特許 7411002 光拡散体、それを有するイメージセンサパッケージ、及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-26

(45)【発行日】2024-01-10

(54)【発明の名称】光拡散体、それを有するイメージセンサパッケージ、及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20231227BHJP

   G02B 5/02 20060101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 D

G02B5/02 B

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022060767

(22)【出願日】2022-03-31

(65)【公開番号】P2023093286

(43)【公開日】2023-07-04

【審査請求日】2022-03-31

(31)【優先権主張番号】17/560,239

(32)【優先日】2021-12-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507296388

【氏名又は名称】采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＶｉｓＥｒａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１２，Ｄｕｓｉｎｇ Ｒｄ．１， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ，Ｈｓｉｎ－Ｃｈｕ Ｃｉｔｙ，Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100206335

【弁理士】

【氏名又は名称】太田 和宏

(74)【代理人】

【識別番号】100120857

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100116872

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 和子

(72)【発明者】

【氏名】許 中榮

(72)【発明者】

【氏名】謝 錦全

(72)【発明者】

【氏名】林 國峰

【審査官】柴山 将隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１２２１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１３５８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５２３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５０３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０４４７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０５０６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２６１７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０９６８７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｇ０２Ｂ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主本体と、
前記主本体内に分散された複数の第一のフィラーであって、前記第一のフィラーがＳｉ_ｘＮ_ｙ 、ＧａＰ、ＩｎＰ、及びＰｂＳのうちの少なくとも１つを含み、前記第一のフィラーのそれぞれの直径が０．１μｍ～１μｍの範囲にある、第一のフィラーと、
を備える、光拡散体。

【請求項2】

前記第一のフィラーの屈折率は前記主本体の屈折率より高く、前記主本体と前記第一のフィラーとの組み合わせに対する前記第一のフィラーの重量比は１０％～３０％の範囲にある、請求項１に記載の光拡散体。

【請求項3】

前記主本体内に分散された複数の第二のフィラーであって、前記第二のフィラーの屈折率が前記第一のフィラーの屈折率よりも低く、前記第二のフィラーの屈折率が前記主本体の屈折率よりも低い、第二のフィラーをさらに備える、請求項１又は２に記載の光拡散体。

【請求項4】

前記第二のフィラーはＳｉＯ_２からなり、前記第二のフィラーのそれぞれの直径は１μｍ～１０μｍの範囲であり、前記主本体、前記第一のフィラー、及び前記第二のフィラーの組み合わせに対する前記第二のフィラーの重量比は２０％～５０％の範囲である、請求項３に記載の光拡散体。

【請求項5】

前記主本体がエポキシ樹脂又はアクリル樹脂からなるフォトレジスト層であり、前記主本体にＴｉＯ_２が配置されていない、請求項１～４のいずれか一項に記載の光拡散体。

【請求項6】

光電変換領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板を覆い、前記光電変換領域への入射光を散乱させるように構成された光拡散体であって、
主本体と、
前記主本体内に分散された複数の第一のフィラーであって、前記第一のフィラーがＳｉ_ｘＮ_ｙ 、ＧａＰ、ＩｎＰ、及びＰｂＳのうちの少なくとも１つを含み、前記第一のフィラーのそれぞれの直径が０．１μｍ～１μｍの範囲にある、第一のフィラーと、
を備える、光拡散体と、
を備える、イメージセンサパッケージ。

【請求項7】

前記光拡散体と前記半導体基板との間に含まれる金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）構造であって、前記光拡散体が前記金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）構造上に直接存在する、金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）構造をさらに備え、
前記金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）構造は、第一の金属層と絶縁層と第二の金属層とを含み、前記絶縁層は、前記第一の金属層と前記第二の金属層との間にあり、前記金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）構造は前記光電変換領域を透過する光の半値全幅（ＦＷＨＭ）を狭める、請求項６に記載のイメージセンサパッケージ。

【請求項8】

前記主本体内に分散された複数の第二のフィラーであって、前記第二のフィラーの屈折率が前記第一のフィラーの屈折率よりも低く、前記第一のフィラーの屈折率が前記主本体の屈折率よりも高い、第二のフィラーをさらに備える、請求項６又は７に記載のイメージセンサパッケージ。

