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TWI500995B - 光學顯示裝置及顯示方法 - Google Patents

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TWI500995B
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TW099105163A
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Uri Banin
Volker Hilarius
Assaf Aharoni
Hagai Arbell
Original Assignee
Yissum Res Dev Co
Merck Patent Gmbh
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Publication of TW201037390A publication Critical patent/TW201037390A/zh
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Description

光學顯示裝置及顯示方法
本發明係關於例如使用半導體奈米顆粒之顯示器的光學裝置。
【參考文獻】
1. 美國專利申請案第2008/0088225號
2. Adv. Mater.,(2002) 14, 317,由Banin等人所著
3. Nano Letters., (2005) 5, 1581,由Banin等人所著
4. Advanced Materials, (2002) 14, 1068,由Bawendi等人所著
5. 美國專利第5,537,000號
6. 美國專利第7,200,318號
7. 國際申請案第WO 05075339號或美國專利申請案第2008/0128761號
8. 國際申請案第WO 06134599號或美國專利申請案第2009/230382號
平面螢幕顯示器被廣泛使用在多樣化的應用當中，例如電腦、行動電話以及電視機。在這些顯示器中較重要的部分為液晶顯示器(LCDs，liquid crystal displays)。LCDs係以背面照明螢幕為基礎，並且加上多層不同的光學活性膜，這些光學活性膜的至少其中之一為液晶層。吾人可藉由改變此液晶的偏振狀態而控制與調變來自每一個像素的光透射。
半導體奈米晶體係關於一種奈米材料，其具有可藉由控制顆粒尺寸、組成以及形狀而進行廣泛調整的特性。在此種材料之最明顯的尺寸相依特性之中有可調整的螢光放射。可調整性(tunability)係由量子侷限效應(quantum confinement effect)所提供，於其中降低顆粒尺寸會導致「particle in the box」行為，而造成帶隙能量(band gap energy)的藍位移並因此引起光放射。舉例而言，依此方式，CdSe奈米晶體的放射可從～6.5nm粒徑的660nm調整到～2nm粒徑的500nm。其他半導體當被製備為奈米晶體時即可達到相似的行為，以提供從UV光(例如使用ZnSe、CdS)貫穿可見光(例如使用CdSe、InP)到近IR光(例如使用InAs)的寬光譜範圍。將半導體奈米結構用於液晶顯示器的色彩調整已在[1]中被建議。
就數個半導體系統來證明改變奈米晶體的形狀，而最重要的形狀為棒狀。奈米棒可顯示從球狀顆粒改質的特性。例如，奈米棒可表現出沿著長棒軸進行偏振的放射，而球狀顆粒則表現出未偏振的放射。此外，奈米棒在光學增益方面具有有利的特性，而建議使用其位能作為例如在[2]中所示的雷射材料。例如在[3]中所述，在外部電場下，來自單一奈米棒的放射亦被證明能夠可逆地開啟與關閉。
膠態半導體奈米顆粒之引人注目的特性為其化學可達性(chemical accessibility)，而允許其處理具有各種多樣化的方式。這些顆粒可由溶液沉積、旋轉塗佈或沉積成膜、埋設在塑膠中等等。
在此技術上存在對於新穎光學顯示器的需求，其能夠賦予更大、更亮並且相較於標準光學顯示器具有較佳對比與改善視角的螢幕。
依照本發明之一概略實施樣態，提供有一種光學顯示裝置，包含：至少一奈米結構之區域，用以作為光學活性介質，以使奈米結構對輸入電磁輻射起反應，而發射輸出電磁輻射；以及電極配置，被設置並用以選擇性地可定址，而對至少一奈米結構之區域產生外部電場，至少一奈米結構之區域與電極配置共同界定顯示裝置的像素配置；外部電場影響至少一奈米結構之區域而選擇性地調變輸出電磁輻射的放射，調變後輸出電磁輻射為顯示裝置之至少一像素單元的輸出，此像素配置可依照待顯示之影像，而執行特定定址像素之輸入電磁輻射的選擇性波長轉換與空間調變。
因此，本發明能夠在光學顯示器中使用具有光學活性並且由發光奈米顆粒/奈米結構所形成的介質。此能夠使光學顯示器具有更大的尺寸以及更少的層，並且亦能夠製造相較於標準光學顯示器具有較佳色彩與改善視角的較亮螢幕。
尤其，提供有一種使用可被輸入電磁輻射所激發(對其起反應)之發光奈米顆粒的光學顯示裝置，以在操作狀況與非操作狀態之間開啟與關閉奈米顆粒。如在此所使用，此操作狀態係關於下列狀態：(在照射之後)奈米結構的激發以及藉由具有光學活性介質特徵之奈米結構的後續電磁輻射放射。此活性介質可被外部電場所影響，以致於當奈米顆粒處於操作狀態時，可提供奈米顆粒放射的選擇性調變。
在某些實施例中，此顯示裝置包含排列/組裝在導電電極配置之間的複數奈米顆粒，這些電極可藉由電壓供給而為可定址，因此能夠進行像素定址。
「活性介質(active media)」一詞係指下列介質：能夠與電磁輻射進行交互作用而吸收此輻射，並藉由促使電子、離子、或分子躍遷至較高的能量位階，俾能當其回到較低的能量位階時使其產生(被發射的)能量，而產生光輻射束。
吾人應瞭解「可定址電極(addressable electrode)」一詞係關於影響一特定區域之局部電場的產生，其構成此顯示器的一像素，因此於其中可以控制方式來對此特定區域產生影響，而不影響此顯示器的其他區域。此可允許當處於操作狀態時，實現獨特可識別之奈米顆粒區域的調變。
此顯示裝置可為平面螢幕顯示器，其係使用奈米顆粒作為直接發光體，此發光體可例如被後照光或前照光(舉例而言，UV或藍色(亦可為其他顏色)的可見光)所激發。調整奈米顆粒的尺寸及/或材料組成可提供彩色顯示所需的色彩。
