TWI843221B

TWI843221B - 用於無偏光器ｌｅｄ顯示器的發光像素和子像素結構及形成發光像素的處理方法

Info

Publication number: TWI843221B
Application number: TW111137463A
Authority: TW
Inventors: 吳忠幟; 陳柏瑞; 林晃巖; 國棟蘇; 李偉愷; 張洁瑞; 林宛瑜; 炳成郭; 羅伯特詹維瑟爾
Original assignee: 美商應用材料股份有限公司
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2022-10-03
Publication date: 2024-05-21
Also published as: TW202332031A; JP2024538678A; TW202433744A; US20230105225A1; CN118056485A; KR20240089231A; WO2023059457A1; US20240284703A1; TWI871954B; US11968856B2

Abstract

示例性子像素結構包括定向發光二極體結構，其以具有小於或約10°的發散角的發射光的半峰全寬(FWHM)為特徵。子像素結構進一步包括透鏡，透鏡位於距發光二極體結構第一距離處，其中透鏡的形狀設置以聚焦從發光二極體結構的發射光。子像素結構又進一步包括圖案化的光吸收屏障，圖案化的光吸收屏障位於距透鏡第二距離處。圖案化的光吸收屏障界定屏障中的開口，且由透鏡聚焦的光的焦點位於開口中。子像素結構可結合到像素結構中，且像素結構可結合到沒有偏光層的顯示器中。

Description

用於無偏光器LED顯示器的發光像素和子像素結構及形成發光像素的處理方法

相關申請案的交叉引用

本申請主張於2021年10月4日提交且題為「POLARIZER-FREE LED DISPLAYS」的美國非臨時專利申請案第17/493,508號的權益和優先權，該申請案的全部內容出於所有目的透過引用併入本文。

本技術涉及發光二極體(LED)結構和製造處理。更具體地，本技術涉及LED顯示器及其製造方法。

由數百萬微米大小的像素製成的發光二極體(LED)顯示裝置是透過在基板表面上產生複雜圖案化材料層的製造處理而實現的。在基板上產生圖案化材料需要受控的材料沉積和去除方法。然而，隨著新的裝置設計，產生具有非常精確尺寸的高品質材料層可能具有挑戰性。

因此，需要可用於生產用於LED顯示裝置的高品質材料和結構的改進的系統和方法。這些和其他需求由本技術解決。

本技術包括子像素結構的實施例，子像素結構包括定向發光二極體結構，定向發光二極體結構以具有小於或約10°的發散角的發射光的半峰全寬(FWHM)為特徵。子像素結構進一步包括透鏡，透鏡位於距發光二極體結構第一距離處，其中透鏡的形狀設置以聚焦從發光二極體結構的發射光。子像素結構又進一步包括圖案化的光吸收屏障，圖案化的光吸收屏障位於距透鏡第二距離處。圖案化的光吸收屏障界定屏障中的開口，且由透鏡聚焦的光的焦點位於開口中。

在另外的實施例中，發光子像素結構不具有偏光層。在進一步的實施例中，射出圖案化的光吸收屏障中的開口的光以大於或約45°的視角為特徵。在更進一步的實施例中，發光二極體結構與透鏡之間的第一距離大於透鏡與圖案化的光吸收屏障之間的第二距離。在又另外的實施例中，透鏡以大於或約10μm的直徑為特徵。在更多的實施例中，圖案化的光吸收屏障中界定的開口以小於或約10μm的寬度為特徵。在又更多的實施例中，圖案化的光吸收屏障以小於或約1μm的厚度為特徵。在更進一步的實施例中，發光二極體結構包括有機發光二極體結構。

本技術亦包括發光像素結構的實施例，發光像素結構包括發光層，發光層進一步包括一組發光二極體結構。發光像素結構亦可包括圖案化的光吸收屏障，圖案化的光吸收屏障進一步包括屏障中的一組開口。開口中的每個開口允許從發光二極體結構中的一個發光二極體結構發射的光透射穿過圖案化的光吸收屏障。發光像素結構可進一步包括透鏡層，透鏡層位於發光層和圖案化的光吸收屏障之間。透鏡層可包括一組透鏡，其中透鏡的形狀被設置為將從發光二極體結構發射的光集中到圖案化的光吸收屏障的開口中。發光像素結構也不具有偏光層。