【請求項9】

前記第二のフィラーはＳｉＯ_２からなり、前記第二のフィラーのそれぞれの直径は１μｍ～１０μｍの範囲にあり、前記主本体、前記第一のフィラー及び前記第二のフィラーの組み合わせに対する前記第二のフィラーの重量比は２０％～５０％の範囲にある、請求項８に記載のイメージセンサパッケージ。

【請求項10】

複数の第一のフィラーを樹脂と混合して溶液を形成するステップであって、前記第一のフィラーがＳｉ_ｘＮ_ｙ 、ＧａＰ、ＩｎＰ、及びＰｂＳのうちの少なくとも１つを含み、前記第一のフィラーのそれぞれの直径は０．１μｍ～１μｍの範囲にある、ステップと、
前記溶液を半導体基板に吐出するステップと、
スピンコーティングによって、前記溶液を前記半導体基板に広げるステップと、
前記溶液を硬化させて光拡散体を形成するステップであって、前記樹脂を硬化させて前記光拡散体の主本体にする、ステップと、
を含む、イメージセンサパッケージの製造方法。

【請求項11】

前記溶液を前記半導体基板に吐出するステップの前に、複数の第二のフィラーを前記樹脂と混合するステップであって、前記第二のフィラーの屈折率は前記第一のフィラーの屈折率よりも低い、ステップをさらに含む、請求項１０に記載のイメージセンサパッケージの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光拡散体、その光拡散体を有するイメージセンサパッケージ、及びそのイメージセンサパッケージの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シーンのカラー画像を撮影するために、イメージセンサは幅広いスペクトルの光に感度があることが望ましい。イメージセンサは、シーンから反射される光に反応し、その光の強さを電子信号に変換することができる。電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージセンサや相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサなどのイメージセンサは、一般に、入射光を電子信号に変換する光電変換領域を有している。さらに、イメージセンサは、電子信号を伝送して、処理するための論理回路を有している。イメージセンサは、多くの分野で広く応用されており、例えば、光センサ、近接センサ、飛行時間（ＴＯＦ）カメラ、分光器、モノのインターネット（ＴＯＴ）で用いられるスマートセンサ、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）のセンサなどのデバイスに応用されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

既存のイメージセンサパッケージは、意図された目的には十分であったが、すべての点で完全に満足できるものではなかった。例えば、光電変換領域上の光拡散体の散乱能は、依然として改善されていない。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示の一態様は、光拡散体を提供することである。

【0005】

本開示の一実施形態によれば、光拡散体は、主本体と、第一のフィラーとを含む。第一のフィラーは、主本体に分散されている。第一のフィラーは、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、及びＰｂＳのうちの少なくとも１つを含み、第一のフィラーのそれぞれの直径は、０．１μｍ～１μｍの範囲にある。

【0006】

本開示のいくつかの実施形態において、第一のフィラーの屈折率は、主本体の屈折率よりも高い。

【0007】

本開示のいくつかの実施形態において、主本体と第一のフィラーとの組み合わせに対する第一のフィラーの重量比は、１０％～３０％の範囲である。

【0008】

本開示のいくつかの実施形態において、光拡散体は、主本体内に分散された第二のフィラーをさらに含む。第二のフィラーの屈折率は、第一のフィラーの屈折率よりも低い。

【0009】

本開示のいくつかの実施形態において、第二のフィラーの屈折率は、主本体の屈折率よりも低い。

【0010】

本開示のいくつかの実施形態において、第二のフィラーは、ＳｉＯ_２を含む。

【0011】

本開示のいくつかの実施形態において、第二のフィラーのそれぞれの直径は、１μｍ～１０μｍの範囲である。

【0012】

本開示のいくつかの実施形態において、主本体、第一のフィラー、及び第二のフィラーの組み合わせに対する第二のフィラーの重量比は、２０％～５０％の範囲にある。

【0013】

本開示のいくつかの実施形態において、主本体は、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂を含むフォトレジスト層である。

【0014】

本開示のいくつかの実施形態において、主本体にＴｉＯ_２が配置されていない。

【0015】

本開示の一態様は、イメージセンサパッケージを提供することである。

【0016】

本開示の一実施形態によれば、イメージセンサパッケージは、半導体基板と、光拡散体とを含む。半導体基板は、光電変換領域を含む。光拡散体は、半導体基板の上にあり、光電変換領域への入射光を散乱させるように構成される。光拡散体は、主本体と、第一のフィラーとを含む。第一のフィラーは、主本体に分散されている。第一のフィラーは、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、及びＰｂＳのうちの少なくとも１つを含み、第一のフィラーのそれぞれの直径は、０．１μｍ～１μｍの範囲にある。

