(57)【要約】  半導体パッケージは、半導体チップが実装される空間を取り囲む壁部を含むケースと、プリズムの山部及び谷部を含むプリズム面と、上記プリズム面に対向する平面と、を有し、上記プリズム面は、上記半導体チップに向かっており、上記平面は、カバーに取り付けられ、上記プリズム面には、上記プリズムの山部の延長方向と異なる延長方向にダムが形成されることができる。【選択図】  図２０
2021506040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが実装される領域を取り囲む壁部を含むケースと；
プリズムの山部及び谷部を含むプリズム面と、上記プリズム面に対向する平面とを有し、上記プリズム面は、上記半導体チップに向かっており、上記平面は、カバーに取り付けられ、上記プリズム面には、上記プリズムの山部の延長方向と異なる延長方向にダムが形成されているプリズムシートと、を含む半導体パッケージ。
【請求項２】
上記ダムの延長方向は、上記プリズムの山部の延長方向に対して垂直である請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
上記ダムは、上記プリズムの谷部に形成される請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
上記ダムは、上記プリズムシートの側面近くに形成される請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
上記ダムの高さは、上記プリズムの山部の高さと同一である請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
上記ダムの断面は、三角形である請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
上記ダムの断面は、正方形である請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
上記ダムの延長方向の長さは、上記プリズムシートより短い請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項９】
上記半導体チップは、イメージセンサーである請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項１０】
上記半導体チップの上面に配置される光パス延長層及び上記光パス延長層の上面に形成されたマイクロレンズアレイをさらに含む請求項９に記載の半導体パッケージ。
【請求項１１】
上記プリズムの山部及び上記プリズムの谷部は、交互に配置された第１の傾斜面及び第２の傾斜面に形成され、上記第１の傾斜面の傾斜角と上記第２の傾斜面の傾斜角とは異なっている請求項１に記載の半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
指紋センサーは、指紋イメージを撮影し、電気信号に変換する。指紋イメージの撮影のために、従来の光学式指紋センサーは、指紋に光を照射し、反射させる光学系を備える。しかしながら、プリズム、反射ミラー、レンズなどの光学系は、一般に相当な体積を持っているため、光学式指紋センサーを備えた電子装置は小型化が困難である。
【０００３】
一方、携帯電話やタブレットなどの携帯用電子装置を中心に指紋センサーを装着した電子装置の種類と数が増加している。電子装置の前面に指紋センサーを装着するには、指紋と接触する指紋センサーのセンシング部が外部に露出されなければならない。したがって、デザインやディスプレイパネルを保護するために、電子装置の前面全体を保護媒体、例えば、カバーグラスや透明フィルムなどで覆う場合には、静電容量の変化を検知するキャパシティブ方式のような指紋センサーを電子装置の前面に装着することは難しい。また、ディスプレイパネルの下部に指紋センサーを位置させることも難しい。
【０００４】
シリコンウエハに形成された電子回路は、チップに分割された後にパッケージングされる。パッケージングは、チップが外部と電気的に接続するようにすると共にチップを保護する。伝統的に、パッケージは、１つの半導体チップを実装してきている。最近、複数の半導体チップを１つのパッケージ内に実装又は積層したり、非半導体構造物を半導体チップ上に積層する必要が生じている。従来のパッケージは、１つの半導体チップを内蔵する構造であるため、半導体チップ又は非半導体構造物を追加に積層するのに適していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
積層した半導体チップ又は非半導体構造物を保護するためにパッケージを密閉するには、パッケージカバーをパッケージの下部構造物に接着剤で固定しなければならない。接着剤を適用した後にパッケージカバーに圧力をかけると、少量の接着剤が、積層された半導体チップ又は非半導体構造物に流れ込む場合がある。非半導体構造物が微細な光学構造物である場合、少量の接着剤によっても正常に動作できなくなるという問題が発生し得る。
【０００６】
特に、非半導体構造物の場合、下部に位置した半導体チップに整列される必要がある場合がある。マシンビジョンなどを用いると、数十マイクロの誤差範囲内で整列することはできるが、マシンビジョンを用いることができない構造であるか、積層と同時に密閉すべき構造では、整列が容易ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
周辺光の明るさが非常に低い環境では、ディスプレイパネルを光源として使用して指紋イメージを生成することができ、それ以外の環境では、周辺光だけでも指紋イメージを生成することのできるディスプレイが提供される。ここで、周辺光又はパネル光は、手指の皮膚を介して拡散される。
【０００８】
手指の皮膚にある指紋の隆線はカバーガラスと接触するが、指紋の谷部はカバーグラスに非接触になる。皮膚-カバーガラス間の屈折率の違いは、空気-カバーガラス間の屈折率の違いよりも相対的に小さいために、指紋の隆線からカバーグラスの内部に直接入射する光の入射角の範囲は、指紋の谷部から空気を介してカバーグラスの内部に入射する光の入射角の範囲と異なるようになる。屈折率の違いによりカバーグラスの内部に入射する光の角度が制限される原理を用いて、指紋の谷部から出ることができない光のみを用いて指紋イメージを生成することができる。
【０００９】
本発明の一態様に係る実施例は、指紋認識機能を備えたディスプレイを提供する。指紋認識機能を備えたディスプレイは、カバーグラスに結合される上面と、交互に配置されているプリズムの山部及びプリズムの谷部を含むプリズム面が形成されている下面とを有し、上記カバーグラスに接触した手指の隆線及び谷部を示す様々な入射角を持つ光を屈折させるディスプレイパネルと、上記ディスプレイパネルの下部に配置され、上記様々な入射角を持つ光の中から検出対象の入射角を持つ検出対象の光を検出して、指紋イメージを生成するイメージセンサー層と、を含むことができる。
【００１０】
一実施例として、上記イメージセンサー層は、上記プリズムの谷部に配置され、上記プリズム面によって屈折された様々な入射角を持つ光を屈折させるマイクロレンズアレイと、上記マイクロレンズの下部に配置された光パス延長層と、上記光パス延長層の下部に配置され、上記マイクロレンズによって屈折された光を検出し、画素の電流を出力するイメージセンサーと、を含み、上記検出対象の光が、上記マイクロレンズから上記イメージセンサーまで進む光パスは傾斜することができる。
【００１１】
一実施例として、上記プリズムの谷部の長さ方向に延びるように上記光パス延長層の上面に形成された整列バーをさらに含み、上記整列バーは、上記マイクロレンズアレイから離れて形成され、上記イメージセンサー層が上記ディスプレイパネルに結合される際に、上記プリズムの谷部に収容されることができる。
【００１２】
一実施例として、２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイを挟んで形成されることができる。
【００１３】
一実施例として、上記マイクロレンズアレイと上記整列バーとは、同時にリフローして形成されることができる。
【００１４】
一実施例として、上記プリズム面は、上記ディスプレイパネルの下面にプリズムシートを取り付けて形成されることができる。
【００１５】
一実施例として、上記ディスプレイパネルは、画素が形成された基板を含み、上記プリズム面は、上記基板の下面に形成されることができる。
【００１６】
一実施例として、上記プリズムの山部と上記プリズムの谷部とは、交互に配置された第１の傾斜面及び第２の傾斜面によって形成され、上記第１の傾斜面は、上記様々な入射角を持つ光の中で上記検出対象の入射角を持つ光を第１の角度で屈折し、上記第１の傾斜面の傾斜角と上記第２の傾斜面の傾斜角とは実質的に同一であってもよい。
【００１７】
一実施例として、上記プリズムの山部と上記プリズムの谷部とは、交互に配置された第１の傾斜面及び第２の傾斜面によって形成され、上記第１の傾斜面は、上記様々な入射角を持つ光の中で上記検出対象の入射角を持つ光を第１の角度で屈折し、上記第１の傾斜面の傾斜角と上記第２の傾斜面の傾斜角とは異なっていてもよい。
【００１８】
一実施例として、上記第１の傾斜面の上端は、上記第２の傾斜面の上端に接続され、上記第１の傾斜面の下端と上記第２の傾斜面の下端とは平行に延びた下面の両端にそれぞれ接続することができる。
【００１９】
本発明の他の態様に係る実施例は、自己整列構造を持つ半導体パッケージを提供する。半導体パッケージは、アクティブ領域と、上記アクティブ領域の周辺に位置する１つ以上のマージン領域とを含み、上記マージン領域の上部に長さ方向に延びられた整列バーが形成された半導体チップ、又はイメージセンサー又は指紋イメージセンサー、及び上記半導体チップ、又は上記イメージセンサー又は上記指紋イメージセンサーの上部に配置され、上記長さ方向に延びられ、上記整列バーが収容される溝が下面に形成された上部構造物を含むことができる。
【００２０】
一実施例として、少なくとも２つ以上の上記整列バーが、上記マージン領域に形成されることができる。
【００２１】
一実施例として、上記整列バーは、上記アクティブ領域を挟んで互いに対向するマージン領域にそれぞれ形成されることができる。
【００２２】
一実施例として、上記整列バーは、同一線上に配置された少なくとも２つ以上のバーセグメントを含むことができる。
【００２３】
一実施例として、上記アクティブ領域の上部に形成され、複数のマイクロレンズから構成されたマイクロレンズアレイをさらに含むことができる。
【００２４】
一実施例として、上記半導体チップの上面に配置され、上記アクティブ領域の全体及び上記マージン領域の少なくとも一部をカバーする光パス延長層を含み、上記マイクロレンズアレイ及び上記整列バーは、上記光パス延長層の上面に形成されることができる。
【００２５】
一実施例として、上記マイクロレンズアレイと上記整列バーとは、同時にリフローして形成されることができる。
【００２６】
一実施例として、上記整列バーは、上記マイクロレンズピッチのn倍(ここで、nは自然数)離れて、上記マージン領域に形成されることができる。
【００２７】
一実施例として、同じマージン領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと同じ距離だけ離れることができる。
【００２８】
一実施例として、同じマージン領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと異なる距離だけ離れることができる。
【００２９】
一実施例として、上記マイクロレンズの高さと上記整列バーの高さとは異なってもよい。
【００３０】
一実施例として、上記マイクロレンズの直径と上記整列バーの幅とは同一であってもよい。
【００３１】
一実施例として、上記上部構造物は、プリズムの山部とプリズムの谷部とを形成するように交互に配置された複数の第１の傾斜面及び複数の第２の傾斜面を含むプリズムシートであり、上記溝は、上記プリズムの谷部であってもよい。
【００３２】
本発明の更に他の態様に係る実施例は、自己整列構造を持つ半導体パッケージを提供する。半導体パッケージは、アクティブ領域と、上記アクティブ領域の周辺に位置する１つ以上のマージンを含む半導体チップと、上記半導体チップの上面に配置され、上記アクティブ領域及び上記マージン領域の少なくとも一部をカバーし、上記アクティブ領域に対応する第１の領域に複数のマイクロレンズから構成されたマイクロレンズアレイが形成され、上記マージン領域に対応する第２の領域に上記整列バーが形成される光パス延長層と、上記光パス延長層の上部に配置され、上記整列バーが収容される溝が下面に上記長さ方向に形成された上部構造物と、を含むことができる。
【００３３】
一実施例として、少なくとも２つ以上の上記整列バーが、上記第２の領域上に形成されることができる。
【００３４】
一実施例として、上記整列バーは、上記第１の領域を挟んで対向する第２の領域上にそれぞれ形成されることができる。
【００３５】
一実施例として、上記マイクロレンズアレイと上記整列バーとは、同時にリフローして形成されることができる。
【００３６】
一実施例として、上記整列バーは、上記マイクロレンズピッチのn倍(ここで、nは自然数)離れて、上記第２の領域上に形成されることができる。
【００３７】
一実施例として、同一の第２の領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと同じ距離だけ離れることができる。
【００３８】
一実施例として、同一の第２の領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと異なる距離だけ離れることができる。
【００３９】
一実施例として、上記上部構造物は、プリズムの山部とプリズムの谷部とを形成するように交互に配置された複数の第１の傾斜面及び複数の第２の傾斜面を含むプリズムシートであり、上記溝は、上記プリズムの谷部であってもよい。
【００４０】
一実施例として、上記上部構造物は、プリズムを形成するように交互に配置された複数の第１の傾斜面及び複数の第２の傾斜面を含むプリズムシートであり、上記第１の傾斜面の上端は、上記第２の傾斜面の上端に接続され、上記第１の傾斜面の下端と上記第２の傾斜面の下端とは、平行に延びられた下面の両端にそれぞれ接続され、上記溝は、上記プリズムの谷部であってもよい。
【００４１】
本発明の更に他の態様に係る実施例は、自己整列構造を持つ半導体パッケージを製造する方法を提供する。自己整列構造を持つ半導体パッケージを製造する方法は、光パス延長層の上面に複数のマイクロレンズパターン及び整列バーパターンを形成する段階と、上記光パス延長層の上に形成された上記複数のマイクロレンズパターン及び上記整列バーパターンをリフローして、マイクロレンズアレイ及び整列バーを形成する段階と、アクティブ領域及び上記アクティブ領域の周辺に位置する１つ以上のマージン領域が含む半導体チップの上面に上記光パス延長層を配置する段階と、上記整列バーが収容される溝が下面に上記長さ方向に形成された上部構造物を上記光パス延長層の上部に配置する段階と、を含むことができる。
【００４２】
一実施例として、上記複数のマイクロレンズパターンと上記整列バーパターンとは、同じ物質で形成されることができる。
【００４３】
一実施例として、上記複数のマイクロレンズパターンは、上記アクティブ領域に対応する上記光パス延長層の上面の第１の領域に形成され、上記整列バーパターンは、上記マージン領域に対応する上記光パス延長層の上面の第２の領域上に形成されることができる。
【００４４】
本発明の更に他の態様に係る実施例は、自己整列構造を持つ半導体パッケージを提供する。半導体パッケージは、アクティブ領域を含む半導体チップと、上記半導体チップの上面に配置され、上記アクティブ領域の少なくとも一部をカバーし、上記アクティブ領域の少なくとも一部に対応する第１の領域に複数のマイクロレンズから構成されたマイクロレンズアレイが形成され、上記第１の領域の周囲に隣接する１つ以上の第２領域に上記整列バーが形成される光パス延長層と、上記光パス延長層の上部に配置され、上記整列バーが収容される溝が下面に上記長さ方向に形成された上部構造物と、を含むことができる。
【００４５】
一実施例として、少なくとも２つ以上の上記整列バーが、上記第２の領域上に形成されることができる。
【００４６】
一実施例として、上記整列バーは、上記第１の領域を挟んで対向する第２の領域にそれぞれ形成されることができる。
【００４７】
一実施例として、上記マイクロレンズアレイと上記整列バーとは、同時にリフローして形成されることができる。
【００４８】
一実施例として、上記整列バーは、上記マイクロレンズピッチのn倍(ここで、nは自然数)離れて、上記第２の領域上に形成されることができる。
【００４９】
一実施例として、同一の第２の領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと同じ距離だけ離れることができる。
【００５０】
一実施例として、同一の第２の領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと異なる距離だけ離れることができる。
【００５１】
本発明の更に他の態様に係る実施例は、ダムが形成されているプリズムシートを含む半導体パッケージを提供する。半導体パッケージは、半導体チップが実装される空間を取り囲む壁部を含むケースとプリズムの山部及び谷部を含むプリズム面と上記プリズム面に対向する平面とを有し、上記プリズム面は、上記半導体チップに向かっており、上記平面は、カバーに取り付けられ、上記プリズム面には、上記プリズムの山部の延長方向と異なる延長方向にダムが形成されることができる。
【００５２】
一実施例として、上記ダムの延長方向は、上記プリズムの山部の延長方向に対して垂直であってもよい。
【００５３】
一実施例として、上記ダムは、上記プリズムシートの側面近くに形成されることができる。
【００５４】
一実施例として、上記ダムの高さは、上記プリズムの山部の高さと同一であってもよい。
【００５５】
一実施例として、上記ダム断面は、三角形であってもよい。
【００５６】
一実施例として、上記ダム断面は、四角形であってもよい。
【００５７】
一実施例として、上記ダムの延長方向の長さは、上記プリズムシートより短くてもよい。
【００５８】
一実施例として、上記半導体チップは、イメージセンサーであってもよい。
【００５９】
一実施例として、上記半導体チップの上面に配置される光パス延長層と、上記光パス延長層の上面に形成されたマイクロレンズアレイと、をさらに含むことができる。
【００６０】
一実施例として、上記プリズムの山部と上記プリズムの谷部とは、交互に配置された第１の傾斜面及び第２の傾斜面により形成され、上記第１の傾斜面の傾斜角と上記第２の傾斜面の傾斜角とは異なってもよい。
【００６１】
以下で、本発明は、添付の図面に示されている実施例を参照して説明される。理解を助けるために、添付の図面全体にわたって、同じ構成要素には同じ図面符号が付いている。添付の図面に示された構成は、本発明を説明するために例示的に具現された実施例に過ぎなく、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。特に、添付の図面は、発明の理解を助けるために、一部の構成要素をやや誇張して表している。図面は、発明を理解するための手段なので、図面に表現されている構成要素の幅や厚みなどは、実際に具現する際に変わることがあることを理解すべきである。
【発明の効果】
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【００６３】
図１は、指紋認識機能を備えたディスプレイが結合された電子装置のディスプレイを概略に示した例示図である。
【００６４】
図２a及び２bは、パネル光や周辺光を用いて拡散方式の指紋イメージの生成概念の概要を示した図である。
【００６５】
図３a、３b、３c、及び３dは、電子装置において指紋を認識する過程を例示的に示した図である。
【００６６】
図４は、図１のI-I'による指紋認識の機能を備えたディスプレイを示した断面図である。
【００６７】
図５は、図４のディスプレイを組み立てる過程において、イメージセンサー層とディスプレイパネルとを整列する方法を例示的に示した図である。
【００６８】
図６は、一実施例に係るディスプレイパネルの断面を例示的に示した断面図である。
【００６９】
図７は、ディスプレイパネルに結合されたイメージセンサー層の断面を例示的に示した断面図である。
【００７０】
図８は、他の実施例に係るディスプレイパネルの断面を例示的に示した断面図である。
【００７１】
図９は、ディスプレイパネルに結合されたイメージセンサー層の断面を例示的に示した断面図である。
【００７２】
図１０は、積層される上部構造物の整列のための水平整列バーを備えた半導体チップを例示的に示した図である。
【００７３】
図１１は、図１０に示された半導体チップのアクティブ領域とマージン領域とを例示的に示した図である。
【００７４】
図１２a及び１２bは、図１０に示された整列バーを形成する方式を例示的に説明するための図である。
【００７５】
図１３a、１３b、１３c及び１３dは、図１２に示されたマイクロレンズパターン及び整列バーパターンのリフローを例示的に説明するための図である。
【００７６】
図１４a及び１４bは、図１０に示された半導体チップ及びその上部に配置された上部構造物を例示的に示した図である。
【００７７】
図１５a、１５b、１５c及び１５dは、整列バーパターンにより生成される整列バーを例示的に示した図である。
【００７８】
図１６a、１６b及び１６cは、マイクロレンズ間の間隔によって発生する整列エラーを例示的に示した図である。
【００７９】
図１７a及び１７bは、整列バーによる微細整列構造を例示的に示した図である。
【００８０】
図１８は、上部構造物の整列のための垂直整列バーを備えた半導体チップを例示的に示した図である。
【００８１】
図１９は、ダム構造を持つプリズムシートが適用された半導体パッケージを例示的に示した図である。
【００８２】
図２０は、ダム構造を持つプリズムシートの一例を例示的に示した図である。
【００８３】
図２１は、プリズムシートのダム構造を例示的に示した図である。
【００８４】
図２２a及び２２bは、図２０に示されたプリズムシートを半導体パッケージのケースに取り付ける過程を例示的に示した図である。
【００８５】
図２３は、ダム構造を持つプリズムシートの他の例を例示的に示した図である。
【００８６】
図２４a、２４b及び２４cは、図２３に示されたプリズムシートを半導体パッケージのケースに取り付ける過程を例示的に示した図である。
【００８７】
図２５は、プリズムシートモールドを例示的に示した図である。
【００８８】
図２６a、２６b及び２６cは、ダム構造を持つプリズムシートの更に他の例を例示的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
本発明は、様々な変換を加えることができ、複数の実施例を有することができるので、特定の実施例を図面に例示し、これを詳細な説明において詳細に説明しようとする。しかしながら、これは、本発明を特定の実施形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。特に、以下に添付の図面を参照して説明する機能、特徴、実施例は、単独に又は他の実施例と組み合わせて具現することができる。本発明の範囲が添付の図面に示された形態にのみ限定されるものではないことに注意すべきである。
【００９０】
一方、本明細書で使用される用語のうち、“実質的に”、“ほぼ”、“略”などのような表現は、実際に具現する際に適用されるマージンや発生可能な誤差を考慮するための表現である。例えば、“実質的に９０°”は、９０°である場合の効果と同じ効果が期待できる角度まで含むという意味として解釈されるべきである。他の例として、“ほとんどない”とは、何かがわずかに存在しても無視できる程度まで含むという意味として解釈されるべきである。
【００９１】
一方、特別な言及がない限り、“側面”、又は“水平”は、図面の左右方向を言及するためのものであり、“垂直”は、図面の上下方向を言及するためのものである。また、特別に定義しない限り、角度、入射角などは、図面に示されている水平面に対して垂直な仮想の直線を基準とする。
【００９２】
添付の図面の全体にわたって、同一又は類似する要素は、同じ図面符号を使用して引用される。
【００９３】
図１は、指紋認識機能を備えたディスプレイが結合された電子装置の概要を示した例示図である。
【００９４】
電子装置は、ディスプレイ２０及びイメージセンサー層１０又は指紋イメージセンサー（図１０の１０’）を含む。イメージセンサー層１０又は指紋イメージセンサー１０’は、上部のカバーグラス３０に位置した手指５０の指紋を撮影し、指紋イメージを生成する。ディスプレイ２０は、プリズム面２２を有するディスプレイパネル２１を含む。イメージセンサー層１０は、プリズム面２２の少なくとも一部又は全部に形成されるか又は取り付けられて任意の位置で指紋イメージを生成することができる。指紋イメージセンサー１０’は、ディスプレイパネル２１の下面に配置され、配置の位置で指紋イメージを生成することができる。イメージセンサー層１０及び指紋イメージセンサー１０’は、ディスプレイパネル２１の下面で占める面積、指紋イメージを生成することができる位置及び/又は付着方法のみが相違するだけで、動作原理と構造は、実質的に同一であるため、以下では、イメージセンサー層１０について最初に説明する。
【００９５】