吾人應注意到，如[1]所建議，在半導體奈米結構用於液晶顯示器的色彩調整時，係對背光進行調變(而非奈米顆粒的放射)。此種技術係利用液晶來進行背光調變。在此種系統中，係藉由像素單元陣列(為複雜且昂貴的配置)的背光照明來進行像素定址。然而，在本發明中，係藉由將一外部電場施加在奈米顆粒上而達成放射調變。所施加的外部電場可例如因為在空間上感應之電洞分離(即電荷分離(charge separation))而導致螢光放射的斷開(quenching)，以影響此顯示器的發光強度(luminescence intensity)。
在施加外部電場之後，奈米顆粒會保持未帶電。此與先前觀測報告[4]相反，在[4]中指出電荷注入會導致帶電奈米顆粒的產生。事實上，本發明之技術並不需電荷注入方式，此電荷注入方式一般為複雜的方式，其已顯示在關於例如[5]與[6]所報導的奈米晶體LEDs方面。
本發明之奈米顆粒像素配置因此可被背光(UV或VIS)所照射，以造成奈米顆粒的激發，而導致光子(photon)的產生，其放射可被控制。此種放射為此顯示裝置的輸出。本發明能夠對每一個像素的此種放射進行調變。於是吾人可藉由將電壓施加到電極上而顯示影像。
「奈米結構/奈米顆粒」一詞係關於任何具有次微米尺度之至少其中一尺寸的分離體(discrete entity)，較佳係小於100nm；並且較佳係具有作為其最長尺寸(長度)之小於數μm的尺度，更佳為小於400nm，或小於100nm。每一奈米顆粒可具有任何幾何形狀，此形狀為對稱(symmetrical)或不對稱(asymmetrical)。未限定的此種幾何形狀的範例包含長條形、似棒狀、圓形(球狀)、橢圓形、錐狀、似盤狀、分支狀、網狀或任何不規則的形狀。在某些實施例中，奈米顆粒為量子點或量子棒。
此種奈米顆粒的一具體範例為長條奈米顆粒(稱為奈米棒)，各自係由半導體材料(包含一種以上的半導體)所構成。在某些實施例中，可被使用的半導體(SC，semiconductor)奈米棒為在其一端或兩端具有金屬或金屬合金區域的半導體奈米棒。此種長條SC/金屬奈米顆粒的範例以及其製造方法被提出在例如[7]中，並藉由參考文獻方式合併於此。其他可能的金屬奈米顆粒被揭露在例如[8]中，其亦藉由參考文獻方式合併於此。
在某些實施例中，奈米結構為膠態半導體奈米結構，或包含核(core)/殼(shell)非均質結構(heterostructures)、奈米棒、種晶棒(seeded rods)、點(dots)、核/多重殼(multishell)點、以及核/殼點或棒的膠態半導體非均質結構。在某些實施例中，半導體奈米結構為在核/殼構造中至少兩相異半導體的非均質結構，此核/殼構造具有至少一殼層。此非均質結構可選自下列構造：形成似點狀並位於至少一殼層內部的第一半導體材料或其合金，此殼層具有長條形並且由一相異的半導體材料或其合金所製成。
在某些實施例中，所使用的奈米結構為半導體材料的半導體奈米結構，此半導體材料係選自II-VI族、III-V族、IV-VI族、III-VI族、IV族半導體以及合金及/或其組合的元素。
在某些實施例中，此半導體材料為II-VI族材料，其係選自CdSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdZnSe以及其任何組合。
在某些實施例中，III-V族材料係選自InAs、InP、InN、GaN、InSb、InAsP、InGaAs、GaAs、GaP、GaSb、AlP、AlN、AlAs、AlSb、CdSeTe、ZnCdSe以及其任何組合。
在某些實施例中，此半導體材料係選自IV-VI族，此材料係選自PbSe、PbTe、PbS、PbSnTe、Tl2 SnTe5 以及其任何組合。
在某些實施例中，奈米結構係在上述半導體的複合結構以及核/殼結構之中選擇。
在某些實施例中，該至少一奈米結構之區域包含在異向性、同向性奈米顆粒以及其混合物之中選擇的奈米結構。
在某些實施例中，此異向性奈米結構係彼此之間以一預定方位進行排列(例如對準)。此外，此奈米結構可相對於電極間所產生的電場向量而進行對準。此方位可為：使奈米結構實質上平行或垂直於電極間所產生的電場向量而對準。其他配置亦係可能的。
在某些實施例中，選擇用以構成奈米結構之區域的至少一奈米結構，俾能經歷電荷分離。
本發明之裝置所使用的奈米顆粒可具有影響所發射之輸出電磁輻射的至少一非對稱特性。此非對稱特性可為非對稱幾何形狀以及非均質(heterogeneous)材料分佈至少其中之一。此非對稱特性可藉由下列方式而達成：適當設計奈米顆粒的幾何設計，以例如設置具有形成似棒狀幾何形狀之長條結構的奈米顆粒，即奈米棒。此種奈米棒有能力對輸入電磁輻射起反應而發射偏振光子輻射。
在其他實施例中，於奈米顆粒的不對稱(unsymmetrical)(非均質)組成中可表現出非對稱(asymmetrical)特性，此組成具有由第一材料(例如半導體材料)所構成的一區域以及由第二材料(例如金屬或第二種半導體)所構成的另一區域。
在某些實施例中，電極配置可為平面。此包含在一平面上圖案化不同導電電極(由例如Au、Pt、Al、ITO或其他導電材料所製造)的構造。奈米顆粒可被沉積，而使其亦佔據位在電極之間的區域。這些導電電極可藉由使用例如光學微影製程、電子束(e-beam)微影製程、蒸發法、電化學法或軟微影製程而在基板(例如玻璃、矽、塑膠)上被圖案化，俾能界定像素。
在某些實施例中，這些電極配置包含一對導電層。這些導電層的至少其中之一可被圖案化，以界定對應於像素陣列的間隔電極陣列。這些導電電極(由例如Au、Pt、ITO或其他材料所製造)可在基板上被圖案化，而奈米顆粒可以一預定配置方式沉積在這些導電電極之間。這些導電電極可藉由使用例如光學微影製程、電子束微影製程、蒸發法、電化學法或軟微影製程而在基板(例如玻璃、矽、塑膠)上被圖案化，俾能界定像素。
在某些實施例中，像素配置包含間隔奈米結構含有區域的陣列，每一個區域與鄰近區域可在所產生之輸出輻射的波長方面相異。每一奈米結構含有區域的組成(make-up)與鄰近區域可在下列至少其中之一方面相異：位於此區域之奈米結構的尺寸、材料組成以及幾何形狀。透過形成每一個像素而沉積之奈米顆粒的尺寸、形狀以及組成控制，可進行色彩調整。
在某些實施例中，此發光奈米顆粒係選自CdSe/CdS棒、ZnSe/CdS棒、CdSe棒、CdSe點、CdS棒內CdSe點(種晶棒)、CdS棒內ZnSe點(種晶棒)、CdSe/CdS/ZnS核/多重殼點、InP點或棒、InP/ZnSe核/殼點或棒、ZnSe點或棒、GaP點或棒等等。
在某些實施例中，使用例如電場感應自組裝反應(electric field induced self assembly)、緩慢蒸發(slow evaporation)或其他方法，以預定配置方式(例如預定的對準)將此發光奈米顆粒沉積在電極之間。在此方面，吾人應注意到緩慢蒸發係一種將基板浸入含有此奈米顆粒之一溶劑中的技術。然後使此溶液緩慢蒸發，而留下在基板之表面上對正的棒。這些棒在溶液表面的相同方向上與其長軸規矩地對準成帶狀物。