【0017】

本開示のいくつかの実施形態において、イメージセンサパッケージは、光拡散体と半導体基板との間に金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）構造をさらに含む。

【0018】

本開示のいくつかの実施形態において、光拡散体は、ＭＩＭ構造上に直接存在する。

【0019】

本開示のいくつかの実施形態において、第一のフィラーの屈折率は、主本体の屈折率よりも高い。

【0020】

本開示のいくつかの実施形態において、イメージセンサパッケージは、主本体内に分散された第二のフィラーをさらに含む。第二のフィラーの屈折率は、第一のフィラーの屈折率及び主本体の屈折率よりも低い。

【0021】

本開示のいくつかの実施形態において、第二のフィラーは、ＳｉＯ_２を含む。

【0022】

本開示のいくつかの実施形態において、第二のフィラーのそれぞれの直径は、１μｍ～１０μｍの範囲にある。

【0023】

本開示のいくつかの実施形態において、主本体、第一のフィラー、及び第二のフィラーの組み合わせに対する第二のフィラーの重量比は、２０％～５０％の範囲である。

【0024】

本開示の一態様は、イメージセンサパッケージの製造方法を提供することである。

【0025】

本開示の一実施形態によれば、イメージセンサパッケージの製造方法は、複数の第一のフィラーを樹脂と混合して溶液を形成するステップであって、第一のフィラーはＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、及びＰｂＳのうちの少なくとも１つを含み、第一のフィラーのそれぞれの直径は０．１μｍ～１μｍの範囲にある、ステップと、溶液を半導体基板に吐出するステップと、スピンコーティングによって、溶液を半導体基板に広げるステップと、溶液を硬化させて光拡散体を形成するステップであって、樹脂を硬化させて光拡散体の主本体にする、ステップと、を含む。

【0026】

本開示のいくつかの実施形態において、この方法は、溶液を半導体基板に吐出するステップの前に、第二のフィラーを樹脂と混合するステップであって、第二のフィラーの屈折率は第一のフィラーの屈折率よりも低い、ステップをさらに含む。

【発明の効果】

【0027】

本開示の前述の実施形態において、光拡散体の主本体に分散された第一のフィラーは屈折率が高く、第一のフィラーはＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＰｂＳの少なくとも１つを含むため、光拡散体は高い散乱能を有するとともに、光分解を防ぐことが可能である。さらに、第一のフィラーは、有機物との反応性が低いため、光拡散体の主本体の材料選択は、より柔軟である。その結果、圧縮成形プロセスを経ずに、スピンコートにより半導体基板の上に第一のフィラーを有する主本体を形成することができる。

【0028】

前述した一般的な説明と後述する詳細な説明の両方は例によるものであり、特許請求の範囲に記載の発明のさらなる説明を提供することを意図していることが理解される。

【図面の簡単な説明】

【0029】

本発明は、以下の実施形態の詳細な説明を、以下の添付図面を参照しながら読むことによって、より完全に理解することができる。

【0030】

【図1】本開示の一実施形態に従うイメージセンサパッケージの断面図である。

【図2】図１のイメージセンサパッケージの製造方法の様々な段階における模式図である。

【図3】図１のイメージセンサパッケージの製造方法の様々な段階における模式図である。

【図4】本開示の一実施形態に従う光拡散体の光通過時の模式図である。

【図5】図１のイメージセンサパッケージの光拡散体を通過する異なる入射角の入射光に関する透過率－波長関係図である。

【図6】２つの光拡散体と１つのドライフィルムに関する光強度－視野角の関係図であり、２つの光拡散体は、異なる割合のフィラーを含む。

【図7】光が光拡散体を通過した後に、図６のフィラーのより低い割合を含む光拡散体に関する光強度の分布図である。

【図8】図１の光拡散体の部分拡大図である。

【図9】図８の光拡散体において発生する位相差に関する模式図である。

【図10】本開示の一実施形態に係る光拡散体の部分拡大図である。

【図11】図１０の光拡散体において発生する位相差に関する模式図である。

【図12】本開示の一実施形態に従う光拡散体の部分拡大図である。

【図13】図１２の光拡散体において発生する位相差に関する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