図１は、電子装置の一例として、前面にカバーグラス３０が取り付けられたスマートフォンを示している。カバーグラス３０の下面には、ディスプレイ２０を露出するための領域を定義する上部及び下部のコーティング領域３２a、３２bが形成される。一方、電子装置の種類によって左右のコーティング領域（図示せず）が上部及び下部のコーティング領域３２a、３２bの両端にそれぞれ接続されることができる。電子装置の前面には、相対的に大きな面積を占めるディスプレイ２０及び相対的に小さい領域を占めるスピーカー、カメラ、及び/又は照度センサーが配置されることができる。カバーグラス３０は、ディスプレイ２０の全体を覆い、電子装置の種類によって電子装置の前面の一部又は全体を覆うこともできる。ディスプレイ２０は、カバーグラス３０の下部に位置し、イメージセンサー層１０は、ディスプレイ２０の下部に位置される。
【００９６】
イメージセンサー層１０は、ディスプレイパネル２１が生成した光（以下、パネルという）及び/又は周辺光を用いて指紋イメージを生成することができる。ここで、周辺光は、パネル光以外の光であり、例えば、太陽による直射光や反射光、又は人工照明から照射された直射光や反射光であってもよい。周辺光は、パネル光と同様に手指の皮膚から拡散されることのできる、赤以上の波長、例えば、赤から近赤外線帯域の波長を持つ光を含むことができる。
【００９７】
図２a及び２bは、パネル光や周辺光を用いて拡散方式の指紋イメージの生成概念の概要を示した図である。
【００９８】
図２a及び２bを参照して、拡散方式は、ディスプレイパネル２１が作成したパネル光３４又は周辺光３３が皮膚を通して拡散される現象を用いて指紋イメージを生成する方式である。指紋の隆線がカバーグラス３０に接触するとき、皮膚を通して拡散した光は、カバーグラス-隆線の接触箇所において、カバーグラス３０の内部に入射し得る。ここで、カバーグラス-隆線の接触箇所は、無限点光源の役割をする。一方、指紋の谷部から照射された光は、空気-カバーグラス３０の界面を介してカバーグラス３０の内部に入射されるので、制限された角度で屈折される。したがって、隆線によって照射された光の入射角と谷によって屈折された光の入射角との間には重複しない範囲が存在し、重複しない範囲の入射角の中から検出対象の入射角が選択されることができる。指紋の隆線から照射された光を検出するため、拡散方式の指紋イメージで指紋の隆線は相対的に明るく現れ、指紋の谷部は、相対的に暗く現れる。拡散方式の指紋イメージを生成する原理は、以下で図３及び図６乃至図８を参照して詳細に説明する。
【００９９】
一実施例として、指紋イメージを生成するために必要なパネル光３４を生成する光源は、ディスプレイパネル２１であってもよい。ディスプレイパネル２１は、R、G、Ｂ画素の組み合わせをターン・オンして、手指に向かって照射されるパネル光３４を生成することができる。ここで、パネル光３４は、例えば、可視光線であり、白光や赤光であってもよい。一方、図２は、手指５０に向かって実質的に垂直に入射するパネル光３４を例示しているが、これは、簡単な表現のためのものであり、パネル光３４の方向を垂直方向に限定するわけではない。手指５０が電子装置のディスプレイパネル２１上の指紋獲得領域３１に位置すると、指紋獲得領域３１の下部に位置したR、G、Ｂ画素の組み合わせ及び/又は指紋獲得領域３１以外の領域の下部に位置したR、G、Ｂ画素の組み合わせがターン・オンされることができる。
【０１００】
他の実施例として、周辺光３３から指紋イメージの生成に必要な光量が十分に提供される環境、例えば、屋外では、ディスプレイは、周辺光３３だけで指紋イメージを生成することができる。一方、図２は、手指５０に向かって実質的に垂直に入射する周辺光３３を例示しているが、これは、簡単な表現のためのものであり、周辺光３３の方向を垂直方向に限定するわけではない。ディスプレイパネル２１を駆動するディスプレイドライバー及び/又は電子装置のアプリケーションプロセッサは、照度センサー１２から周囲の明るさを示す測定値を受信し、これを用いてディスプレイパネル２１を光源として使用するかを決定することができる。例えば、周辺光３３だけで指紋イメージを生成することができるならば、ディスプレイドライバ及び/又は電子装置のアプリケーションプロセッサは、指紋獲得領域３１の下部に位置したR、G、Ｂ画素の組み合わせ、又は指紋獲得領域３１以外の領域の下部に位置したR、G、Ｂ画素の組み合わせをターン・オンしなくてもよい。
【０１０１】
図３a、３b、３c及び３dは、拡散方式に指紋イメージを生成する原理の概略を示した例示図であり、図１の指紋獲得領域３１の一部を拡大して示している。
【０１０２】
図３aを参照して、イメージセンサー層１０は、指紋の隆線によってイメージセンサー層１０の内部に入射された光の中で検出対象の入射角を持つ光のみがイメージセンサー層１０の受光部に届き、検出対象の入射角以外の角度を持つ光は、受光部に届かない構造を有する。つまり、皮膚に入射すると、光は手指５０の皮膚で無限点光源として作用するようになる。手指をカバーグラス３０に位置することになると、カバーグラス３０に接触する部分、例えば、指紋の隆線と、カバーグラス３０に接触しない部分、例えば、指紋の谷部とは、それぞれ異なる入射角の範囲を持つ光をカバーグラス３０の内部に照射する。詳細に、指紋の谷部から照射された光は、皮膚とカバーグラス３０との間に存在している空気を通過した後、カバーグラス３０に入射することになる。したがって、空気とカバーグラス３０との間の屈折率の違いにより、指紋の谷部から照射された光の入射角の範囲は、指紋の隆線からカバーグラス３０の内部に直接照射された光の入射角の範囲も相対的に狭い。指紋の隆線から照射された光及び谷部から照射された光のうち、共通する入射角の範囲の光は除外し、指紋の隆線からのみ照射することのできる入射角、すなわち、検出対象の入射角を持つ光を用いて指紋イメージを生成することができる。以下で、図３b乃至図３dを参照して、この原理を詳しく説明する。
【０１０３】
図３bを参照して、指紋は、隆線と谷とから構成され、隆線は、カバーグラス３０の上面に接触するが、谷は、カバーグラス３０の上面に接触しない。保護媒体は、光が透過することができる視覚的に透明な媒体であり、電子装置の外面が傷つくことを防ぐ。このような保護媒体の一例は、携帯電話の前面に取り付けられてディスプレイパネル２１を保護するカバーグラス３０である。以下では、カバーグラス３０を保護媒体の一例として説明する。
【０１０４】
指紋の隆線と谷とは、カバーグラス３０の上面からイメージセンサー層１０の受光部へ光を照射する多重光源の役割をする。隆線とカバーグラス３０の上面とが接触する箇所Ａは、光源として作用してすべての方向に光を照射するようになり、カバーグラス３０の上面からカバーグラス３０の内部に光を照射する。一方、カバーグラス３０の上面に接触していない谷から照射された光は、谷とカバーグラス３０との間の空気を介してカバーグラス３０の上面の箇所Ｂに届くため、光は、箇所Ｂで屈折される。したがって、箇所Ａからカバーグラス３０の内部に入射した光のカバーグラスの入射角θrは、約０°〜約１８０°の範囲内に属することができるが、箇所Ｂからカバーグラス３０の内部に入射した光のカバーグラスの入射角θvは、空気の屈折率とカバーガラスの屈折率との違いにより、カバーグラスの入射角θrに比べて相対的に狭い範囲内に属することができる。ここで、カバーグラス３０の上面に対して実質的に水平に左に向かう光のカバーグラスの入射角を０°と、カバーグラス３０の上面に対して実質的に垂直に入射した光のカバーグラスの入射角を９０°と、カバーグラス３０の上面に対して実質的に水平に右側に向かう光のカバーグラスの入射角を１８０°と仮定する。以下でカバーグラス３０の内部に入射した光の角度をカバーグラスの入射角という。
【０１０５】
イメージセンサー層１０は、ディスプレイパネル２１の下面に結合される。ディスプレイパネル２１の下面に白光、反射板などの光を生成するための追加構造が必要なＬＣＤとは異なり、ＡＭＯＬＥＤディスプレイなどは、単位画素が光を生成するため、追加構造を必要としない。一方、このようなディスプレイパネル２１の単位画素面積の大部分を占めている電極及び/又は配線は、金属などのように光を遮断する物質により形成することができるが、電気的絶縁のために光学的に透明な媒体、例えば、ＩＭＤなどによって互いに離れる、又は積層されて形成される。これにより、電極及び/又は配線の間には光が通過できる領域が存在する。したがって、カバーグラス３０とイメージセンサー層１０との間に介在されているディスプレイパネル２１は、カバーグラス３０から入射した光が通過できる延びられた光パスを提供することができる。つまり、一般的なカバーガラスより厚いカバーグラスの下面にイメージセンサー層１０を形成することと実質的に同じ結果を期待することができる。以下で詳しく説明されるが、イメージセンサー層１０は、検出しようとする光の入射角を選択可能なる構造を有する。したがって、介在されているディスプレイパネル２１によって入射した光がどの程度屈折される現象が発生したとしても、光の入射角を選択する１つ以上の条件を調整することで、ディスプレイパネル２１の下部でも検出対象の入射角を持つ光を検出することできる。
【０１０６】
プリズム面２２に結合されたイメージセンサー層１０は、カバーグラス３０-ディスプレイパネル２１を通過し、イメージセンサー層１０の上面に入射する光の中から所定の検出対象の入射角θ１を持つ光を選択する。プリズム面２２とマイクロレンズ１１は、光選択構造を形成する。図３cは、イメージセンサー層１０の上面に入射する光の中から、光選択構造によって選択される入射角θr’を持つ光を表し、図３dは、入射角θr’を持つ光のうち、最終的にイメージセンサー１３の受光部に届く検出対象の入射角θ１を持つ光を示す。つまり、光選択構造は、所定の入射角を持つ光が、受光部が位置したイメージセンサー層１０の下部に向かうようにして、検出対象の入射角を持つ光を選択する。ここで、検出対象の入射角θ１を持つ光は、検出対象の光という。
【０１０７】
詳しく、図３cにおいて、光選択構造は、イメージセンサー層１０の内部に入射する光のうち箇所ＡとＢの左方向に入射する光を遮断し、さらに、箇所Ａの右方向に入射する光のうち箇所Ｂの右方向に入射する光の入射角と同じ入射角を持つ光を遮断する。これによって、入射角θr’を持つ光が選択されることができる。例えば、カバーグラスの入射角θrが、約０°〜約１８０°の範囲に属し、カバーグラスの入射角θvが、約４２°〜約１３２°の範囲に属する場合、入射角θr’は、約１３２°〜約１４０°の範囲に属することができるが、これは単に例示に過ぎず、光選択構造の特性に応じて変わることがあるのは勿論のことである。
【０１０８】
さらに、図３dにおいて、光選択構造によって選択された光の中から、受光部に入射する検出対象の入射角θ１を持つ光を選択することができる。例えば、入射角θr’が１３２°〜１４０°の範囲に属する場合、検出対象の入射角θ１は、１３５°〜１４０°の範囲に属することができるが、これは単に例示に過ぎず、マイクロレンズの位置、口径、サイズなどの光選択構造の特性に応じて変わることがあることは勿論のことである。ここで、検出対象の入射角θ１を持つ光は、光選択構造を介して屈折され、最終的に受光部に入射するときの角度θは、検出対象の入射角θ１と異なってもよい。また、図３cと３dは、箇所Ａの左方向に入射する光を遮断し、指紋イメージを生成する構造を例示しているが、箇所Ａの右方向に入射する光を遮断する構造でも、実質的に同じ指紋イメージが生成されることができる。
【０１０９】
検出対象の入射角θ１を持つ光は、指紋の隆線によって生成された光のみが持つことができる角度であるので、これを用いてコントラスト比が相対的に高い指紋イメージを生成することができる。図３bに示したように、指紋がカバーグラス３０の上に位置すると、隆線による光だけでなく、谷による光も共にカバーガラスの内部に入る。従来の光学式指紋センサーは、垂直に入射する光を検出する構造を持っているため、隆線から受光部の上面に向かって実質的に垂直に入射した光だけでなく、谷から受光部の上面に向かって実質的に垂直に入射した光も検出する。したがって、指紋の隆線と谷との間の境界が鮮明ではない、コントラスト比が相対的に低い指紋イメージを生成する。これに対して、本発明による指紋認識機能を備えたディスプレイは、指紋の接触面によって生成された光の中から、隆線によって生成された光の少なくとも一部を検出する構造を持っているため、従来の光学式指紋センサーよりコントラスト比が相対的に高い指紋イメージを生成することができる。
【０１１０】
図４は、図１のI-I’による指紋認識機能を備えたディスプレイを示した断面図である。
【０１１１】
図４を参照して、イメージセンサー層１０は、マイクロレンズ１１と、光パス延長層１２と、イメージセンサー１３と、を含み、ディスプレイ２０は、プリズム面２２を有するディスプレイパネル２１を含む。カバーグラス３０は、ディスプレイパネル２１の上面に取り付けられる。
【０１１２】
ディスプレイパネル２１の下面は、プリズムの谷部とプリズムの山部とが交互に形成されたプリズム面２２である。ディスプレイパネル２１の上面は、カバーグラス３０に取り付けられ、ディスプレイパネル２１の画素が生成した光は、カバーグラス３０を通して外部に出る。プリズム面２２のプリズムの谷部及びプリズムの山部は、第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２により形成される。プリズムの谷部は、カバーグラス３０に向かっており、プリズムの山部は、マイクロレンズ１１に向かっている。第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２の傾斜角は、実質的に同一又は異なってもよい。
【０１１３】
イメージセンサー層１０は、イメージセンサー１３と、イメージセンサー１３の上部に配置された光パス延長層１２と、光パス延長層１２の上部に形成された複数のマイクロレンズ１１と、を含む。マイクロレンズ１１は、プリズム面２２によって１次に屈折された光を２次に屈折させてイメージセンサー１３の受光部１３１に進める。
【０１１４】
光選択構造は、ディスプレイパネル２１のプリズム面２２と、イメージセンサー層１０の上部に形成されたマイクロレンズ１１と、を含む。光選択構造によって、検出対象の入射角を持つ光は、イメージセンサー１３の受光部に届けるが、それ以外の入射角を持つ光は、受光部に届くことができない。ディスプレイパネル２１は、光が通過できる領域よりも光が通過できない領域が相対的に大きいため、プリズム面２２及びマイクロレンズ１１は、光が通過できる領域に位置する必要がある。つまり、プリズム面２２が、光が通過できる領域に対応しない場合、イメージセンサー１３に光がほとんど入射しないことがある。したがって、光が通過できる領域に光選択構造が形成される必要がある。
【０１１５】
一実施例として、プリズム面２２は、ディスプレイパネルの製造プロセス中に、ディスプレイパネル２１の下面にプリズムシートを取り付けて形成されることができる。ディスプレイパネル２１の下面にプリズムシートをまず取り付けた後、マイクロレンズ１１をプリズムシートのプリズムの谷部の内部に配置することにより、光選択構造が完成される。これらの方式は、プリズムシートとマイクロレンズとが結合された状態で、プリズムシートの上面をディスプレイパネル２１の下面に取り付ける方式よりも工程的に有利である。プリズムシートをディスプレイパネルの製造プロセス中に取り付けると、プリズムシートのプリズムの谷部及び/又はプリズムの山部を光が通過できる領域に整列することが非常に容易である。
【０１１６】
他の実施例として、プリズム面２２は、ディスプレイパネル２１の下面に形成されることができる。プリズム面２２は、交互に配置されているプリズムの山部とプリズムの谷部とを含む。ディスプレイパネル２１は、画素が形成された基板を含む。プリズムの山部とプリズムの谷部とは、画素が形成されていない基板の下面をエッチングして形成されることができる。プリズム面２２は、ディスプレイパネル２１の下面の少なくとも一部の領域又は全体に形成されることができる。特に、プリズム面２２がディスプレイパネル２１の下面の全体に形成された場合、イメージセンサー層１０は、任意の位置でプリズム面２２に結合されることができる。
【０１１７】
プリズム面２２を有するディスプレイパネル２１は、ディスプレイに指紋認識機能を具現するためのコストを削減できるという利点がある。指紋認識機能を具現するための既存の技術は、ディスプレイパネルの画素構造を変更しなければならなかった。一方、パッケージングされた指紋認識装置は、ディスプレイパネルの構造を変更する必要はないが、ディスプレイパネルに取り付けるために整列が必要であり、正しく整列されない場合、 正常に動作しないこともあり得る。また、パッケージングコストにより、ディスプレイパネルの製造コストが上昇するようになる。
【０１１８】
図５は、図４のディスプレイを組み立てる過程でイメージセンサー層とディスプレイパネルとを整列する方法を例示的に示した図である。
【０１１９】
ディスプレイパネル２１とプリズム面２２とは、検出対象の光がイメージセンサー１３に入射できるように整列される必要がある。プリズムシートのプリズム面２２は、一方向に延びられたプリズムの山部/谷部を含み、ディスプレイパネル２１は、プリズムの山部/谷部に対して水平又は垂直であり、光の進行に影響を与えることのできる複雑な構造、例えば、配線を有する。ディスプレイパネル２１とプリズム面２２とが適切に整列されなければ、イメージセンサー１３が鮮明な指紋イメージを生成することができない。
【０１２０】
例えば、プリズム面２２を含むプリズムシートは、透明エポキシなどの光学的に透明な接着剤を使用して、ディスプレイパネル２１の下面に取り付けられることがある。接着剤を硬化させる前に、例えば、ディスプレイパネル２１の上面側から光を照らすと、ディスプレイパネル２１及びプリズムシートを通過した光がプリズム面２２から出る。プリズム面２２から出る光は、ディスプレイパネル２１とプリズム面２２とが整列する状態によって異なるモアレパターンを示す。
【０１２１】
ディスプレイパネル２１とプリズム面２２との間の整列状態は、これらの２つが光学的に結合された状態でプリズム面２２に形成されるモアレパターンにより決定されることができる。整列イメージは、プリズム面２２の全体又はプリズム面の一部の領域２２aとを、工程装備（図示せず）に接続されているカメラ３５により撮影して獲得することができる。工程装備は、獲得された整列イメージに示されたモアレパターンの特性に応じて、プリズムシートを回転又は水平/垂直に移動し、カメラ３５により撮影された整列イメージでモアレパターンが消えるか、又はパターンの特性が予め設定された条件（例えば、パターン間隔及び/又はパターン幅の最小値など）を充足するまでプリズムシートを回転又は移動させる。例えば、実質的に整列されていない状態でプリズム面２２を撮影して生成された整列イメージ２２a１は、相対的に短い間隔で相対的に最も狭い幅のパターンが繰り返されたモアレパターンを示す。この状態で、工程装備は、プリズムシートを時計/反時計回りに回転又は水平/垂直方向に移動させることができる。ディスプレイパネル２１とプリズム面２２とが整列される方向に回転/移動の途中又は回転/移動の後に撮影された整列イメージ２２a２、２２a３で、パターン間の間隔及びパターンの幅が増加することができる。整列イメージ２２a４は、ディスプレイパネル２１とプリズム面２２とが理想的に整列された状態でモアレパターンが消えることがあることを示す。
【０１２２】
図６は、一実施例に係るディスプレイパネルの断面を例示的に示した断面図であり、図７は、ディスプレイパネルに結合されたイメージセンサー層の断面を例示的に示した断面図である。
【０１２３】
図６と図７を参照して、イメージセンサー層１０は、マイクロレンズ１１と、光パス延長層１２と、イメージセンサー１３と、を含む。光選択構造は、ディスプレイパネル２１に形成又は結合されたプリズム面２２及びマイクロレンズ１１を含む。プリズム面２２及びマイクロレンズ１１は、カバーグラス３０-ディスプレイパネル２１を通過して、イメージセンサー層１０の内部に向かって様々な入射角で入射した光の中で検出対象の光を選択する。
【０１２４】
図６において、プリズム面２２は、第１の傾斜面２２１と第２の傾斜面２２２とを含む。交互に配置された第１の傾斜面２２１と第２の傾斜面２２２とは、交互にプリズムの山部とプリズムの谷部とを形成する。プリズムの山部は、マイクロレンズ１１に向かっており、プリズムの谷部は、ディスプレイに向かっている。
【０１２５】
プリズム面２２の第１の傾斜面２２１は、左上から右下方向に入射した光４０、４１、４２を屈折させ、第２の傾斜面２２２は、右上から左下方向に入射した光を屈折させる。このために、第１の傾斜面２２１は、プリズムの山部２２３aとプリズムの谷部２２４bとの間に傾斜して形成され、第２の傾斜面２２２は、プリズムの山部２２３aとプリズムの谷部２２４aとの間に傾斜して形成される。図６において、第１の傾斜面２２１の傾斜角はθP１であり、第２の傾斜面２２２の傾斜角は、θP２である。添付の図面に示された実施例は、θP１とθP２が異なって表現されているが、θP１とθP２は、実質的に同一であってもよい。添付の図面に示された実施例において、θP１は、約１５°〜約２０°であり、θP２は、約３０°〜５０°であると仮定する。θP２が大きいほど受光部１３１に入射する検出対象の光の光量が増加することができる。第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２によって形成されたプリズムの山部及びプリズムの谷部は、θP１+θP２であり、内角θP１+θP２又はプリズムピッチ（即ち、プリズムの山部２２３a-プリズムの山部２２３bの間隔又はプリズムの谷部２２４a-プリズム谷２２４bの間隔）によって受光部１３１に入射することができる検出対象の入射角が決定されることができる。
【０１２６】
第２の傾斜面２２２は、右上から左下方向に入射した光を遮断することができる。このために、第２の傾斜面２２２の表面には、吸光物質を含む吸光層が形成されることができる。第２の傾斜面２２２の表面に形成された吸光層は、右上から左下方向に入射した光を吸収する。その結果、検出対象の入射角以外の角度を持つ光は、受光部１３１に届かない。
【０１２７】
図７において、マイクロレンズ１１は、プリズム面２２を通過した光を屈折させ、イメージセンサー層１０の下部、即ち、イメージセンサー１３に向かうようにする。マイクロレンズ１１による入射角の選択性を高めるために、マイクロレンズ１１とイメージセンサー１３との間に光パス延長層１２が介在されることができる。光パス延長層１２の厚さは、例えば、マイクロレンズ１１の中心部の厚さの約５倍以上であることもあるが、これは例示に過ぎず、マイクロレンズ１１の球面収差、検出対象の入射角など様々な要因によって増加するか減少することがある。ここで、マイクロレンズ１１と光パス延長層１２との屈折率は実質的に同一であってもよい。一方、光パス延長層１２の上面のうちマイクロレンズ１１が形成されていない一部の領域には、吸光物質を含む吸光層１２１が形成されることができる。吸光層１２１は、検出対象の入射角以外の入射角を持つ光が、光パス延長層１２の内部を通過してイメージセンサー１３に入射することを遮断することができる。
【０１２８】
受光部１３１に入射する光の光量を増加させるためのマイクロレンズの一般的な用度の代りに、このイメージセンサー層１０では、特定角の光のみ受光部１３１に入射させるための用度にマイクロレンズ１１を使用する。マイクロレンズ１１は、プリズム面２２の下部に位置し、プリズム面２２から離れる。これにより、プリズム面２２又はマイクロレンズ１１の屈折率とは異なる屈折率を持つ物質、例えば、空気がプリズム面２２とマイクロレンズ１１との間に介在されることができる。プリズム面-空気間の屈折率の差異、及び空気-マイクロレンズ間の屈折率の差異を用いて、カバーグラス３０の上面から照射された光のうち、検出対象の光は適切に設計された光パスを通過するようにし、検出対象の入射角を持っていない光は、光パスを外れるようにすることができる。
【０１２９】
イメージセンサー１３は、基板１３０に形成された受光部１３１と、受光部１３１の上部又は下部に形成される金属層１３２と、を含む。受光部１３１は、入射した光を検出して画素電流を生成する。生成された画素電流は、金属層によって外部に出力されることができる。
【０１３０】
入射角の選択性を向上させるために、マイクロレンズ１１の中心と受光部１３１の中心とは一致しないことがある。図７において、受光部１３１は、マイクロレンズ１１の右下に位置する。ここで、受光部１３１の位置は、マイクロレンズ１１によって屈折された検出対象の光が届ける位置であり、検出対象の入射角、マイクロレンズ１１の屈折率、光パス延長層１２の高さなどのような様々な要因によって決定されることができる。これらの配置によって、イメージセンサー層１０の入射角の選択性が向上することができる。
【０１３１】
一方、入射角の選択性を向上させるために、受光部１３１の幅は、マイクロレンズ１１の幅に比べて相対的に狭く形成されることができる。受光部１３１の幅が大きい場合、検出対象の入射角以外の角度を持つ光も検出されることができる。したがって、検出対象の光が光選択構造によって屈折されるときに届ける箇所に受光部１３１が形成されると、検出対象の入射角以外の角度を持つ光は、受光部１３１が形成されていない基板１３０の下面に届くようになる。
【０１３２】
光パスを形成し、電気配線のための金属層１３２は、受光部１３１の上部に形成（ＢＳＩ（Back Surface Illumination）構造）されることができる。一方、受光部１３１の下部に形成された金属層は、電気配線の役割（ＦＳＩ（Front Surface Illumination）構造）のみをすることができる。金属層１３２を構成する複数の金属ラインは、受光部１３１に制御信号を伝達するか、又は受光部１３１が生成した画素電流を外部に引き出すための電気配線を形成する。複数の金属ラインは、ＩＭＤ（Inter Metal Dielectric）などによって相互に電気的に絶縁されることができる。また、複数の金属ラインによって定義された光パス１３３もＩＭＤで形成されることができる。一例として、マイクロレンズ１１によって選択された光は、受光部１３１の表面に傾斜して入射するため、光パスも傾斜して形成されることができる。一方、光パス１３３は、一般的なＣＩＳ（CMOS Image Sensor）の光パスよりも相対的に狭い断面積を持つように形成されることができる。他の例として、複数の金属ラインによって定義された光パス１３３は、受光部１３１の上面に垂直に形成されることもできる。参考として、相対的に狭い断面積を持つ光パスは、韓国の特許公開公報第１０-２０１６-００４８６４６号に開示されており、ここに一体として参照される。