在另外的實施例中，發光二極體結構中的每個發光二極體結構可以以具有小於或約10°的發散角的所發射光的半峰全寬(FWHM)為特徵。在進一步的實施例中，射出發光像素結構的光可以以大於或約45°的視角為特徵。在更進一步的實施例中，發光像素結構比具有偏光層的發光像素結構更亮大於或約50%。在又另外的實施例中，透鏡層中的透鏡中的每個透鏡可以以透鏡的焦點與透鏡的直徑之比小於或約1：1為特徵。在更多的實施例中，該組發光二極體結構可包括有機發光二極體結構。

本技術進一步包括形成發光像素的方法的實施例。方法可包括在基板上形成發光層，其中發光層包括一組發光二極體結構。方法亦可包括在發光層上方形成透鏡層，其中透鏡層包括一組透鏡，該組透鏡可操作以集中從發光二極體結構發射的光，且其中透鏡層位於距發光層第一距離處。方法可進一步包括在透鏡層上方形成圖案化的光吸收屏障。圖案化的光吸收屏障界定屏障中的一組開口以使來自該組發光二極體結構的光透射穿過屏障，且圖案化的光吸收屏障可位於距透鏡層第二距離。在發光像素中，發光層和透鏡層之間的第一距離可大於透鏡層和圖案化的光吸收屏障之間的第二距離。

在另外的實施例中，圖案化的光吸收屏障由以下方式形成：在透鏡層上方沉積光吸收材料的一層，其中光吸收材料的層可以以大於或約2μm^-1的光密度為特徵。在光吸收材料的層中可形成開口，以製作圖案化的光吸收屏障。開口可具有寬度小於或約1μm。在進一步的實施例中，發光二極體結構中的每個發光二極體結構可操作以發射定向光，定向光以具有小於或約10°的發散角的半峰全寬(FWHM)為特徵。在更進一步的實施例中，射出發光像素的光可以以大於或約45°的視角為特徵。在又另外的實施例中，發光像素不具有偏光層，其中發光像素比具有偏光層的發光像素更亮大於或約50%。在更多實施例中，發光像素可包括有機發光像素。

與傳統的LED像素和由這些像素製成的顯示器相比，這種技術可提供許多好處。例如，本子像素和像素的實施例消除了在顯示器中包括偏光層的需求。偏光層可阻擋多達60%的由像素產生的光，因此不具有偏光層的像素結構可以比具有偏光層的像素結構更亮高達60%。在進一步的實施例中，本發明的子像素和像素包括高度定向的發光二極體結構和可以在寬廣視角上傳播定向光的透鏡和針孔組合。這允許由發光二極體結構發射的更多光被包括在顯示的圖像中，而不會將圖像的視角限制到不期望的小角度。結合以下描述和隨附圖式更詳細地描述了這些和其他實施例以及它們的許多優點和特徵。

100:處理系統

102:前開式晶圓傳送盒

104:機械臂

106:低壓保持區域

106:保持區域

108a-f:基板處理腔室

109a-c:串聯部分

110:機械臂

200:方法

205:操作

210:操作

215:操作

220:操作

225:操作

230:操作

235:操作

300:子像素結構

302:OLED結構

304:中間層

310:基板

312:第一電極層

314:有機層

316:有機層

318:有機層

320:第二電極層

324:中間層

326:透鏡

328:中間層

330:層

332:開口

334:濾色器

400:像素結構

401:中間層

402:基板

403:中間層

404:發光結構

406:發光結構

408:發光結構

410:濾色器

412:濾色器

414:濾色器

416:透鏡

418:透鏡

420:透鏡

421:光吸收層

516:有機層

透過參照說明書的其餘部分和隨附圖式，可以實現對所揭露的技術的性質和優點的進一步理解。

圖1示出了根據本技術的一些實施例的示例性處理系統的一個實施例的頂視平面圖。

圖2示出了根據本技術的一些實施例的形成LED半導體裝置的方法中的示例性操作。

圖3示出了根據本技術實施例的半導體LED子像素結構的截面圖。

圖4示出了根據本技術的附加實施例的半導體LED像素結構的截面圖。

一些圖作為示意圖包含在內。應理解，圖式僅用於說明性目的且除非特別說明是按比例，否則不應視為按比例。此外，作為示意，提供了圖以幫助理解，並且與實際表示相比，圖可能不包括所有態樣或資訊，並且出於說明目的，可能包括放大的材料。