如上所述，此顯示裝置包含至少一像素。色彩係藉由三個緊鄰的像素而獲得，每一個像素含有可在紅(例如CdSe點、CdSe棒、CdS棒內CdSe點、CdS棒內ZnSe點、CdSe/ZnS棒、InP點、InP棒、CdSe/CdS棒、ZnSe/CdS...)、綠(CdSe點、CdSe棒、CdSe/ZnS棒...)以及藍(ZnSe、ZnS、ZnSe/ZnS核/殼點或棒、CdS...)進行發射的不同奈米顆粒。當需要時亦可利用其他色基(color basis)，並且亦可使用緊鄰之不同色彩之三個以上的像素。
吾人可依照顯示需求而將附加層(濾光片、偏振片...)加在活性介質的頂部上(此區域含有奈米顆粒)。
在某些實施例中，此顯示裝置可額外包含液晶(LC，liquid crystal)配置，此液晶配置係位在像素配置的電磁傳播輸出之處，其被設置並用以調變來自至少一奈米結構之區域之調變後光子放射(即，輸出電磁輻射)的透射。於是，此奈米結構之區域可作為此LC配置的偏振或不偏振光源。
在某些實施例中，依照所產生之輸出電磁輻射的偏振方向來安置此LC配置(此LC配置的至少一偏振片)，以適當調變此放射。
當此奈米結構與一特定方位對準時，不需要此LC配置的第一偏振片(面向所產生的輸出電磁輻射)，以改善此顯示裝置的效率(亮度與激發損失)。
此顯示裝置包含由像素單元陣列所形成的像素配置，每一個像素單元包含奈米結構含有區域。此奈米結構含有區域與鄰近區域在下列至少其中之一方面相異：位於此區域之奈米結構的尺寸、材料組成以及幾何形狀。每一個奈米結構含有區域與鄰近區域在所產生之輸出輻射的波長方面相異，此像素配置可作為此LC配置的偏振像素化(polarized pixelized)光源。
此顯示裝置亦可包含位在奈米顆粒區域之頂部上(即，位在奈米顆粒區域與液晶配置之間)的層，這些層包含偏振片、液晶、結構化電極以及濾光片至少其中之一。
吾人應注意到長條奈米結構的區域係彼此之間以一特定方位對準，其可發射一偏振放射，以忽略放置在背光前方之偏振片的需求。傳統上，放置在背光前方的偏振片會使未偏振背光強度損失50%以上，因此，在使用同一背光強度時，此顯示輸出會更亮。此外，當奈米顆粒直接被背光所激發時，可提供此激發光的更有效使用。
如上所述，各種類型的發光奈米顆粒可使用例如電場感應自組裝反應、緩慢蒸發或其他方法，以預先排列的方式沉積在例如電極之間。因此，長條奈米結構可在一特定方向上被沉積對準。
在某些實施例中，奈米顆粒像素配置被背光(UV或VIS)所照射，而造成奈米顆粒的激發以引起光子放射。此種放射為此顯示裝置的輸出。調變每一個像素的此種放射係可控制的。吾人可藉由基於偏振變化的LC光控制原理，阻隔或部分阻隔此放射而顯示一影像。
在其他實施例中，奈米顆粒像素配置被(來自前側的)前光(UV或VIS)所照射，以及光擴散板(即分佈層)被放置在此奈米顆粒像素配置的背側上，以將光分佈到活性介質區域上。此分佈層可塗佈有光反射層。
本發明亦提供一種基於此種奈米顆粒的可撓式顯示器。
依照本發明之另一概略實施樣態，提供一種用於顯示影像的方法。此方法包含下列步驟：設置奈米結構，此奈米結構在藉由一定的輸入電磁輻射激發時能夠發射具有預定數量之波長範圍的電磁輻射；藉由此輸入電磁輻射來激發此奈米結構，藉以產生具有預定數量之波長範圍的該電磁輻射；對此奈米結構的至少一區域選擇性地施加一外部電場，藉以選擇性地調變所產生之電磁輻射，因此依照待顯示之影像，提供特定定址像素之輸入電磁輻射的調變。
在某些實施例中，吾人可使用背光照明而藉由輸入電磁輻射來照射奈米結構，以激發此奈米結構。
在某些實施例中，選擇至少其中之一下列奈米結構參數：尺寸、形狀以及材料組成，藉以在每一個像素中產生並發射一定的波長範圍。
在某些實施例中，此方法包含選擇性地施加影響至少一奈米結構之區域的外部電場。此外部電場係選自影響奈米結構之區域的直流(DC，direct current，如在此技術中所知悉)或交流(AC，alternating current，如在此技術中所知悉)電信號/電壓。對至少一奈米結構之區域施加AC電壓可包含控制此AC電壓的頻率以及波形參數，例如施加具有方形或正弦波形的AC電壓。如所知悉，此AC電壓係關於一種在正(+)值與負(-)值之間不停改變的電壓。
在某些實施例中，此方法包含隨時間週期性地調變輸入電磁輻射的振幅。此方法可更包含使調變後輸入電磁輻射的週期與AC電壓的週期同步化。
在某些實施例中，選擇此奈米結構而能夠進行電荷分離，以因應激發以及電場的施加。吾人可適當設置奈米結構之幾何形狀以及非均質材料組成至少其中之一，而設置具有非對稱特性的奈米結構，例如設置至少其中之一具有似棒狀幾何形狀的奈米結構。
電場可藉由包圍奈米結構於其間之至少一電極區域的操作而施加。電極區域可藉由對基板進行圖案化以形成對應於像素陣列的至少一間隔電極陣列而加以設置。
在某些實施例中，各種類型的發光奈米結構係以一預定配置方式沉積在電極之間。
在某些實施例中，此方法包含選擇至少其中之一下列奈米結構參數：尺寸、形狀以及材料組成，因此能夠在每一個像素中產生並發射一定的波長範圍。
在某些實施例中，此方法包含選擇各別在紅光波長範圍、綠光波長範圍以及藍光波長範圍進行發射的不同奈米結構群組，每一個群組可形成一相異的像素並且可使至少三個像素緊鄰配置。
在某些實施例中，此方法包含藉由以聚合物包覆奈米結構及/或在奈米結構上模製聚合物，而設置包圍奈米結構的聚合物載體。
依照本發明之另一實施樣態，亦提供一種光學顯示裝置，包含：至少一奈米結構之區域，用以作為光學活性介質，此奈米結構為異向性；此奈米結構以一特定方位排列在此區域中，以使此奈米結構對輸入電磁輻射起反應而發射輸出偏振電磁輻射，此輸出偏振電磁輻射為此顯示裝置之至少一像素單元的輸出；以及一液晶(LC)配置，位在至少一像素單元之電磁輻射輸出的傳播之處；此液晶配置被設置並用以調變來自此奈米結構之區域之偏振電磁輻射的透射，並藉以引起偏振光子放射(電磁輻射)的調變(例如奈米顆粒螢光調變)。例如，被奈米棒所發射的此偏振放射可被液晶層所阻隔。
或者，此異向性奈米結構並不以一預定方位加以排列，因此輸入電磁輻射未產生偏振。在此種情況下，此系統可進一步包含偏振片，其用以使自奈米結構所發射的輸出電磁輻射產生偏振。
依照本發明之另一概略實施樣態，提供一種奈米結構的對準方法，此方法包含：在兩基板之間設置複數奈米結構；在基板之間的區域內施加具有一預定場向量的AC或DC外部電場，藉以使奈米結構以相對於電場向量的一特定方位進行排列。