【０１３３】
以下では、イメージセンサー層１０への入射角によって検出対象の光が選択される方式を説明する。
【０１３４】
図７は、入射角θに応じて水平方向に異なる位置に届くようになる光４０、４１、４２を例示している。以下で、入射角は、ディスプレイパネル２１のプリズム面２２に入射するときの光の進行方向とディスプレイパネル２１の上面に垂直な直線との間の角度を意味する。
【０１３５】
検出対象の入射角θ１より大きい入射角θを持つ光４０は、プリズム面２２の第１の傾斜面２２１及びマイクロレンズ１１によって時計回りに屈折される。ここで、検出対象の入射角θ１は、カバーグラス３０から照射されるときのカバーグラスの入射角と実質的に同一である。検出対象の入射角θ１より大きい入射角θを持つ光４０が第１の傾斜面２２１で屈折され、マイクロレンズ１１に入射される比率は、他の光４１、４２に比べて低い。基本的に、光４０は、第１の傾斜面２２１のうち箇所fからプリズム面の谷部２２４bの間に入射することがあり、これは、箇所fから第１の傾斜面２２１の山部２２３aに向かって進む光４０が、第１の傾斜面２２１の左側に位置したプリズム面２２の谷部２２４aによって遮断されるためである。しかしながら、第１の傾斜面２２１のうち箇所dとプリズム面の谷部２２４bとの間に入射した光４０は屈折され、隣接するマイクロレンズ１１の間の領域に向かうようになる。該領域に吸光層１２１が形成された場合、屈折された光４０１は、吸光層１２１によって遮断される。また、箇所eから箇所dの間に入射した光４０は屈折され、マイクロレンズ１１に向かうが、箇所gからマイクロレンズ１１への入射角が急激に増加するため、箇所gを経てマイクロレンズ１１の右側に向かう屈折された光４０１は、実質的に反射される。したがって、第１の傾斜面２２１の箇所fから箇所eの間に入射する光４０のみが、マイクロレンズ１１によって屈折されてイメージセンサー１３に向かうようになる。第１の傾斜面２２１の箇所fから箇所eの間に入射し、第１の傾斜面２２１及びマイクロレンズ１１によって屈折された光４０２は箇所f４に向かうが、金属層１３２によって遮断される。
【０１３６】
検出対象の入射角θ１を持つ光４１は、第１の傾斜面２２１でマイクロレンズ１１に向かって時計回りに屈折される。ここで、プリズム面２２の屈折率が空気の屈折率よりも相対的に大きいので、第１の傾斜面２２１での屈折角が入射角よりも相対的に大きい。
【０１３７】
第１の傾斜面２２１から出た光４１１は、マイクロレンズ１１でイメージセンサー１３に向かって屈折される。マイクロレンズ１１の球面収差は、検出対象の入射角θ１を持つ光４１が第１の傾斜面２２１によって屈折されて入射するとき、受光部１３１に向かうことができるように決定される。この場合、屈折された光４１１のマイクロレンズ１１への入射角は、実質的に２０°以下であってもよい。マイクロレンズ１１の箇所aでの法線は、屈折された光４１１の入射角と実質的に同一であるため、光４１１は屈折せずに受光部１３１に向かうようになる。箇所aから箇所bに行くほど法線と光４１１との間の角度は法線の左方向、即ち、反時計回りに増加し、箇所aから箇所cに行くほど法線と光４１１との間の角度は法線の右方向、即ち、時計回りに増加する。従って、光４１１は、箇所bで時計回りに屈折されてイメージセンサー１３に向かうようになり、光４１１は、箇所cで反時計回りに屈折されてイメージセンサー１３に向かうようになる。箇所bで右側に入射する光４１１の入射角は、マイクロレンズ１１への入射角が急激に大きくなるため、箇所bを経てマイクロレンズ１１の右側に向かう屈折された光４１１は、実質的に反射される。ここで、光４１１は、空気を介してマイクロレンズ１１に入射し、空気の屈折率がマイクロレンズの屈折率よりも相対的に小さいため、マイクロレンズ１１による屈折角は、マイクロレンズ１１への入射角よりも相対的に小さい。
【０１３８】
検出対象の入射角θ１より小さい入射角θを持つ光４２は、第１の傾斜面２２１でマイクロレンズ１１に向かって屈折される。光４２の入射角θが小さくなると、第１の傾斜面２２１に対する入射角が大きくなる。第１の傾斜面２２１に対する入射角が全反射角より大きくなると、光４２は、第１の傾斜面で全反射される。光４２の入射角θが小さくなるほど、第１の傾斜面２２１によって屈折された光４２１は、マイクロレンズ１１の左側に向かうようになる。マイクロレンズ１１の左側に入射した光４２１は、マイクロレンズ１１によって屈折されたイメージセンサー１３に向かうようになる。マイクロレンズ１１によって屈折された光４２２は、箇所f３に向かうが、金属層１３２によって遮断される。
【０１３９】
図８は、他の実施例に係るディスプレイパネルの断面を例示的に示した断面図であり、図９は、ディスプレイパネルに結合されたイメージセンサー層の断面を例示的に示した断面図である。図６及び図７と実質的に同一又は類似する構成要素についての説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【０１４０】
図８及び図９を参照して、イメージセンサー層１０は、マイクロレンズ１１と、光パス延長層１２と、イメージセンサー１３と、を含む。光選択構造は、ディスプレイパネル２１のプリズム面２２b及びマイクロレンズ１１を含む。プリズム面２２b及びマイクロレンズ１１は、カバーグラス３０-ディスプレイパネル２１を通過して、イメージセンサー層１０の内部に向かって様々な入射角で入射した光の中から検出対象の光を選択する。
【０１４１】
図８において、プリズム面２２bは、自己整列（self-align）及び自己支持（self-support）の構造を有する。図６のプリズム面２２と比較すると、プリズム面２２bは、プリズムの山部のピークが削除されている構造である。詳しく、第１の傾斜面２２１の上端２２１aは、第２の傾斜面２２２の上端２２２aに結合してプリズムの谷部を形成し、ディスプレイパネル２１の上面に対して実質的に平行に側面方向に延びられた下面２２５の両端が、第１の傾斜面２２１の下端２２１bと第２の傾斜面２２２の下端２２２bとを接続する。下面２２５の幅は、隣接する２つのマイクロレンズ１１間の距離と実質的に同一又は小さくてもよい。したがって、プリズム面２２bの下面２２５をマイクロレンズ１１間に配置するだけでプリズム面２２bとマイクロレンズ１１とが整列されることができる。また、実質的に平らな下面２２５によってプリズム面２２bが支持され得るため、プリズム面２２bを支持又は固定するための別の構造が要求されないことがある。
【０１４２】
図１０は、上部構造物に結合するための整列バーを備えた半導体チップを例示的に示した図面であり、図１１は、図１０に示された半導体チップのアクティブ領域とマージン領域を例示的に示した図である。ここで、上部構造物は、例えば、プリズム面２２が形成されたディスプレイ２０又はプリズムシートとディスプレイパネル２１を含むディスプレイ２０であり、半導体チップは、例えば、イメージセンサー１３又は指紋イメージセンサー１０’であってもよく、必ずしもこれらに限定されるわけではない。
【０１４３】
図１０及び図１１を共に参照して、プリズム面２２に結合する指紋イメージセンサー１０’は、その上部に形成された整列バー１１０t、１１０bを含む。整列バー１１０t、１１０bは、イメージセンサー１３上に又は光パス延長層１２上に形成されることができる。整列バー１１０t、１１０bは、マイクロレンズアレイ１１’と同時に形成される。光パス延長層１２は、イメージセンサー１３の上面を平坦化するためにイメージセンサー１３の上面に直接形成された平坦化層であっても、又は、独立的に製造されてイメージセンサー１３の上面に結合された光学的に透明な基板であってもよい。以下では、ＣＩＳ（CMOS Image Sensor）をイメージセンサー１３の一例として説明するが、これらに限定されない。
【０１４４】
イメージセンサー１３は、アクティブ領域１３４と、マージン領域１３５と、パッド領域１３６と、から構成される。アクティブ領域１３４は、受光部を含む画素が配置されている領域である。マージン領域１３５は、アクティブ領域１３４の周辺に位置する。マージン領域１３５は、アクティブ領域１３４の画素を駆動するか、又は画素から出力された信号を処理する駆動/処理回路が配置されるか、又はアクティブ領域１３４とは異なり、画素が配置されない領域である。マージン領域１３５は、位置に従って１つ以上のサーブマージン領域に区分されることができ、図１０には、４つのサーブマージン領域１３５l、１３５r、１３５t、１３５bが例示されている。ここで、互いに垂直な２つのサーブマージン領域の一部は重畳されることができる。ＣＩＳの場合、アクティブ領域１３４は、画素アレイが配置されている領域であり、マージン領域１３５は、画素アレイを取り囲む画素が配置されていない領域であってもよい。パッド領域１３６は、イメージセンサー１３の外郭領域であり、外部との電気的接続のための複数の金属パッドが配置されている領域である。イメージセンサー１３の種類に応じて、マージン領域１３５が非常に小さいか存在しないこともある。
【０１４５】
一実施例として、光パス延長層１２が独立的に製造されてイメージセンサー１３と結合する場合、光パス延長層１２は、イメージセンサー１３のアクティブ領域１３４に対応する第１の領域１２a及びイメージセンサー１３のマージン領域１３５に対応する１つ以上の第２領域１２l、１２r、１２t、１２bから構成される。複数のマイクロレンズ１１から構成されたマイクロレンズアレイ１１は、第１の領域１２aに形成され、整列バー１１０tは、複数の第２領域１２l、１２r、１２t、１２bのうち第２の領域１２tに形成される。マイクロレンズ１１は、上から見て円形であり、光パス延長層１２の上面に接しない凸面及び光パス延長層１２の上面に接する平面を含む。一方、マイクロレンズ１１は、半円筒形状を持つこともある
【０１４６】
２つ以上の整列バー１１０tが第２の領域１２tに形成されることができる。一方、２つ以上の整列バー１１０bが第２の領域１２bにさらに形成されることができる。図示されていないが、１つの整列バー１１０t、１１０bは、同一線上に形成された少なくとも２つ以上のバーセグメントから構成されることができる。同じ領域に形成された整列バー１１０t及び/又は１１０bの個数は、形成された領域の幅及び/又はマイクロレンズアレイ１１’のレンズピッチによって変わることがある。
【０１４７】
ここで、光パス延長層１２の第１の領域１２aとイメージセンサー１３のアクティブ領域１３４とは一致しても、一致しなくてもよい。詳しく、第１の領域１２aは、アクティブ領域１３４の垂直方向の上部に位置し、アクティブ領域１３４と同じ面積及び形態を持つことができる。したがって、第１の領域１２aは、アクティブ領域１３４の全体をカバーすることができる。一方、第１の領域１２aは、アクティブ領域１３４の一部の垂直方向の上部に位置し、アクティブ領域１３４とは異なる面積と/又は形態を持つこともできる。したがって、第１の領域１２aは、アクティブ領域１３４の一部をカバーすることができる。
【０１４８】
これと同様に、光パス延長層１２の第２領域１２l、１２r、１２t、１２bとイメージセンサー１３のマージン領域１３５とは一致しても、一致しなくてもよい。例えば、第１の領域１２aがアクティブ領域１３４の一部のみをカバーするか、或いは、イメージセンサー１３にマージン領域１３５が存在しない場合、光パス延長層１２の第２領域１２l、１２r、１２t、１２bは、アクティブ領域１３４の一部の垂直方向の上部に位置することもできる。
【０１４９】
他の実施例として、光パス延長層１２がイメージセンサー１３の一部（例えば、平坦化層）であるか、或いは、省略されている場合、１対の整列バー１１０tは、イメージセンサー１３のサーブマージン領域１３５tに形成される。さらに、１対の整列バー１１０bは、イメージセンサー１３のサーブマージン領域１３５bにさらに形成されることができる。
【０１５０】
図１２a及び１２bは、図１０に示した整列バーを形成する方式を例示的に説明するための図であり、図１３a、１３b、１３c及び１３dは、図１１に示したマイクロレンズパターン及び整列バーパターンのリフローを例示的に説明するための図である。
【０１５１】
図１２aと１２bを共に参照して、プリズム面２２を有するディスプレイパネル２１の下部に結合される場合、指紋イメージセンサー１０’の整列に用いられる整列バー１１０t、１１０bは、マイクロレンズアレイ１１’と同時に形成される。整列バー１１０t、１１０bをマイクロレンズアレイ１１’と同時に形成すると、イメージセンサー１３の上面又は光パス延長層１２の上面の高さのばらつきが発生しないことがある。整列バー１１０t、１１０bとマイクロレンズアレイ１１’を別個に形成する場合、イメージセンサー１３の上面又は光パス延長層１２の上面は、エッチング及び/又は硬化によってその高さが不均一になり得る。これにより、整列バー１１０t、１１０bの高さが異なるようになることがある。整列バー１１０t、１１０bの高さが異なるようになると、ディスプレイパネル２１の下部に結合する際に、指紋イメージセンサー１０が傾くことがあり、これを再び補正しなければならない。これに対して、整列バー１１０t、１１０bとマイクロレンズアレイ１１’とを同じパターニング-リフロー-硬化工程を介して形成すると、イメージセンサー１３の上面又は光パス延長層１２の上面の全体の平坦度の変化を最小限に抑えることができる。
【０１５２】
図１３a及び１３bを参照して、イメージセンサー１３の上面又は光パス延長層１２の上面にマイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’が同じパターニング工程によって形成される。マイクロレンズパターン１１”は、アクティブ領域１３４又は第１の領域１２aに形成され、整列バーパターン１１０t’は、サーブマージン領域１３５t又は第２の領域１２tに形成される。マイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’を形成するために使用される素材は同一であり、光学的に透明であってもよい。
【０１５３】
マイクロレンズパターン１１”は、実質的に円筒形に形成され、整列バーパターン１１０t’は、立方体で形成される。同じパターニング工程によって形成されるため、マイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’の厚さは同一であってもよい。一方、マイクロレンズパターン１１”の直径の整列バーパターン１１０t’の幅は、実質的に同一であってもよい。
【０１５４】
図１３c及び１３dを共に参照して、マイクロレンズ１１及び整列バー１１０tは、マイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’をリフロー（reflow）して形成される。固体状態のマイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’に熱を加えると、マイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’は溶融して液体化する。この場合、イメージセンサー１３の上面又は光パス延長層１２の上面に接しているパターン１１”及び１１０t’の下面の形状は維持されるが、液状化した上部は、表面張力によって曲面を形成するようになる。
【０１５５】
円筒形のマイクロレンズパターン１１”の体積とマイクロレンズ１１の体積とが同一であると仮定すると、マイクロレンズ１１の高さは、マイクロレンズパターン１１”の高さより大きい。液状化したマイクロレンズパターン１１”は、表面張力によって円球状をしている。マイクロレンズパターン１１”の直径及び厚さによって異なるが、 円球の中心は、通常パターン-上面の界面より下方にあるため、液状化したマイクロレンズパターン１１”の中心は、周囲よりも高くなる。即ち、液状化したマイクロレンズパターン１１”の表面に放射状に作用する表面張力によってレンズの凸面が形成されるようになる。
【０１５６】
同様に、立方体である整列バーパターン１１０t’の体積と整列バー１１０tの体積とが同一であると仮定すると、整列バー１１０tの高さは整列バーパターン１１０t’の高さより大きく、マイクロレンズ１１の高さより大きいこともある。ここで、マイクロレンズパターン１１”と整列バーパターン１１０t’の高さ及び幅（マイクロレンズパターンの直径）は、実質的に同一であると仮定する。液状化した整列バーパターン１１０t’の表面も表面張力が作用して曲面を形成するようになる。マイクロレンズパターン１１”とは異なり、整列バーパターン１１０t’は、下面が長方形であるため、長さ方向に対して垂直な側面方向に作用する表面張力は、長さ方向に作用する表面張力よりも非常に大きい。これにより、液状化した整列バーパターン１１０t’の中心は、周辺よりも高くなり、整列バー１１０tの中心の高さは、マイクロレンズ１１の中心の高さより大きくなる。
【０１５７】
指紋イメージセンサー１０’は、ディスプレイパネル２１のプリズム面２２に取り付けられるときに自己整列されることができる。整列バー１１０t、１１０bは、プリズムの谷部に結合される。マイクロレンズアレイ１１’を構成する複数のマイクロレンズ１１は、互いに一定距離離れて形成される。したがって、プリズム面２２のプリズムの山部は、マイクロレンズ１１間の領域に配置され、マイクロレンズ１１及び整列バー１１０t、１１０bは、プリズムの谷部の内部に位置するようになる。したがって、整列作業がなくても、指紋イメージセンサー１０’をプリズム面２２に結合させることができる。
【０１５８】
以上では、リフロー方式によってマイクロレンズアレイと整列バーとを同時に形成する方式を説明したが、 陰刻形態のマイクロレンズアレイと整列バーとが形成されているテンプレートを用いて射出成形した後、指紋イメージセンサー１０’又は光パス延長層１２の上面に転写（imprint）する方式でもマイクロレンズアレイ１１’と整列バーとを同時に形成することができる。以外にも、様々な方式、例えば、レーザーパルスを用いたエッチング方式、ドライエッチング方式、レーザーを用いたガラス表面加工方式、ポリマーのレーザー蒸着などにより、マイクロレンズアレイと整列バーとを同時に形成することができる。
【０１５９】
図１４a及び１４bは、図１０に示された半導体チップ及びその上部に配置された上部構造物を例示的に示した図であり、図１４aは、上部構造物が配置されている状態の断面図であり、図１４bは、Ａ部分の拡大図である。ここで、上部構造物は、例えば、プリズム面２２が形成されているディスプレイパネル２１又はプリズムシート２２’（図１９を参照）が取り付けられたディスプレイパネル２１又はカバー３５０（図１９を参照）であり、半導体チップは、例えば、イメージセンサー１３又は指紋イメージセンサー１０’であってもよく、必ずしもこれらに限定されるわけではない。
【０１６０】
図１４a及び１４bを共に参照して、プリズム面２２は、プリズムシートの一面であってもよい。プリズム面２２は、第１の傾斜面２２１と第２の傾斜面２２２とを含む。交互に配置された第１の傾斜面２２１と第２の傾斜面２２２とは、交互にプリズムの山部とプリズムの谷部とを形成する。プリズムの山部は、マイクロレンズ１１に向かっており、プリズムの谷部は、プリズム面２２の上面２２６に向かっている。
【０１６１】
プリズム面２２は、自己支持（self-support）の構造を持つことができる。第１の傾斜面２２１の上端２２１aは、第２の傾斜面２２２の上端２２２aに結合されてプリズムの谷部を形成し、プリズム面２２の上面２２６と実質的に平行に側面方向に延びられた下面２２５の両端２２５a、２２５bが、第１の傾斜面２２１の下端と第２の傾斜面２２２の下端とを接続することができる。下面２２５の幅は、隣接する２つのマイクロレンズ１１間の離隔距離と実質的に同一又は小さくてもよい。実質的に水平な下面２２５によってプリズム面２２が支持され得るため、プリズム面２２を支持又は固定するための別の構造が要求されない。
【０１６２】
一方、第１の傾斜面２２１の傾斜角と第２の傾斜面２２２の傾斜角とが同一又は異なってもよい。傾斜角は、プリズム面２２の上面２２６に垂直な直線と第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２との間の角である。傾斜角が増加すると、傾斜角が大きい傾斜面を介して入射できる光の量が増加するようになる。
【０１６３】
水平整列バー１１０tは、マイクロレンズアレイ１１’のレンズピッチＰのn倍（ここで、nは、自然数)離れて形成されることができる。また、２つ以上の水平整列バー１１０tが形成される場合、水平整列バー１００tのピッチは、レンズピッチＰと同一であるか、又はレンズピッチＰのn倍であってもよい。ここで、レンズピッチＰは、マイクロレンズ１１の中心間の間隔と定義され、プリズムピッチ（プリズムの谷部-プリズムの谷部の距離）と同一又は小さくてもよい。マイクロレンズ１１の直径（又は幅）Ｗlensと水平整列バー１１０tの幅Ｗdamとは、実質的に同一であり、プリズムピッチと同一又は小さくてもよい。水平整列バー１１０tをレンズピッチＰのn倍離れるようにすることで、プリズム面２２を、何らの変形や加工なしでそのままイメージセンサー１３又は光パス延長層１２の上面に配置することができる。
【０１６４】
一方、水平整列バー１１０tは、マイクロレンズ１１と同じ素材で形成されるため、マイクロレンズ１１近くに形成される場合、干渉を引き起こす可能性がある。したがって、マイクロレンズアレイ１１’の最外郭に位置したマイクロレンズ１１と水平整列バー１１０tの間には、マイクロレンズ１１が配置されなくてもよい。
【０１６５】
図１５a、１５b、１５c及び１５dは、整列バーパターンにより生成された整列バーなどを例示的に示した図である。
【０１６６】
図１５aを参照して、水平整列バー１１０tの幅Ｗdamは維持しながら、高さＨdamを増加させることができる。このために、水平整列バーパターン１１０t’の高さＨdam'をマイクロレンズパターン１１”の高さよりもｄｈ’ほど大きく形成する。ここで、マイクロレンズパターン１１”の直径と水平整列バーパターン１１０t’の幅とは、実質的に同一であり、水平整列バーパターン１１０t’は、マイクロレンズアレイ１１’の最外郭に位置したマイクロレンズ１１からレンズピッチＰのn倍ほど離れる。一方、複数の水平整列バーパターン１１０t’間のピッチは、レンズピッチＰと実質的に同一である。この場合、水平整列バー１１０tの高さＨdamは、マイクロレンズ１１の高さＨlensよりもｄｈほど大きくなり得る。水平整列バー１１０tの高さＨdamが増加するほど、プリズム面２２を固定する効果が向上することができる。
【０１６７】
図１５bを参照して、水平整列バー１１０tの高さＨdamをマイクロレンズ１１の高さＨlensと同じにすることができる。このために、水平整列バーパターン１１０t’の高さＨdam'をマイクロレンズパターン１１”の高さよりもｄｈ’ほど小さく形成する。ここで、マイクロレンズパターン１１”の直径と水平整列バーパターン１１０t’の幅とは、実質的に同一であり、水平整列バーパターン１１０t’は、マイクロレンズアレイ１１’の最外郭に位置したマイクロレンズ１１からレンズピッチＰのn倍ほど離れる。一方、複数の水平整列バーパターン１１０t’間のピッチは、レンズピッチＰと実質的に同一である。プリズムの谷部の高さ及び/又は傾斜角がマイクロレンズ１１を収容するのに適しているが、高さの異なる水平整列バー１１０tを収容するには適切でない場合に図示の構造を適用することができる。
【０１６８】
図１５cを参照して、水平整列バー１１０tの高さＨdamをマイクロレンズ１１の高さＨlensと同じにすることができる。このために、水平整列バーパターン１１０t’の幅Ｗdam’をマイクロレンズパターン１１”の幅より小さく形成する。ここで、マイクロレンズパターン１１”の高さと水平整列バーパターン１１０t’の高さＨdam’とは実質的に同一であり、水平整列バーパターン１１０t’は、マイクロレンズアレイ１１’の最外郭に位置したマイクロレンズ１１から一定距離離れる。一方、複数の水平整列バーパターン１１０t’のピッチＰ２は、レンズピッチＰ１と異なる。水平整列バー１１０tの幅Ｗdamは、水平整列バーパターン１１０t’の幅Ｗdam’と実質的に同一であるため、ピッチＰ２をレンズピッチＰ１と同じにすると、整列バーがプリズム面２２を整列する機能を失うことがある。したがって、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第２の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第１の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より大きくてもよい。一方、図示されていないが、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第１の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第２の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より小さくてもよい。
【０１６９】