在隨附圖式中，相似的元件和/或特徵可具有相同的元件符號。此外，相同類型的各種元件可以透過在元件符號後加上一個在相似元件之間進行區分的字母來進行區分。如果在說明書中僅使用第一元件符號，則該描述可應用於具有相同第一元件符號的任何一個類似的元件，而與字母無關。

LED顯示器包括發光二極體結構陣列，該結構可以將電源提供的電流轉換為在顯示器上形成圖像的發射光。從電流到發射光的能量路徑包括許多非生產性出口，包括在電子、電洞(holes)、和其他電荷載體通過進入LED的主動區(即注入效率)和轉移沿非輻射路徑的電流能量(即內部量子效率)期間的能量損失。在許多情況下，最大的能量損失來自LED結構產生的光，由於光線在錯誤的方向行進或具有錯誤的相位(即提取效率)而無法投入生產使用。據稱在許多不同方向上發光的傳統LED結構具有低方向性。以低方向性為特徵的LED結構具有在有助於在顯示器上產生圖像的有用方向上發射的光的較低百分比。

由於來自一個像素的雜散光與相鄰子像素的發射光重疊並干擾，具有低方向性的LED結構也會在子像素之間具有更多的光學串擾。在許多傳統的LED結構中，透過在結構上放置偏光層以阻止未準直的光到達顯示表面來減少光學串擾。偏光層亦可阻擋來自外部環境的被顯示器反射的大部分環境光。這種反射的環境光可降低顯示器中的LED結構發出的有效光與來自外部環境的反射環境光之間的環境對比度(ambient contrast ratio)。偏光層被結合到顯示器中，以減少顯示器反射的環境光並增加顯示器的環境對比度。在許多類型的LED顯示器中，包括許多類型的OLED顯示器，在明亮的觀看環境(例如外部日光環境)中，沒有偏光層的環境對比度可能非常低，使得無法觀看顯示器。

不幸的是，在使用偏光層來減少光學串擾和增加LED顯示器的環境對比度時，有很大的折衷權衡。偏光層阻擋了多達60%的LED結構發出的光，從而顯著降低圖像的顯示亮度。這不僅降低了顯示器的亮度，也降低了來自偏光層的環境對比度的增益(gains)，從而降低了顯示器對外部環境光的反射率。對於使用偏光層的LED顯示器，補償亮度損失會導致顯著降低的量子效率(例如，插座效率)以及其他問題。

一種提高LED結構的效率的方法是增加由結構發射的光的方向性。當更多LED結構發出的光針對在顯示器上形成圖像時，需要更少的額外電力來補償被偏光層阻擋的光。當LED發出的光具有高度定向時，相鄰子像素之間的光學串擾本質上較低，並且由於相對於外部環境光的發射光強度增加，環境對比度增加。這減少了顯示器中對偏光層的需求。不幸的是，在發射光的方向性與其視角之間也存在折衷權衡：高度定向的光通常具有窄視角，這會使顯示器難以從0°傾角以外的角度觀看。因此，許多高度定向的LED結構可產生比發射較少定向光的傳統LED結構更亮的圖像，但圖像具有更窄的視角。

本技術的實施例解決了將透鏡和針孔結構結合到顯示器的子像素和像素中的高定向光和窄視角之間的折衷權衡。在實施例中，由LED結構發射的高度定向的光穿過透鏡聚焦到由圖案化的光吸收層界定的開口中。鏡頭的焦點位於開口中，且從該點，光線以明顯更寬的發散角射出開口。在實施例中，從開口發射的光以大於或約45°的視角為特徵。

由於LED結構發出的初始光是高定向的，因此相鄰子像素產生的光學串擾較低，且即使沒有偏光層，環境對比度也很高。本技術的實施例是無偏光層，與使用偏光層的可比較的LED顯示器產生的圖像相比，顯示圖像的亮度增加大於或約50%。