ここで、本発明の実施形態について詳細に参照し、その例を添付図面に示す。可能な限り、図面及び説明において、同一又は類似の部品を参照するために、同一の参照番号が使用される。

【0032】

図１は、本開示の一実施形態によるイメージセンサパッケージ１００の断面図である。イメージセンサパッケージ１００は、半導体基板１１０と、光拡散体１３０とを含む。半導体基板１１０は、光電変換領域１１２を含む。半導体基板１１０は、シリコンウェーハ又はチップであってよく、光電変換領域１１２は、少なくとも一つのフォトダイオードを含んでよい。光拡散体１３０は、半導体基板１１０の上にあり、半導体基板１１０の下層の光電変換領域１１２への入射光（例えば、光Ｌ１又はＬ２）を散乱させるように構成される。光拡散体１３０は、主本体１３２と、複数の第一のフィラー１３４とを含む。いくつかの実施形態において、主本体１３２は、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂を含むフォトレジスト層であってよい。第一のフィラー１３４は、主本体１３２に均一に分散されているが、主本体１３２に規則的に配置されているわけではない。第一のフィラー１３４は、高い屈折率を有するように、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｉｘＮｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、及びＰｂＳのうちの少なくとも１つを含む。例えば、ＺｒＯ_２の屈折率は約２．２である。いくつかの実施形態では、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、及びＳｉｘＮｙは可視光を散乱するために使用してもよく、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、及びＰｂＳは赤外線（ＩＲ）を散乱するために使用してもよい。さらに、第一のフィラー１３４の各々の直径ｄは、０．１μｍ～１μｍの範囲にある。第一のフィラー１３４の直径ｄが０．１μｍ未満であると、光拡散体１３０の散乱性能が不安定になる。

【0033】

光拡散体１３０の主本体１３２に分散された第一のフィラー１３４は屈折率が高く、第一のフィラー１３４はＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＰｂＳのうちの少なくとも１つを含むため、光拡散体１３０は高い散乱能を有するとともに、光分解を防ぐことが可能である。さらに、第一のフィラー１３４は、有機物との反応性が低いため、光拡散体１３０の主本体１３２の材料選択は、より柔軟である。その結果、圧縮成形プロセスを経ずに、スピンコートにより半導体基板１１０の上に第一のフィラー１３４を有する主本体１３２を形成することができる。

【0034】

いくつかの実施形態では、光拡散体１３０の主本体１３２にはＴｉＯ_２が配置されていない。その理由は、ＴｉＯ２は、強い光分解、低波長（例えば、４５０ｎｍより小さい）に対する不安定な散乱性能、有機物との高い反応性、反応の加速効果（フォトレジストの形成が困難）、及び高いイエローインデックスといういくつかの欠点を有するからである。

【0035】

さらに、第一のフィラー１３４の屈折率は、主本体１３２の屈折率より高い。第一のフィラー１３４の屈折率と主本体１３２の屈折率との差が大きいと、光拡散体１３０のより良好な散乱性能を達成することができる。例えば、ＺｒＯ_２（すなわち、第一のフィラー１３４）の屈折率は約２．２であり、エポキシ樹脂又はアクリル樹脂（すなわち、主本体１３２）の屈折率は約１．５である。いくつかの実施形態では、光拡散体１３０（すなわち、主本体１３２と第一のフィラー１３４の組み合わせ）に対する第一のフィラー１３４の重量比は、１０％～３０％の範囲である。このような構成の結果、光拡散体１３０は、動作中の照度の均一性及び強度が良好となり得る。

【0036】

いくつかの実施形態では、イメージセンサパッケージ１００は、オプションとして、光拡散体１３０と半導体基板１１０との間に金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）構造１２０を含む。ＭＩＭ構造１２０は、第一の金属層１２２と、絶縁層１２４と、第二の金属層１２６とを含む。絶縁層１２４は、第一の金属層１２２と第二の金属層１２６との間にある。本開示は、金属層の数及び絶縁層の数に限定されない。ＭＩＭ構造１２０は、イメージセンサパッケージ１００が高い信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を出すことができるように、光電変換領域１１２に透過する光の半値全幅（ＦＷＨＭ）を狭めることができる。しかしながら、ＭＩＭ構造１２０は、ブルーシフトと角度依存性という課題を有する。光拡散体１３０は、イメージセンサパッケージ１００がブルーシフトを低減し、大きな入射角での角度応答の減衰を減少させるのに役立つことができる。