図１５d を参照して、水平整列バー１１０tの高さＨdam、幅Ｗdam及びピッチＰ２をマイクロレンズ１１の高さＨlens、幅Ｗlens及びピッチＰ１と異なるように形成することができる。このために、水平整列バーパターン１１０t’の幅Ｗdam’をマイクロレンズパターン１１”の幅より小さくし、高さＨdam’は、マイクロレンズパターン１１”の高さより大きくし、ピッチＰ２は、レンズピッチＰ１と異なるように形成する。ここで、水平整列バーパターン１１０t’は、マイクロレンズアレイ１１’の最外郭に位置したマイクロレンズ１１から一定距離離れる。ここで、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第２の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第１の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より大きくてもよい。一方、図示されていないが、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第１の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第２の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より小さくてもよい。
【０１７０】
図１６a、１６b及び１６cは、マイクロレンズ間の間隔により発生する整列エラーを例示的に示した図であり、図１６aは、プリズム面２２がマイクロレンズ１１間の中間箇所に配置された状態であり、図１６bは、プリズム面２２が斜めに配置された状態であり、図１６cは、プリズム面２２がマイクロレンズ１１近くに整列された状態を示す。図１７a及び１７bは、整列バーによる微細整列構造を例示的に示した図であり、図１６cの断面を示す。
【０１７１】
図１６a乃至図１７bを共に参照して、プリズム面２２の下面２２５の幅Ｗsupportは、マイクロレンズ１１間の間隔Ｄlensより小さい。イメージセンサー１３の上部に形成又は配置されるマイクロレンズアレイ１１’及びプリズム面２２は、イメージセンサー１３に入射する光の光パスを設定する役割をする。したがって、マイクロレンズ１１間の間隔Ｄlensが数〜数十マイクロメートルであるとしても、非常に精密に整列される必要がある。特に、プリズム面２２の第１及び第２の傾斜面２２１、２２２の傾斜角が異なるか、又はマイクロレンズ１１間の間隔Ｄlensが下面２２５の幅Ｗsupportよりも相対的に大きいほどさらに精密な整列が要求されることができる。
【０１７２】
図１６aは、プリズム面２２の下面２２５が、水平整列バー１１０tによってマイクロレンズ１１間の中間箇所に配置された状態であり、図１６cは、プリズム面２２の下面２２５が、水平整列バー１１０tによってマイクロレンズ１１近くに整列された状態を示す。（a）及び（c）とも正常に整列された状態である。（a）の場合、図１５a乃至図１５dにおいて説明された様々な形態の水平整列バー１１０tが適用されることができる。
【０１７３】
これに対して、図１６bは、プリズム面２２がマイクロレンズ１１の配列方向に対して斜めに配置されている整列エラーを示す。整列エラーは、プリズムシート２２が斜めに配置されている場合だけでなく、プリズム面２２の下面２２５がデザインにマッチする位置に配置されていないすべての場合を含む。整列エラーは、イメージセンサーが生成するイメージの品質を劣化させることができる。
【０１７４】
図１６c及び図１７bに示されたように、プリズム面２２は、水平整列バー１１０ta、１１０tbによって側面方向に距離ｄだけ移動することができる。プリズム面２２の側面方向の移動は、プリズム面２２-マイクロレンズ１１との間の光パスを決定するために必要である。プリズム面２２の配置位置は、水平整列バー１１０ta、１１０tbによって調整されることができる。このために、水平整列バー１１０ta、１１０tbのピッチＰ２は、レンズピッチＰ１より大きくても、小さくてもよい。即ち、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第２の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第１の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より大きくてもよい。一方、図示されていないが、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第１の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第２の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より小さくてもよい。また、マイクロレンズアレイ１１の最外郭に位置したマイクロレンズと一対の水平整列バー１１０ta、１１０tbのうちマイクロレンズアレイ１１に近い水平整列バー１１０taとの間の距離は、レンズピッチＰ１のn倍でない可能性がある。即ち、水平整列バー１１０ta、１１０tbは、側面方向にdだけ移動した位置に生成されることができる。
【０１７５】
図１８は、上部構造物の整列のための垂直整列バーを備えた半導体チップを例示的に示した図である。
【０１７６】
図１８を参照して、プリズム面２２が結合される指紋イメージセンサー１０’は、その上部に形成された垂直整列バー１１０lを含む。垂直整列バー１１０lは、水平整列バー１１０tの代わりに形成されるか、或いは、水平整列バー１１０tと同時に形成されることができる。垂直整列バー１１０lは、マイクロレンズアレイ１１’と同時にイメージセンサー１３上に又は光パス延長層１２上に形成されることができる。一実施例として、垂直整列バー１１０lは、プリズム面２２のプリズムの谷部（又はプリズムの山部）の延長方向を９０°又は２７０°回転させて配列するのに用いられることができる。他の実施例として、垂直整列バー１１０lは、水平整列バー１１０tと共に形成され、プリズム面２２の配置位置を２次元上で調整するのに用いられることができる。この場合、プリズム面２２の下面には、水平整列バー１１０t及び垂直整列バー１１０lを収容する水平溝及び垂直溝がそれぞれ形成される。
【０１７７】
水平整列バー１１０tと同様に、垂直整列バー１１０lは、イメージセンサー１３のマージン領域１３５l又は光パス延長層１２の第２領域１２l上に形成されることができ、２つ以上の垂直整列バー１１０l０が同じマージン領域１３５l又は第２の領域１２l上に形成されることができる。一方、アクティブ領域１３４又は第１の領域１２aを挟んで対向するマージン領域１３５r又は第２の領域１２r上に垂直整列バー１１０rがさらに形成されることができる。
【０１７８】
図１９は、ダム構造を持つプリズムシートを適用された半導体パッケージを例示的に示した図である。
【０１７９】
図１９を参照して、半導体パッケージは、半導体チップ、例えば、イメージセンサー１３又は指紋イメージセンサー１０’（以下、イメージセンサー１３と総称する）が、その内部に配置されたケース３００を含む。ケース３００は、例えば、合成樹脂で形成される。電気伝導性の物質、例えば、金属又は金属合金で製作されたリードフレーム（図示せず）は、ケース３００の内部に配置される。リードフレームは、複数のリードを持ち、複数のリードは、ケース３００の外側に延びられる。イメージセンサー１３の上面及び/又は下面には、電気的信号を外部から入力されたり、電気的信号を外部に出力するための複数の金属が形成される。イメージセンサー１３は、リードフレーム上に固定され、複数の金属パッドの少なくとも一部は、複数のリードのうち少なくとも一部に電気的に接続される。
【０１８０】
ここで、上部構造物は、例えば、プリズム面２２が形成されているディスプレイパネル２１又はプリズムシート２２’（図１９を参照）が取り付けられているディスプレイパネル２１又はカバー３５０（図１９を参照）であり、半導体チップは、例えば、イメージセンサー１３又は指紋イメージセンサー１０’であってもよく、必ずしもこれらに限定されるわけではない。
【０１８１】
一実施例として、半導体パッケージは、ケース３００に結合されるカバー３５０をさらに含むことができる。カバー３５０は、例えば、合成樹脂で形成される。カバー３５０は、ケース３００の内部に異物が流入されることを防ぐ。ここで、半導体チップが、イメージセンサー１３である場合、カバー３５０は、光学的に透明な合成樹脂で形成されることができる。一実施例として、ダム構造が形成されているプリズムシート２２’は、カバー３５０の下面に取り付けられることができる。プリズムシート２２’は、プリズムの山部/谷部及びダム構造が形成されているプリズム面及びプリズム面に対向する平面を含む。プリズムシート２２’の平面は、カバー３５０の下面に取り付けられ、ダム構造が形成されているプリズム面は、イメージセンサー４０に向かうように配置される。一方、他の実施例として、ダム構造が形成されているプリズム面がカバー３５０の下面に形成されることもできる。
【０１８２】
他の実施例として、半導体パッケージは、例えば、ディスプレイパネル２１の下部に結合されることができる。ダム構造が形成されているプリズム面を持つプリズムシート２２’は、ディスプレイパネル２１の下面に結合されている。ダム構造が形成されているプリズム面は、イメージセンサー４０に向かっている。イメージセンサー１３が配置されているケース３００は、ダム構造が形成されているプリズム面に結合されることができる。
【０１８３】
上記実施例において、プリズムシート２２’は、液状の接着剤によりケース３００に接着されることができる。プリズムシート２２’のプリズム面は、プリズムの山部/谷部が延びられて形成されるため、液状の接着剤がプリズの谷部を通してイメージセンサー１３の上部まで流れ込むことができる。一方、プリズムシートとケース３００とが接着剤によって結合する結合部分に隙間が生じると、ほこりなどの異物が半導体パッケージの内部に流入されることができる。半導体チップがイメージセンサー１３である場合、プリズム面に跨って流れて来た接着剤及び/又は内部に引き込まれた異物によって、イメージセンサー１３が故障したり、イメージセンサー１３が正常にイメージを生成できなくなる。プリズムの山部の延長方向に対して垂直であり、プリズム面の側面に形成されたダムは、接着剤及び/又は異物が半導体パッケージの内部に入り込むことを防ぐことができる。
【０１８４】
光学構造物６０は、イメージセンサー１３の上面に配置される。光学構造物６０は、例えば、光学的に透明な光パス延長層１２及び光パス延長層１２の上面に形成された複数のマイクロレンズ１１を含むマイクロレンズアレイ１１’を含むことができる。例示された光学構造物６０は、イメージセンサー１３に入射する光を選択することができる。
【０１８５】
図２０は、ダム構造を持つプリズムシートの一例を例示的に示した図である。
【０１８６】
図２０を参照して、ダム構造を持つプリズムシート２２’は、プリズムの山部２６０が水平方向に延びられて形成されたプリズム面を含む。プリズムの山部２６０は、第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２によって形成される。第１の傾斜面２２１と第２の傾斜面との傾斜角は、同一又は異なってもよい。ここで、傾斜角は、プリズムシート２２’の平面と各傾斜面との間の角度である。プリズムの山部２６０は、第１の傾斜面２２１の上端と第２の傾斜面２２２の上端とが接続されて形成され、プリズムの谷部は、第１の傾斜面２２１の下端と第２の傾斜面２２２の下端とが接続されて形成される。ダムが形成されていないプリズムシートにおいて、プリズムの谷部は、その延長方向に沿って気体や液体が移動することができる通路になる。
【０１８７】
ダム２７０は、プリズムの山部２６０の延長方向に対して実質的に垂直であり、プリズムシート２２’の側面に形成される。プリズムシート２２’は、プリズム面がイメージセンサー１３に向かう状態でケース３００の壁部３１０に取り付けられる。壁部３１０は、ケース３００の周りに配置され、壁部３１０の上面は、ケース３００の下面に対して実質的に平行であってもよい。壁部３１０の外側面は、ケース３００の側面を形成し、壁部３１０の内側面は、イメージセンサー１３が実装される空間を形成する。一実施例として、ダム２７０は、プリズムシート２２’の側面から壁部３１０の内側面に対応する距離ｄwの間の領域に形成されることができる。例えば、ダム２７０は、壁部３１０の内側面に対応する位置近くに形成されることができる。他の実施例として、プリズムシート２２’の寸法、例えば、横及び縦の長さは、壁部３１０の寸法より小さくてもよく、ダム２７０は、プリズムシート２２’の側面近くに形成されることができる。更に他の実施例として、ダム２７０は、光学構造物６０の側面又はイメージセンサー１３の側面に対応する距離ｄmaxの間の領域に形成されることができ、プリズムシート２２’の中心方向に距離ｄmaxを超える領域には形成されない。
【０１８８】
ダム２７０は、プリズムの谷部内に形成される。プリズムの谷部は、プリズムシート２２’の両側面の間で延びられる。したがって、気体又は液体は、プリズムの谷部を通して移動することができ、異物もプリズムの谷部を通して半導体パッケージの内部に入り込むことができる。プリズムの谷部内に形成されたダム２７０は、イメージセンサー１３の動作に影響を与えられる液体や異物が半導体パッケージの内部に入り込むことを防ぐ。一実施例として、ダム２７０は、プリズムの山部２６０の高さと実質的に同じ高さになるようにプリズムの谷部内に形成されることができる。プリズムの山部２６０と同じ高さで形成された場合、ダム270は、プリズムの谷部に沿って流体または気体が移動することができなくする。他の実施例として、ダム２７０は、プリズムの山部２６０の高さより高く形成されることができる。プリズムの山部２６０より高く形成された場合、ダム２７０の位置は、上部構造物２０の側面又はイメージセンサー１３の側面に対応する位置に近くてもよい。更に他の実施例として、ダム２７０は、プリズムの山部２６０より低く形成されることができる。
【０１８９】
ダム２７０は、プリズムの山部/谷部に対して実質的に垂直な方向に形成される。一実施例として、ダム２７０は、プリズムシート２２’の上側面から下側面まで延びられることができる。他の実施例として、ダム２７０は、プリズムシート２２’の上側面に近い箇所から下側面に近い箇所まで延びられることができる。つまり、ダムの縦方向の長さは、プリズムシート２２’の縦方向の長さより小さくてもよい。
【０１９０】
図２１は、プリズムシートのダム構造を例示的に示した図であり、図２０の領域Ｄが拡大して示されており、プリズムシート２２’の垂直方向断面及び水平方向断面が共に示されている。
【０１９１】
図２１を参照して、プリズムシート２２’は、プリズム面及びプリズム面に対向する平面を含む。プリズム面は、交互に配置された第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２によってプリズムの山部２６０及びプリズムの谷部２６１が交互に配置されて形成される。前述したように、第１の傾斜面２２１の傾斜角と第２の傾斜面２２２の傾斜角とは、実質的に同一又は異なってもよい。図２１に例示された構造において、第１の傾斜面２２１の傾斜角は、第２の傾斜面２２２の傾斜角より小さい。プリズムの山部２６０間の間隔をＰとした場合、プリズムの谷部２６１は、連続する２つのプリズムの山部２６０から同じ距離Ｐ/２に位置しない。図示されていないが、第１の傾斜面２２１の傾斜角と第２の傾斜面２２２の傾斜角とが同一である場合、プリズムの谷部２６１は、連続した２つのプリズムの山部２６０から同じ距離Ｐ/２に位置する。
【０１９２】
ダム２７０は、プリズムシート２２’の側面、例えば、右側面からの距離ｄだけ離れて形成されることができる。一実施例として、距離ｄは、０以上であり、最大dw以下であってもよい。ここで、ｄwは、壁部３１０の水平方向の厚さである。他の実施例として、距離ｄは、０以上であり、最大ｄmax以下であってもよい。ここで、ｄmaxは、ケース３００の側面からイメージセンサー１３の側面までの距離である。
【０１９３】
ダム２７０は、１つの辺Ｃ１‐Ｃ２を共有する２つの三角面２７０l、２７０r を含む。２つの三角面２７０l、２７０rは、中心線２７０cからプリズムの谷部２６１まで延びられる。中心線２７０cは、プリズムの山部２６０又はプリズムの谷部２６１の延長方向に対して実質的に垂直である。連続した２つのプリズムの山部２６０と中心線２７０cとの接点は、三角面２７０l、２７０r の２つの頂点Ｃ１、Ｃ２であり、残りの頂点Ｃl、Ｃrは、プリズムの谷部１２４にそれぞれ位置する。一実施例として、頂点Ｃl、Ｃrの間の距離は、wdであり、中心線２７０cから頂点Ｃl、Ｃrまでの距離は、wd/２であってもよい。したがって、プリズムの谷部２６１（線Ｂ-Ｂ’）に沿ったプリズムシート２２’の断面は、プリズムの谷部２６１に底辺が位置した二等辺三角形のダム２７０の断面を含む。一方、プリズムの山部２６０（線Ｃ-Ｃ’）に沿ったプリズムシート２２’の断面は、長方形である。他の実施例として、中央線１１０cから頂点Ｃl、Ｃrまでの距離は、実質的に異なってもよい。
【０１９４】
図２２a及び２２bは、図２０に示されたプリズムシートに半導体パッケージのケースを取り付ける過程を例示的に示した図である。
【０１９５】
図２２aにおいて、ケース３００は、液状の接着剤７０を用いてプリズムシート２２’に取り付けられる。一定量の接着剤７０は、ケース３００の壁部３１０に印加される。プリズムシート２２’は、壁部３１０に向かって下方に移動する。
【０１９６】
図２２bにおいて、プリズムシート２２’のプリズム面と接着剤７０とが接触すると、プリズム面によって押された接着剤７０は、水平方向に広がる。接着剤７０は、プリズムの谷部を充填し、一部はプリズムの谷部に沿ってプリズムシート２２’の中心方向に移動する。ダム２７０は、接着剤７０がプリズムの谷部に沿ってプリズムシート２２’の中心方向に移動することを防ぐ。したがって、図面を基に、ダム２７０の右側に位置したプリズムの谷部は、接着剤７０によって少なくとも一部が充填されるが、ダム２７０の左側に位置したプリズムの谷部には、接着剤７０が入り込まない。この後、例えば、ＵＶ又は熱が印加されると、接着剤７０が硬化して、プリズムシート２２’がケース３００に固定される。
【０１９７】
ダム２７０が形成されていないプリズムシートの場合、接着剤７０がプリズムの谷部に沿ってプリズムシート２２’の中心方向に流れ込むことができる。流れ込んだ接着剤７０は、イメージセンサー１３の動作に影響を与えることができる。一方、ダム２７０が形成されているプリズムシート２２’は、接着剤７０が内部に流れ込むことを防ぐだけでなく、半導体パッケージをほとんど完全に密封することができる。したがって、異物が半導体パッケージの内部に流れ込むことがない。
【０１９８】
図２３は、ダム構造を持つプリズムシートの他の例を例示的に示した図であり、図２４a、２４b及び２４cは、図２３に示されたプリズムシートを半導体パッケージのケースに取り付ける過程を例示的に示した図である。図２０において説明した部分は省略し、相違する部分を中心に説明する。
【０１９９】
図２３を参照して、ケース３００の壁部３１５は、第１の上面３１５aと第２の上面３１５bとを有する。第１の上面３１５aと第２の上面３１５bとは、水平方向に平行であり、第１の上面３１５aは、第２の上面３１５bよりも高い。第１の上面３１５aと第２の上面３１５bとの間の段差は、少なくともプリズムシート２２’の厚さ、例えば、プリズムの山部からプリズムシート２２’の平面までの距離と実質的に同一又はこれより大きくてもよい。ここで、第１の上面３１５aの幅はw１であり、第２の上面３１５bの幅はw２である。一方、プリズムシート２２’の水平方向の長さは、カバー３５０の水平方向の長さより小さい。図示の例では、プリズムシート２２’の右側面は、カバー３５０の右側面より少なくとも距離ｄ１だけ左側に位置する。したがって、カバー３５０の下面のうちカバー３５０の右側面からプリズムシート２２’の右側面の間の領域（つまり、幅w１に対応する領域）は、壁部３１５ の第１の上面３１５aに接するように配置され、プリズムシート２２’のプリズム面のうちプリズムシート２２’の右側面から左側に幅w２までの領域は、壁部３１５ の第２の上面３１５bに接するように配置されることがある。
【０２００】
図２４aを参照して、一定量の接着剤７０は、ケース３００の第１の上面３１５aに印加される。カバー３５０及びカバー３５０の下面に取り付けられたプリズムシート２２’は、壁部３１５に向かって下方に移動する。図示されていないが、接着剤７０は、第２の上面３１５bにのみ印加されるか、あるいは、第１の上面３１５a及び第２上面３１５bの両方に印加されてもよい。
【０２０１】
図２４b及び２４cを共に参照して、カバー３５０の下面と接着剤７０が接触すると、カバー３５０の下面によって押された接着剤７０は、水平方向に広がる。カバー３５０の下面によって押された接着剤７０の一部は、水平方向に移動して第２の上面３１５bに届ける。接着剤７０の第１の部分７１は、カバー３５０の下面によって第１の上面３１５aで広がり、第２の部分７２は、プリズム面によって第２上面３１５bで広がる。接着剤７０の第２の部分７２は、プリズムの谷部を充填し、一部は、プリズムの谷部に沿ってプリズムシート２２’の中心方向に移動する。ダム２７０は、接着剤７０の第２の部分７２がプリズムの谷部に沿ってプリズムシート２２’の中心方向に移動することを防ぐ。したがって、第２の上面３１５bにおいて、ダム２７０の右側に位置したプリズムの谷部は、接着剤７０の第２の部分７２によって少なくとも一部が充填されるが、ダム２７０の左側に位置したプリズムの谷部には、接着剤７０の第２の部分７２が入り込まない。この後、例えば、ＵＶ又は熱が印加されると、接着剤７０が硬化し、カバー３５０及びプリズムシート２２’がケース３００に固定される。
【０２０２】
図２５は、プリズムシートモールドを例示的に示した図である。
【０２０３】
図２５を参照して、ダム構造を持つプリズムシートを製造するためのプリズムシートモールド２２”には、プリズムの山部/谷部の延長方向（第１の方向）に沿ってプリズム面の凹モールド２６５が形成され、プリズムの山部/谷部の延長方向に対して垂直な方向（第２方向）に沿ってダムの凹モールド２７５が形成される。ダムの凹モールド２７５は、プリズム面の凹モールド２６５のうち、凸部分の一部を第２の方向に沿って削除して形成することができる。
【０２０４】
図２６a、２６b及び２６cは、ダム構造を持つプリズムシートの更に他の例を例示的に示した図である。
【０２０５】
図２６aにおいて、複数のダム１１０a、１００bがプリズム面に形成されることができる。複数のダム２７０a、２７０bは、プリズムの山部/谷部の延長方向に対して実質的に垂直に形成され、互いに所定の距離だけ離れることができる。ここで、複数のダム２７０a、２７０bの高さは、実質的に同一又は異なってもよい。また、３以上のダムが形成される場合、ダムの間の距離は、実質的に同一又は異なってもよい。
【０２０６】
図２６bにおいて、ダム２７１の断面は、多角形、例えば、四角形に形成されることができ、図２６cにおいて、ダム２７２の断面は、半円筒形に形成されることができる。図２６bと２６cの構造は、図２５に示されたダムの凹モールド２７５の断面によって決定されることができる。図２０に示されたダム２７０と比較すると、ダム２７１の上面は、プリズムの山部/谷部の延長方向に対して実質的に垂直な薄い帯形になることがある。一実施例として、ダム２７１の上面は、プリズムシート２２’の平面に対して実質的に水平に形成されることができる。他の実施例として、ダム２７１の上面は、傾斜面に形成されることができる。更に他の実施例として、ダム２７１の上面から内部に向かって延びられた溝がダム２７１に形成されることができる。
【０２０７】
前述した本発明の説明は、例示のためのものであり、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者は、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更せずに別の具体的な形態で簡単に変形が可能であることを理解できることである。従って、以上で記述した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的ではないことを理解すべきである。
【０２０８】
本発明の範囲は、上記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その平等の概念から導出されるすべての変更又は変形された形態が、本発明の範囲に含まれることとして解釈されるべきである。
【図１】
2021506040.tif 000003
【図２ａ】
2021506040.tif 000004
【図２ｂ】
2021506040.tif 000005
【図３ａ】
2021506040.tif 000006
【図３ｂ】
2021506040.tif 000007
【図３ｃ】
2021506040.tif 000008
【図３ｄ】
2021506040.tif 000009
【図４】
2021506040.tif 000010
【図５】
2021506040.tif 000011
【図６】
2021506040.tif 000012
【図７】
2021506040.tif 000013
【図８】
2021506040.tif 000014
【図９】
2021506040.tif 000015
【図１０】
2021506040.tif 000016
【図１１】
2021506040.tif 000017
【図１２ａ】
2021506040.tif 000018
【図１２ｂ】
2021506040.tif 000019
【図１３ａ】
2021506040.tif 000020
【図１３ｂ】
2021506040.tif 000021
【図１３ｃ】
2021506040.tif 000022
【図１３ｄ】
2021506040.tif 000023
【図１４ａ】
2021506040.tif 000024
【図１４ｂ】
2021506040.tif 000025
【図１５ａ】
2021506040.tif 000026
【図１５ｂ】
2021506040.tif 000027
【図１５ｃ】
2021506040.tif 000028
【図１５ｄ】
2021506040.tif 000029
【図１６ａ】
2021506040.tif 000030
【図１６ｂ】