圖1示出了根據本技術的一些實施例的沉積、蝕刻、烘烤、和固化腔室的處理系統100的一個實施例的頂視圖。在圖式中，一對前開式晶圓傳送盒102供應藉由機械臂104接收的各種尺寸的基板，且在放置至定位於串聯部分109a-c中的基板處理腔室108a-f之一者中之前，放置至低壓保持區域106中。第二機械臂110可用於將基板晶圓從保持區域106傳送到基板處理腔室108a-f並返回。除了乾式蝕刻處理、循環層沉積處理、原子層沉積處理、化學氣相沉積處理，包括金屬-有機化學氣相沉積處理、蝕刻處理、預清潔處理、平坦化處理，包括化學機械研磨處理、退火處理、電漿製程處理、脫氣處理、定向處理和其他半導體製造處理之外，每個基板處理腔室108a-f可以裝備以實行多個基板處理操作，包括本文所述的物理氣相沉積處理。

基板處理腔室108a-f可包括用於在基板或晶圓上沉積、退火、固化、和/或蝕刻材料膜的一或多個系統元件。在一種配置中，兩對處理腔室，例如108c-d和108e-f，可用於在基板上沉積材料，而第三對處理腔室，例如108a-b，可用於、平坦化、退火、固化、或處理沉積膜。在另一配置中，所有三對腔室，例如108a-f，可配置為在基板上沉積和固化膜兩者。所描述的一或多個處理可在與不同實施例中所示的製造系統分開的附加腔室中進行。應理解到，系統100也考量到用於材料膜的沉積、蝕刻、退火、和固化腔室的附加配置。此外，任何數量的其他處理系統可以與本技術利用，其可以結合用於實行任何特定操作的腔室。在一些實施例中，可提供對多個處理腔室的通達(access)而同時在各個部分中保持真空環境的腔室系統，例如所述的保持和移送區域，可允許在多個腔室中實行操作，同時在分別的處理之間保持特定的真空環境。

根據本技術的一些實施例，系統100，或更具體地結合到系統100或其他處理系統中的腔室，可用於產生子像素和像素。圖2示出了根據本技術的一些實施例的形成像素的方法200中的示例性操作。例如，方法200可在一或多個處理腔室中實行，例如結合在系統100中的腔室。方法200可以或可以不包括在方法開始之前的一或多個操作，包括前端處理、沉積、蝕刻、研磨、清潔、或可在所述操作之前實行的任何其他操作。方法可包括多個選擇性操作，這些操作可以或可以不與根據本技術的方法的一些實施例具體地相關聯。

圖2示出了根據本技術的一些實施例的形成發光像素結構的方法200中的示例性操作。方法200可用於製作圖3所示的子像素結構300和圖4所示的像素結構400。方法200可包括在操作205形成發光結構。在實施例中，操作205可包括在子像素300中形成有機發光二極體(OLED)結構302和在像素400中形成發光結構404、406和408。在進一步的實施例中，操作205可包括提供基板310，OLED結構302的層形成在基板310上，包括第一(例如，底部)電極層312、一組有機層314、316、318和第二(例如，頂部)電極層320。在更多實施例中，OLED結構302被設計為在第一和第二電極312和320之間的流動電荷載體(例如，電子、電洞)上從發射有機層(例如，有機層316)產生光。由有機層(發射有機層)316發射的光可以以可見光譜的一部分中的峰值波長強度為特徵。在實施例中，有機層(發射有機層)316可以以約620nm至750nm(紅光)、約495nm至約570nm(綠光)、或約450nm至495nm(藍光)，的峰值波長強度以及其他峰值波長強度為特徵。有機層(發射有機層)316可操作以產生具有峰值波長強度的光，該峰值波長強度取決於層中在被電荷載體激發(active)後發射光的有機分子的類型和數量。

在另外的實施例中，OLED結構302中的基板310可由氧化矽(又稱為玻璃)、塑膠、金屬箔(例如鋁箔或銅箔以及其他金屬箔)和有機聚合物(例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)或聚醯亞胺(PI)、及其他有機聚合物)中的一或多種製成。在進一步的實施例中，基板310可以是平面基板層，其包括用於在顯示裝置上產生圖像的一或多個控制裝置結構。在實施例中，控制裝置結構可包括裝置層，例如緩衝層、層間介電層、絕緣層、主動層、和電極層，以及其他種類的層。在更多實施例中，控制裝置結構可包括一或多種類型的顯示驅動背板電路。在又更多實施例中，基板310可對OLED結構302的有機層(發射有機層)316產生的光的波長是透明的。

