LED结构及其制备方法、光场显示系统

技术领域

本发明实施例涉及LED技术，尤其涉及一种LED结构及其制备方法、光场显示系统。

背景技术

随着显示照明等技术的发展，LED芯片，如Micro-LED或Mini-LED等因具有较高的亮度以及较低的功耗等而应用越来越广泛，相应地对LED芯片的要求也越来越高。

然而，现有的LED芯片会发生光串扰的问题，严重限制了LED芯片的进一步应用。

发明内容

本发明提供一种LED结构及其制备方法、光场显示系统，以改善LED芯片的光串扰问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种LED结构，所述LED结构包括：衬底；设置于所述衬底上的多个LED芯片，每个所述LED芯片包括依次层叠于所述衬底上的第一掺杂半导体层、有源层和第二掺杂半导体层；任意相邻两个LED芯片的第一掺杂半导体层之间设置有隔离槽，所述隔离槽用于隔离相邻的两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层；每个隔离槽内设置有挡光结构，所述挡光结构用于阻断相邻的两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层之间的光通路。

可选地，所述LED芯片还包括设置于所述第二掺杂半导体层远离所述有源层一侧的第一电极；所述挡光结构为导电结构，所述挡光结构与相邻的所述第一掺杂半导体层接触；所述挡光结构复用为所述LED芯片的第二电极。

可选地，所述第一掺杂半导体层为包括第一子层和第二子层的台阶状；所述第二子层的尺寸小于所述第一子层的尺寸，所述第二子层设置于所述第一子层远离所述衬底一侧，所述第二子层暴露出所述第一子层远离所述衬底的一面的边缘区；所述挡光结构填充所述隔离槽并覆盖至少部分所述第一子层位于边缘区的部分；

或者，所述有源层的尺寸小于所述第一掺杂半导体层靠近所述有源层一面的尺寸，所述有源层暴露出所述第一掺杂半导体层的边缘区；所述挡光结构填充所述隔离槽并覆盖至少部分所述第一掺杂半导体层位于边缘区的部分。

可选地，所述LED芯片还设置有超表面结构。

可选地，LED芯片对应的超表面结构配置为调整所述LED芯片的出光方向向所述LED结构的中心区域偏移。

可选地，所述LED芯片的第一掺杂半导体层靠近所述衬底的一侧形成有凹槽，所述第一掺杂半导体层靠近所述衬底的部分形成所述超表面结构。

可选地，所述第一掺杂半导体层与所述衬底通过胶体固定，所述胶体填充所述凹槽。

可选地，所述LED芯片的第一掺杂半导体层靠近所述衬底的一面形成有超表面结构层。

可选地，所述LED芯片的第一掺杂半导体层靠近所述衬底的部分形成有第一离子注入结构，所述第一离子注入结构形成所述超表面结构。

可选地，所述第二掺杂半导体层的边缘设置有第二离子注入结构。

可选地，所述LED芯片还包括设置于所述第二掺杂半导体层远离所述有源层一侧的第一电极；所述第一电极配置为：靠近所述第二掺杂半导体层的一面的中心点在所述第一掺杂半导体层靠近所述衬底一面的正投影点，与所述第一电极中靠近所述第二掺杂半导体层的一面相距最远的两点，构成的两条线段之间的夹角小于或等于预设值。

可选地，所述衬底远离所述LED芯片的一侧设置有防全反射膜。

第二方面，本发明实施例还提供了一种LED结构的制备方法，所述制备方法包括：形成衬底；形成多个LED芯片和挡光结构，其中，每个所述LED芯片包括依次层叠于所述衬底上的第一掺杂半导体层、有源层和第二掺杂半导体层；任意相邻两个LED芯片的第一掺杂半导体层之间设置有隔离槽，所述隔离槽用于隔离相邻的两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层；每个隔离槽内设置有挡光结构，所述挡光结构用于阻断相邻的两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层之间的光通路。

可选地，所述形成多个LED芯片和挡光结构包括：

外延形成依次层叠的第一掺杂半导体层材料、有源层材料和第二掺杂半导体层材料；刻蚀所述第二掺杂半导体层材料、所述有源层材料以形成隔离孔，所述隔离孔暴露出所述第一掺杂半导体层材料；继续在所述隔离孔内刻蚀所述第一掺杂半导体层材料以形成所述隔离槽；沿所述LED结构的厚度方向，所述隔离槽的正投影与所述隔离孔的正投影重叠；在所述隔离槽内形成所述挡光结构；