在某些實施例中，這些基板係與導電層結合。至少其中之一導電層可被圖案化，而形成對應於像素陣列的至少一間隔電極陣列。
此方法可更包含使奈米結構與基板的至少一區域產生交互作用。此奈米結構可被沉積在基板的此區域上。此基板可被含有奈 米結構與溶劑的溶液所潤溼。然後，在任意施加電場時，此溶劑可被蒸發，藉以在基板的表面上造成奈米結構的對準。
在其他實施例中，於間隔電極上施加外部電場包含施加DC電壓或AC電壓。吾人可藉由例如施加具有方形波形的AC電壓，而控制AC電壓的頻率以及波形參數。
在某些實施例中，長條奈米顆粒係平行於電場線而對準。此可例如藉由下列方式而達成：在外部電場下進行緩慢蒸發或使用其他合適的技術，以使奈米棒進行自組裝。吾人亦可使用對準層或機械對準。舉例而言，機械對準可藉由以絨布對奈米顆粒膜進行和緩摩擦而提供。奈米顆粒可與摩擦方向對準。
參考圖1A-1B，其顯示依照本發明教示之顯示裝置及其操作的概略示意圖。在此具體圖式中，描繪單一像素(one-pixel)光學顯示裝置100；然而，吾人應瞭解此可構成一光學顯示裝置所使用之多重像素配置(multi-pixel arrangement)的一像素。
光學顯示裝置100包含具有奈米結構的光學活性介質104，其位於用以界定電極配置的兩導電層102之間。具有奈米結構的光學活性介質104可對輸入電磁輻射(例如照光)106起反應而產生輸出電磁輻射108(光子輻射(photon radiation))。如圖1B所示，在該對電極102之間施加一外部電場E(例如由於對此電極配置供應電壓所產生的結果)，此外部電場可調變並斷開(即，關閉)來自奈米結構的放射110。以黑色箭頭來標示位於電極之間的此外部電場向量E。外部電場的施加可例如因為在空間上感應之電洞分離(此效應在此被稱為「電荷分離」)而導致螢光放射的斷開。此種程序可對發光強度具有顯著的影響。
如上所述，本發明之顯示裝置使用奈米結構作為直接發光體，其可例如被背光或前光(舉例來說，UV或可見光)所激發。調整奈米顆粒的尺寸與組成，可提供彩色顯示所需的色彩。此外，奈米顆粒在結構上可拉長成例如奈米棒(nanorods)的形式，其可被 對準而達成或調整色彩調變效應(color modulation effect)。在某些實施例中，奈米顆粒可以相對於電極間之電場的一預定形式而進行列成，例如其可平行或垂直於電極而進行對準。其他配置亦係可能的。
各種類型的發光奈米顆粒(例如CdSe/CdS棒(rods)、ZnSe/Cds棒、CdSe棒、CdSe點(dots)、InP點或棒等等)，可使用例如電場感應自組裝反應、緩慢蒸發或其他方法，以預先排列的方式沉積在例如電極之間。此奈米結構可在一特定方向上被沉積對準。形成此像素的奈米顆粒被輸入電磁輻射(例如背光UV或VIS)所照射。此輸入電磁輻射可造成光學活性介質激發，此光學活性介質藉由光子放射而鬆弛。此種放射為自此顯示裝置的輸出。
除了具有奈米結構之光學(可激發)活性介質的區域以外，此顯示裝置尚可包含下列一或多個元件：偏振片、液晶、結構化電極以及濾光片層。這些附加的元件可位於奈米結構的頂部上，此頂部含有位在由奈米結構所發射之輻射之光學路徑內的區域。
參考圖2A-2B，其顯示此顯示裝置及其操作的概略側視圖。層105表示發光器，顯示裝置100的活性介質被曝露於此發光器。此可為光源本身或光學窗透射輸入電磁輻射。產生輸入電磁輻射的此光源可為此系統的一部分。或者，一外部光源可與本發明之系統一起使用。因此，顯示裝置100被容納在發光器與附加的一或多個元件112(例如在本發明之某些實施例中所使用的濾光片及/或液晶層，以下將進一步說明)之間。顯示裝置100包含奈米結構活性介質區域以及電極。圖2B係由三像素配置所形成之顯示器100之部分的放大圖。此像素配置部分包含用以發射不同色彩的三個間隔像素(即，方格(cells))(其為顯示像素之RGB子像素的典型配置；此種子像素的數量可依據期望的色彩組成而改變)。本申請案所使用的種種奈米顆粒可涵蓋整個可見光譜，並且若希望近紅外光(NIR，near infra red)顯示的話，亦可涵蓋NIR範圍。在此具體範例中，色彩係藉由三個緊鄰的像素而獲得，每一個像素含有可在紅(例如CdSe點、CdSe棒、CdS棒內CdSe點、CdS棒內ZnSe 點、CdSe/ZnS棒、InP點、InP棒、CdSe/CdS棒、ZnSe/CdS...)、綠(CdSe點、CdSe棒、CdSe/ZnS棒...)以及藍(ZnSe、ZnS、ZnSe/ZnS核/殼點或棒、CdS...)波長範圍進行發射的不同奈米顆粒群組。當需要時亦可利用其他色基，並且亦可使用緊鄰之不同色彩之三個以上的像素。
參考圖3A-3F，其顯示各種類型的奈米顆粒，此奈米顆粒可用以調整色彩，並且在下列參數的至少其中之一方面相異：尺寸、形狀及/或材料組成，其可加入每一個像素中。適當選擇這些各種類型的奈米顆粒及其參數，因此可在每一個像素中產生並發射一定的波長範圍。此光學顯示裝置所使用的奈米結構可藉由溼式化學法而製備。圖3A-3F為所選擇之依照本發明教示的奈米結構之穿透式電子顯微(TEM，Transmission Electron Microscopy)影像。更具體而言，圖3A顯示在610nm下進行發射的90nm CdS棒內CdSe點奈米顆粒；圖3B顯示在590nm下進行發射的3.7nm CdSe點；圖3C顯示在730nm下進行發射的25nm InP棒；圖3D顯示在590nm下進行發射的50nm CdS棒內ZnSe點奈米顆粒；圖3E顯示在400nm下進行發射的3.7nm ZnSe點；圖3F顯示在620nm下進行發射的25nm CdSe/ZnS。
奈米顆粒之吸收與光致發光光譜(Absorption and Photo-Luminescence spectra)的範例被顯示在圖4中。圖4顯示60nm CdS棒內CdSe點奈米顆粒的吸收(實線)與光致發光(虛線)。此光致發光特徵為窄(FWHM=約25nm)。此吸收會在產生激子(exciton)時持續發生(位於較高波長的第一波峰)，而其光學密度會在較低波長增加。此可對不同的放射顏色使用寬範圍的背光照明。再者，放射波峰為窄，並因此可在此顯示器中產生高色彩對比(color contrast)。
參考圖5A-5B，其顯示電極之間的棒對準。尤其，圖5A係使用所示之AC電場進行對準之棒的SEM影像。然後以奈米晶體塗佈顯示器之基板的表面。在此具體範例中，這些棒係在兩金電極102之間進行對準的90nm CdS棒內CdSe點奈米顆粒。電極102 為在照片之頂部與底部所觀看到的白色帶狀物。這些電極可使用電子束微影製程(或光學微影製程或其他方法)而由金加以製成。此奈米結構使用自組裝沉積(self-assembly deposition)技術而沉積在位於電極之間的區域上。更具體來說，將含有CdS棒內CdSe點奈米顆粒的甲苯溶液的液滴沉積在矽基板上，並且在將AC電壓施加在電極上時使液滴進行乾燥。大部分的棒會垂直對準於電極的長軸方向，並且與電場的方向(黑色箭頭)平行(此係藉由將AC電壓施加在電極上而形成)。