【0037】

いくつかの実施形態では、光拡散体１３０は、スピンコーティングプロセスにより、ＭＩＭ構造１２０又は半導体基板１１０上に直接あるか、又は接触している。以下の説明では、図１のイメージセンサパッケージ１００の製造方法について説明する。

【0038】

図２及び図３は、図１のイメージセンサパッケージ１００の製造方法の様々な段階における模式図である。図面を簡略化するために、図１に示されたＭＩＭ構造体１２０は省略されている。図２を参照すれば、イメージセンサパッケージ１００の製造方法は、第一のフィラー１３４をエポキシ樹脂又はアクリル樹脂などの樹脂１４２と混合して溶液１４０を形成するステップを含む。樹脂１４２は、フォトレジストと呼ばれることもできる。第一のフィラー１３４は、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＰ、ＩｎＰ、及びＰｂＳのうち少なくとも一つを含み、第一のフィラー１３４の各々の直径ｄ（図１参照）は、０．１μｍ～１μｍの範囲にある。その後、混合樹脂１４２及び第一のフィラー１３４を有する溶液１４０は、ディスペンサ２２０によってウェーハステージ２１０上の半導体基板１１０に吐出される。

【0039】

図２及び図３に示すように、ディスペンサ２２０が溶液１４０を半導体基板１１０上に滴下した後、ウェーハステージ２１０を回転させて、溶液１４０が半導体基板１００を覆うように拡散させてもよい。前記のプロセスは、スピンコーティングである。その後、溶液１４０を硬化させて光拡散体１３０を形成してもよい。換言すれば、樹脂１４２を硬化させて、光拡散体１３０の主本体１３２とする。

【0040】

以下の説明では、前述の要素の接続関係、材料、利点について改めて説明しないことに留意されたい。以下の説明では、動作中の光拡散体の実験結果について説明する。

【0041】

図４は、本開示の一実施形態に従う光拡散体１３０の光通過時の模式図である。図４に示すように、光Ｌｉｎは光拡散体１３０の上面に入射し、その後、主本体１３２内の第一のフィラー１３４が光Ｌｉｎを屈折させることができ、それによって、光拡散体１３０の下面から照射する散乱光Ｌｏｕｔが形成される。主本体１３２に設けられた第一のフィラー１３４により、散乱光Ｌｏｕｔを均一にすることができ、所望の光強度を維持することができる。

【0042】

図５は、図１のイメージセンサパッケージ１００の光拡散体１３０を通過する入射角が異なる入射光に関する透過率－波長関係図である。図１及び図５に示すように、入射光Ｌ１は光拡散体１３０に垂直に入射し、入射角のない入射光Ｌ１の異なる波長に対応する曲線Ｃ１が得られる。さらに、入射光Ｌ２が光拡散体１３０に入射角３０度で入射し、入射角３０度での入射光Ｌ２の異なる波長に対応する曲線Ｃ２が得られる。曲線Ｃ１、Ｃ２のデータに基づいて、曲線Ｃ１と曲線Ｃ２との差は、主に波長約４５０ｎｍと波長約６００ｎｍにある。入射角の違いは、曲線Ｃ１、Ｃ２の先端における光拡散体１３０の透過率に影響を与えるが、曲線Ｃ１、Ｃ２の分布は、類似している。すなわち、光拡散体１３０は、光の均一性を向上させるための散乱性能が良好である。

【0043】

図６は、２つの光拡散体と１つのドライフィルムに関する光強度－視野角の関係図であり、２つの光拡散体は、異なる割合のフィラーを含む。図６に示すように、曲線Ｃ３は、第一の光拡散体に対して２０％のフィラーの重量比を含む第一の光拡散体に対応している。換言すれば、第一の光拡散体におけるフィラーの粒子の重量比率は、２０％である。曲線Ｃ４は、第二の光拡散体に対して４０％のフィラーの重量比を含む第二の光拡散体に対応する。換言すれば、第二の光拡散体におけるフィラーの重量比率は、４０％である。さらに、曲線Ｃ５は、基板上に接合するための拡散シートなどのドライフィルムに対応する。