在進一步的實施例中，第一電極層312可以與基板310的表面接觸。在更進一步的實施例中，第一電極層312可以是由一或多種類型的導電材料製成的導電層。在實施例中，第一電極層312可以由至少一種材料製成，例如導電氧化物或金屬。在另外的實施例中，導電氧化物可包括銦錫氧化物(ITO)、銦鋅氧化物(IZO)、摻雜氟的錫氧化物(FTO)和摻雜的氧化鋅，以及其他導電氧化物。在又另外的實施例中，金屬可包括銀、金、鎂、鋁、銅和錫，以及其他金屬。

在更多實施例中，一組有機層314、316和318可位於OLED結構302中的第一電極層312上。在實施例中，有機層可包括有機層(電洞傳輸層(hole transport layer))314、有機層(發射層)316和有機層(電子傳輸層)318。在另外的實施例中，有機層(電洞傳輸層)314可以與第一電極層312接觸，第一電極層312可以用作正偏壓的陽極電極。源自第一電極層312的帶正電的電洞可穿過有機層(電洞傳輸層)314傳輸到有機層(發射層)316中。在進一步的實施例中，有機層(電子傳輸層)318可以與第二電極層320接觸，第二電極層320可用作負偏壓的陰極電極。源自第二電極層320的帶負電的電子可穿過有機層(電子傳輸層)318傳輸到有機層(發射層)316中。在又進一步的實施例中，穿過有機層(電洞和電子傳輸層)314和318的電洞和電子可以穿過激發發射層中的發光化合物以發光的電荷轉移路徑在有機層(發射層)316中再結合。在進一步的實施例中，該組有機層亦可包括位於第一電極層312和有機層(電洞傳輸層)314之間的電洞注入層(未示出)。在更進一步的實施例中，該組有機層可進一步包括位於第二電極層320和有機層(電子傳輸層)318之間的電子注入層(未示出)。

在更多的實施例中，有機層314可包括N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenyl-(1,1’-biphenyl)-4,4’-diamine(NPB)及其他有機化合物。在又更多實施例中，有機層314可以以小於或約300nm、小於或約200nm、小於或約150nm、小於或約120nm、小於或約100nm、小於或約75 nm、小於或約50nm或更小的非零厚度為特徵。在又更多的實施例中，有機層316可包括4,4’-bis(N-carbazolyl)-1,1’-biphenyl(CBP)及其他有機化合物。在附加實施例中，有機層516可以以小於或約50nm、小於或約40nm、小於或約30nm、小於或約20nm、小於或約10nm或更小的非零厚度為特徵。在進一步的實施例中，有機層318可包括2,2’,2”-(1,3,5-benzinetrilyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole)(TPBi)及其他有機化合物。在更進一步的實施例中，有機層318可以以小於或約300nm、小於或約200nm、小於或約140nm、小於或約120nm、小於或約100nm、小於或約75nm、小於或約50nm、小於或約20nm、或更小的非零厚度為特徵。在更多實施例中，電洞注入層可包括六腈六氮苯並菲(hexanitrile hexaazatriphenylene，HATCN)以及其他有機化合物。在又更多實施例中，電子注入層可包括氟化鋰(LiF)層和鎂銀(Mg：Ag)層，以及其他種類的層。

在實施例中，OLED結構302可以以基板310、有機層314、316和318以及電極層312、320中的一或多個中的波紋(corrugated)表面為特徵。在進一步的實施例中，波紋表面可以以具有與有機層(發射層)316中的波導腔的尺寸相耦合的高度和週期性的波形圖案為特徵，從而以增加的方向性和增加的單色性來偏置光的發射。在實施例中，由OLED結構302發射的高度定向的光可以以小的發散角(例如，圖4中的發散角θ)為特徵。在另外的實施例中，高度定向的光可以以小於或約10°、小於或約9°、小於或約8°、小於或約7°、小於或約6°、小於或約5°、小於或約4°、小於或約3°、小於或約2°、小於或約1°、或更小的發散角為特徵。在進一步的實施例中，由OLED結構302發射的高度單色光可以以小於或約150nm、小於或約100nm、小於或約75nm，小於或約50nm，或更小的半峰全寬(FWHM)分佈為特徵。