或者，外延形成依次层叠的第一掺杂半导体层材料、有源层材料和第二掺杂半导体层材料；刻蚀所述第二掺杂半导体层材料、所述有源层材料以形成隔离孔，所述隔离孔暴露出所述第一掺杂半导体层材料；在所述隔离孔内刻蚀所述第一掺杂半导体层材料以形成所述隔离槽，以使所述隔离孔暴露出所述隔离槽及所述LED芯片的第一掺杂半导体层的边缘区；在所述隔离孔及所述隔离槽内形成所述挡光结构，其中，所述挡光结构填充所述隔离槽并覆盖至少部分所述第一掺杂半导体层位于边缘区的部分；所述挡光结构为导电结构；

或者，外延形成依次层叠的第一掺杂半导体层材料、有源层材料和第二掺杂半导体层材料；刻蚀所述第二掺杂半导体层材料、所述有源层材料及部分所述第一掺杂半导体层材料以形成隔离孔，所述隔离孔暴露出未被刻蚀的所述第一掺杂半导体层材料；在所述隔离孔内刻蚀所述第一掺杂半导体层材料以形成所述隔离槽形成台阶状的第一掺杂半导体层，所述隔离孔暴露出所述隔离槽及所述LED芯片的第一掺杂半导体层的边缘区；在所述隔离孔及所述隔离槽内形成所述挡光结构，其中，所述挡光结构填充所述隔离槽并覆盖至少部分所述第一掺杂半导体层位于边缘区的部分；所述挡光结构为导电结构。

可选地，所述制备方法还包括：在形成多个LED芯片和挡光结构还包括：

形成对应每个LED芯片的超表面结构。

可选地，所述制备方法包括：

形成第一临时基底；在所述第一临时基底上外延形成依次层叠的第一掺杂半导体层材料、有源层材料和第二掺杂半导体层材料；将第二临时基底键合至所述第二掺杂半导体层材料一侧；去除所述第一临时基底以暴露出所述第一掺杂半导体层材料；刻蚀所述第一掺杂半导体层材料以形成所述超表面结构；将所述衬底固定于所述超表面结构一侧；并去除所述第二临时基底；

或者，所述制备方法包括：形成第一临时基底；在所述第一临时基底上外延形成依次层叠的第一掺杂半导体层材料、有源层材料和第二掺杂半导体层材料；将第二临时基底键合至所述第二掺杂半导体层材料一侧；去除所述第一临时基底以暴露出所述第一掺杂半导体层材料；在所述第一掺杂半导体层材料远离所述有源层材料的一侧形成超表面结构层；刻蚀所述超表面结构层以形成所述超表面结构；将所述衬底固定于所述超表面结构一侧；并去除所述第二临时基底；

或者，所述制备方法包括：形成第一临时基底；在所述第一临时基底上外延形成依次层叠的第一掺杂半导体层材料、有源层材料和第二掺杂半导体层材料；将第二临时基底键合至所述第二掺杂半导体层材料一侧；去除所述第一临时基底以暴露出所述第一掺杂半导体层材料；对所述第一掺杂半导体层材料进行离子注入以形成所述超表面结构；将所述衬底固定于所述超表面结构一侧；并去除所述第二临时基底；

或者，所述形成超表面结构包括：形成所述衬底；在所述衬底上形成超表面结构层；刻蚀所述超表面结构层材料以形成所述超表面结构；平坦化所述超表面结构。

第三方面，本发明实施例还提供了一种光场显示系统，所述光场显示系统包括第一方面所述的LED结构和光学成像镜头。

本发明实施例的技术方案，采用的LED结构包括：衬底；设置于衬底上的多个LED芯片，每个LED芯片包括依次层叠于衬底上的第一掺杂半导体层、有源层和第二掺杂半导体层；任意相邻两个LED芯片的第一掺杂半导体层之间设置有隔离槽，隔离槽用于隔离相邻的两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层；每个隔离槽内设置有挡光结构，挡光结构用于阻断相邻的两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层之间的光通路。隔离槽将原本在衬底上连续的一整层第一掺杂半导体层分隔为对应每个LED芯片的第一掺杂半导体层；并通过在隔离槽内设置挡光结构，切断不同LED芯片的第一掺杂半导之间的连续性，也即切断了光波导，从而避免了不同LED芯片发出的光通过第一掺杂半导体层传播到其它LED芯片而造成光串扰。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种LED结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的有一种LED结构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种LED芯片的放大图；