圖5B係使用溶劑蒸發而在兩金電極102之間進行對準之40nm CdSe棒的SEM影像。這些棒會垂直對準於電極以及溶劑蒸發的方向(白色箭頭)。在此範例中，使用緩慢蒸發來進行此對準。將矽基板置入含有溶於甲苯之40nm CdSe棒之溶液的小玻璃瓶中。此溶液緩慢蒸發(約4天)而留下在基板之表面上對準的棒。這些棒在溶液表面的相同方向上與其長軸規矩地對準成帶狀物(即，形成帶狀結構)。
說明棒對準而與SEM無關的另一種方式係藉由量測來自一像素之放射的偏振度數。吾人應瞭解由於棒放射在其長軸方向上產生偏振，所以來自對準棒陣列的放射可發出偏振光。
在此方面，參考圖6A-6D，其顯示由於對準而獲得之奈米結構的偏振螢光。這些圖式顯示以放置在CCD相機前方之偏振片所拍攝之光的CCD影像，此光係由在矽基板上具有90nm長度之對準CdS棒內CdSe點奈米顆粒陣列使用電場所發射。以被圈住的白色箭頭來標示偏振片方向。
尤其，圖6A-6D係以偏振片所拍攝之CdS棒內CdSe點奈米顆粒螢光的照片。量測使用緩慢蒸發而沉積在矽基板上之CdS棒內CdSe點奈米顆粒的螢光。於圖6A與圖6B中，在用以對準的電場施加之下，由溶液將棒沉積在電極之上與之間。因此，帶有棒的溶液被沉積在基板的整個表面上，並且在溶劑蒸發之後，棒僅在施加電場之電極間的間隙內進行對準。以黑色箭頭來標示對準方向，而此對準方向亦被稱為棒方向。較白的區域係表示較強 的螢光。雖然在圖6A中難以觀察到間隙區域(電極之間的區域)時，但在圖6B中可清楚注意到間隙(中間的黑暗區域)，因為偏振片係垂直於棒對準。因此，當偏振片係垂直於間隙內之對準棒的總方向(general direction)(黑色箭頭)時，電極之間的間隙較暗(參見圖6B)。圖6A中之間隙區域的強度係比圖6B亮30%。
於圖6C與圖6D中，從使用蒸發法而沈積有對準棒之基板的相同區域來比較兩垂直振偏下的放射。相較於圖6C的相同區域，在偏振片係垂直於棒方向的圖6D中，整個區域會變暗。圖6C的螢光強度(平行於蒸發方向的偏振)係比圖6D(垂直於蒸發方向的偏振)大三倍。
參考圖7A-7B，其顯示本發明之顯示裝置的螢光調變。使用AC電壓，在玻璃基板上使具有90nm長度之CdS棒內CdSe點奈米顆粒進行對準。如圖6A-6B所示，這些棒會在位於電極之間的間隙內進行對準。這些棒被沉積在位於玻璃基板上的金電極之間。電極之間的間隙為6μm。如圖表右側所示，在進行每一次量測時，將不同的DC電壓施加在電極上。對此裝置的衰退進行光致發光強度的校正與標準化。當像素在連續調變/切換(switchings)之後呈現操作狀態時，此裝置的衰退典型上為螢光放射的降低。於100V以上，在「開」(不施加電壓)與「關」(施加電壓)狀態之間的螢光強度會改變50%以上。
圖7B顯示量測7與8的螢光影像。
具有如下與圖8-14結合敘述之垂直或平面電極的各種顯示構造係可能的。吾人可依照顯示需求而將附加層(濾光片、偏振片...)加在活性介質區域的頂部上。在每一種構造中，活性介質區域會被輸入電磁輻射所激發。活性介質區域含有藉由外部電場所調變的奈米結構。
參考圖8，其顯示本發明之顯示裝置之可能構造的一範例。在此構造中，顯示裝置200被用於UV光分佈的背光擴散板81、例如UV螢光燈或LED的UV光源82所照射。顯示裝置200包含至少一對電極83(例如結構化電極配置)、活性介質區域84(例如含 有發光奈米顆粒(如奈米棒)的發光體膜(light emitter film))、以及保護層85。此保護層可使可見範圍的光透過並且反射或吸收UV範圍的光。
參考圖9，其顯示本發明之顯示裝置之可能構造的一範例。在此構造中，顯示裝置300被用於UV光分佈的背光擴散板91、例如UV螢光燈或LED的UV光源92所照射。顯示裝置300包含至少一對電極93與95(例如結構化電極配置)、活性介質區域94(例如含有發光奈米棒的發光體膜)、以及可使可見範圍之光透過並且反射或吸收UV範圍之光的層6。電極93與95可為透明以使電磁輻射傳播透射。
參考圖10，其顯示本發明之顯示裝置之可能構造的一範例。在此構造中，顯示裝置400被類似UV發射螢光燈或LED的UV光源61以及用於UV光分佈的光擴散板62所照射。顯示裝置400包含至少一對電極63與65(例如結構化電極配置)、活性介質區域64(例如含有發光奈米棒的發光體膜)、以及可使可見範圍之光透過並且反射或吸收UV範圍之光的層6。
參考圖11，其顯示本發明之顯示裝置之可能構造的一範例。在此構造中，顯示裝置500被類似UV發射螢光燈或LED的UV光源11以及光擴散板12所照射，此UV光源自前側照射顯示裝置500，而此光擴散板可用於背側的UV光分佈層。此UV分佈層塗佈有光反射層2a。顯示裝置500包含至少一對電極13與15(例如結構化電極配置)、活性介質區域14(例如含有發光奈米棒的發光體膜)、以及可使可見範圍之光透過並且反射或吸收UV範圍之光的層6。
參考圖12，其顯示本發明之顯示裝置之可能構造的一範例。在此構造中，顯示裝置600被反射背光擴散板21所照射。此反射背光擴散板用於奈米顆粒所發射之光子放射的光分佈與反射。顯示裝置600包含結構化電極22與25、活性介質區域23(例如含有發光奈米棒的發光體膜)、例如UV螢光燈或LED之用以將UV光發射到奈米結構含有區域23內的UV光源24、以及可使可見範圍 之光透過並且反射或吸收UV範圍之光的層6。
參考圖13，其顯示本發明之顯示裝置700之可能構造的一範例。在此構造中，活性介質33(例如含有奈米棒的發光膜)被包圍在兩結構化電極31與34之間，並且以下列方式被結構化：每一電極對可對活性介質的區域進行定址(addressing)，此區域可含有對應於特定波長範圍(例如光色)之特定尺寸的奈米顆粒。此活性介質的已定址區域可發射形成色彩矩陣放射(colored matrix emission)。此結構化活性介質33可被排列在透明載膜32上。