在實施例中，可將一組發光結構如OLED結構302形成為發光層。圖4示出了形成在像素400中基板402上的發光層中的發光結構404、406和408。在另外的實施例中，發光層可包括多於或約2個發光結構、多於或約3個發光結構、多於或約5個發光結構、多於或約10個發光結構、多於或約20個發光結構、多於或約30個發光結構、多於或約40個發光結構、多於或約50個發光結構、多於或約100個發光結構，或更多。在進一步的實施例中，每個發光結構可以以小於或約100μm、小於或約90μm、小於或約80μm、小於或約70μm、小於或約60μm、小於或約50μm、小於或約40μm、小於或約30μm、小於或約20μm、小於或約10μm或更小的寬度為特徵。在又進一步的實施例中，發光結構可以彼此分開小於或約100μm、小於或約75μm、小於或約50μm、小於或約40μm、小於或約30μm、小於或約20μm、小於或約10μm、小於或約5μm或更小的邊緣至邊緣距離。

方法200可包括在操作210在發光結構上形成一或多個中間層。在圖3所示的實施例中，中間層324、328形成在OLED結構302上。在圖4中，中間層401、403將發光結構404、406和408與濾色器410、412和414以及圖案化的光吸收層421分開。在實施例中，形成在發光結構上的中間層的數量可以大於或約一、大於或約二、大於或約三、大於或約四、大於或約五、或更多。在進一步的實施例中，發光層和由一或多個中間層建立的圖案化光吸收屏障之間的距離可以大於或約50μm、大於或約60μm、大於或約70μm，大於或約80μm、大於或約90μm、大於或約100μm、大於或約120μm、大於或約150μm、大於或約180μm、大於或約200μm，或更多。

在另外的實施例中，在操作210中形成的一或多個中間層可包括形成包括薄膜封裝(TFE)和一或多個有機層的多層結構。在進一步的實施例中，中間層304可以以包括介電層和有機層的組合的多層結構為特徵。在實施例中，中間層304可包括介電層和有機層。在另外的實施例中，介電層可包括一或多種介電質材料，例如氮化矽、氧化矽、氮氧化矽和氧化鋁，以及其他介電質氧化物材料。在又另外的實施例中，有機層可包括丙烯酸聚合物。在更多實施例中，中間層可在具有高和低折射率的層之間交替。在實施例中，介電層可以以大於或約1.6、大於或約1.7、大於或約1.8、或更大的折射率為特徵。在另外的實施例中，有機層可以以小於或約1.5、小於或約1.4、小於或約1.3或更低的折射率為特徵。

方法200可額外包括在操作215中在中間層之間或上方形成透鏡。在實施例中，透鏡可包括子像素300中的透鏡326和像素400中的透鏡416、418和420。在進一步的實施例中，透鏡可形成在距發光結構的第一距離處(例如，圖4中的距離「d1」)。在實施例中，第一距離可以小於或約100μm、小於或約90μm、小於或約80μm、小於或約70μm、小於或約60μm、小於或約50μm、或更小。在另外的實施例中，透鏡可具有圓形或橢圓形的平面(又稱為水平)基底。在又另外的實施例中，透鏡可以以水平直徑小於或約100μm、小於或約75μm、小於或約50μm、小於或約25μm、小於或約10μm、小於或約5μm、或更小為特徵。在又更多的實施例中，透鏡可以以垂直高度小於或約10μm、小於或約9μm、小於或約8μm、小於或約7μm、小於或約6μm、小於或約5μm、小於或約4μm、小於或約3μm、小於或約2μm、小於或約1μm、或更小為特徵。在更多的實施例中，透鏡可具有橫跨提供透鏡聚焦的發射光的發光結構的寬度的水平直徑。

在實施例中，透鏡的形狀可設置為將來自發光結構的光聚焦到位於由圖案化光吸收層界定的開口內的焦點。在進一步的實施例中，此焦點可定位在透鏡的基部和開口之間的第二距離(例如，圖4中的距離「d2」)。在實施例中，第二距離可以大於或約1μm、大於或約5μm、大於或約10μm、大於或約20μm、大於或約30μm、大於或約40μm、大於或約50μm、大於或約60μm、大於或約70μm、大於或約80μm、大於或約90μm、大於或約100μm或更大。在更多實施例中，第二距離可以與透鏡的直徑大致相同。