2021506040.tif 000031
【図１６ｃ】
2021506040.tif 000032
【図１７ａ】
2021506040.tif 000033
【図１７ｂ】
2021506040.tif 000034
【図１８】
2021506040.tif 000035
【図１９】
2021506040.tif 000036
【図２０】
2021506040.tif 000037
【図２１】
2021506040.tif 000038
【図２２ａ】
2021506040.tif 000039
【図２２ｂ】
2021506040.tif 000040
【図２３】
2021506040.tif 000041
【図２４ａ】
2021506040.tif 000042
【図２４ｂ】
2021506040.tif 000043
【図２４ｃ】
2021506040.tif 000044
【図２５】
2021506040.tif 000045
【図２６ａ】
2021506040.tif 000046
【図２６ｂ】
2021506040.tif 000047
【図２６ｃ】
2021506040.tif 000048
【手続補正書】
【提出日】令和2年7月30日(2020.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが実装される領域を取り囲む壁部を含むケースと；
プリズムの山部及び谷部を含むプリズム面と、上記プリズム面に対向する平面とを有し、上記プリズム面は、上記半導体チップに向かっており、上記平面は、カバーに取り付けられ、上記プリズム面には、上記プリズムの山部の延長方向と異なる延長方向にダムが形成されているプリズムシートと、を含む半導体パッケージ。
【請求項２】
上記ダムの延長方向は、上記プリズムの山部の延長方向に対して垂直である請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
上記ダムは、上記プリズムの谷部に形成される請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
上記ダムは、上記プリズムシートの側面近くに形成される請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
上記ダムの高さは、上記プリズムの山部の高さと同一である請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
上記ダムの断面は、三角形である請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
上記ダムの断面は、四角形である請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
上記ダムの延長方向の長さは、上記プリズムシートより短い請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項９】
上記半導体チップは、イメージセンサーである請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項１０】
上記半導体チップの上面に配置される光パス延長層及び上記光パス延長層の上面に形成されたマイクロレンズアレイをさらに含む請求項９に記載の半導体パッケージ。
【請求項１１】
上記プリズムの山部及び上記プリズムの谷部は、交互に配置された第１の傾斜面及び第２の傾斜面に形成され、上記第１の傾斜面の傾斜角と上記第２の傾斜面の傾斜角とは異なっている請求項１に記載の半導体パッケージ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
指紋センサーは、指紋イメージを撮影し、電気信号に変換する。指紋イメージの撮影のために、従来の光学式指紋センサーは、指紋に光を照射し、反射させる光学系を備える。しかしながら、プリズム、反射ミラー、レンズなどの光学系は、一般に相当な体積を持っているため、光学式指紋センサーを備えた電子装置は小型化が困難である。
【０００３】
一方、携帯電話やタブレットなどの携帯用電子装置を中心に指紋センサーを装着した電子装置の種類と数が増加している。電子装置の前面に指紋センサーを装着するには、指紋と接触する指紋センサーのセンシング部が外部に露出されなければならない。したがって、デザインやディスプレイパネルを保護するために、電子装置の前面全体を保護媒体、例えば、カバーグラスや透明フィルムなどで覆う場合には、静電容量の変化を検知するキャパシティブ方式のような指紋センサーを電子装置の前面に装着することは難しい。また、ディスプレイパネルの下部に指紋センサーを位置させることも難しい。
【０００４】
シリコンウエハに形成された電子回路は、チップに分割された後にパッケージングされる。パッケージングは、チップが外部と電気的に接続するようにすると共にチップを保護する。伝統的に、パッケージは、１つの半導体チップを実装してきている。最近、複数の半導体チップを１つのパッケージ内に実装又は積層したり、非半導体構造物を半導体チップ上に積層する必要が生じている。従来のパッケージは、１つの半導体チップを内蔵する構造であるため、半導体チップ又は非半導体構造物を追加に積層するのに適していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
積層した半導体チップ又は非半導体構造物を保護するためにパッケージを密閉するには、パッケージカバーをパッケージの下部構造物に接着剤で固定しなければならない。接着剤を適用した後にパッケージカバーに圧力をかけると、少量の接着剤が、積層された半導体チップ又は非半導体構造物に流れ込む場合がある。非半導体構造物が微細な光学構造物である場合、少量の接着剤によっても正常に動作できなくなるという問題が発生し得る。
【０００６】
特に、非半導体構造物の場合、下部に位置した半導体チップに整列される必要がある場合がある。マシンビジョンなどを用いると、数十マイクロの誤差範囲内で整列することはできるが、マシンビジョンを用いることができない構造であるか、積層と同時に密閉すべき構造では、整列が容易ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
周辺光の明るさが非常に低い環境では、ディスプレイパネルを光源として使用して指紋イメージを生成することができ、それ以外の環境では、周辺光だけでも指紋イメージを生成することのできるディスプレイが提供される。ここで、周辺光又はパネル光は、手指の皮膚を介して拡散される。
【０００８】
手指の皮膚にある指紋の隆線はカバーガラスと接触するが、指紋の谷部はカバーグラスに非接触になる。皮膚-カバーガラス間の屈折率の違いは、空気-カバーガラス間の屈折率の違いよりも相対的に小さいために、指紋の隆線からカバーグラスの内部に直接入射する光の入射角の範囲は、指紋の谷部から空気を介してカバーグラスの内部に入射する光の入射角の範囲と異なるようになる。屈折率の違いによりカバーグラスの内部に入射する光の角度が制限される原理を用いて、指紋の谷部から出ることができない光のみを用いて指紋イメージを生成することができる。
【０００９】
本発明の一態様に係る実施例は、指紋認識機能を備えたディスプレイを提供する。指紋認識機能を備えたディスプレイは、カバーグラスに結合される上面と、交互に配置されているプリズムの山部及びプリズムの谷部を含むプリズム面が形成されている下面とを有し、上記カバーグラスに接触した手指の隆線及び谷部を示す様々な入射角を持つ光を屈折させるディスプレイパネルと、上記ディスプレイパネルの下部に配置され、上記様々な入射角を持つ光の中から検出対象の入射角を持つ検出対象の光を検出して、指紋イメージを生成するイメージセンサー層と、を含むことができる。
【００１０】
一実施例として、上記イメージセンサー層は、上記プリズムの谷部に配置され、上記プリズム面によって屈折された様々な入射角を持つ光を屈折させるマイクロレンズアレイと、上記マイクロレンズの下部に配置された光パス延長層と、上記光パス延長層の下部に配置され、上記マイクロレンズによって屈折された光を検出し、画素の電流を出力するイメージセンサーと、を含み、上記検出対象の光が、上記マイクロレンズから上記イメージセンサーまで進む光パスは傾斜することができる。
【００１１】
一実施例として、上記プリズムの谷部の長さ方向に延びるように上記光パス延長層の上面に形成された整列バーをさらに含み、上記整列バーは、上記マイクロレンズアレイから離れて形成され、上記イメージセンサー層が上記ディスプレイパネルに結合される際に、上記プリズムの谷部に収容されることができる。
【００１２】
一実施例として、２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイを挟んで形成されることができる。
【００１３】
一実施例として、上記マイクロレンズアレイと上記整列バーとは、同時にリフローして形成されることができる。
【００１４】
一実施例として、上記プリズム面は、上記ディスプレイパネルの下面にプリズムシートを取り付けて形成されることができる。
【００１５】
一実施例として、上記ディスプレイパネルは、画素が形成された基板を含み、上記プリズム面は、上記基板の下面に形成されることができる。
【００１６】
一実施例として、上記プリズムの山部と上記プリズムの谷部とは、交互に配置された第１の傾斜面及び第２の傾斜面によって形成され、上記第１の傾斜面は、上記様々な入射角を持つ光の中で上記検出対象の入射角を持つ光を第１の角度で屈折し、上記第１の傾斜面の傾斜角と上記第２の傾斜面の傾斜角とは実質的に同一であってもよい。
【００１７】
一実施例として、上記プリズムの山部と上記プリズムの谷部とは、交互に配置された第１の傾斜面及び第２の傾斜面によって形成され、上記第１の傾斜面は、上記様々な入射角を持つ光の中で上記検出対象の入射角を持つ光を第１の角度で屈折し、上記第１の傾斜面の傾斜角と上記第２の傾斜面の傾斜角とは異なっていてもよい。
【００１８】
一実施例として、上記第１の傾斜面の上端は、上記第２の傾斜面の上端に接続され、上記第１の傾斜面の下端と上記第２の傾斜面の下端とは平行に延びた下面の両端にそれぞれ接続することができる。
【００１９】
本発明の他の態様に係る実施例は、自己整列構造を持つ半導体パッケージを提供する。半導体パッケージは、アクティブ領域と、上記アクティブ領域の周辺に位置する１つ以上のマージン領域とを含み、上記マージン領域の上部に長さ方向に延びられた整列バーが形成された半導体チップ、又はイメージセンサー又は指紋イメージセンサー、及び上記半導体チップ、又は上記イメージセンサー又は上記指紋イメージセンサーの上部に配置され、上記長さ方向に延びられ、上記整列バーが収容される溝が下面に形成された上部構造物を含むことができる。
【００２０】
一実施例として、少なくとも２つ以上の上記整列バーが、上記マージン領域に形成されることができる。
【００２１】
一実施例として、上記整列バーは、上記アクティブ領域を挟んで互いに対向するマージン領域にそれぞれ形成されることができる。
【００２２】
一実施例として、上記整列バーは、同一線上に配置された少なくとも２つ以上のバーセグメントを含むことができる。
【００２３】
一実施例として、上記アクティブ領域の上部に形成され、複数のマイクロレンズから構成されたマイクロレンズアレイをさらに含むことができる。
【００２４】
一実施例として、上記半導体チップの上面に配置され、上記アクティブ領域の全体及び上記マージン領域の少なくとも一部をカバーする光パス延長層を含み、上記マイクロレンズアレイ及び上記整列バーは、上記光パス延長層の上面に形成されることができる。
【００２５】
一実施例として、上記マイクロレンズアレイと上記整列バーとは、同時にリフローして形成されることができる。
【００２６】
一実施例として、上記整列バーは、上記マイクロレンズピッチのn倍(ここで、nは自然数)離れて、上記マージン領域に形成されることができる。
【００２７】
一実施例として、同じマージン領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと同じ距離だけ離れることができる。
【００２８】
一実施例として、同じマージン領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと異なる距離だけ離れることができる。
【００２９】
一実施例として、上記マイクロレンズの高さと上記整列バーの高さとは異なってもよい。
【００３０】
一実施例として、上記マイクロレンズの直径と上記整列バーの幅とは同一であってもよい。
【００３１】
一実施例として、上記上部構造物は、プリズムの山部とプリズムの谷部とを形成するように交互に配置された複数の第１の傾斜面及び複数の第２の傾斜面を含むプリズムシートであり、上記溝は、上記プリズムの谷部であってもよい。
【００３２】
本発明の更に他の態様に係る実施例は、自己整列構造を持つ半導体パッケージを提供する。半導体パッケージは、アクティブ領域と、上記アクティブ領域の周辺に位置する１つ以上のマージンを含む半導体チップと、上記半導体チップの上面に配置され、上記アクティブ領域及び上記マージン領域の少なくとも一部をカバーし、上記アクティブ領域に対応する第１の領域に複数のマイクロレンズから構成されたマイクロレンズアレイが形成され、上記マージン領域に対応する第２の領域に上記整列バーが形成される光パス延長層と、上記光パス延長層の上部に配置され、上記整列バーが収容される溝が下面に上記長さ方向に形成された上部構造物と、を含むことができる。
【００３３】
一実施例として、少なくとも２つ以上の上記整列バーが、上記第２の領域上に形成されることができる。
【００３４】
一実施例として、上記整列バーは、上記第１の領域を挟んで対向する第２の領域上にそれぞれ形成されることができる。
【００３５】
一実施例として、上記マイクロレンズアレイと上記整列バーとは、同時にリフローして形成されることができる。
【００３６】
一実施例として、上記整列バーは、上記マイクロレンズピッチのn倍(ここで、nは自然数)離れて、上記第２の領域上に形成されることができる。
【００３７】
一実施例として、同一の第２の領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと同じ距離だけ離れることができる。
【００３８】
一実施例として、同一の第２の領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと異なる距離だけ離れることができる。
【００３９】
一実施例として、上記上部構造物は、プリズムの山部とプリズムの谷部とを形成するように交互に配置された複数の第１の傾斜面及び複数の第２の傾斜面を含むプリズムシートであり、上記溝は、上記プリズムの谷部であってもよい。
【００４０】
一実施例として、上記上部構造物は、プリズムを形成するように交互に配置された複数の第１の傾斜面及び複数の第２の傾斜面を含むプリズムシートであり、上記第１の傾斜面の上端は、上記第２の傾斜面の上端に接続され、上記第１の傾斜面の下端と上記第２の傾斜面の下端とは、平行に延びられた下面の両端にそれぞれ接続され、上記溝は、上記プリズムの谷部であってもよい。
【００４１】
本発明の更に他の態様に係る実施例は、自己整列構造を持つ半導体パッケージを製造する方法を提供する。自己整列構造を持つ半導体パッケージを製造する方法は、光パス延長層の上面に複数のマイクロレンズパターン及び整列バーパターンを形成する段階と、上記光パス延長層の上に形成された上記複数のマイクロレンズパターン及び上記整列バーパターンをリフローして、マイクロレンズアレイ及び整列バーを形成する段階と、アクティブ領域及び上記アクティブ領域の周辺に位置する１つ以上のマージン領域が含む半導体チップの上面に上記光パス延長層を配置する段階と、上記整列バーが収容される溝が下面に上記長さ方向に形成された上部構造物を上記光パス延長層の上部に配置する段階と、を含むことができる。
【００４２】
一実施例として、上記複数のマイクロレンズパターンと上記整列バーパターンとは、同じ物質で形成されることができる。
【００４３】
一実施例として、上記複数のマイクロレンズパターンは、上記アクティブ領域に対応する上記光パス延長層の上面の第１の領域に形成され、上記整列バーパターンは、上記マージン領域に対応する上記光パス延長層の上面の第２の領域上に形成されることができる。
【００４４】
本発明の更に他の態様に係る実施例は、自己整列構造を持つ半導体パッケージを提供する。半導体パッケージは、アクティブ領域を含む半導体チップと、上記半導体チップの上面に配置され、上記アクティブ領域の少なくとも一部をカバーし、上記アクティブ領域の少なくとも一部に対応する第１の領域に複数のマイクロレンズから構成されたマイクロレンズアレイが形成され、上記第１の領域の周囲に隣接する１つ以上の第２領域に上記整列バーが形成される光パス延長層と、上記光パス延長層の上部に配置され、上記整列バーが収容される溝が下面に上記長さ方向に形成された上部構造物と、を含むことができる。
【００４５】
一実施例として、少なくとも２つ以上の上記整列バーが、上記第２の領域上に形成されることができる。
【００４６】
一実施例として、上記整列バーは、上記第１の領域を挟んで対向する第２の領域にそれぞれ形成されることができる。
【００４７】
一実施例として、上記マイクロレンズアレイと上記整列バーとは、同時にリフローして形成されることができる。
【００４８】
一実施例として、上記整列バーは、上記マイクロレンズピッチのn倍(ここで、nは自然数)離れて、上記第２の領域上に形成されることができる。
【００４９】
一実施例として、同一の第２の領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと同じ距離だけ離れることができる。
【００５０】
一実施例として、同一の第２の領域に形成された２つ以上の整列バーは、上記マイクロレンズアレイのレンズピッチと異なる距離だけ離れることができる。
【００５１】
本発明の更に他の態様に係る実施例は、ダムが形成されているプリズムシートを含む半導体パッケージを提供する。半導体パッケージは、半導体チップが実装される空間を取り囲む壁部を含むケースとプリズムの山部及び谷部を含むプリズム面と上記プリズム面に対向する平面とを有し、上記プリズム面は、上記半導体チップに向かっており、上記平面は、カバーに取り付けられ、上記プリズム面には、上記プリズムの山部の延長方向と異なる延長方向にダムが形成されることができる。
【００５２】
一実施例として、上記ダムの延長方向は、上記プリズムの山部の延長方向に対して垂直であってもよい。
【００５３】
一実施例として、上記ダムは、上記プリズムシートの側面近くに形成されることができる。
【００５４】
一実施例として、上記ダムの高さは、上記プリズムの山部の高さと同一であってもよい。
【００５５】
一実施例として、上記ダム断面は、三角形であってもよい。
【００５６】
一実施例として、上記ダム断面は、四角形であってもよい。
【００５７】
一実施例として、上記ダムの延長方向の長さは、上記プリズムシートより短くてもよい。
【００５８】
一実施例として、上記半導体チップは、イメージセンサーであってもよい。
【００５９】
一実施例として、上記半導体チップの上面に配置される光パス延長層と、上記光パス延長層の上面に形成されたマイクロレンズアレイと、をさらに含むことができる。
【００６０】
一実施例として、上記プリズムの山部と上記プリズムの谷部とは、交互に配置された第１の傾斜面及び第２の傾斜面により形成され、上記第１の傾斜面の傾斜角と上記第２の傾斜面の傾斜角とは異なってもよい。
【００６１】
以下で、本発明は、添付の図面に示されている実施例を参照して説明される。理解を助けるために、添付の図面全体にわたって、同じ構成要素には同じ図面符号が付いている。添付の図面に示された構成は、本発明を説明するために例示的に具現された実施例に過ぎなく、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。特に、添付の図面は、発明の理解を助けるために、一部の構成要素をやや誇張して表している。図面は、発明を理解するための手段なので、図面に表現されている構成要素の幅や厚みなどは、実際に具現する際に変わることがあることを理解すべきである。
【発明の効果】
【００６２】
【図面の簡単な説明】
【００６３】
図１は、指紋認識機能を備えたディスプレイが結合された電子装置のディスプレイを概略に示した例示図である。
【００６４】
図２a及び２bは、パネル光や周辺光を用いて拡散方式の指紋イメージの生成概念の概要を示した図である。
【００６５】
図３a、３b、３c、及び３dは、電子装置において指紋を認識する過程を例示的に示した図である。
【００６６】
図４は、図１のI-I'による指紋認識の機能を備えたディスプレイを示した断面図である。
【００６７】
図５は、図４のディスプレイを組み立てる過程において、イメージセンサー層とディスプレイパネルとを整列する方法を例示的に示した図である。
【００６８】
図６は、一実施例に係るディスプレイパネルの断面を例示的に示した断面図である。
【００６９】
図７は、ディスプレイパネルに結合されたイメージセンサー層の断面を例示的に示した断面図である。
【００７０】
図８は、他の実施例に係るディスプレイパネルの断面を例示的に示した断面図である。
【００７１】
図９は、ディスプレイパネルに結合されたイメージセンサー層の断面を例示的に示した断面図である。
【００７２】
図１０は、積層される上部構造物の整列のための水平整列バーを備えた半導体チップを例示的に示した図である。
【００７３】
図１１は、図１０に示された半導体チップのアクティブ領域とマージン領域とを例示的に示した図である。
【００７４】
図１２a及び１２bは、図１０に示された整列バーを形成する方式を例示的に説明するための図である。
【００７５】
図１３a、１３b、１３c及び１３dは、図１２に示されたマイクロレンズパターン及び整列バーパターンのリフローを例示的に説明するための図である。
【００７６】
図１４a及び１４bは、図１０に示された半導体チップ及びその上部に配置された上部構造物を例示的に示した図である。
【００７７】
図１５a、１５b、１５c及び１５dは、整列バーパターンにより生成される整列バーを例示的に示した図である。
【００７８】
図１６a、１６b及び１６cは、マイクロレンズ間の間隔によって発生する整列エラーを例示的に示した図である。
【００７９】
図１７a及び１７bは、整列バーによる微細整列構造を例示的に示した図である。
【００８０】
図１８は、上部構造物の整列のための垂直整列バーを備えた半導体チップを例示的に示した図である。
【００８１】
図１９は、ダム構造を持つプリズムシートが適用された半導体パッケージを例示的に示した図である。
【００８２】
図２０は、ダム構造を持つプリズムシートの一例を例示的に示した図である。
【００８３】
図２１は、プリズムシートのダム構造を例示的に示した図である。
【００８４】
図２２a及び２２bは、図２０に示されたプリズムシートを半導体パッケージのケースに取り付ける過程を例示的に示した図である。
【００８５】
図２３は、ダム構造を持つプリズムシートの他の例を例示的に示した図である。
【００８６】
図２４a、２４b及び２４cは、図２３に示されたプリズムシートを半導体パッケージのケースに取り付ける過程を例示的に示した図である。
【００８７】
図２５は、プリズムシートモールドを例示的に示した図である。
【００８８】
図２６a、２６b及び２６cは、ダム構造を持つプリズムシートの更に他の例を例示的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００８９】
本発明は、様々な変換を加えることができ、複数の実施例を有することができるので、特定の実施例を図面に例示し、これを詳細な説明において詳細に説明しようとする。しかしながら、これは、本発明を特定の実施形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物ないし代替物を含むものと理解されるべきである。特に、以下に添付の図面を参照して説明する機能、特徴、実施例は、単独に又は他の実施例と組み合わせて具現することができる。本発明の範囲が添付の図面に示された形態にのみ限定されるものではないことに注意すべきである。
【００９０】
一方、本明細書で使用される用語のうち、“実質的に”、“ほぼ”、“略”などのような表現は、実際に具現する際に適用されるマージンや発生可能な誤差を考慮するための表現である。例えば、“実質的に９０°”は、９０°である場合の効果と同じ効果が期待できる角度まで含むという意味として解釈されるべきである。他の例として、“ほとんどない”とは、何かがわずかに存在しても無視できる程度まで含むという意味として解釈されるべきである。
【００９１】
一方、特別な言及がない限り、“側面”、又は“水平”は、図面の左右方向を言及するためのものであり、“垂直”は、図面の上下方向を言及するためのものである。また、特別に定義しない限り、角度、入射角などは、図面に示されている水平面に対して垂直な仮想の直線を基準とする。
【００９２】
添付の図面の全体にわたって、同一又は類似する要素は、同じ図面符号を使用して引用される。
【００９３】
図１は、指紋認識機能を備えたディスプレイが結合された電子装置の概要を示した例示図である。
【００９４】
電子装置は、ディスプレイ２０及びイメージセンサー層１０又は指紋イメージセンサー（図１０の１０’）を含む。イメージセンサー層１０又は指紋イメージセンサー１０’は、上部のカバーグラス３０に位置した手指５０の指紋を撮影し、指紋イメージを生成する。ディスプレイ２０は、プリズム面２２を有するディスプレイパネル２１を含む。イメージセンサー層１０は、プリズム面２２の少なくとも一部又は全部に形成されるか又は取り付けられて任意の位置で指紋イメージを生成することができる。指紋イメージセンサー１０’は、ディスプレイパネル２１の下面に配置され、配置の位置で指紋イメージを生成することができる。イメージセンサー層１０及び指紋イメージセンサー１０’は、ディスプレイパネル２１の下面で占める面積、指紋イメージを生成することができる位置及び/又は付着方法のみが相違するだけで、動作原理と構造は、実質的に同一であるため、以下では、イメージセンサー層１０について最初に説明する。