图9为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种LED结构的制备方法的流程图；

图11至图29为本发明实施例提供的LED结构的制备方法的主要步骤对应形成的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

正如背景技术中提到的现有的LED结构会发生光串扰的问题，发明人经过仔细研究发现，产生此问题的原因在于：对于倒装结构的Micro-LED来说，需要利用倒装焊的方式与驱动IC电连接，因此需要将阳极和阴极做在同一侧。以共阴极芯片为例，在Micro-LED图形化时，会控制刻蚀深度，使得发光层被完全切断，但是会保留大部分厚度的N型掺杂层，并在N型掺杂层表面制作一层金属电极，形成共阴极金属网络层。但是在这种结构下，连续的N型掺杂层会形成光波导，从而导致不同LED芯片之间存在光串扰。

基于上述技术问题，本发明提出如下解决方案：

图1为本发明实施例提供的一种LED结构的结构示意图，参考图1，LED结构包括：衬底10；设置于衬底10上的多个LED芯片11，每个LED芯片11包括依次层叠于衬底11上的第一掺杂半导体层111、有源层112和第二掺杂半导体层113；任意相邻两个LED芯片的第一掺杂半导体层111之间设置有隔离槽12，隔离槽12用于隔离相邻的两个LED芯片11对应的第一掺杂半导体层111；每个隔离槽12内设置有挡光结构121，挡光结构121用于阻断相邻两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层之间的光通路。

具体地，本实施例的LED结构为倒装结构，也即是后续需要将LED结构与驱动芯片通过倒装焊的方式焊接在一起；衬底10例如可以是金刚石衬底或蓝宝石衬底等，衬底10一面可为出光面，因此衬底10可以使用透明衬底；每个LED芯片11典型的可包括第一掺杂半导体层111、有源层112和第二掺杂半导体层113，第一掺杂半导体层111例如可以是N型掺杂半导体层，进一步例如可以是N型GaN；第二掺杂半导体层113例如可以是P型掺杂半导体层，进一步例如可以是P型GaN；LED芯片的发光原理为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述；需要说明的是，根据有源层112的材料不同，LED芯片11可以激发出不同颜色的光，且LED芯片还可包括其它功能层，例如反射层等；在本实施例中，任意相邻的两个LED芯片11之间设置有隔离槽12，隔离槽12将每个LED芯片11的第一掺杂半导体层111分隔成独立的结构，换句话说，隔离槽12将原本在衬底10上连续的一整层第一掺杂半导体层分隔为对应每个LED芯片11的第一掺杂半导体层；并通过在隔离槽12内设置挡光结构121，切断不同LED芯片的第一掺杂半导之间的连续性，也即切断了光波导，从而避免了不同LED芯片11发出的光通过第一掺杂半导体层111传播到其它LED芯片而造成光串扰。

本实施例的技术方案，采用的LED结构包括：衬底；设置于衬底上的多个LED芯片，每个LED芯片包括依次层叠于衬底上的第一掺杂半导体层、有源层和第二掺杂半导体层；任意相邻两个LED芯片的第一掺杂半导体层之间设置有隔离槽，隔离槽用于隔离相邻的两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层；每个隔离槽内设置有挡光结构，挡光结构用于阻断相邻的两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层之间的光通路。隔离槽将原本在衬底上连续的一整层第一掺杂半导体层分隔为对应每个LED芯片的第一掺杂半导体层；并通过在隔离槽内设置挡光结构，切断不同LED芯片的第一掺杂半导之间的连续性，也即切断了光波导，从而避免了不同LED芯片发出的光通过第一掺杂半导体层传播到其它LED芯片而造成光串扰。

需要说明的是，LED芯片和衬底之间还可包括缓冲层，隔离槽可贯穿缓冲层。

另外，需要说明的是，本发明提供的附图中各结构层的比例仅由于示意，并不代表真实结构中各结构层的比例。

可选地，继续参考图1，LED芯片还包括设置于第二掺杂半导体层113远离有源层112一侧的第一电极114；挡光结构121为导电结构，挡光结构121与相邻的第一掺杂半导体层111接触；挡光结构121复用为LED芯片11的第二电极。