在進一步的實施例中，透鏡可由具有比周圍材料更高的折射率的材料形成，例如與透鏡接觸的中間層的材料。在實施例中，透鏡可以以折射率比周圍材料的折射率大大於或約0.2、大於或約0.3、大於或約0.4、大於或約0.5、或更多的量為特徵。在更多實施例中，透鏡以折射率大於或約1.5、大於或約1.6、大於或約1.7、大於或約1.8或更高為特徵。在又更多實施例中，透鏡可由有機聚合物和有機樹脂或諸如氧化矽的無機介電材料製成。

在附加的實施例中，透鏡的形狀可設置且定位以將從發光結構發射的光聚焦到界定在圖案化光吸收層中的開口內的焦點上。在進一步的實施例中，焦點可定位在開口中以提供射出開口的光的閾值視角(例如，圖4中的視角Φ)。在更多實施例中，射出開口的光可以以視角大於或約10°、大於或約15°、大於或約20°、大於或約25°、大於或約30°、大於或約35°、大於或約40°、大於或約45°、大於或約50°、大於或約55°、大於或約60°、大於或約65°、大於或約70°、大於或約75°、大於或約80°、大於或約85°、大於或約90°、或更多為特徵。如上所述，本技術的實施例中的透鏡和開口設計可擴展由發光結構最初發出的高度定向的光的視角。

方法200亦可包括在操作215中在中間層上形成濾色器。在實施例中，濾色器可包括子像素300中的濾色器334和像素400中的濾色器410、412和414。在進一步的實施例中，濾色器可操作以透射靠近定位的發光結構的光並阻擋其他波長的光的透射。在附加的實施例中，濾色器可以與圖案化的光吸收層(例如，層330、421)接觸。在又另外的實施例中，每個濾色器可以跨越由圖案化的光吸收層界定的開口的寬度。

方法200亦可額外包括在操作220中在中間層上形成圖案化的光吸收層。圖案化的光吸收層在層中界定了一組開口，該組開口允許來自發光結構的一部分光行進穿過光吸收層。在實施例中，這些開口可包括圖案化光吸收層330中的開口332和圖案化光吸收層421中的開口。在附加的實施例中，圖案化的光吸收層可以透過在一或多個發光像素的中間層和濾色器上沉積光阻材料來形成。在又另外的實施例中，光阻材料可沉積為具有厚度大於或約1μm、大於或約2.5μm、大於或約5μm、大於或約7.5μm、大於或約10μm，或更多的覆蓋光阻層。在更多實施例中，沉積的光阻材料可被光微影圖案化以在圖案化的光吸收層中形成開口。在實施例中，每個開口可以與發光結構對準，如在開口332與OLED結構302的對準以及每個開口分別與發光結構404、406、和408的對準中所見。在進一步的實施例中，開口和發光結構的對準可以以開口中的中心位置與發光結構中的中心位置的垂直對準為特徵。在更進一步的實施例中，圖案化到光吸收層中的開口可包括一或多種形狀，例如圓形、橢圓形、正方形、矩形、和梯形、以及其他形狀。

在更多實施例中，光阻材料可包括有機聚合物基質(organic polymer matrix)和光吸收化合物例如光吸收顏料或炭黑的組合。在又更多實施例中，圖案化光吸收層可以以大於或約2.0μm^-1、大於或約2.25μm^-1、大於或約2.5μm^-1、大於或約2.75μm^-1、大於或約3.0μm^-1、大於或約3.25μm^-1、大於或約3.5μm^-1、大於或約3.75μm^-1、大於或約4.0μm^-1、或更高的光密度為特徵。

在進一步的實施例中，在操作225中形成圖案化的光吸收層亦包括在光阻材料的剛沉積的(as-deposited)層中形成開口。在實施例中，開口可以以具有相對於圖案化光吸收層的總寬度小的寬度的「針孔」開口為特徵。在附加的實施例中，開口可以以小於或約10μm、小於或約5μm、小於或約2.5μm、小於或約1μm、小於或約0.5μm或更小的寬度為特徵。在進一步的實施例中，開口的寬度與透鏡的直徑的比可以小於或約1：5、小於或約1：10、小於或約1：15、小於或約1：20、小於或約1：25、或更低。在更進一步的實施例中，開口可以是圓形、橢圓形、正方形、矩形、和梯形以及其他形狀。