【００９５】
図１は、電子装置の一例として、前面にカバーグラス３０が取り付けられたスマートフォンを示している。カバーグラス３０の下面には、ディスプレイ２０を露出するための領域を定義する上部及び下部のコーティング領域３２a、３２bが形成される。一方、電子装置の種類によって左右のコーティング領域（図示せず）が上部及び下部のコーティング領域３２a、３２bの両端にそれぞれ接続されることができる。電子装置の前面には、相対的に大きな面積を占めるディスプレイ２０及び相対的に小さい領域を占めるスピーカー、カメラ、及び/又は照度センサーが配置されることができる。カバーグラス３０は、ディスプレイ２０の全体を覆い、電子装置の種類によって電子装置の前面の一部又は全体を覆うこともできる。ディスプレイ２０は、カバーグラス３０の下部に位置し、イメージセンサー層１０は、ディスプレイ２０の下部に位置される。
【００９６】
イメージセンサー層１０は、ディスプレイパネル２１が生成した光（以下、パネルという）及び/又は周辺光を用いて指紋イメージを生成することができる。ここで、周辺光は、パネル光以外の光であり、例えば、太陽による直射光や反射光、又は人工照明から照射された直射光や反射光であってもよい。周辺光は、パネル光と同様に手指の皮膚から拡散されることのできる、赤以上の波長、例えば、赤から近赤外線帯域の波長を持つ光を含むことができる。
【００９７】
図２a及び２bは、パネル光や周辺光を用いて拡散方式の指紋イメージの生成概念の概要を示した図である。
【００９８】
図２a及び２bを参照して、拡散方式は、ディスプレイパネル２１が作成したパネル光３４又は周辺光３３が皮膚を通して拡散される現象を用いて指紋イメージを生成する方式である。指紋の隆線がカバーグラス３０に接触するとき、皮膚を通して拡散した光は、カバーグラス-隆線の接触箇所において、カバーグラス３０の内部に入射し得る。ここで、カバーグラス-隆線の接触箇所は、無限点光源の役割をする。一方、指紋の谷部から照射された光は、空気-カバーグラス３０の界面を介してカバーグラス３０の内部に入射されるので、制限された角度で屈折される。したがって、隆線によって照射された光の入射角と谷によって屈折された光の入射角との間には重複しない範囲が存在し、重複しない範囲の入射角の中から検出対象の入射角が選択されることができる。指紋の隆線から照射された光を検出するため、拡散方式の指紋イメージで指紋の隆線は相対的に明るく現れ、指紋の谷部は、相対的に暗く現れる。拡散方式の指紋イメージを生成する原理は、以下で図３及び図６乃至図８を参照して詳細に説明する。
【００９９】
一実施例として、指紋イメージを生成するために必要なパネル光３４を生成する光源は、ディスプレイパネル２１であってもよい。ディスプレイパネル２１は、R、G、Ｂ画素の組み合わせをターン・オンして、手指に向かって照射されるパネル光３４を生成することができる。ここで、パネル光３４は、例えば、可視光線であり、白光や赤光であってもよい。一方、図２は、手指５０に向かって実質的に垂直に入射するパネル光３４を例示しているが、これは、簡単な表現のためのものであり、パネル光３４の方向を垂直方向に限定するわけではない。手指５０が電子装置のディスプレイパネル２１上の指紋獲得領域３１に位置すると、指紋獲得領域３１の下部に位置したR、G、Ｂ画素の組み合わせ及び/又は指紋獲得領域３１以外の領域の下部に位置したR、G、Ｂ画素の組み合わせがターン・オンされることができる。
【０１００】
他の実施例として、周辺光３３から指紋イメージの生成に必要な光量が十分に提供される環境、例えば、屋外では、ディスプレイは、周辺光３３だけで指紋イメージを生成することができる。一方、図２は、手指５０に向かって実質的に垂直に入射する周辺光３３を例示しているが、これは、簡単な表現のためのものであり、周辺光３３の方向を垂直方向に限定するわけではない。ディスプレイパネル２１を駆動するディスプレイドライバー及び/又は電子装置のアプリケーションプロセッサは、照度センサー１２から周囲の明るさを示す測定値を受信し、これを用いてディスプレイパネル２１を光源として使用するかを決定することができる。例えば、周辺光３３だけで指紋イメージを生成することができるならば、ディスプレイドライバ及び/又は電子装置のアプリケーションプロセッサは、指紋獲得領域３１の下部に位置したR、G、Ｂ画素の組み合わせ、又は指紋獲得領域３１以外の領域の下部に位置したR、G、Ｂ画素の組み合わせをターン・オンしなくてもよい。
【０１０１】
図３a、３b、３c及び３dは、拡散方式に指紋イメージを生成する原理の概略を示した例示図であり、図１の指紋獲得領域３１の一部を拡大して示している。
【０１０２】
図３aを参照して、イメージセンサー層１０は、指紋の隆線によってイメージセンサー層１０の内部に入射された光の中で検出対象の入射角を持つ光のみがイメージセンサー層１０の受光部に届き、検出対象の入射角以外の角度を持つ光は、受光部に届かない構造を有する。つまり、皮膚に入射すると、光は手指５０の皮膚で無限点光源として作用するようになる。手指をカバーグラス３０に位置することになると、カバーグラス３０に接触する部分、例えば、指紋の隆線と、カバーグラス３０に接触しない部分、例えば、指紋の谷部とは、それぞれ異なる入射角の範囲を持つ光をカバーグラス３０の内部に照射する。詳細に、指紋の谷部から照射された光は、皮膚とカバーグラス３０との間に存在している空気を通過した後、カバーグラス３０に入射することになる。したがって、空気とカバーグラス３０との間の屈折率の違いにより、指紋の谷部から照射された光の入射角の範囲は、指紋の隆線からカバーグラス３０の内部に直接照射された光の入射角の範囲も相対的に狭い。指紋の隆線から照射された光及び谷部から照射された光のうち、共通する入射角の範囲の光は除外し、指紋の隆線からのみ照射することのできる入射角、すなわち、検出対象の入射角を持つ光を用いて指紋イメージを生成することができる。以下で、図３b乃至図３dを参照して、この原理を詳しく説明する。
【０１０３】
図３bを参照して、指紋は、隆線と谷とから構成され、隆線は、カバーグラス３０の上面に接触するが、谷は、カバーグラス３０の上面に接触しない。保護媒体は、光が透過することができる視覚的に透明な媒体であり、電子装置の外面が傷つくことを防ぐ。このような保護媒体の一例は、携帯電話の前面に取り付けられてディスプレイパネル２１を保護するカバーグラス３０である。以下では、カバーグラス３０を保護媒体の一例として説明する。
【０１０４】
指紋の隆線と谷とは、カバーグラス３０の上面からイメージセンサー層１０の受光部へ光を照射する多重光源の役割をする。隆線とカバーグラス３０の上面とが接触する箇所Ａは、光源として作用してすべての方向に光を照射するようになり、カバーグラス３０の上面からカバーグラス３０の内部に光を照射する。一方、カバーグラス３０の上面に接触していない谷から照射された光は、谷とカバーグラス３０との間の空気を介してカバーグラス３０の上面の箇所Ｂに届くため、光は、箇所Ｂで屈折される。したがって、箇所Ａからカバーグラス３０の内部に入射した光のカバーグラスの入射角θrは、約０°〜約１８０°の範囲内に属することができるが、箇所Ｂからカバーグラス３０の内部に入射した光のカバーグラスの入射角θvは、空気の屈折率とカバーガラスの屈折率との違いにより、カバーグラスの入射角θrに比べて相対的に狭い範囲内に属することができる。ここで、カバーグラス３０の上面に対して実質的に水平に左に向かう光のカバーグラスの入射角を０°と、カバーグラス３０の上面に対して実質的に垂直に入射した光のカバーグラスの入射角を９０°と、カバーグラス３０の上面に対して実質的に水平に右側に向かう光のカバーグラスの入射角を１８０°と仮定する。以下でカバーグラス３０の内部に入射した光の角度をカバーグラスの入射角という。
【０１０５】
イメージセンサー層１０は、ディスプレイパネル２１の下面に結合される。ディスプレイパネル２１の下面に白光、反射板などの光を生成するための追加構造が必要なＬＣＤとは異なり、ＡＭＯＬＥＤディスプレイなどは、単位画素が光を生成するため、追加構造を必要としない。一方、このようなディスプレイパネル２１の単位画素面積の大部分を占めている電極及び/又は配線は、金属などのように光を遮断する物質により形成することができるが、電気的絶縁のために光学的に透明な媒体、例えば、ＩＭＤなどによって互いに離れる、又は積層されて形成される。これにより、電極及び/又は配線の間には光が通過できる領域が存在する。したがって、カバーグラス３０とイメージセンサー層１０との間に介在されているディスプレイパネル２１は、カバーグラス３０から入射した光が通過できる延びられた光パスを提供することができる。つまり、一般的なカバーガラスより厚いカバーグラスの下面にイメージセンサー層１０を形成することと実質的に同じ結果を期待することができる。以下で詳しく説明されるが、イメージセンサー層１０は、検出しようとする光の入射角を選択可能なる構造を有する。したがって、介在されているディスプレイパネル２１によって入射した光がどの程度屈折される現象が発生したとしても、光の入射角を選択する１つ以上の条件を調整することで、ディスプレイパネル２１の下部でも検出対象の入射角を持つ光を検出することできる。
【０１０６】
プリズム面２２に結合されたイメージセンサー層１０は、カバーグラス３０-ディスプレイパネル２１を通過し、イメージセンサー層１０の上面に入射する光の中から所定の検出対象の入射角θ１を持つ光を選択する。プリズム面２２とマイクロレンズ１１は、光選択構造を形成する。図３cは、イメージセンサー層１０の上面に入射する光の中から、光選択構造によって選択される入射角θr’を持つ光を表し、図３dは、入射角θr’を持つ光のうち、最終的にイメージセンサー１３の受光部に届く検出対象の入射角θ１を持つ光を示す。つまり、光選択構造は、所定の入射角を持つ光が、受光部が位置したイメージセンサー層１０の下部に向かうようにして、検出対象の入射角を持つ光を選択する。ここで、検出対象の入射角θ１を持つ光は、検出対象の光という。
【０１０７】
詳しく、図３cにおいて、光選択構造は、イメージセンサー層１０の内部に入射する光のうち箇所ＡとＢの左方向に入射する光を遮断し、さらに、箇所Ａの右方向に入射する光のうち箇所Ｂの右方向に入射する光の入射角と同じ入射角を持つ光を遮断する。これによって、入射角θr’を持つ光が選択されることができる。例えば、カバーグラスの入射角θrが、約０°〜約１８０°の範囲に属し、カバーグラスの入射角θvが、約４２°〜約１３２°の範囲に属する場合、入射角θr’は、約１３２°〜約１４０°の範囲に属することができるが、これは単に例示に過ぎず、光選択構造の特性に応じて変わることがあるのは勿論のことである。
【０１０８】
さらに、図３dにおいて、光選択構造によって選択された光の中から、受光部に入射する検出対象の入射角θ１を持つ光を選択することができる。例えば、入射角θr’が１３２°〜１４０°の範囲に属する場合、検出対象の入射角θ１は、１３５°〜１４０°の範囲に属することができるが、これは単に例示に過ぎず、マイクロレンズの位置、口径、サイズなどの光選択構造の特性に応じて変わることがあることは勿論のことである。ここで、検出対象の入射角θ１を持つ光は、光選択構造を介して屈折され、最終的に受光部に入射するときの角度θは、検出対象の入射角θ１と異なってもよい。また、図３cと３dは、箇所Ａの左方向に入射する光を遮断し、指紋イメージを生成する構造を例示しているが、箇所Ａの右方向に入射する光を遮断する構造でも、実質的に同じ指紋イメージが生成されることができる。
【０１０９】
検出対象の入射角θ１を持つ光は、指紋の隆線によって生成された光のみが持つことができる角度であるので、これを用いてコントラスト比が相対的に高い指紋イメージを生成することができる。図３bに示したように、指紋がカバーグラス３０の上に位置すると、隆線による光だけでなく、谷による光も共にカバーガラスの内部に入る。従来の光学式指紋センサーは、垂直に入射する光を検出する構造を持っているため、隆線から受光部の上面に向かって実質的に垂直に入射した光だけでなく、谷から受光部の上面に向かって実質的に垂直に入射した光も検出する。したがって、指紋の隆線と谷との間の境界が鮮明ではない、コントラスト比が相対的に低い指紋イメージを生成する。これに対して、本発明による指紋認識機能を備えたディスプレイは、指紋の接触面によって生成された光の中から、隆線によって生成された光の少なくとも一部を検出する構造を持っているため、従来の光学式指紋センサーよりコントラスト比が相対的に高い指紋イメージを生成することができる。
【０１１０】
図４は、図１のI-I’による指紋認識機能を備えたディスプレイを示した断面図である。
【０１１１】
図４を参照して、イメージセンサー層１０は、マイクロレンズ１１と、光パス延長層１２と、イメージセンサー１３と、を含み、ディスプレイ２０は、プリズム面２２を有するディスプレイパネル２１を含む。カバーグラス３０は、ディスプレイパネル２１の上面に取り付けられる。
【０１１２】
ディスプレイパネル２１の下面は、プリズムの谷部とプリズムの山部とが交互に形成されたプリズム面２２である。ディスプレイパネル２１の上面は、カバーグラス３０に取り付けられ、ディスプレイパネル２１の画素が生成した光は、カバーグラス３０を通して外部に出る。プリズム面２２のプリズムの谷部及びプリズムの山部は、第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２により形成される。プリズムの谷部は、カバーグラス３０に向かっており、プリズムの山部は、マイクロレンズ１１に向かっている。第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２の傾斜角は、実質的に同一又は異なってもよい。
【０１１３】
イメージセンサー層１０は、イメージセンサー１３と、イメージセンサー１３の上部に配置された光パス延長層１２と、光パス延長層１２の上部に形成された複数のマイクロレンズ１１と、を含む。マイクロレンズ１１は、プリズム面２２によって１次に屈折された光を２次に屈折させてイメージセンサー１３の受光部１３１に進める。
【０１１４】
光選択構造は、ディスプレイパネル２１のプリズム面２２と、イメージセンサー層１０の上部に形成されたマイクロレンズ１１と、を含む。光選択構造によって、検出対象の入射角を持つ光は、イメージセンサー１３の受光部に届けるが、それ以外の入射角を持つ光は、受光部に届くことができない。ディスプレイパネル２１は、光が通過できる領域よりも光が通過できない領域が相対的に大きいため、プリズム面２２及びマイクロレンズ１１は、光が通過できる領域に位置する必要がある。つまり、プリズム面２２が、光が通過できる領域に対応しない場合、イメージセンサー１３に光がほとんど入射しないことがある。したがって、光が通過できる領域に光選択構造が形成される必要がある。
【０１１５】
一実施例として、プリズム面２２は、ディスプレイパネルの製造プロセス中に、ディスプレイパネル２１の下面にプリズムシートを取り付けて形成されることができる。ディスプレイパネル２１の下面にプリズムシートをまず取り付けた後、マイクロレンズ１１をプリズムシートのプリズムの谷部の内部に配置することにより、光選択構造が完成される。これらの方式は、プリズムシートとマイクロレンズとが結合された状態で、プリズムシートの上面をディスプレイパネル２１の下面に取り付ける方式よりも工程的に有利である。プリズムシートをディスプレイパネルの製造プロセス中に取り付けると、プリズムシートのプリズムの谷部及び/又はプリズムの山部を光が通過できる領域に整列することが非常に容易である。
【０１１６】
他の実施例として、プリズム面２２は、ディスプレイパネル２１の下面に形成されることができる。プリズム面２２は、交互に配置されているプリズムの山部とプリズムの谷部とを含む。ディスプレイパネル２１は、画素が形成された基板を含む。プリズムの山部とプリズムの谷部とは、画素が形成されていない基板の下面をエッチングして形成されることができる。プリズム面２２は、ディスプレイパネル２１の下面の少なくとも一部の領域又は全体に形成されることができる。特に、プリズム面２２がディスプレイパネル２１の下面の全体に形成された場合、イメージセンサー層１０は、任意の位置でプリズム面２２に結合されることができる。
【０１１７】
プリズム面２２を有するディスプレイパネル２１は、ディスプレイに指紋認識機能を具現するためのコストを削減できるという利点がある。指紋認識機能を具現するための既存の技術は、ディスプレイパネルの画素構造を変更しなければならなかった。一方、パッケージングされた指紋認識装置は、ディスプレイパネルの構造を変更する必要はないが、ディスプレイパネルに取り付けるために整列が必要であり、正しく整列されない場合、正常に動作しないこともあり得る。また、パッケージングコストにより、ディスプレイパネルの製造コストが上昇するようになる。
【０１１８】
図５は、図４のディスプレイを組み立てる過程でイメージセンサー層とディスプレイパネルとを整列する方法を例示的に示した図である。
【０１１９】
ディスプレイパネル２１とプリズム面２２とは、検出対象の光がイメージセンサー１３に入射できるように整列される必要がある。プリズムシートのプリズム面２２は、一方向に延びられたプリズムの山部/谷部を含み、ディスプレイパネル２１は、プリズムの山部/谷部に対して水平又は垂直であり、光の進行に影響を与えることのできる複雑な構造、例えば、配線を有する。ディスプレイパネル２１とプリズム面２２とが適切に整列されなければ、イメージセンサー１３が鮮明な指紋イメージを生成することができない。
【０１２０】
例えば、プリズム面２２を含むプリズムシートは、透明エポキシなどの光学的に透明な接着剤を使用して、ディスプレイパネル２１の下面に取り付けられることがある。接着剤を硬化させる前に、例えば、ディスプレイパネル２１の上面側から光を照らすと、ディスプレイパネル２１及びプリズムシートを通過した光がプリズム面２２から出る。プリズム面２２から出る光は、ディスプレイパネル２１とプリズム面２２とが整列する状態によって異なるモアレパターンを示す。
【０１２１】
ディスプレイパネル２１とプリズム面２２との間の整列状態は、これらの２つが光学的に結合された状態でプリズム面２２に形成されるモアレパターンにより決定されることができる。整列イメージは、プリズム面２２の全体又はプリズム面の一部の領域２２aとを、工程装備（図示せず）に接続されているカメラ３５により撮影して獲得することができる。工程装備は、獲得された整列イメージに示されたモアレパターンの特性に応じて、プリズムシートを回転又は水平/垂直に移動し、カメラ３５により撮影された整列イメージでモアレパターンが消えるか、又はパターンの特性が予め設定された条件（例えば、パターン間隔及び/又はパターン幅の最小値など）を充足するまでプリズムシートを回転又は移動させる。例えば、実質的に整列されていない状態でプリズム面２２を撮影して生成された整列イメージ２２a１は、相対的に短い間隔で相対的に最も狭い幅のパターンが繰り返されたモアレパターンを示す。この状態で、工程装備は、プリズムシートを時計/反時計回りに回転又は水平/垂直方向に移動させることができる。ディスプレイパネル２１とプリズム面２２とが整列される方向に回転/移動の途中又は回転/移動の後に撮影された整列イメージ２２a２、２２a３で、パターン間の間隔及びパターンの幅が増加することができる。整列イメージ２２a４は、ディスプレイパネル２１とプリズム面２２とが理想的に整列された状態でモアレパターンが消えることがあることを示す。
【０１２２】
図６は、一実施例に係るディスプレイパネルの断面を例示的に示した断面図であり、図７は、ディスプレイパネルに結合されたイメージセンサー層の断面を例示的に示した断面図である。
【０１２３】
図６と図７を参照して、イメージセンサー層１０は、マイクロレンズ１１と、光パス延長層１２と、イメージセンサー１３と、を含む。光選択構造は、ディスプレイパネル２１に形成又は結合されたプリズム面２２及びマイクロレンズ１１を含む。プリズム面２２及びマイクロレンズ１１は、カバーグラス３０-ディスプレイパネル２１を通過して、イメージセンサー層１０の内部に向かって様々な入射角で入射した光の中で検出対象の光を選択する。
【０１２４】
図６において、プリズム面２２は、第１の傾斜面２２１と第２の傾斜面２２２とを含む。交互に配置された第１の傾斜面２２１と第２の傾斜面２２２とは、交互にプリズムの山部とプリズムの谷部とを形成する。プリズムの山部は、マイクロレンズ１１に向かっており、プリズムの谷部は、ディスプレイに向かっている。
【０１２５】
プリズム面２２の第１の傾斜面２２１は、左上から右下方向に入射した光４０、４１、４２を屈折させ、第２の傾斜面２２２は、右上から左下方向に入射した光を屈折させる。このために、第１の傾斜面２２１は、プリズムの山部２２３aとプリズムの谷部２２４bとの間に傾斜して形成され、第２の傾斜面２２２は、プリズムの山部２２３aとプリズムの谷部２２４aとの間に傾斜して形成される。図６において、第１の傾斜面２２１の傾斜角はθP１であり、第２の傾斜面２２２の傾斜角は、θP２である。添付の図面に示された実施例は、θP１とθP２が異なって表現されているが、θP１とθP２は、実質的に同一であってもよい。添付の図面に示された実施例において、θP１は、約１５°〜約２０°であり、θP２は、約３０°〜５０°であると仮定する。θP２が大きいほど受光部１３１に入射する検出対象の光の光量が増加することができる。第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２によって形成されたプリズムの山部及びプリズムの谷部は、θP１+θP２であり、内角θP１+θP２又はプリズムピッチ（即ち、プリズムの山部２２３a-プリズムの山部２２３bの間隔又はプリズムの谷部２２４a-プリズム谷２２４bの間隔）によって受光部１３１に入射することができる検出対象の入射角が決定されることができる。
【０１２６】
第２の傾斜面２２２は、右上から左下方向に入射した光を遮断することができる。このために、第２の傾斜面２２２の表面には、吸光物質を含む吸光層が形成されることができる。第２の傾斜面２２２の表面に形成された吸光層は、右上から左下方向に入射した光を吸収する。その結果、検出対象の入射角以外の角度を持つ光は、受光部１３１に届かない。
【０１２７】
図７において、マイクロレンズ１１は、プリズム面２２を通過した光を屈折させ、イメージセンサー層１０の下部、即ち、イメージセンサー１３に向かうようにする。マイクロレンズ１１による入射角の選択性を高めるために、マイクロレンズ１１とイメージセンサー１３との間に光パス延長層１２が介在されることができる。光パス延長層１２の厚さは、例えば、マイクロレンズ１１の中心部の厚さの約５倍以上であることもあるが、これは例示に過ぎず、マイクロレンズ１１の球面収差、検出対象の入射角など様々な要因によって増加するか減少することがある。ここで、マイクロレンズ１１と光パス延長層１２との屈折率は実質的に同一であってもよい。一方、光パス延長層１２の上面のうちマイクロレンズ１１が形成されていない一部の領域には、吸光物質を含む吸光層１２１が形成されることができる。吸光層１２１は、検出対象の入射角以外の入射角を持つ光が、光パス延長層１２の内部を通過してイメージセンサー１３に入射することを遮断することができる。
【０１２８】
受光部１３１に入射する光の光量を増加させるためのマイクロレンズの一般的な用度の代りに、このイメージセンサー層１０では、特定角の光のみ受光部１３１に入射させるための用度にマイクロレンズ１１を使用する。マイクロレンズ１１は、プリズム面２２の下部に位置し、プリズム面２２から離れる。これにより、プリズム面２２又はマイクロレンズ１１の屈折率とは異なる屈折率を持つ物質、例えば、空気がプリズム面２２とマイクロレンズ１１との間に介在されることができる。プリズム面-空気間の屈折率の差異、及び空気-マイクロレンズ間の屈折率の差異を用いて、カバーグラス３０の上面から照射された光のうち、検出対象の光は適切に設計された光パスを通過するようにし、検出対象の入射角を持っていない光は、光パスを外れるようにすることができる。
【０１２９】
イメージセンサー１３は、基板１３０に形成された受光部１３１と、受光部１３１の上部又は下部に形成される金属層１３２と、を含む。受光部１３１は、入射した光を検出して画素電流を生成する。生成された画素電流は、金属層によって外部に出力されることができる。
【０１３０】
入射角の選択性を向上させるために、マイクロレンズ１１の中心と受光部１３１の中心とは一致しないことがある。図７において、受光部１３１は、マイクロレンズ１１の右下に位置する。ここで、受光部１３１の位置は、マイクロレンズ１１によって屈折された検出対象の光が届ける位置であり、検出対象の入射角、マイクロレンズ１１の屈折率、光パス延長層１２の高さなどのような様々な要因によって決定されることができる。これらの配置によって、イメージセンサー層１０の入射角の選択性が向上することができる。
【０１３１】
一方、入射角の選択性を向上させるために、受光部１３１の幅は、マイクロレンズ１１の幅に比べて相対的に狭く形成されることができる。受光部１３１の幅が大きい場合、検出対象の入射角以外の角度を持つ光も検出されることができる。したがって、検出対象の光が光選択構造によって屈折されるときに届ける箇所に受光部１３１が形成されると、検出対象の入射角以外の角度を持つ光は、受光部１３１が形成されていない基板１３０の下面に届くようになる。
【０１３２】