具体地，每个LED芯片11均需要两个电极来驱动，电极的材料例如可以是单层金属或者多层金属的合金等；第一电极114与第二掺杂半导体层113欧姆接触；本实施例中可利用金属作为第二电极，由于金属的遮光性，既能够作为挡光结构，又能够作为LED芯片的第二电极，从而仅通过一次工艺就能够制作出第二电极和挡光结构，简化制作流程。需要说明的是，在LED结构中，挡光结构可为网格状，每个LED芯片11被限定在网格状结构形成的网格内，此时所有LED芯片的第二电极为相连通的状态，也即所有LED芯片共用第二电极。

当然，在其他一些实施方式中，挡光结构121也可仅采用遮光材料，第二电极通过其他方式制作。

示例性地，如图1中所示，第一掺杂半导体层111为台阶状，具体可包括第一子层和第二子层；第二子层的尺寸小于第一子层的尺寸，第二子层设置于第一子层远离衬底的一侧，第二子层暴露出第一子层远离衬底的一面的边缘区；挡光结构填充隔离槽并覆盖至少部分第一子层位于边缘区的部分。

具体地，在本实施例中，将第一掺杂半导体层111设置为台阶状，第二子层的尺寸小于第一子层的尺寸可理解为，沿LED芯片的厚度方向，第二子层的正投影面积小于第一子层的正投影面积，从而使得第二子层能够暴露出第一子层的边缘区；导电结构不仅填充了隔离槽，还覆盖了第一子层位于边缘区的至少部分，由于导电结构制作工艺的限制，导电结构与第一子层远离衬底的一面可以形成较为良好的欧姆接触，从而可以减小接触电阻，降低功耗。另外，由于第一掺杂半导体层111通常较厚，本实施例中通过设置第一掺杂半导体层为台阶状，还能够使得隔离槽的厚度较小，降低导电结构填充的难度。

需要说明的是，在其它一些实施方式中，隔离槽内可以填充导电结构，也可填充非导电结构，只要后续再制作导电结构与第一子层形成欧姆接触即可。

示例性地，图2为本发明实施例提供的有一种LED结构的结构示意图，参考图2，有源层112的尺寸小于第一掺杂半导体层111靠近有源层112一面的尺寸，有源层112暴露出第一掺杂半导体层的边缘区；挡光结构121填充隔离槽12并覆盖至少部分第一掺杂半导体层111位于边缘区的部分。

具体地，与上述实施例不同的是，本实施例中第一掺杂半导体层不是台阶状，第一掺杂半导体层和有源层的整体为一个台阶状，此时隔离槽12的厚度与第一掺杂半导体层111的厚度相同。与上述实施例相同的是，在隔离槽中也可填充非导电结构，只要后续利用导电结构与第一掺杂半导体层远离衬底的一面形成欧姆接触即可。

示例性地，如图3所示，图3为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图，与上述实施例不同的是，本实施例中沿LED芯片的厚度方向，第一掺杂半导体层、有源层和第二掺杂半导体层的正投影面积均相同，此时可在隔离槽内形成导电结构与第一掺杂半导体层的侧壁接触从而实现电连接；导电结构的厚度可以小于或等于第一掺杂半导体层的厚度。本实施例的方案，仅利用一次刻蚀即可刻蚀完第二掺杂半导体层、有源层和第一掺杂半导体层，所需要的掩膜板数量较少，刻蚀次数较少，因而有利于降低工艺难度。

可选地，图4为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图，参考图4，LED芯片还设置有超表面结构13。

具体地，LED结构在某些应用场景，例如投影技术中时，不仅要避免光串扰的问题，还需要较高的发光亮度。本实施例中通过设置超表面结构13，超表面结构13为纳米超表面层，该纳米超表面结构可设置于存在折射率变化的界面处(例如第一掺杂半导体层的出光面)。通过设置图形化的纳米超表面结构，可以改变光束在界面处的相位，从而改变光束的传播方向，不仅可以使得原本被限制在光波导内的光束出射，还可以是LED芯片发出的大部分光线以窄光束出射，从而能够被投影系统里的成像装置收光，从而极大地提高系统的整体亮度。另外，由于几乎全部光束可以从衬底波导中出射，因此超表面结构也会大大降低由于衬底波导中的光传输造成的远场串扰。超表面结构是一种由亚波长结构阵列组成的结构，通过设计合适的亚波长结构，能够实现对入射光的相位、振幅、偏振态等的控制。