方法200可進一步包括在操作230在圖案化光吸收層上形成覆蓋層。在實施例中，覆蓋層可包括一或多種層，該一或多種層包括抗反射層和抗靜電層。

方法200亦仍可包括在操作235將發光像素合併到顯示器中。在實施例中，操作235可包括將發光像素的矩陣放置在背板基板上，該背板基板包括用於激發每個發光像素的各個子像素的控制裝置。在進一步的實施例中，操作可進一步包括將顯示螢幕放置在發光像素的矩陣上。在更進一步的實施例中，顯示器可以是電視機、電腦螢幕、智慧型手機、平板電腦、或消費型電子裝置中的螢幕顯示器，以及其他種類的顯示器。

與製造子像素300和像素400的方法200類似的本技術的實施例包括製造與使用偏光層的傳統顯示器相比具有增加的提取效率和更高的環境對比度的無偏光層顯示器的元件的操作。在實施例中，本技術的像素可產生顯示圖像，該顯示圖像比使用由偏光層調光的像素產生的相同圖像明顯更亮。在進一步的實施例中，結合本技術的無偏光層的像素的顯示器可以以比具有偏光層的可比較的顯示器增加的亮度大於或約25%、大於或約30%、大於或約35%、大於或約40%、大於或約45%、大於或約50%、大於或約55%、大於或約60%、或更大為特徵。在更進一步的實施例中，結合本技術的無偏光層的像素的顯示器可以以增加的環境對比度大於或約10%、大於或約25%、大於或約30%、大於或約35%、大於或約40%、大於或約45%、大於或約50%、大於或約55%、大於或約60%、大於或約70%、大於或約約80%、大於或約90%、大於或約100%、或更高為特徵。

在前面的描述中，出於解釋的目的，已闡述許多細節以便提供對本技術的各種實施例的理解。然而，對所屬技術領域具有通常知識者將顯而易見的是，可以在沒有這些細節中的一些或具有其他細節的情況下實施某些實施例。

已經公開了幾個實施例，所屬技術領域具有通常知識者將認識到，可以使用各種修改、替代構造、和均等而不脫離實施例的精神。此外，為了避免不必要地混淆本技術，並未描述許多習知的處理和元件。因此，以上描述不應被視為限制本技術的範疇。此外，方法或處理可以被描述為順序的或按步驟的，但是應理解，操作可以同時實行，或者以與所列順序不同的順序實行。

在提供值的範圍的情況下，應理解到，除非上下文另外明確指出，否則在此範圍的上限和下限之間的每個中間的值，到下限的單位的最小部分，都亦明確揭露。涵蓋了在描述的範圍內的任何描述的值或未描述的中間值與該描述的範圍內的任何其他描述的或中間值之間的任何較窄的範圍。這些較小範圍的上限和下限可以獨立地包括在該範圍中或排除在該範圍之外，且在界限的一者、界限的兩者、或界限的兩者均沒有被包括在該較小範圍內的每個範圍亦被涵蓋於本技術之中，針對受描述的範圍內任何明確排除的界限。在所述範圍包括界限的一者或兩者的情況下，亦包括排除那些所包括的界限中的一者或兩者的範圍。

如本文和隨附申請專利範圍中所使用的，單數形式的「一」、「一個」、和「該」包括複數參照，除非上下文有另外明確指出。因此，例如，對於「一像素」的參照包括複數個這種像素，並且對「該層」的參照包括對所屬技術領域具有通常知識者為已知的一或多個層及其均等，等等。

而且，當在本說明書和隨附申請專利範圍中使用時，用語「包括(comprise(s))」、「包括(comprising)」、「包含(contain(s))」、「包含(containing)」、「包括(include(s))」、和「包括(including)」是旨在於指名所描述的特徵、整體、元件、或操作的存在，但是它們並不排除一或多個其他特徵、整體、元件、操作、動作、或組的存在或增加。