參考圖14，其顯示本發明之顯示裝置之可能構造的一範例。在此構造中，顯示裝置800被用於UV光分佈的背光擴散板41、例如UV螢光燈或LED的UV光源42所照射，並且包含結構化電極43與45、活性介質44(例如結構化區域)以及可使可見範圍之光透過並且反射或吸收UV範圍之光的層6，然後係液晶(LC，liquid crystals)層7(例如習知主動或被動矩陣液晶顯示器)。顯示裝置800可作為液晶層7的偏振背光源。液晶層7係位在像素配置的電磁傳播輸出之處，此像素配置係由包圍在電極43與45之間的活性介質44所界定。液晶層7被設置並用以調變來自活性介質44之調變後光子放射的透射。活性介質44以及液晶層7的像素配置係以下例方式進行排列：所產生/發射之光的色彩係對應於液晶層7之像素的色彩。使用此構造可提供相較於既有液晶顯示器的高對比率(contrast ratio)。
參考圖15，其顯示本發明之顯示裝置之可能構造的一範例。在此構造中，光學顯示裝置900被曝露於背光51。顯示裝置900包含用以形成像素配置的活性介質52以及液晶配置53。可能的偏振片及/或濾光片可被放置在活性介質52的頂部上(在活性介質區域52與液晶配置53之間)。
活性介質52包含至少一奈米結構之區域，其可作為光學活性介質。為光學活性介質的奈米結構可對輸入電磁輻射起反應而產生輸出電磁輻射。此奈米結構具有似棒狀的幾何形狀(例如奈米棒)，並因此對可被任意偏振之輸入電磁輻射起反應，而產生特定 偏振的輸出電磁輻射。
此輸出偏振電磁輻射為此顯示裝置之至少一像素單元的輸出。因此活性介質52可作為偏振光源。活性介質52可進一步由組裝在基板上而具有相對於電場之一定對準(方位)的奈米棒所形成，因此改善所發射之輻射的對比。
在圖15的此種具體範例中，液晶配置53包含至少一液晶層，此液晶層係位在至少一像素單元之電磁輻射輸出的傳播之處。LC層53可形成調變器螢幕配置。此LC配置被設置並用以調變來自奈米結構之區域52之偏振電磁輻射的透射。此LC層因此可被使用作為調變器，以提供例如關於像素單元之光子放射的調變後光傳播條件。此LC層可作為光調變器，而奈米結構配置可扮演用於此種LC調變器的偏振像素化光源。因此，一層以上的液晶(LCs)被沉積在活性介質區域的頂部上。在奈米棒52曝露於輸入電磁輻射(背光51)之後，奈米棒52會產生輸出偏振電磁輻射(偏振光)，此輸出偏振電磁輻射被LC配置53所調變，即被阻隔、被部分阻隔或穿透。吾人可任意設置附加的偏振片54。在此方面，吾人應瞭解依照本發明之某些實施例的教示，此LC配置可用以接收由奈米結構為基之活性介質所產生並發射的電磁輻射輸出。因此，此奈米結構之區域係位在相對於背光傳播之LC配置的上游(之前或之下)。於是，LC配置的輸入為奈米結構之區域的放射(而非穿過偏振片的背光)。其造成此顯示裝置的輸出會明顯比使用同一電磁輻射曝露強度的習知顯示裝置更亮。
如上所述，依照本發明之教示，奈米結構可與相對於電極間所產生之電場向量的一特定方位對準。吾人可藉由使用例如DC或AC電場的外部電場來進行奈米結構的對準。在此方面，參考圖16A-16B，其顯示藉由使用外部AC電場之奈米結構(在此範例中為奈米棒)的對準。在此，溶於甲苯的60nm CdSe/CdS紅光奈米結構被滴落塗佈(drop-cast)在具有15μm間隙的梳型(comb-type)電極上。在液滴蒸發時，以50kHz將8Vrms /μm的正弦波形施加在電極上。
圖16A-16B為透過偏振片(此偏振片被放置在CCD相機的前方)所拍攝之偏振電磁輻射(例如螢光)的CCD影像，此偏振電磁輻射係由對準CdS棒內CdSe點奈米顆粒陣列所產生。以白色箭頭來標示偏振片方向。以黑色箭頭來標示奈米結構的對準方向，並且將其稱為棒方向。這些電極係呈現黑色矩形。
在圖16A中，偏振片被放置與棒對準(即，對準棒的總方向)平行，而造成由奈米結構所產生的輸出輻射可穿透偏振片，由電極之間的明亮區域所示。較白的區域表示較強的螢光。
在圖16B中，偏振片被放置與棒對準垂直，而造成由奈米結構所產生的輸出輻射被偏振片阻隔，由電極之間的灰色部分所示。
圖16A中之間隙區域的強度係比圖16B亮4.7倍。電極間之奈米棒的濃度係大於2光學密度(OD，Optical Density)。
在此範例中，含有奈米結構的溶液被滴落塗佈在基板上。在施加電場下，奈米結構可依照電極間所產生的電場向量而進行對準。
如上所述，奈米結構可受外部電場影響，而選擇性地調變輸出電磁輻射的放射。此外部電場可為DC或AC電場。當使用AC電場時，例如頻率以及調變模式(如正弦、方形、三角形、脈衝等等)的附加參數必須被加以界定(不同的信號會導致不同的切換響應)。
參考圖17，其顯示螢光平均強度(標準化)對方形波形AC電壓的電壓。圖17顯示強度(奈米棒螢光強度)隨著AC電壓的增加而逐漸降低。在此範例中，在施加2kHz方形信號時，量測27nm綠光CdSe/CdS奈米棒的螢光。這些奈米棒被滴落塗佈在具有10μm間隙的梳型電極上。
偏振比(PR，polarization ratio)為3，此偏振比為當偏振片與棒方向平行時在電極區域內所量測的螢光強度比上當偏振片與棒方向垂直時所量測之螢光強度的比率。此強度隨著電壓的增加而逐漸降低。在圖17中，對兩偏振構造量測螢光強度的降低：當偏振片與奈米棒方向平行時的平行偏振(菱形點)，以及當偏振片與奈米 棒方向垂直時的垂直偏振(方形點)。在此平行構造中，螢光強度在電壓上升至950V(pk-pk)時會降低78%；而在此垂直構造中，螢光強度在電壓上升至950V(pk-pk)時會降低58%。由於起始偏振比為3，所以為單一偏振強度調變之加權平均的總強度會降低72%。總螢光強度的降低可顯示在此平行構造中，奈米棒與施加電場的交互作用較為強烈。
吾人亦可在進行多個連續量測時量測螢光強度調變，以證明再現性。圖18顯示在75×5.5nm CdSe/CdS棒之高強度與低強度之間使用8kHz之400V pk-pk AC電壓的再現放射調變。圖案化電極的樣式具有矩形形式，其具有5μm的間隙。此範例中的PR比為1.2。對於19次以上的量測仍發現可再現54%的切換強度。
使用AC電場來替代DC電場能夠控制信號形狀(波形)以及AC電壓的頻率參數。吾人應瞭解使用正弦波形來替代方形波形而具有比AC信號方形波形調變更小之調變深度(modulation depth)的正弦波形調變，意味著在一個循環期間奈米棒會受到較低場值的影響。將420Vpp 2kHz的正弦波形信號改變成方形波形，可各自將所量測的切換程度從20%改善至32%。方形波形係歸因於具有比AC信號(具有正弦波形)更高之調變深度的波形調變。
吾人應瞭解當使用單極電場(例如DC)選擇性地調變來自奈米結構之區域之輸出電磁輻射的放射時，奈米結構可在電極之間進行遷移。使用交替極性電場(AC)能夠解決此種問題。
此外，如上所述，正弦波形輸入電信號的效力係低於方形波形信號，因為正弦波形信號的電場在經過長時間後並非處於其最大值。由於調變的響應時間係屬於微秒的等級，並且甚至更快，尤其在電輸入信號的零點交叉(zero crossing)區域附近，輸出電磁輻射並不會被有效關閉。