【0044】

曲線Ｃ３のデータによれば、（Ｉ_ｍａｘ－Ｉ_ｍｉｎ）／Ｉ_ｍｅａｎは約７５．３％であり、Ｉ_ｍａｘは０度における強度値で、Ｉ_ｍｉｎは±３０度における強度値で、Ｉ_ｍｅａｎは（Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_ｍｉｎ）／２である。前記式に基づくと、曲線Ｃ４に関する（Ｉ_ｍａｘ－Ｉ_ｍｉｎ）／Ｉ_ｍｅａｎは約６２．５％であり、曲線Ｃ５に関する（Ｉ_ｍａｘ－Ｉ_ｍｉｎ）／Ｉ_ｍｅａｎは約６２．２％である。したがって、フィラーの重量比を大きくすることで、光拡散体の照度の均一性を向上させることができる。

【0045】

図７は、光拡散体を通過した光の後の、図６のフィラーのより低い割合を含む光拡散体に関する光強度の分布図である。図６及び図７に示すように、図７の光強度の分布図は、図６の曲線Ｃ３に対応する。すなわち、図７は、フィラーの重量比が２０％のものを含む第一の光拡散体を通過する光に関する実験結果である。図７に示す領域Ａは、第一の光拡散体に対して＋３０度～－３０度の範囲の視野角で定義される。領域Ａは、曲線Ｃ３に対応する第一の光拡散体の良好な光強度を示している。第一の光拡散体の光強度は、第二の光拡散体（曲線Ｃ４に対応）及びドライフィルム（曲線Ｃ５に対応）のそれぞれの光強度よりも良好である。したがって、光拡散体の照度の均一性を向上させるためにフィラーの重量比を大きくすることができるが、フィラーの重量比を小さくしても、光拡散体の光強度を維持することができる。

【0046】

いくつかの実施形態では、光拡散体に対する第一のフィラー（例えば、ＺｒＯ_２）の重量比は、１０％～３０％の範囲であってもよい。いくつかの実施形態では、光拡散体に対する第二のフィラー（例えば、ＳｉＯ_２）の重量比は、２０％～５０％の範囲内であってもよい。フィラーの重量比に関する前述の範囲に基づいて、光拡散体は、照度の均一性と強度との間のバランスを有していてもよい。

【0047】

図８は、図１の光拡散体１３０の部分拡大図である。図９は、図８の光拡散体１３０において発生する位相差ｄ１についての模式図である。図８及び図９に示すように、光Ｌが光拡散体１３０に入射すると、光Ｌは、第一のフィラー１３４を方向Ｄ１に透過する。位相差はｎＨ／ｎ０によって支配され、ｎＨは第一のフィラー１３４の屈折率であり、ｎ０は光拡散体１３０の主本体１３２の屈折率である。いくつかの実施形態では、第一のフィラー１３４（例えば、ＺｒＯ_２）の屈折率は約２．２であり、主本体１３２（例えば、エポキシ樹脂）の屈折率は約１．５である。

【0048】

光Ｌが最初に出会う第一のフィラー１３４に光Ｌが透過すると、光Ｌが最初に出会う第一のフィラー１３４が光Ｌの速度を低下させるので、波面Ｗ１が形成される。その後、光Ｌが後に出会う第一のフィラー１３４に波面Ｗ１が透過すると、光Ｌが後に出会う第一のフィラー１３４が波面Ｗ１の速度を低下させるので、波面Ｗ２が形成される。このような構成の結果、位相差ｄ１を形成することができる。図９に示す主本体１３２における第一のフィラー１３４の配置は単なる一例であり、本開示はこの点に関して限定されるものではない。

【0049】

図１０は、本開示の一実施形態に従う光拡散体１３０ａの部分拡大図である。図１１は、図１０の光拡散体１３０ａにおいて発生する位相差ｄ２に対する模式図である。図１０及び図１１に示すように、光拡散体１３０ａは、主本体１３２に均一に分散された複数の第二のフィラー１３６を含む。第二のフィラー１３６は、主本体１３２に規則的に配置されていない。第二のフィラー１３６の屈折率は、主本体１３２の屈折率よりも低い。いくつかの実施形態では、第二のフィラー１３６は、ＳｉＯ_２を含み、第二のフィラー１３６のそれぞれの直径ｄは、１μｍ～１０μｍの範囲である。