示例性地，当发光面(第一掺杂半导体层远离有源层的一面)尺寸为16μm，第一掺杂半导体层的厚度为4μm时，LED芯片发出的大部分光束，入射到超表面结构时，光束传播方向被改变，以窄光束出射到LED结构外部，这部分光束可以进入到成像装置中，此时LED结构光源被有效利用的发光角度与LED结构有关，根据几何关系，通过

另外，需要说明的是，每个LED芯片对应的超表面结构13是以纳米级尺寸的微结构以某种规律排布的图形化表面。纳米图形例如可以是是圆柱、圆台、圆锥、圆孔等等。纳米图形的直径和深度可以任意设计，这些图形按照统一周期(亚波长范围)排列，也可以在二维方向随机分布。纳米图形直径、深(高)度及排布方式的变化，会带来不同的相位改变，使界面处光束的传播方向发生变化，可以实现任意控制光束方向的目的。

优选的，LED芯片对应的超表面结构配置为调整LED芯片的出光方向向LED结构的中心区域偏移。换句话说，通过调整每个LED芯片对应的超表面结构的参数，使得所有LED芯片的出光方向向LED结构的中心区域靠拢，可以在提高出光效率的同时，控制窄光束的传播主方向，可以使边缘LED芯片发出的大部分光能都可以被收到成像装置中。也即使得LED结构的整体出光角度较窄，更有利于在投影等技术的应用。

另外，通过超表面结构除了可以实现提高光效率、控制光束传播方向外，还可以调控每个LED芯片的出光性能，将该技术与投影显示相结合，可以实现光场显示效果。设计超表面结构的微观结构，包括形状、周期、深度等参数，可以控制每个LED芯片的成像深度、成像大小、成像的虚实等，同时还可以控制LED芯片出光的偏振态。根据显示需求来设计超表面结构的结构，可以同时实现具有两个偏振态的多个成像面，为光场显示提供了很好的基础。在这种情况下，LED芯片形成多个成像面会降低显示分辨，此时再结合振镜扫描，用时间换空间的方法，就可以解决分辨率不足的问题，最终有机会实现高分辨率、具有多层聚焦平面的光场显示效果。

示例性地，如图4所示，LED芯片的第一掺杂半导体层靠近衬底的一侧形成有凹槽，第一掺杂半导体层靠近衬底10的部分形成超表面结构。

具体地，本实施例中可直接在第一掺杂半导体层111上制作超表面结构13，具体可通过对第一掺杂半导体层111进行刻蚀(将在后续进行详细说明)，不必增加LED结构的整体厚度，从而有利于LED结构的薄化。

示例性地，继续参考图4，在第一掺杂半导体层形成的凹槽中，可以填充胶体结构，使得第一掺杂半导体层与衬底之间的连接更为牢固。当然，凹槽内还可以填充其他结构。需要说明的是，可以根据凹槽中填充的材料的折射率特性，来设计超表面结构的参数，例如根据折射率特性设置凹槽的深度等。

可选地，图5为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图，参考图5，LED芯片的第一掺杂半导体层111靠近衬底的一面形成有超表面结构层13。

具体地，与上述实施例不同的是，本实施例是在第一掺杂半导体层111外部形成的超表面结构13，不是利用第一掺杂半导体层111形成超表面结构，具体形成方式将在后续进行说明，由于不必对第一掺杂半导体层进行破坏，从而能够降低因破坏第一掺杂半导体层而导致的LED芯片损坏风险。在本实施例中，超表面结构13的材料例如可以是金属。

可选地，图6为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图，参考图6，LED芯片的第一掺杂半导体层111靠近衬底的部分形成有离子注入结构131，第一离子注入结构131形成超表面结构13。

具体地，本实施例可通过对第一掺杂半导体层111进行离子注入，并注入一定的深度，形成离子柱，使得离子注入区形成纳米图形化分布。离子注入区的作用是局部打破晶体的一致性，图形化的离子注入区，同样可以对界面处的光束进行相位的调制。合理的设计离子束注入区的宽度、周期和注入深度以及注入离子及离子浓度，可以很好的控制界面处光束的传播方向。采用离子注入的方式，不破坏第一掺杂半导体层111表面平整度，在衬底粘合(将在后续进行说明)的过程中，对纳米图形区域没有影响，不影响纳米图形对光束的控制作用。

可选地，图7为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图，参考图7，第二掺杂半导体层113的边缘设置有第二离子注入结构1131。