當在循環期間的大多數時間以最大值施加電場時，最大光衰減可被保持而仍不危及奈米結構遷移效應。
然而，在電場之兩極性之間的轉變會因為像素之有效電容-電阻的RC常數而花費有限時間(finite time)。因此，相較於輸入電信 號的循環時間，轉變時間可藉由使用例如快速電子安定器(fast electronics)而降至最低。或者，電驅動循環時間可變得更長。然而，長循環時間會減少用以設定循環週期之時間限制的極性切換的位移相消(migration cancellation)。將電場施加至活性介質區域的速率(例如50kHz)應該比顯示速率(即，再新速率(refresh rate))(例如120Hz)更加快速。
在某些實施例中，輸入電磁輻射可被調變，而輸入電磁輻射之調變的週期可與AC電壓的週期同步化。更具體而言，輸入電磁輻射可被調變，此種輸入電磁輻射在電場信號與零點軸交叉時會被關閉，如圖19所示。參考圖19，其描繪輸入電磁輻射(以調變後激發光來標示)之週期與影響本發明之活性介質的外部電場(以方形波來標示)之週期間的同步化。
螢光強度衰退亦可藉由使用AC信號來加以改善。對於8kHz的頻率而言，螢光強度衰退為低(1.1%以下)。同樣地，200Hz以上的頻率會產生非常弱的衰退特徵。
對於非對準奈米棒膜亦可觀察到螢光調變。一般來說，非對準奈米棒膜的螢光調變係比對準膜低50%-60%。
在某些實施例中，有設置一聚合物載體，此聚合物載體用以包圍奈米結構而使其免於受到環境的影響。此聚合物載體可包覆奈米結構。在典型的包覆封裝程序中，於1000-1400rpm下，以10-60秒將聚合物溶液旋轉塗佈在奈米棒膜上。典型的聚合物層厚度為100-1000μm。包覆封裝可防止奈米棒氧化，並改善安定性與耐久性。或者，可使用適當的模具將此聚合物模製成膜。在此種情況下，聚合物最終厚度可藉由置入模具內之聚合物溶液的量來加以決定。然後，此聚合物可藉由伴隨熱或不伴隨熱的溶劑蒸發、UV光照射、起始物質等等而硬化。使用模具輔助包覆封裝能夠使聚合物包覆封裝的厚度不受限制。
12、21、41、62、81、91‧‧‧擴散板
11、24、42、61、82、92‧‧‧UV光源
13、15、22、25、31、34、43、45、63、65、83、93、95‧‧‧電極
51‧‧‧背光
32‧‧‧透明載膜
14、23、33、44、52、64、84、94‧‧‧活性介質區域
2a‧‧‧光反射層
53‧‧‧液晶層
54‧‧‧偏振片
85‧‧‧保護層
6‧‧‧層
7‧‧‧液晶層
100‧‧‧顯示裝置
102‧‧‧電極
104‧‧‧具有奈米結構的光學活性介質
105‧‧‧層
106‧‧‧輸入電磁輻射
108‧‧‧輸出電磁輻射
110‧‧‧放射
112‧‧‧元件
200‧‧‧顯示裝置
300‧‧‧顯示裝置
400‧‧‧顯示裝置
500‧‧‧顯示裝置
600‧‧‧顯示裝置
700‧‧‧顯示裝置
800‧‧‧顯示裝置
900‧‧‧顯示裝置
為了瞭解本發明並且理解如何實施本發明，而藉由參考隨附 圖式的非限制範例來說明實施例，於其中：圖1A-1B為在將外部電場施加於本發明之顯示裝置之前與之後，此顯示裝置之一像素的操作示意圖；圖2A-2B為此顯示裝置之一般結構的示意圖，尤其，圖2B為中間活性介質之三個像素的放大圖；圖3A-3F為本發明之顯示裝置之光學活性介質的各種奈米顆粒的TEM影像；圖4描繪60nm CdS棒內CdSe點奈米顆粒的吸收與光致發光；圖5A-5B描繪電極之間的棒對準，尤其，圖5A為在兩金電極之間對準之90nm CdS棒內CdSe點奈米顆粒的SEM影像；圖5B為使用溶劑蒸發而在兩金電極之間對準之40nm CdSe棒的SEM影像；圖6A-6D顯示透過偏振片所拍攝之由於對準所獲得之被對準CdS棒內CdSe點奈米顆粒陣列發射之光的CCD影像；圖7A-7B描繪CdS棒內CdSe點奈米顆粒螢光的調變，尤其，圖7A為用以描繪光致發光強度對如表所示之施加在電極上之不同DC電壓的圖表，並且描繪出光致發光；圖7B描繪量測7與8的螢光影像；圖8-15為本發明之顯示裝置的相異可能構造；圖16A-16B為透過偏振片所拍攝之被對準CdS棒內CdSe點奈米顆粒陣列發射之光的CCD影像；圖17描繪27nm綠光CdSe/CdS奈米棒的螢光平均強度對電壓；圖18描繪在以8kHz使用400V pk-pk AC進行75×5.5nm CdSe/CdS棒的數個連續調變量測時的螢光強度；及圖19描繪輸入電磁輻射與影響本發明之活性介質的電場之間的同步化。
81‧‧‧擴散板
82‧‧‧UV光源
83‧‧‧電極
84‧‧‧活性介質區域
85‧‧‧保護層
200‧‧‧顯示裝置

Claims (25)

  1. 一種光學顯示裝置，包含：至少一奈米結構之區域，用以作為一光學活性介質，以使該奈米結構對輸入電磁輻射起反應，而發射輸出電磁輻射；及一電極配置，被設置並用以選擇性地可定址，而對該至少一奈米結構之區域產生一外部電場，該至少一奈米結構之區域與該電極配置共同界定該顯示裝置的一像素配置，該外部電場影響該至少一奈米結構之區域而選擇性地調變該輸出電磁輻射的放射，該調變後輸出電磁輻射為該顯示裝置之該像素配置之至少一像素單元的輸出；該像素配置依照一待顯示之影像，執行一特定定址像素之輸入電磁輻射的選擇性波長轉換與空間調變。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學顯示裝置，其中該像素配置包含一奈米結構之間隔區域的陣列。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學顯示裝置，其中該至少一奈米結構之區域與鄰近區域在下列至少其中一方面相異：位於該區域之奈米結構的尺寸、材料組成、幾何形狀以及所發射之輸出輻射的波長。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光學顯示裝置，其中該奈米結構包含膠態奈米晶體、異向性奈米顆粒、同向性奈米顆粒、半導體奈米結構至少其中一者。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光學顯示裝置，其中該異向性奈米結構係彼此之間以一特定方位對準或與相對於電極間所產生之電場向量的一特定方位對準，該特定方位係實質上平行或垂直於該電極間所產生的電場向量。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學顯示裝置，其中該至少一奈米結構之區域包含具有至少一非對稱特性的至少一奈米結構，該非對稱特性影響所發射之輸出電磁輻射；該非對稱特性包含至少一選自非對稱幾何形狀以及非均質材料分佈的特性，該非對稱幾何形狀係選自似棒狀、圓形、橢圓形、錐狀、似盤狀、分支狀以及網狀。