12-0028-22
在上表中，應注意，QD及NR兩者相較於各種OLED具有優良吸收範圍、照度及上升時間。另外，NR在回 應度及上升時間上優於QD。
實例6：藉由奈米棒製成的裝置的回應時間
個別PD使用NR來製成，如上文所描述。如上所述量測回應時間。結果如下：
奈米棒PD回應時間
Figure 106108605-A0305-02-0031-1
實例7：光電子元件的4×4陣列。
4×4正方形陣列中的16個光電子元件的陣列製造如下。如圖11A至圖11E中所展示，裝置製造於玻璃基板上的經圖案化氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)上。PEDOT：PSS(Clevios P VP AI 4083)導電聚合物以4000rpm塗佈於ITO上，且在空氣中在120℃下退火歷時5分鐘。裝置被傳送至手套工作箱中，且在180℃下退火歷時20分鐘。接著，溶解於間二甲苯中的TFB/F4TCNQ混合物的7mg/ml溶液以3000rpm旋塗，且在180℃下退火歷時30分鐘。氯仿中的奈米棒(如上文所描述合成)(60mg/ml)在用1：1體積比率的氯仿與甲醇洗滌兩次之後以2000rpm旋塗，接著隨後在180℃下退火歷時30分鐘。ZnO在丁醇中的30mg/ml溶液接著以3000rpm旋塗，且在100℃下退火歷時30分鐘。100nm厚的Al陰極接著藉由電子束蒸鍍技術來沈積。裝置在手套工作箱中使用環氧樹脂(NOA 86)藉由防護玻璃罩囊封。
市售Arduino Uno及Mega(Arduino公司)用以控制用於雙向顯示器應用的裝置。除施加有效正向偏壓以藉由Arduino接通LED裝置外，其可量測來自外部光源的光 電流且中繼觸發信號。板可藉由Arduino整合式開發環境(IDE)軟體來程式化。
實例8：用4×4陣列的特定光源的偵測的論證。
特定光源為綠色雷射。初始地，將所有十六個光電子元件置放於有效反向偏壓。關聯電路經配置，使得當特定光電子元件的電流偵測器偵測到電流時，偏壓將自有效反向偏壓翻轉至有效正向偏壓且在翻轉回至有效反向偏壓之前保持於有效正向偏壓歷時1秒。當雷射接通且瞄準光電子元件中的一者時，彼元件開始閃爍黃色光，且在再次變暗之前保持閃爍歷時1秒。隨著筆自一個光電子元件移動至下一光電子元件，雷射的光落在上面的光電子元件閃爍且保持閃爍歷時一秒。筆的運動追蹤若干圖案，例如，四個光電子元件中的三者的三角形，且光電子元件的陣列在返回至暗態之前以同一圖案發光歷時1秒。

Claims (9)

  1. 一種在光電子元件的一陣列上產生一影像的方法，所述方法包括(a)提供一裝置，所述裝置包括一光電子元件陣列及連接至每一光電子元件的電路，其中所述光電子元件包括多個量子點或多個奈米棒，且其中所述電路經組態以能夠使每一光電子元件獨立地在以下兩者之間切換：所述電路提供使得所述光電子元件發射光的一有效正向偏壓電壓的一組態，及所述電路提供使得所述光電子元件能夠在所述光電子元件敏感的光撞擊所述光電子元件時產生一光電流的一有效反向偏壓電壓的一組態，(b)在所述光電子元件中的兩者或兩者以上強加所述有效反向偏壓，(c)提供電路，所述電路將偵測來自個別經受所述有效反向偏壓的所述光電子元件的光電流的開始且將藉由改變所述個別經受所述有效反向偏壓的所述光電子元件上的所述有效反向偏壓至所述有效正向偏壓而對所述光電流做出回應。
  2. 如申請專利範圍第1項的方法，其中所述裝置包括自由量子點及奈米棒組成的群組選出的材料。
  3. 如申請專利範圍第1項的方法，其中所述裝置包括一或多個異質接面。
  4. 如申請專利範圍第1項的方法，其中一或多個經受所述有效反向偏壓的所述光電子元件的所述有效反向偏壓電壓 以至少20Hz的一頻率切換至所述有效正向偏壓且切換回至所述有效反向偏壓。
  5. 如申請專利範圍第4項的方法，其中所述有效反向偏壓及所述有效正向偏壓電壓足夠快速地交替以視覺上顯現為處於一恆定發光狀態。
  6. 如申請專利範圍第1項的方法，其進一步包括如下步驟(d)將所述裝置暴露至藉由一特定光源發射的光。
  7. 如申請專利範圍第6項的方法，其中所述特定光源為一LED或一雷射。
  8. 如申請專利範圍第6項的方法，其中所述特定光源為手持型。
  9. 如申請專利範圍第6項的方法，其中所述特定光源的特性光學頻率高於經受所述有效反向偏壓的所述光電子元件的特性光學頻率。
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