光パスを形成し、電気配線のための金属層１３２は、受光部１３１の上部に形成（ＢＳＩ（Back Surface Illumination）構造）されることができる。一方、受光部１３１の下部に形成された金属層は、電気配線の役割（ＦＳＩ（Front Surface Illumination）構造）のみをすることができる。金属層１３２を構成する複数の金属ラインは、受光部１３１に制御信号を伝達するか、又は受光部１３１が生成した画素電流を外部に引き出すための電気配線を形成する。複数の金属ラインは、ＩＭＤ（Inter Metal Dielectric）などによって相互に電気的に絶縁されることができる。また、複数の金属ラインによって定義された光パス１３３もＩＭＤで形成されることができる。一例として、マイクロレンズ１１によって選択された光は、受光部１３１の表面に傾斜して入射するため、光パスも傾斜して形成されることができる。一方、光パス１３３は、一般的なＣＩＳ（CMOS Image Sensor）の光パスよりも相対的に狭い断面積を持つように形成されることができる。他の例として、複数の金属ラインによって定義された光パス１３３は、受光部１３１の上面に垂直に形成されることもできる。参考として、相対的に狭い断面積を持つ光パスは、韓国の特許公開公報第１０-２０１６-００４８６４６号に開示されており、ここに一体として参照される。
【０１３３】
以下では、イメージセンサー層１０への入射角によって検出対象の光が選択される方式を説明する。
【０１３４】
図７は、入射角θに応じて水平方向に異なる位置に届くようになる光４０、４１、４２を例示している。以下で、入射角は、ディスプレイパネル２１のプリズム面２２に入射するときの光の進行方向とディスプレイパネル２１の上面に垂直な直線との間の角度を意味する。
【０１３５】
検出対象の入射角θ１より大きい入射角θを持つ光４０は、プリズム面２２の第１の傾斜面２２１及びマイクロレンズ１１によって時計回りに屈折される。ここで、検出対象の入射角θ１は、カバーグラス３０から照射されるときのカバーグラスの入射角と実質的に同一である。検出対象の入射角θ１より大きい入射角θを持つ光４０が第１の傾斜面２２１で屈折され、マイクロレンズ１１に入射される比率は、他の光４１、４２に比べて低い。基本的に、光４０は、第１の傾斜面２２１のうち箇所fからプリズム面の谷部２２４bの間に入射することがあり、これは、箇所fから第１の傾斜面２２１の山部２２３aに向かって進む光４０が、第１の傾斜面２２１の左側に位置したプリズム面２２の谷部２２４aによって遮断されるためである。しかしながら、第１の傾斜面２２１のうち箇所dとプリズム面の谷部２２４bとの間に入射した光４０は屈折され、隣接するマイクロレンズ１１の間の領域に向かうようになる。該領域に吸光層１２１が形成された場合、屈折された光４０１は、吸光層１２１によって遮断される。また、箇所eから箇所dの間に入射した光４０は屈折され、マイクロレンズ１１に向かうが、箇所gからマイクロレンズ１１への入射角が急激に増加するため、箇所gを経てマイクロレンズ１１の右側に向かう屈折された光４０１は、実質的に反射される。したがって、第１の傾斜面２２１の箇所fから箇所eの間に入射する光４０のみが、マイクロレンズ１１によって屈折されてイメージセンサー１３に向かうようになる。第１の傾斜面２２１の箇所fから箇所eの間に入射し、第１の傾斜面２２１及びマイクロレンズ１１によって屈折された光４０２は箇所f４に向かうが、金属層１３２によって遮断される。
【０１３６】
検出対象の入射角θ１を持つ光４１は、第１の傾斜面２２１でマイクロレンズ１１に向かって時計回りに屈折される。ここで、プリズム面２２の屈折率が空気の屈折率よりも相対的に大きいので、第１の傾斜面２２１での屈折角が入射角よりも相対的に大きい。
【０１３７】
第１の傾斜面２２１から出た光４１１は、マイクロレンズ１１でイメージセンサー１３に向かって屈折される。マイクロレンズ１１の球面収差は、検出対象の入射角θ１を持つ光４１が第１の傾斜面２２１によって屈折されて入射するとき、受光部１３１に向かうことができるように決定される。この場合、屈折された光４１１のマイクロレンズ１１への入射角は、実質的に２０°以下であってもよい。マイクロレンズ１１の箇所aでの法線は、屈折された光４１１の入射角と実質的に同一であるため、光４１１は屈折せずに受光部１３１に向かうようになる。箇所aから箇所bに行くほど法線と光４１１との間の角度は法線の左方向、即ち、反時計回りに増加し、箇所aから箇所cに行くほど法線と光４１１との間の角度は法線の右方向、即ち、時計回りに増加する。従って、光４１１は、箇所bで時計回りに屈折されてイメージセンサー１３に向かうようになり、光４１１は、箇所cで反時計回りに屈折されてイメージセンサー１３に向かうようになる。箇所bで右側に入射する光４１１の入射角は、マイクロレンズ１１への入射角が急激に大きくなるため、箇所bを経てマイクロレンズ１１の右側に向かう屈折された光４１１は、実質的に反射される。ここで、光４１１は、空気を介してマイクロレンズ１１に入射し、空気の屈折率がマイクロレンズの屈折率よりも相対的に小さいため、マイクロレンズ１１による屈折角は、マイクロレンズ１１への入射角よりも相対的に小さい。
【０１３８】
検出対象の入射角θ１より小さい入射角θを持つ光４２は、第１の傾斜面２２１でマイクロレンズ１１に向かって屈折される。光４２の入射角θが小さくなると、第１の傾斜面２２１に対する入射角が大きくなる。第１の傾斜面２２１に対する入射角が全反射角より大きくなると、光４２は、第１の傾斜面で全反射される。光４２の入射角θが小さくなるほど、第１の傾斜面２２１によって屈折された光４２１は、マイクロレンズ１１の左側に向かうようになる。マイクロレンズ１１の左側に入射した光４２１は、マイクロレンズ１１によって屈折されたイメージセンサー１３に向かうようになる。マイクロレンズ１１によって屈折された光４２２は、箇所f３に向かうが、金属層１３２によって遮断される。
【０１３９】
図８は、他の実施例に係るディスプレイパネルの断面を例示的に示した断面図であり、図９は、ディスプレイパネルに結合されたイメージセンサー層の断面を例示的に示した断面図である。図６及び図７と実質的に同一又は類似する構成要素についての説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【０１４０】
図８及び図９を参照して、イメージセンサー層１０は、マイクロレンズ１１と、光パス延長層１２と、イメージセンサー１３と、を含む。光選択構造は、ディスプレイパネル２１のプリズム面２２b及びマイクロレンズ１１を含む。プリズム面２２b及びマイクロレンズ１１は、カバーグラス３０-ディスプレイパネル２１を通過して、イメージセンサー層１０の内部に向かって様々な入射角で入射した光の中から検出対象の光を選択する。
【０１４１】
図８において、プリズム面２２bは、自己整列（self-align）及び自己支持（self-support）の構造を有する。図６のプリズム面２２と比較すると、プリズム面２２bは、プリズムの山部のピークが削除されている構造である。詳しく、第１の傾斜面２２１の上端２２１aは、第２の傾斜面２２２の上端２２２aに結合してプリズムの谷部を形成し、ディスプレイパネル２１の上面に対して実質的に平行に側面方向に延びられた下面２２５の両端が、第１の傾斜面２２１の下端２２１bと第２の傾斜面２２２の下端２２２bとを接続する。下面２２５の幅は、隣接する２つのマイクロレンズ１１間の距離と実質的に同一又は小さくてもよい。したがって、プリズム面２２bの下面２２５をマイクロレンズ１１間に配置するだけでプリズム面２２bとマイクロレンズ１１とが整列されることができる。また、実質的に平らな下面２２５によってプリズム面２２bが支持され得るため、プリズム面２２bを支持又は固定するための別の構造が要求されないことがある。
【０１４２】
図１０は、上部構造物に結合するための整列バーを備えた半導体チップを例示的に示した図面であり、図１１は、図１０に示された半導体チップのアクティブ領域とマージン領域を例示的に示した図である。ここで、上部構造物は、例えば、プリズム面２２が形成されたディスプレイ２０又はプリズムシートとディスプレイパネル２１を含むディスプレイ２０であり、半導体チップは、例えば、イメージセンサー１３又は指紋イメージセンサー１０’であってもよく、必ずしもこれらに限定されるわけではない。
【０１４３】
図１０及び図１１を共に参照して、プリズム面２２に結合する指紋イメージセンサー１０’は、その上部に形成された整列バー１１０t、１１０bを含む。整列バー１１０t、１１０bは、イメージセンサー１３上に又は光パス延長層１２上に形成されることができる。整列バー１１０t、１１０bは、マイクロレンズアレイ１１’と同時に形成される。光パス延長層１２は、イメージセンサー１３の上面を平坦化するためにイメージセンサー１３の上面に直接形成された平坦化層であっても、又は、独立的に製造されてイメージセンサー１３の上面に結合された光学的に透明な基板であってもよい。以下では、ＣＩＳ（CMOS Image Sensor）をイメージセンサー１３の一例として説明するが、これらに限定されない。
【０１４４】
イメージセンサー１３は、アクティブ領域１３４と、マージン領域１３５と、パッド領域１３６と、から構成される。アクティブ領域１３４は、受光部を含む画素が配置されている領域である。マージン領域１３５は、アクティブ領域１３４の周辺に位置する。マージン領域１３５は、アクティブ領域１３４の画素を駆動するか、又は画素から出力された信号を処理する駆動/処理回路が配置されるか、又はアクティブ領域１３４とは異なり、画素が配置されない領域である。マージン領域１３５は、位置に従って１つ以上のサーブマージン領域に区分されることができ、図１０には、４つのサーブマージン領域１３５l、１３５r、１３５t、１３５bが例示されている。ここで、互いに垂直な２つのサーブマージン領域の一部は重畳されることができる。ＣＩＳの場合、アクティブ領域１３４は、画素アレイが配置されている領域であり、マージン領域１３５は、画素アレイを取り囲む画素が配置されていない領域であってもよい。パッド領域１３６は、イメージセンサー１３の外郭領域であり、外部との電気的接続のための複数の金属パッドが配置されている領域である。イメージセンサー１３の種類に応じて、マージン領域１３５が非常に小さいか存在しないこともある。
【０１４５】
一実施例として、光パス延長層１２が独立的に製造されてイメージセンサー１３と結合する場合、光パス延長層１２は、イメージセンサー１３のアクティブ領域１３４に対応する第１の領域１２a及びイメージセンサー１３のマージン領域１３５に対応する１つ以上の第２領域１２l、１２r、１２t、１２bから構成される。複数のマイクロレンズ１１から構成されたマイクロレンズアレイ１１は、第１の領域１２aに形成され、整列バー１１０tは、複数の第２領域１２l、１２r、１２t、１２bのうち第２の領域１２tに形成される。マイクロレンズ１１は、上から見て円形であり、光パス延長層１２の上面に接しない凸面及び光パス延長層１２の上面に接する平面を含む。一方、マイクロレンズ１１は、半円筒形状を持つこともある
【０１４６】
２つ以上の整列バー１１０tが第２の領域１２tに形成されることができる。一方、２つ以上の整列バー１１０bが第２の領域１２bにさらに形成されることができる。図示されていないが、１つの整列バー１１０t、１１０bは、同一線上に形成された少なくとも２つ以上のバーセグメントから構成されることができる。同じ領域に形成された整列バー１１０t及び/又は１１０bの個数は、形成された領域の幅及び/又はマイクロレンズアレイ１１’のレンズピッチによって変わることがある。
【０１４７】
ここで、光パス延長層１２の第１の領域１２aとイメージセンサー１３のアクティブ領域１３４とは一致しても、一致しなくてもよい。詳しく、第１の領域１２aは、アクティブ領域１３４の垂直方向の上部に位置し、アクティブ領域１３４と同じ面積及び形態を持つことができる。したがって、第１の領域１２aは、アクティブ領域１３４の全体をカバーすることができる。一方、第１の領域１２aは、アクティブ領域１３４の一部の垂直方向の上部に位置し、アクティブ領域１３４とは異なる面積と/又は形態を持つこともできる。したがって、第１の領域１２aは、アクティブ領域１３４の一部をカバーすることができる。
【０１４８】
これと同様に、光パス延長層１２の第２領域１２l、１２r、１２t、１２bとイメージセンサー１３のマージン領域１３５とは一致しても、一致しなくてもよい。例えば、第１の領域１２aがアクティブ領域１３４の一部のみをカバーするか、或いは、イメージセンサー１３にマージン領域１３５が存在しない場合、光パス延長層１２の第２領域１２l、１２r、１２t、１２bは、アクティブ領域１３４の一部の垂直方向の上部に位置することもできる。
【０１４９】
他の実施例として、光パス延長層１２がイメージセンサー１３の一部（例えば、平坦化層）であるか、或いは、省略されている場合、１対の整列バー１１０tは、イメージセンサー１３のサーブマージン領域１３５tに形成される。さらに、１対の整列バー１１０bは、イメージセンサー１３のサーブマージン領域１３５bにさらに形成されることができる。
【０１５０】
図１２a及び１２bは、図１０に示した整列バーを形成する方式を例示的に説明するための図であり、図１３a、１３b、１３c及び１３dは、図１１に示したマイクロレンズパターン及び整列バーパターンのリフローを例示的に説明するための図である。
【０１５１】
図１２aと１２bを共に参照して、プリズム面２２を有するディスプレイパネル２１の下部に結合される場合、指紋イメージセンサー１０’の整列に用いられる整列バー１１０t、１１０bは、マイクロレンズアレイ１１’と同時に形成される。整列バー１１０t、１１０bをマイクロレンズアレイ１１’と同時に形成すると、イメージセンサー１３の上面又は光パス延長層１２の上面の高さのばらつきが発生しないことがある。整列バー１１０t、１１０bとマイクロレンズアレイ１１’を別個に形成する場合、イメージセンサー１３の上面又は光パス延長層１２の上面は、エッチング及び/又は硬化によってその高さが不均一になり得る。これにより、整列バー１１０t、１１０bの高さが異なるようになることがある。整列バー１１０t、１１０bの高さが異なるようになると、ディスプレイパネル２１の下部に結合する際に、指紋イメージセンサー１０が傾くことがあり、これを再び補正しなければならない。これに対して、整列バー１１０t、１１０bとマイクロレンズアレイ１１’とを同じパターニング-リフロー-硬化工程を介して形成すると、イメージセンサー１３の上面又は光パス延長層１２の上面の全体の平坦度の変化を最小限に抑えることができる。
【０１５２】
図１３a及び１３bを参照して、イメージセンサー１３の上面又は光パス延長層１２の上面にマイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’が同じパターニング工程によって形成される。マイクロレンズパターン１１”は、アクティブ領域１３４又は第１の領域１２aに形成され、整列バーパターン１１０t’は、サーブマージン領域１３５t又は第２の領域１２tに形成される。マイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’を形成するために使用される素材は同一であり、光学的に透明であってもよい。
【０１５３】
マイクロレンズパターン１１”は、実質的に円筒形に形成され、整列バーパターン１１０t’は、立方体で形成される。同じパターニング工程によって形成されるため、マイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’の厚さは同一であってもよい。一方、マイクロレンズパターン１１”の直径の整列バーパターン１１０t’の幅は、実質的に同一であってもよい。
【０１５４】
図１３c及び１３dを共に参照して、マイクロレンズ１１及び整列バー１１０tは、マイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’をリフロー（reflow）して形成される。固体状態のマイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’に熱を加えると、マイクロレンズパターン１１”及び整列バーパターン１１０t’は溶融して液体化する。この場合、イメージセンサー１３の上面又は光パス延長層１２の上面に接しているパターン１１”及び１１０t’の下面の形状は維持されるが、液状化した上部は、表面張力によって曲面を形成するようになる。
【０１５５】
円筒形のマイクロレンズパターン１１”の体積とマイクロレンズ１１の体積とが同一であると仮定すると、マイクロレンズ１１の高さは、マイクロレンズパターン１１”の高さより大きい。液状化したマイクロレンズパターン１１”は、表面張力によって円球状をしている。マイクロレンズパターン１１”の直径及び厚さによって異なるが、 円球の中心は、通常パターン-上面の界面より下方にあるため、液状化したマイクロレンズパターン１１”の中心は、周囲よりも高くなる。即ち、液状化したマイクロレンズパターン１１”の表面に放射状に作用する表面張力によってレンズの凸面が形成されるようになる。
【０１５６】
同様に、立方体である整列バーパターン１１０t’の体積と整列バー１１０tの体積とが同一であると仮定すると、整列バー１１０tの高さは整列バーパターン１１０t’の高さより大きく、マイクロレンズ１１の高さより大きいこともある。ここで、マイクロレンズパターン１１”と整列バーパターン１１０t’の高さ及び幅（マイクロレンズパターンの直径）は、実質的に同一であると仮定する。液状化した整列バーパターン１１０t’の表面も表面張力が作用して曲面を形成するようになる。マイクロレンズパターン１１”とは異なり、整列バーパターン１１０t’は、下面が長方形であるため、長さ方向に対して垂直な側面方向に作用する表面張力は、長さ方向に作用する表面張力よりも非常に大きい。これにより、液状化した整列バーパターン１１０t’の中心は、周辺よりも高くなり、整列バー１１０tの中心の高さは、マイクロレンズ１１の中心の高さより大きくなる。
【０１５７】
指紋イメージセンサー１０’は、ディスプレイパネル２１のプリズム面２２に取り付けられるときに自己整列されることができる。整列バー１１０t、１１０bは、プリズムの谷部に結合される。マイクロレンズアレイ１１’を構成する複数のマイクロレンズ１１は、互いに一定距離離れて形成される。したがって、プリズム面２２のプリズムの山部は、マイクロレンズ１１間の領域に配置され、マイクロレンズ１１及び整列バー１１０t、１１０bは、プリズムの谷部の内部に位置するようになる。したがって、整列作業がなくても、指紋イメージセンサー１０’をプリズム面２２に結合させることができる。
【０１５８】
以上では、リフロー方式によってマイクロレンズアレイと整列バーとを同時に形成する方式を説明したが、 陰刻形態のマイクロレンズアレイと整列バーとが形成されているテンプレートを用いて射出成形した後、指紋イメージセンサー１０’又は光パス延長層１２の上面に転写（imprint）する方式でもマイクロレンズアレイ１１’と整列バーとを同時に形成することができる。以外にも、様々な方式、例えば、レーザーパルスを用いたエッチング方式、ドライエッチング方式、レーザーを用いたガラス表面加工方式、ポリマーのレーザー蒸着などにより、マイクロレンズアレイと整列バーとを同時に形成することができる。
【０１５９】
図１４a及び１４bは、図１０に示された半導体チップ及びその上部に配置された上部構造物を例示的に示した図であり、図１４aは、上部構造物が配置されている状態の断面図であり、図１４bは、Ａ部分の拡大図である。ここで、上部構造物は、例えば、プリズム面２２aが形成されているディスプレイパネル２１又はプリズムシート２２’（図１９を参照）が取り付けられたディスプレイパネル２１又はカバー３５０（図１９を参照）であり、半導体チップは、例えば、イメージセンサー１３又は指紋イメージセンサー１０’であってもよく、必ずしもこれらに限定されるわけではない。
【０１６０】
図１４a及び１４bを共に参照して、プリズム面２２aは、プリズムシートの一面であってもよい。プリズム面２２aは、第１の傾斜面２２１と第２の傾斜面２２２とを含む。交互に配置された第１の傾斜面２２１と第２の傾斜面２２２とは、交互にプリズムの山部とプリズムの谷部とを形成する。プリズムの山部は、マイクロレンズ１１に向かっており、プリズムの谷部は、プリズムシートの上面２２６に向かっている。
【０１６１】
プリズム面２２aは、自己支持（self-support）の構造を持つことができる。第１の傾斜面２２１の上端２２１aは、第２の傾斜面２２２の上端２２２aに結合されてプリズムの谷部を形成し、プリズム面２２aの上面２２６と実質的に平行に側面方向に延びられた下面２２５の両端２２５a、２２５bが、第１の傾斜面２２１の下端と第２の傾斜面２２２の下端とを接続することができる。下面２２５の幅は、隣接する２つのマイクロレンズ１１間の離隔距離と実質的に同一又は小さくてもよい。実質的に水平な下面２２５によってプリズム面２２が支持され得るため、プリズム面２２aを支持又は固定するための別の構造が要求されない。
【０１６２】
一方、第１の傾斜面２２１の傾斜角と第２の傾斜面２２２の傾斜角とが同一又は異なってもよい。傾斜角は、プリズム面２２aの上面２２６に垂直な直線と第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２との間の角である。傾斜角が増加すると、傾斜角が大きい傾斜面を介して入射できる光の量が増加するようになる。
【０１６３】
水平整列バー１１０tは、マイクロレンズアレイ１１’のレンズピッチＰのn倍（ここで、nは、自然数)離れて形成されることができる。また、２つ以上の水平整列バー１１０tが形成される場合、水平整列バー１００tのピッチは、レンズピッチＰと同一であるか、又はレンズピッチＰのn倍であってもよい。ここで、レンズピッチＰは、マイクロレンズ１１の中心間の間隔と定義され、プリズムピッチ（プリズムの谷部-プリズムの谷部の距離）と同一又は小さくてもよい。マイクロレンズ１１の直径（又は幅）Ｗlensと水平整列バー１１０tの幅Ｗdamとは、実質的に同一であり、プリズムピッチと同一又は小さくてもよい。水平整列バー１１０tをレンズピッチＰのn倍離れるようにすることで、プリズム面２２を、何らの変形や加工なしでそのままイメージセンサー１３又は光パス延長層１２の上面に配置することができる。
【０１６４】
一方、水平整列バー１１０tは、マイクロレンズ１１と同じ素材で形成されるため、マイクロレンズ１１近くに形成される場合、干渉を引き起こす可能性がある。したがって、マイクロレンズアレイ１１’の最外郭に位置したマイクロレンズ１１と水平整列バー１１０tの間には、マイクロレンズ１１が配置されなくてもよい。
【０１６５】
図１５a、１５b、１５c及び１５dは、整列バーパターンにより生成された整列バーなどを例示的に示した図である。
【０１６６】
図１５aを参照して、水平整列バー１１０tの幅Ｗdamは維持しながら、高さＨdamを増加させることができる。このために、水平整列バーパターン１１０t’の高さＨdam'をマイクロレンズパターン１１”の高さよりもｄｈ’ほど大きく形成する。ここで、マイクロレンズパターン１１”の直径と水平整列バーパターン１１０t’の幅とは、実質的に同一であり、水平整列バーパターン１１０t’は、マイクロレンズアレイ１１’の最外郭に位置したマイクロレンズ１１からレンズピッチＰのn倍ほど離れる。一方、複数の水平整列バーパターン１１０t’間のピッチは、レンズピッチＰと実質的に同一である。この場合、水平整列バー１１０tの高さＨdamは、マイクロレンズ１１の高さＨlensよりもｄｈほど大きくなり得る。水平整列バー１１０tの高さＨdamが増加するほど、プリズム面２２aを固定する効果が向上することができる。
【０１６７】
図１５bを参照して、水平整列バー１１０tの高さＨdamをマイクロレンズ１１の高さＨlensと同じにすることができる。このために、水平整列バーパターン１１０t’の高さＨdam'をマイクロレンズパターン１１”の高さよりもｄｈ’ほど小さく形成する。ここで、マイクロレンズパターン１１”の直径と水平整列バーパターン１１０t’の幅とは、実質的に同一であり、水平整列バーパターン１１０t’は、マイクロレンズアレイ１１’の最外郭に位置したマイクロレンズ１１からレンズピッチＰのn倍ほど離れる。一方、複数の水平整列バーパターン１１０t’間のピッチは、レンズピッチＰと実質的に同一である。プリズムの谷部の高さ及び/又は傾斜角がマイクロレンズ１１を収容するのに適しているが、高さの異なる水平整列バー１１０tを収容するには適切でない場合に図示の構造を適用することができる。
【０１６８】
図１５cを参照して、水平整列バー１１０tの高さＨdamをマイクロレンズ１１の高さＨlensと同じにすることができる。このために、水平整列バーパターン１１０t’の幅Ｗdam’をマイクロレンズパターン１１”の幅より小さく形成する。ここで、マイクロレンズパターン１１”の高さと水平整列バーパターン１１０t’の高さＨdam’とは実質的に同一であり、水平整列バーパターン１１０t’は、マイクロレンズアレイ１１’の最外郭に位置したマイクロレンズ１１から一定距離離れる。一方、複数の水平整列バーパターン１１０t’のピッチＰ２は、レンズピッチＰ１と異なる。水平整列バー１１０tの幅Ｗdamは、水平整列バーパターン１１０t’の幅Ｗdam’と実質的に同一であるため、ピッチＰ２をレンズピッチＰ１と同じにすると、整列バーがプリズム面２２aを整列する機能を失うことがある。したがって、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第２の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第１の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より大きくてもよい。一方、図示されていないが、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第１の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第２の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より小さくてもよい。