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光學顯示裝置，其中該外部電場係選自影響該奈米結構之區域的DC電壓以及AC電壓。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光學顯示裝置，其中該AC電壓係選自方形以及正弦波形。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光學顯示裝置，其中該奈米結構之區域被排列在該電極配置之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光學顯示裝置，其中該電極配置包含一對導電層，該導電層至少其中之一被圖案化，以界定對應於一像素陣列的一間隔電極的陣列。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之光學顯示裝置，更包含：一液晶(LC)配置，位在該像素配置的電磁傳播輸出之處，該液晶配置被設置並用以調變來自該奈米結構之區域之該調變後輸出電磁輻射的透射。
  12. 如申請專利範圍第4項所述之光學顯示裝置，其中該半導體奈米結構係選自II-VI族、III-V族、IV-VI族、III-VI族、IV族半導體以及合金及/或其組合的元素，其中該半導體奈米結構係選自II-VI族材料之元素，且該半導體奈米結構係選自CdSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdZnSe以 及其任何組合；其中該半導體奈米結構係選自III-V族材料之元素，且該半導體奈米結構係選自InAs、InP、InN、GaN、InSb、InAsP、InGaAs、GaAs、GaP、GaSb、AlP、AlN、AlAs、AlSb、CdSeTe、ZnCdSe以及其任何組合；其中該半導體奈米結構係選自IV-VI族材料之元素，該半導體奈米結構係選自PbSe、PbTe、PbS、PbSnTe、Tl2 SnTe5 以及其任何組合。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之光學顯示裝置，其中該半導體奈米結構為在核/殼構造中至少兩相異半導體的非均質結構，該核/殼構造具有至少一殼層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之光學顯示裝置，其中該非均質結構係選自下列構造：形成似點狀並位於至少一殼層內部的一第一半導體材料或其合金，該殼層具有長條形並且由一相異的半導體材料或其合金所製成。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之光學顯示裝置，其中該外部電場影響該至少一奈米結構之區域而選擇性地斷開該輸出電磁輻射的放射。
  16. 一種用於顯示影像的方法，包含下列步驟：設置奈米結構，該奈米結構在藉由一定的輸入電磁輻射激發時能夠發射具有預定數量之波長範圍的電磁輻射；藉由輸入電磁輻射來激發該奈米結構，藉以產生具有該預定數量之波長範圍的電磁輻射；對該奈米結構的至少一區域選擇性地施加一外部電場，藉以選擇性地使所產生之電磁輻射調變，因此依照一待顯示之影像，提供一特定定址像素之輸入電磁輻射的調變。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之用於顯示影像的方法，其中該選 擇性地施加一外部電場的步驟包含：對該奈米結構的至少一區域施加DC電壓或AC電壓至少其中一者。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之用於顯示影像的方法，其中該對該奈米結構的至少一區域施加AC電壓的步驟包含控制該AC電壓的頻率與波形參數，該控制該AC電壓之頻率與波形參數的步驟包含：施加具有方形波形的AC電壓。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之用於顯示影像的方法，其中該藉由輸入電磁輻射來激發該奈米結構的步驟包含下列至少其中一者：週期性地將輸入電磁輻射的振幅調變為時間的函數；以及藉由使用背光照明來照射該奈米結構。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之用於顯示影像的方法，更包含使該調變後輸入電磁輻射的週期與該AC電壓的週期同步化。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之用於顯示影像的方法，其中該設置奈米結構的步驟包含下列至少其中一者：選擇尺寸、形狀以及材料組成的至少一奈米結構參數，藉以在每一個像素中發射一定的波長範圍；選擇各自以紅波長範圍、綠波長範圍以及藍波長範圍進行發射的不同奈米結構群組，每一個群組形成一相異的像素，並且使至少三個像素緊鄰配置；適當設計該奈米結構之幾何形狀以及非均質材料組成至少其中之一，以設置具有非對稱特性的奈米結構；以一預定配置方式，將各種類型的發光奈米結構沉積在包圍該奈米結構之至少一電極區域之間；設置一包圍該奈米結構的聚合物載體，以及對準該奈米結構。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之用於顯示影像的方法，其中該施加電場的步驟包含包圍該奈米結構於其間之至少一電極區域的操作。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之用於顯示影像的方法，其中該電極區域係藉由下列方式而設置：對一基板進行圖案化，以形成對應於一像素陣列的至少一間隔電極的陣列。
  24. 如申請專利範圍第21項所述之用於顯示影像的方法，其中該對準該奈米結構的步驟包含：對準該奈米結構，使其實質上與外部電場平行。
  25. 一種光學顯示裝置，包含：至少一奈米結構之區域，用以作為一光學活性介質，該奈米結構為異向性；該奈米結構係彼此之間以一特定方位對準，以使該奈米結構對輸入電磁輻射起反應而發射輸出偏振電磁輻射，該輸出偏振電磁輻射為該顯示裝置之至少一像素單元的輸出；及一液晶(LC)配置，位在該至少一像素單元之電磁輻射輸出的傳播之處；該液晶配置被設置並用以調變來自該奈米結構之區域之偏振電磁輻射的透射，並藉以引起該偏振電磁輻射的調變。
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