具体地，本实施例的LED结构可应用到投影显示的领域，各LED芯片的发光角度越窄越好，因此，可通过对第二掺杂半导体层113的边缘进行离子注入，具体可在各个LED芯片像素化之前垂直进行离子注入，也可以是在LED芯片像素化之后从第二掺杂半导体层的侧面进行离子注入，离子注入区呈高阻态，该区域不会进行载流子符合，因此不发光，可以在不物理破坏晶体结构的前提下缩小有效发光面积，从而减小出光角度。需要说明的是，采用垂直注入的方式进行离子注入时，可控制离子注入的深度，使得离子尽量靠近有源层，但不注入到有源层内。

示例性地，以蓝光LED芯片为例，本发明提出的Micro-LED结构，LED芯片的出光界面长度为16um*16um，第一掺杂半导体层厚度约为4um，第二掺杂半导体层厚度约为300nm。由于第二掺杂半导体层的电阻率高，因此可以向通过离子注入方式，从第二掺杂半导体层一侧，向第二掺杂半导体层靠近有源层的位置，进行离子注入，离子注入区域的长度和宽度分别为12um，小于出光界面长度，此时有效发光面积为4um*4um。

可选地，图8为本发明实施例提供的一种LED芯片的放大图，参考图8，LED芯片还包括设置于第二掺杂半导体层113远离有源层112一侧的第一电极114；第一电极114配置为：靠近第二掺杂半导体层113一面的中心点在第一掺杂半导体层靠近衬底一面的正投影点，与第一电极114中靠近第二掺杂半导体层113的一面相距最远的两点，构成的两条线段之间的夹角小于或等于预设值。

具体地，由于第一电极114的尺寸也影响LED芯片的出光角度，在第二掺杂半导体层没有接触第一电极的部分，由于电阻率偏高，该区域对应的有源层不会有大量的载流子复合，因此该区域不会形成有效出光，或者出光很少。第一电极靠近第二掺杂半导体层113的一面的中心点为该面的几何中心点，如第一电极为圆柱状，则中心点为圆点；中心点在第一掺杂半导体层靠近衬底一面的正投影点近视为该LED芯片出射光的中心点，出射光的中心点与第一电极靠近第二掺杂半导体层的一面上相距最远的两点形成两条线段，两条线段之间的夹角越小，则LED芯片的出光角度越窄；预设值可小于或等于投影系统中成像装置的收光角度，例如预设值为16度。当然，在其它一些实施方式中，预设值也可以是其它值，本实施例通过对第一电极的尺寸进行限制，可以进一步缩小LED芯片的发光角度。

可选地，图9为本发明实施例提供的又一种LED结构的结构示意图，参考图9，LED结构还包括设置于衬底远离LED芯片一侧的防全反射膜14。防全反射膜用于光从衬底出射到LED结构外部时出现全反射，防全反射膜14例如可以是增透膜或者渐变折射率膜，使得衬底中的光束尽可能多出射，在提升出光效率的同时，还能够降低由于衬底中光传输造成的远场串扰。

本发明实施例还提供了一种LED结构的制备方法，图10为本发明实施例提供的一种LED结构的制备方法的流程图，参考图10，上述的制备方法包括：

步骤S210，形成衬底；步骤S220，形成多个LED芯片和挡光结构，其中，每个LED芯片包括依次层叠于衬底上的第一掺杂半导体层、有源层和第二掺杂半导体层；任意相邻两个LED芯片的第一掺杂半导体层之间设置有隔离槽，隔离槽用于隔离相邻的两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层；每个隔离槽内设置有挡光结构，挡光结构用于阻断相邻的两个LED芯片对应的第一掺杂半导体层之间的光通路。

本实施例制备的LED结构，隔离槽将原本在衬底上连续的一整层第一掺杂半导体层分隔为对应每个LED芯片的第一掺杂半导体层；并通过在隔离槽内设置挡光结构，切断不同LED芯片的第一掺杂半导之间的连续性，也即切断了光波导，从而避免了不同LED芯片发出的光通过第一掺杂半导体层传播到其它LED芯片而造成光串扰。

可选地，图11至图29为本发明实施例提供的LED结构的制备方法的主要步骤对应形成的结构示意图；

形成多个LED芯片和挡光结构包括：

如图11所示，外延形成依次层叠的第一掺杂半导体层材料1110、有源层材料1120和第二掺杂半导体层材料1130。外延的方式例如可以是MOCVD等方式，需要说明的是，外延时的生长基底不一定是图11中所示的衬底10，图11中仅用衬底10来示意。