【0050】

光Ｌが光拡散体１３０ａに入射すると、光Ｌは、第二のフィラー１３６を方向Ｄ１に透過する。位相差はｎＨ／ｎＬによって支配され、ｎＬは第二のフィラー１３６の屈折率であり、ｎ０は光拡散体１３０ａの主本体１３２の屈折率である。いくつかの実施形態では、第二のフィラー１３６（例えば、ＳｉＯ_２）の屈折率は約１．４７であり、主本体１３２（例えば、エポキシ樹脂）の屈折率は約１．５である。

【0051】

光Ｌが最初に出会う第二のフィラー１３６に光Ｌが透過すると、光Ｌが最初に出会う第二のフィラー１３６が光Ｌの速度を増加させるので、波面Ｗ１が形成される。その後、光Ｌが後に出会う第二のフィラー１３６に波面Ｗ１が透過すると、光Ｌが後に出会う第二のフィラー１３６が波面Ｗ１の速度を増加させるので、波面Ｗ２が形成される。このような構成の結果、位相差ｄ２を形成することができる。図１１に示す主本体１３２における第二のフィラー１３６の配置は単なる一例であり、本開示はこの点に関して限定されるものではない。

【0052】

図１２は、本開示の一実施形態に従う光拡散体１３０ｂの部分拡大図である。図１３は、図１２の光拡散体１３０ｂにおいて発生する位相差ｄ３に対する模式図である。図１２及び図１３に示すように、光拡散体１３０ｂは、主本体１３２と、図８の第一のフィラー１３４と、図１０の第二のフィラー１３６とを含む。第一のフィラー１３４と第二のフィラー１３６とは、主本体１３２の中で混合される。第一のフィラー１３４と第二のフィラー１３６とは、光拡散体１３０ｂの主本体１３２に均一に分散されているが、主本体１３２に規則的に配置されているわけではない。第二のフィラー１３６の屈折率は、第一のフィラー１３４の屈折率より低く、主本体１３２の屈折率より低い。いくつかの実施形態では、光拡散体１３０ｂ（すなわち、主本体１３２、第一のフィラー１３４、及び第二のフィラー１３６の組み合わせ）に対する第二のフィラー１３６の重量比は、２０％～５０％の範囲にある。

【0053】

光Ｌが光拡散体１３０ｂに入射すると、光Ｌは、第二のフィラー１３６を方向Ｄ１に透過する。位相差はｎＨ／ｎＬによって支配され、ｎＨは第一のフィラー１３４の屈折率であり、ｎＬは第二のフィラー１３６の屈折率である。いくつかの実施形態では、第一のフィラー１３４（例えば、ＺｒＯ_２）の屈折率は約２．２であり、第二のフィラー１３６（例えば、ＳｉＯ_２）の屈折率は約１．４７である。

【0054】

光Ｌが最初に出会う第二のフィラー１３６に光Ｌが透過すると、光Ｌが最初に出会う第二のフィラー１３６が光Ｌの速度を増加させるので、波面Ｗ１が形成される。その後、光Ｌが後に出会う第一のフィラー１３４に波面Ｗ１が透過すると、光Ｌが後に出会う第一のフィラー１３４が波面Ｗ１の速度を増加させるので、波面Ｗ２が形成される。このような構成の結果、位相差ｄ３を形成することができる。図１３に示す主本体１３２における第一のフィラー１３４及び第二のフィラー１３６の配置は単なる一例であり、本開示はこの点に関して限定されるものではない。

【0055】

図２に戻って、光拡散体１３０ｂの製造方法は、溶液１４０を半導体基板１１０に吐出する前に、第二のフィラー１３６を樹脂１４２と混合するステップをさらに含み、第二のフィラー１３６の屈折率は、第一のフィラー１３４の屈折率より低い。その結果、溶液１４０は、第一のフィラー１３４及び第二のフィラー１３６を含んでもよい。その後、溶液１４０を硬化させて、図１２の光拡散体１３０ｂを形成してもよい。

【0056】

本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、本発明の構造に様々な修正及び変形を加えることができることは、当業者には明らかであろう。上記に鑑み、本発明は、以下の特許請求の範囲に入ることを条件として、本発明の修正及び変形をカバーすることを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】