【０１６９】
図１５d を参照して、水平整列バー１１０tの高さＨdam、幅Ｗdam及びピッチＰ２をマイクロレンズ１１の高さＨlens、幅Ｗlens及びピッチＰ１と異なるように形成することができる。このために、水平整列バーパターン１１０t’の幅Ｗdam’をマイクロレンズパターン１１”の幅より小さくし、高さＨdam’は、マイクロレンズパターン１１”の高さより大きくし、ピッチＰ２は、レンズピッチＰ１と異なるように形成する。ここで、水平整列バーパターン１１０t’は、マイクロレンズアレイ１１’の最外郭に位置したマイクロレンズ１１から一定距離離れる。ここで、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第２の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第１の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より大きくてもよい。一方、図示されていないが、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第１の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第２の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より小さくてもよい。
【０１７０】
図１６a、１６b及び１６cは、マイクロレンズ間の間隔により発生する整列エラーを例示的に示した図であり、図１６aは、プリズム面２２aがマイクロレンズ１１間の中間箇所に配置された状態であり、図１６bは、プリズム面２２aが斜めに配置された状態であり、図１６cは、プリズム面２２aがマイクロレンズ１１近くに整列された状態を示す。図１７a及び１７bは、整列バーによる微細整列構造を例示的に示した図であり、図１６cの断面を示す。
【０１７１】
図１６a乃至図１７bを共に参照して、プリズム面２２aの下面２２５の幅Ｗsupportは、マイクロレンズ１１間の間隔Ｄlensより小さい。イメージセンサー１３の上部に形成又は配置されるマイクロレンズアレイ１１’及びプリズム面２２aは、イメージセンサー１３に入射する光の光パスを設定する役割をする。したがって、マイクロレンズ１１間の間隔Ｄlensが数〜数十マイクロメートルであるとしても、非常に精密に整列される必要がある。特に、プリズムシート２２の第１及び第２の傾斜面２２１、２２２の傾斜角が異なるか、又はマイクロレンズ１１間の間隔Ｄlensが下面２２５の幅Ｗsupportよりも相対的に大きいほどさらに精密な整列が要求されることができる。
【０１７２】
図１６aは、プリズム面２２aの下面２２５が、水平整列バー１１０tによってマイクロレンズ１１間の中間箇所に配置された状態であり、図１６cは、プリズム面２２aの下面２２５が、水平整列バー１１０tによってマイクロレンズ１１近くに整列された状態を示す。（a）及び（c）とも正常に整列された状態である。（a）の場合、図１５a乃至図１５dにおいて説明された様々な形態の水平整列バー１１０tが適用されることができる。
【０１７３】
これに対して、図１６bは、プリズム面２２aがマイクロレンズ１１の配列方向に対して斜めに配置されている整列エラーを示す。整列エラーは、プリズムシート２２が斜めに配置されている場合だけでなく、プリズム面２２aの下面２２５がデザインにマッチする位置に配置されていないすべての場合を含む。整列エラーは、イメージセンサーが生成するイメージの品質を劣化させることができる。
【０１７４】
図１６c及び図１７bに示されたように、プリズム面２２aは、水平整列バー１１０ta、１１０tbによって側面方向に距離ｄだけ移動することができる。プリズム面２２aの側面方向の移動は、プリズム面２２a-マイクロレンズ１１との間の光パスを決定するために必要である。プリズム面２２aの配置位置は、水平整列バー１１０ta、１１０tbによって調整されることができる。このために、水平整列バー１１０ta、１１０tbのピッチＰ２は、レンズピッチＰ１より大きくても、小さくてもよい。即ち、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第２の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第１の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より大きくてもよい。一方、図示されていないが、ピッチＰ２は、第１の水平整列バー１１０taが第１の傾斜面に接し、第２の水平整列バー１１０tbが第２の傾斜面に接するようにレンズピッチＰ１より小さくてもよい。また、マイクロレンズアレイ１１の最外郭に位置したマイクロレンズと一対の水平整列バー１１０ta、１１０tbのうちマイクロレンズアレイ１１に近い水平整列バー１１０taとの間の距離は、レンズピッチＰ１のn倍でない可能性がある。即ち、水平整列バー１１０ta、１１０tbは、側面方向にdだけ移動した位置に生成されることができる。
【０１７５】
図１８は、上部構造物の整列のための垂直整列バーを備えた半導体チップを例示的に示した図である。
【０１７６】
図１８を参照して、プリズム面２２が結合される指紋イメージセンサー１０’は、その上部に形成された垂直整列バー１１０lを含む。垂直整列バー１１０lは、水平整列バー１１０tの代わりに形成されるか、或いは、水平整列バー１１０tと同時に形成されることができる。垂直整列バー１１０lは、マイクロレンズアレイ１１’と同時にイメージセンサー１３上に又は光パス延長層１２上に形成されることができる。一実施例として、垂直整列バー１１０lは、プリズム面２２のプリズムの谷部（又はプリズムの山部）の延長方向を９０°又は２７０°回転させて配列するのに用いられることができる。他の実施例として、垂直整列バー１１０lは、水平整列バー１１０tと共に形成され、プリズム面２２の配置位置を２次元上で調整するのに用いられることができる。この場合、プリズム面２２の下面には、水平整列バー１１０t及び垂直整列バー１１０lを収容する水平溝及び垂直溝がそれぞれ形成される。
【０１７７】
水平整列バー１１０tと同様に、垂直整列バー１１０lは、イメージセンサー１３のマージン領域１３５l又は光パス延長層１２の第２領域１２l上に形成されることができ、２つ以上の垂直整列バー１１０l０が同じマージン領域１３５l又は第２の領域１２l上に形成されることができる。一方、アクティブ領域１３４又は第１の領域１２aを挟んで対向するマージン領域１３５r又は第２の領域１２r上に垂直整列バー１１０rがさらに形成されることができる。
【０１７８】
図１９は、ダム構造を持つプリズムシートを適用された半導体パッケージを例示的に示した図である。
【０１７９】
図１９を参照して、半導体パッケージは、半導体チップ、例えば、イメージセンサー１３又は指紋イメージセンサー１０’（以下、イメージセンサー１３と総称する）が、その内部に配置されたケース３００を含む。ケース３００は、例えば、合成樹脂で形成される。電気伝導性の物質、例えば、金属又は金属合金で製作されたリードフレーム（図示せず）は、ケース３００の内部に配置される。リードフレームは、複数のリードを持ち、複数のリードは、ケース３００の外側に延びられる。イメージセンサー１３の上面及び/又は下面には、電気的信号を外部から入力されたり、電気的信号を外部に出力するための複数の金属が形成される。イメージセンサー１３は、リードフレーム上に固定され、複数の金属パッドの少なくとも一部は、複数のリードのうち少なくとも一部に電気的に接続される。
【０１８０】
ここで、上部構造物は、例えば、プリズム面２２が形成されているディスプレイパネル２１又はプリズムシート２２’（図１９を参照）が取り付けられているディスプレイパネル２１又はカバー３５０（図１９を参照）であり、半導体チップは、例えば、イメージセンサー１３又は指紋イメージセンサー１０’であってもよく、必ずしもこれらに限定されるわけではない。
【０１８１】
一実施例として、半導体パッケージは、ケース３００に結合されるカバー３５０をさらに含むことができる。カバー３５０は、例えば、合成樹脂で形成される。カバー３５０は、ケース３００の内部に異物が流入されることを防ぐ。ここで、半導体チップが、イメージセンサー１３である場合、カバー３５０は、光学的に透明な合成樹脂で形成されることができる。一実施例として、ダム構造が形成されているプリズムシート２２’は、カバー３５０の下面に取り付けられることができる。プリズムシート２２’は、プリズムの山部/谷部及びダム構造が形成されているプリズム面及びプリズム面に対向する平面を含む。プリズムシート２２’の平面は、カバー３５０の下面に取り付けられ、ダム構造が形成されているプリズム面は、イメージセンサー４０に向かうように配置される。一方、他の実施例として、ダム構造が形成されているプリズム面がカバー３５０の下面に形成されることもできる。
【０１８２】
他の実施例として、半導体パッケージは、例えば、ディスプレイパネル２１の下部に結合されることができる。ダム構造が形成されているプリズム面を持つプリズムシート２２’は、ディスプレイパネル２１の下面に結合されている。ダム構造が形成されているプリズム面は、イメージセンサー４０に向かっている。イメージセンサー１３が配置されているケース３００は、ダム構造が形成されているプリズム面に結合されることができる。
【０１８３】
上記実施例において、プリズムシート２２’は、液状の接着剤によりケース３００に接着されることができる。プリズムシート２２’のプリズム面は、プリズムの山部/谷部が延びられて形成されるため、液状の接着剤がプリズの谷部を通してイメージセンサー１３の上部まで流れ込むことができる。一方、プリズムシートとケース３００とが接着剤によって結合する結合部分に隙間が生じると、ほこりなどの異物が半導体パッケージの内部に流入されることができる。半導体チップがイメージセンサー１３である場合、プリズム面に跨って流れて来た接着剤及び/又は内部に引き込まれた異物によって、イメージセンサー１３が故障したり、イメージセンサー１３が正常にイメージを生成できなくなる。プリズムの山部の延長方向に対して垂直であり、プリズム面の側面に形成されたダムは、接着剤及び/又は異物が半導体パッケージの内部に入り込むことを防ぐことができる。
【０１８４】
光学構造物６０は、イメージセンサー１３の上面に配置される。光学構造物６０は、例えば、光学的に透明な光パス延長層１２及び光パス延長層１２の上面に形成された複数のマイクロレンズ１１を含むマイクロレンズアレイ１１’を含むことができる。例示された光学構造物６０は、イメージセンサー１３に入射する光を選択することができる。
【０１８５】
図２０は、ダム構造を持つプリズムシートの一例を例示的に示した図である。
【０１８６】
図２０を参照して、ダム構造を持つプリズムシート２２’は、プリズムの山部２６０が水平方向に延びられて形成されたプリズム面を含む。プリズムの山部２６０は、第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２によって形成される。第１の傾斜面２２１と第２の傾斜面との傾斜角は、同一又は異なってもよい。ここで、傾斜角は、プリズムシート２２’の平面と各傾斜面との間の角度である。プリズムの山部２６０は、第１の傾斜面２２１の上端と第２の傾斜面２２２の上端とが接続されて形成され、プリズムの谷部は、第１の傾斜面２２１の下端と第２の傾斜面２２２の下端とが接続されて形成される。ダムが形成されていないプリズムシートにおいて、プリズムの谷部は、その延長方向に沿って気体や液体が移動することができる通路になる。
【０１８７】
ダム２７０は、プリズムの山部２６０の延長方向に対して実質的に垂直であり、プリズムシート２２’の側面に形成される。プリズムシート２２’は、プリズム面がイメージセンサー１３に向かう状態でケース３００の壁部３１０に取り付けられる。壁部３１０は、ケース３００の周りに配置され、壁部３１０の上面は、ケース３００の下面に対して実質的に平行であってもよい。壁部３１０の外側面は、ケース３００の側面を形成し、壁部３１０の内側面は、イメージセンサー１３が実装される空間を形成する。一実施例として、ダム２７０は、プリズムシート２２’の側面から壁部３１０の内側面に対応する距離ｄwの間の領域に形成されることができる。例えば、ダム２７０は、壁部３１０の内側面に対応する位置近くに形成されることができる。他の実施例として、プリズムシート２２’の寸法、例えば、横及び縦の長さは、壁部３１０の寸法より小さくてもよく、ダム２７０は、プリズムシート２２’の側面近くに形成されることができる。更に他の実施例として、ダム２７０は、光学構造物６０の側面又はイメージセンサー１３の側面に対応する距離ｄmaxの間の領域に形成されることができ、プリズムシート２２’の中心方向に距離ｄmaxを超える領域には形成されない。
【０１８８】
ダム２７０は、プリズムの谷部内に形成される。プリズムの谷部は、プリズムシート２２’の両側面の間で延びられる。したがって、気体又は液体は、プリズムの谷部を通して移動することができ、異物もプリズムの谷部を通して半導体パッケージの内部に入り込むことができる。プリズムの谷部内に形成されたダム２７０は、イメージセンサー１３の動作に影響を与えられる液体や異物が半導体パッケージの内部に入り込むことを防ぐ。一実施例として、ダム２７０は、プリズムの山部２６０の高さと実質的に同じ高さになるようにプリズムの谷部内に形成されることができる。プリズムの山部２６０と同じ高さで形成された場合、ダム270は、プリズムの谷部に沿って流体または気体が移動することができなくする。他の実施例として、ダム２７０は、プリズムの山部２６０の高さより高く形成されることができる。プリズムの山部２６０より高く形成された場合、ダム２７０の位置は、上部構造物２０の側面又はイメージセンサー１３の側面に対応する位置に近くてもよい。更に他の実施例として、ダム２７０は、プリズムの山部２６０より低く形成されることができる。
【０１８９】
ダム２７０は、プリズムの山部/谷部に対して実質的に垂直な方向に形成される。一実施例として、ダム２７０は、プリズムシート２２’の上側面から下側面まで延びられることができる。他の実施例として、ダム２７０は、プリズムシート２２’の上側面に近い箇所から下側面に近い箇所まで延びられることができる。つまり、ダムの縦方向の長さは、プリズムシート２２’の縦方向の長さより小さくてもよい。
【０１９０】
図２１は、プリズムシートのダム構造を例示的に示した図であり、図２０の領域Ｄが拡大して示されており、プリズムシート２２’の垂直方向断面及び水平方向断面が共に示されている。
【０１９１】
図２１を参照して、プリズムシート２２’は、プリズム面及びプリズム面に対向する平面を含む。プリズム面は、交互に配置された第１の傾斜面２２１及び第２の傾斜面２２２によってプリズムの山部２６０及びプリズムの谷部２６１が交互に配置されて形成される。前述したように、第１の傾斜面２２１の傾斜角と第２の傾斜面２２２の傾斜角とは、実質的に同一又は異なってもよい。図２１に例示された構造において、第１の傾斜面２２１の傾斜角は、第２の傾斜面２２２の傾斜角より小さい。プリズムの山部２６０間の間隔をＰとした場合、プリズムの谷部２６１は、連続する２つのプリズムの山部２６０から同じ距離Ｐ/２に位置しない。図示されていないが、第１の傾斜面２２１の傾斜角と第２の傾斜面２２２の傾斜角とが同一である場合、プリズムの谷部２６１は、連続した２つのプリズムの山部２６０から同じ距離Ｐ/２に位置する。
【０１９２】
ダム２７０は、プリズムシート２２’の側面、例えば、右側面からの距離ｄだけ離れて形成されることができる。一実施例として、距離ｄは、０以上であり、最大dw以下であってもよい。ここで、ｄwは、壁部３１０の水平方向の厚さである。他の実施例として、距離ｄは、０以上であり、最大ｄmax以下であってもよい。ここで、ｄmaxは、ケース３００の側面からイメージセンサー１３の側面までの距離である。
【０１９３】
ダム２７０は、１つの辺Ｃ１‐Ｃ２を共有する２つの三角面２７０l、２７０r を含む。２つの三角面２７０l、２７０rは、中心線２７０cからプリズムの谷部２６１まで延びられる。中心線２７０cは、プリズムの山部２６０又はプリズムの谷部２６１の延長方向に対して実質的に垂直である。連続した２つのプリズムの山部２６０と中心線２７０cとの接点は、三角面２７０l、２７０r の２つの頂点Ｃ１、Ｃ２であり、残りの頂点Ｃl、Ｃrは、プリズムの谷部１２４にそれぞれ位置する。一実施例として、頂点Ｃl、Ｃrの間の距離は、wdであり、中心線２７０cから頂点Ｃl、Ｃrまでの距離は、wd/２であってもよい。したがって、プリズムの谷部２６１（線Ｂ-Ｂ’）に沿ったプリズムシート２２’の断面は、プリズムの谷部２６１に底辺が位置した二等辺三角形のダム２７０の断面を含む。一方、プリズムの山部２６０（線Ｃ-Ｃ’）に沿ったプリズムシート２２’の断面は、長方形である。他の実施例として、中央線１１０cから頂点Ｃl、Ｃrまでの距離は、実質的に異なってもよい。
【０１９４】
図２２a及び２２bは、図２０に示されたプリズムシートに半導体パッケージのケースを取り付ける過程を例示的に示した図である。
【０１９５】
図２２aにおいて、ケース３００は、液状の接着剤７０を用いてプリズムシート２２’に取り付けられる。一定量の接着剤７０は、ケース３００の壁部３１０に印加される。プリズムシート２２’は、壁部３１０に向かって下方に移動する。
【０１９６】
図２２bにおいて、プリズムシート２２’のプリズム面と接着剤７０とが接触すると、プリズム面によって押された接着剤７０は、水平方向に広がる。接着剤７０は、プリズムの谷部を充填し、一部はプリズムの谷部に沿ってプリズムシート２２’の中心方向に移動する。ダム２７０は、接着剤７０がプリズムの谷部に沿ってプリズムシート２２’の中心方向に移動することを防ぐ。したがって、図面を基に、ダム２７０の右側に位置したプリズムの谷部は、接着剤７０によって少なくとも一部が充填されるが、ダム２７０の左側に位置したプリズムの谷部には、接着剤７０が入り込まない。この後、例えば、ＵＶ又は熱が印加されると、接着剤７０が硬化して、プリズムシート２２’がケース３００に固定される。
【０１９７】
ダム２７０が形成されていないプリズムシートの場合、接着剤７０がプリズムの谷部に沿ってプリズムシート２２’の中心方向に流れ込むことができる。流れ込んだ接着剤７０は、イメージセンサー１３の動作に影響を与えることができる。一方、ダム２７０が形成されているプリズムシート２２’は、接着剤７０が内部に流れ込むことを防ぐだけでなく、半導体パッケージをほとんど完全に密封することができる。したがって、異物が半導体パッケージの内部に流れ込むことがない。
【０１９８】
図２３は、ダム構造を持つプリズムシートの他の例を例示的に示した図であり、図２４a、２４b及び２４cは、図２３に示されたプリズムシートを半導体パッケージのケースに取り付ける過程を例示的に示した図である。図２０において説明した部分は省略し、相違する部分を中心に説明する。
【０１９９】
図２３を参照して、ケース３００の壁部３１５は、第１の上面３１５aと第２の上面３１５bとを有する。第１の上面３１５aと第２の上面３１５bとは、水平方向に平行であり、第１の上面３１５aは、第２の上面３１５bよりも高い。第１の上面３１５aと第２の上面３１５bとの間の段差は、少なくともプリズムシート２２’の厚さ、例えば、プリズムの山部からプリズムシート２２’の平面までの距離と実質的に同一又はこれより大きくてもよい。ここで、第１の上面３１５aの幅はw１であり、第２の上面３１５bの幅はw２である。一方、プリズムシート２２’の水平方向の長さは、カバー３５０の水平方向の長さより小さい。図示の例では、プリズムシート２２’の右側面は、カバー３５０の右側面より少なくとも距離ｄ１だけ左側に位置する。したがって、カバー３５０の下面のうちカバー３５０の右側面からプリズムシート２２’の右側面の間の領域（つまり、幅w１に対応する領域）は、壁部３１５ の第１の上面３１５aに接するように配置され、プリズムシート２２’のプリズム面のうちプリズムシート２２’の右側面から左側に幅w２までの領域は、壁部３１５ の第２の上面３１５bに接するように配置されることがある。
【０２００】
図２４aを参照して、一定量の接着剤７０は、ケース３００の第１の上面３１５aに印加される。カバー３５０及びカバー３５０の下面に取り付けられたプリズムシート２２’は、壁部３１５に向かって下方に移動する。図示されていないが、接着剤７０は、第２の上面３１５bにのみ印加されるか、あるいは、第１の上面３１５a及び第２上面３１５bの両方に印加されてもよい。
【０２０１】
図２４b及び２４cを共に参照して、カバー３５０の下面と接着剤７０が接触すると、カバー３５０の下面によって押された接着剤７０は、水平方向に広がる。カバー３５０の下面によって押された接着剤７０の一部は、水平方向に移動して第２の上面３１５bに届ける。接着剤７０の第１の部分７１は、カバー３５０の下面によって第１の上面３１５aで広がり、第２の部分７２は、プリズム面によって第２上面３１５bで広がる。接着剤７０の第２の部分７２は、プリズムの谷部を充填し、一部は、プリズムの谷部に沿ってプリズムシート２２’の中心方向に移動する。ダム２７０は、接着剤７０の第２の部分７２がプリズムの谷部に沿ってプリズムシート２２’の中心方向に移動することを防ぐ。したがって、第２の上面３１５bにおいて、ダム２７０の右側に位置したプリズムの谷部は、接着剤７０の第２の部分７２によって少なくとも一部が充填されるが、ダム２７０の左側に位置したプリズムの谷部には、接着剤７０の第２の部分７２が入り込まない。この後、例えば、ＵＶ又は熱が印加されると、接着剤７０が硬化し、カバー３５０及びプリズムシート２２’がケース３００に固定される。
【０２０２】
図２５は、プリズムシートモールドを例示的に示した図である。
【０２０３】
図２５を参照して、ダム構造を持つプリズムシートを製造するためのプリズムシートモールド２２”には、プリズムの山部/谷部の延長方向（第１の方向）に沿ってプリズム面の凹モールド２６５が形成され、プリズムの山部/谷部の延長方向に対して垂直な方向（第２方向）に沿ってダムの凹モールド２７５が形成される。ダムの凹モールド２７５は、プリズム面の凹モールド２６５のうち、凸部分の一部を第２の方向に沿って削除して形成することができる。
【０２０４】
図２６a、２６b及び２６cは、ダム構造を持つプリズムシートの更に他の例を例示的に示した図である。
【０２０５】
図２６aにおいて、複数のダム１１０a、１００bがプリズム面に形成されることができる。複数のダム２７０a、２７０bは、プリズムの山部/谷部の延長方向に対して実質的に垂直に形成され、互いに所定の距離だけ離れることができる。ここで、複数のダム２７０a、２７０bの高さは、実質的に同一又は異なってもよい。また、３以上のダムが形成される場合、ダムの間の距離は、実質的に同一又は異なってもよい。
【０２０６】
図２６bにおいて、ダム２７１の断面は、多角形、例えば、四角形に形成されることができ、図２６cにおいて、ダム２７２の断面は、半円筒形に形成されることができる。図２６bと２６cの構造は、図２５に示されたダムの凹モールド２７５の断面によって決定されることができる。図２０に示されたダム２７０と比較すると、ダム２７１の上面は、プリズムの山部/谷部の延長方向に対して実質的に垂直な薄い帯形になることがある。一実施例として、ダム２７１の上面は、プリズムシート２２’の平面に対して実質的に水平に形成されることができる。他の実施例として、ダム２７１の上面は、傾斜面に形成されることができる。更に他の実施例として、ダム２７１の上面から内部に向かって延びられた溝がダム２７１に形成されることができる。
【０２０７】
前述した本発明の説明は、例示のためのものであり、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者は、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更せずに別の具体的な形態で簡単に変形が可能であることを理解できることである。従って、以上で記述した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的ではないことを理解すべきである。
【０２０８】
本発明の範囲は、上記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、そして、その平等の概念から導出されるすべての変更又は変形された形態が、本発明の範囲に含まれることとして解釈されるべきである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４ａ】
2021506040.tif 000049
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４ｂ】
2021506040.tif 000050
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６ａ】
2021506040.tif 000051
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６ｂ】
2021506040.tif 000052
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６ｃ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６ｃ】
2021506040.tif 000053
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７ｂ】
2021506040.tif 000054
【国際調査報告】
2021506040.tif 000055
2021506040.tif 000056
2021506040.tif 000057
2021506040.tif 000058