如图12所示，刻蚀第二掺杂半导体层材料、有源层材料以形成隔离孔，隔离孔暴露出第一掺杂半导体层材料；继续在隔离孔内刻蚀第一掺杂半导体层材料以形成隔离槽；沿LED结构的厚度方向，隔离槽的正投影与隔离孔的正投影重叠；在本实施例中，第二掺杂半导体层和有源层作为一个整体结构，隔离孔可理解为相邻两个整体结构之间的部分；隔离槽为相邻两个第一掺杂半导体层之间的部分；本实施例利用一个掩膜板，通过一次刻蚀即可全部刻蚀出第二掺杂半导体层113、有源层112以及第一掺杂半导体层111，所需要的掩膜板以及刻蚀的步骤较少，有利于简化工艺步骤，降低工艺成本。

随后，在隔离槽内形成挡光结构，挡光结构例如可以使导电结构，从而复用为LED芯片的一个电极，最终形成如图3所示的结构。

或者，如图13所示，在外延形成依次层叠的第一掺杂半导体层材料、有源层材料和第二掺杂半导体层材料之后，可先进行一次刻蚀，也即刻蚀第二掺杂半导体层材料、有源层材料以形成隔离孔1131，隔离孔1131暴露出第一掺杂半导体层材料1110；随后如图14所示，在隔离孔内刻蚀第一掺杂半导体层材料以形成隔离槽12，以使隔离孔暴露出隔离槽及LED芯片的第一掺杂半导体层的边缘区；本方案中通过二次刻蚀，可以使得第一掺杂半导体层、有源层和第二掺杂半导体层形成一个整体的台阶结构；随后，在隔离孔及隔离槽内形成挡光结构，具体可通过两次制作工艺，先在隔离槽内填充满挡光结构，该挡光结构可以是导电结构，再进行第二次制作工艺，在隔离孔内制作与第一掺杂半导体层位于边缘区的部分形成欧姆接触的导电结构，从而降低接触电阻，减少LED芯片的功耗。本实施例最终形成图2所示的结构。

或者，如图15所示，外延形成依次层叠的第一掺杂半导体层材料、有源层材料和第二掺杂半导体层材料之后，刻蚀第二掺杂半导体层材料、有源层材料及部分第一掺杂半导体层材料以形成隔离孔1131，隔离孔1131暴露出未被刻蚀的第一掺杂半导体层材料；本实施例中，先利用一次刻蚀工艺将第二掺杂半导体层材料和有源层材料刻通，但仅刻蚀一部分第一掺杂半导体层材料，从而在第一掺杂半导体层材料上形成一个凹槽；

随后，如图16所示，在隔离孔内刻蚀第一掺杂半导体层材料以形成台阶状的第一掺杂半导体层111，隔离孔暴露出隔离槽及LED芯片的第一掺杂半导体层的边缘区；本实施例中，隔离槽的尺寸小于隔离孔的尺寸，使得第一掺杂半导体层111为台阶状，通过两次刻蚀，可以使得隔离槽的深度较小，便于兼容现有的金属制作工艺。

随后，如图1所示，通过两次制作工艺，如先在隔离槽内填充满导电结构，随后再在隔离孔内形成与第一掺杂半导体层欧姆接触的导电结构，从而形成图1中所示的结构。

可选地，在形成多个LED芯片和挡光结构之前还包括：

形成对应每个LED芯片的超表面结构。

具体地，关于超表面结构的具体描述可参考本发明实施例关于LED结构部分的描述，在此不再赘述。

可选地，本实施例中，形成对应每个LED芯片的超表面结构在形成衬底之前，具体包括：

如图17所示，形成第一临时基底30；在第一临时基底30上外延形成依次层叠的第一掺杂半导体层材料1110、有源层材料1120和第二掺杂半导体层材料1130；第一临时基底30仅用于支撑，后续需要进行去除，因此可采用透明或不透明的基底；随后如图18所示，将第二临时基底31键合至第二掺杂半导体层材料1130一侧；第二临时基底31的作用与第一临时基底30的作用相同，也是用于支撑，因此可采用透明或不透明的基底；随后，如图19所示，通过剥离的方法将第一临时基底去除，从而暴露出第一掺杂半导体层材料1110远离有源层材料1120的一侧；随后，如图20所示，通过在第一掺杂半导体层材料上对应每个LED芯片的部分进行刻蚀，形成多个凹槽，第一掺杂半导体层材料相对于凹槽未被刻蚀的部分形成超表面结构；接着，如图21所示，再利用胶体等材料将衬底10贴合在第一掺杂半导体层材料远离有源层材料的一侧；并剥离第二临时基底；最终完成超表面结构的制备，随后可再执行形成LED芯片以及挡光结构的步骤；需要说明的是，当采用胶体材料将衬底固定在第一掺杂半导体层材料上时，优选地设置胶体材料填充满第一掺杂半导体层材料上的凹槽。采用本方案制作的超表面结构不会增加LED结构的整体厚度。

或者，如图22所示，在形成图19所示的结构之后，不对暴露的第一掺杂半导体层材料进行刻蚀，而是先在第一掺杂半导体层材料远离有源层材料的一侧形成超表面结构层32；超表面结构层32的材料可以是金属；随后，如图23所示，刻蚀超表面结构层以形成超表面结构13；随后，如图24所示，将衬底10固定于超表面结构的一侧，并去除第二临时基底。在本实施例中，由于不需要对第一掺杂半导体层材料进行刻蚀，不必对第一掺杂半导体层进行破坏，从而能够降低因破坏第一掺杂半导体层而导致的LED芯片损坏风险。需要说明的是，金属材料的超表面结构也可通过胶体结构与衬底进行固定。对于红外LED结构，可以采用硅材料形成超表面结构，工艺步骤与上述方法相同，不同的是，衬底10可采用二氧化硅基板，当超表面结构13与衬底10键合时，可直接将二氧化硅基板与超表面结构加压，进行共晶键合。优选地，采用共晶键合的方式时，在刻蚀形成超表面结构时，需要留一些不封闭的空气流动槽，可以保证在共晶键合后，不会把空气封闭在两个基板之间，避免受热时空气膨胀造成基板间的分离。

或者，如图25所示，在形成图19所示的结构之后，可直接对第一掺杂半导体层材料进行离子注入从而形成超表面结构。利用离子注入一定的深度，形成离子柱，使得离子注入区形成纳米图形化分布。离子注入区的作用是局部打破晶体的一致性，图形化的离子注入区，同样可以对界面处的光束进行相位的调制。合理的设计离子束注入区的宽度、周期和注入深度以及注入离子及离子浓度，可以很好的控制界面处光束的传播方向。采用离子注入的方式，不破坏第一掺杂半导体层111表面平整度，随后如图26所示，将衬底固定于超表面结构的一侧，在将衬底10粘合到第一掺杂半导体层材料一侧的过程中，由于第一掺杂半导体层材料远离有源层材料的一侧较为平坦，粘合过程中对纳米图形区域没有影响，不影响纳米图形对光束的控制作用。

或者，如图27所示，与上述实施例不同的是，本实施例可直接在衬底10上形成超表面结构，具体可包括：先在衬底10上形成超表面结构层50；此时超表面结构层50的材料可以是金属，优选的是与第一掺杂半导体层材料相同的材料；随后，如图28所示，刻蚀超表面结构层50，从而形成超表面结构；再随后如图29所示，由于后续还需要生长第一掺杂半导体层材料，因此需要保证超表面结构远离衬底10的一侧平坦，通过在超表面结构13之间形成平坦化层520使得表面平坦，优选的平坦化层仅填充在超表面结构13形成的凹槽内，并与超表面结构平齐，但由于工艺的限制，可能会使得平坦化层覆盖住超表面结构13，此时可通过化学研磨或机械研磨等方式进行研磨，进而使得LED结构此时远离衬底的一面平坦且暴露出超表面结构。随后，可再进行图11及后续的步骤。

需要说明的是，在制作超表面结构时，可通过对刻蚀深度、填充在凹槽内的材料(胶体或平坦化层)的折射率进行调整，使得各个LED芯片的出光角度满足上述的LED结构关于出光角度的需求。

本发明实施例还提供了一种光场显示系统，光场显示系统包括本发明任意实施例提供的LED结构和光学成像镜头。光学成像镜头例如可以是透镜等，因光场显示系统包括本发明任意实施例提供的LED结构，因而也具备相同的有益效果，在此不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。