JP2000002802A

JP2000002802A - レンズおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000002802A
Application number: JP16731698A
Authority: JP
Inventors: Manabu Yamamoto; 本学山; Hironori Kobayashi; 林弘典小; Mitsuhiro Kashiwabara; 原充宏柏
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2000-01-07
Anticipated expiration: 2018-06-15
Also published as: JP3920461B2

Abstract

(57)【要約】【課題】微細なレンズを位置精度よく形成でき、レン
ズの焦点距離も容易に変更でき、簡単な工程で形成でき
る、レンズの製造方法を提供する。【解決手段】支持体の表面に濡れ性の違いによるパタ
ーンを形成する工程と、前記支持体表面の特定の濡れ性
を有する部位にレンズを形成するための材料を含む液体
を付着させる工程と、前記レンズを形成するための材料
を含む液体を硬化させてレンズを形成する工程とを含む
レンズの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズおよびその
製造方法に関し、特に好適にはＣＣＤ等を用いた撮像装
置や、液晶等を用いたディスプレーに用いるのに好適な
マイクロレンズアレイおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から用いられているレンズのうち、
特にマイクロレンズあるいはマイクロレンズを規則的に
配置して構成したマイクロレンズアレイは、ファインオ
プティクス、その他の分野において利用されており、例
えば液晶ディスプレーを構成する部品として、またビデ
オカメラなどに用いられる電荷結合型固体撮像素子（Ｃ
ＣＤ）に隣接する部品としての需要が高まっている。

【０００３】このようなマイクロレンズの製造方法とし
ては、例えば特開平３−２１９０１号公報および特開平
５−１６４９０４号公報に記載のように、マスクを介し
たエッチングによって透明層な熱変形樹脂パターンを得
た後に、熱変形樹脂パターンを加熱により変形させてマ
イクロレンズを形成する方法が知られている。しかしな
がらこの方法は、エッチングの進行が等方性である等の
理由のため、微細レンズの形成が困難であり、レンズの
焦点距離の調整に制約があるうえ、工程が複雑であっ
た。

【０００４】また、マイクロレンズの別の製造方法とし
て、例えば特開平２−１６５９３２号公報に記載のよう
に、透明基板上にレンズ原料液を小滴として吐出した後
に硬化させることによってマイクロレンズアレイを形成
する方法が知られている。しかしながら、この方法は透
明基板とレンズ原料液との接触角によってレンズ形状が
制約されるため、焦点距離を調節することが難しかっ
た。また特定の接触角を得るためには特定の表面張力を
もつレンズ原料液を選択しなければならず、材料選択の
幅が狭かった。また接触面の形状は円形に限られ、多角
形パターンの接触面を持つことはできなかった。また従
来はレンズの曲率を高めようとするとレンズ原料液と支
持体とを反発させなくてはならないので、接着力が悪化
する問題点もあった。

【０００５】また、特開平５−２０６４２９号公報記載
のように、マイクロレンズアレイと、複数の色フィルタ
を積層して構成した有色フィルタアレイとが担った機能
を、単一の有色マイクロレンズアレイ層で実現する方法
が提案されている。

【０００６】このような有色マイクロレンズアレイの製
造方法としては、例えば特開平５−２０６４２９号公報
に記載のように、有色フィルタアレイをフォトリソグラ
フィー法で形成し、それぞれの有色フィルタ上にマイク
ロレンズの型を形成し、等方性エッチングによってこの
型を有色フィルタアレイに移して、有色フィルタアレイ
をマイクロレンズ化する、という方法がある。また、特
願平８−２０１７９３号公報記載のように、フォトレジ
ストとガラスエッチングにより、レンズ形状の凹部をガ
ラス基板に形成し、各色に対応した部分に、着色したレ
ンズ形成材料を充填するといった方法がある。しかし、
前者の例においては工程が非常に複雑であり、また、後
者の例においてはガラス基板の凹部にレンズを形成する
こととなり、エッチング工程の制御が非常に難しい、レ
ンズ形成材料の屈折率を大きくしなければレンズ効果が
得られないといった問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の課題を
解決するものであって、本発明の目的は、簡単な工程
で、レンズを製造する方法であって、特に位置精度よく
微細なマイクロレンズおよびマイクロレンズアレイを製
造でき、マイクロレンズの焦点距離の変更も容易である
製造方法並びにその方法によって製造したレンズ、マイ
クロレンズおよびマイクロレンズアレイを提供しようと
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、濡れ性の
違いによるパターン上に、レンズを形成するための材料
を含む液体を選択的に付着させ、硬化させてレンズを形
成することにより、上記の目的を達することができるこ
とを見出した。すなわち、本発明のレンズの製造方法
は、支持体の表面に濡れ性の違いによるパターンを形成
する工程と、前記支持体表面の特定の濡れ性を有する部
位にレンズを形成するための材料を含む液体を付着させ
る工程と、前記レンズを形成するための材料を含む液体
を硬化させてレンズを形成する工程とを含むことを特徴
とする方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】濡れ性の違いによるパターン（濡れ性）本発明における支持体は、その表面にレンズ
を形成するための材料を含む液体（以下、レンズ原料液
ともいう）が付着する部分と付着しない部分に区別され
る濡れ性の違いを有するものである。このように区別さ
れる表面を有していれば、特に濡れ性を示す数値は限定
されない。また、濡れ性が区別される表面は、支持体そ
れ自体の表面であっても、湿し水処理といった表面処理
後の支持体表面であってもよい。

【００１０】本発明において濡れ性は、飽和炭化水素系
の液体などの分散力成分のみを有する液体、水などの水
素結合を持つ液体、およびそれ以外の分散力成分と極性
成分を持つヨウ化メチレンなどの液体の接触角、または
固体表面の表面自由エネルギー、固体表面の臨界表面張
力などで評価できる。本発明を限定するものではない
が、一例としては本発明に用いる支持体の濡れ性の高い
部分は、例えば７０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、濡れ性の低い
部分は、例えば３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であることがで
きる。

【００１１】（濡れ性変化方法）支持体表面の濡れ性を
変化させ、パターンを形成する方法は、支持体の表面を
改質する方法、支持体の表面に濡れ性の異なる被膜を部
分的に形成する方法、支持体表面の被膜を部分的に除去
し濡れ性の異なる部分を形成する方法、支持体表面全体
に被膜を形成しその被膜を部分的に改質する方法などが
あげられ、特に限定されない。

【００１２】このうち好ましい方法は、支持体表面全体
に被膜を形成しその被膜を部分的に改質する方法であ
り、特に、支持体表面全体に光照射によって濡れ性が変
化する光触媒含有層を形成し、光照射によってパターン
を形成することが、現像が必要ない、パターン形成時に
転写や除去にともなうゴミが出ない、大きな段差なく濡
れ性の異なる部分が形成できる、材料が安価である等の
利点をもち、微細なレンズを精度良く大量生産を行うこ
とができる点でより好ましい。

【００１３】（パターン形状）レンズ原料液を付着させ
る部分は、濡れ性が変化した部分または変化しなかった
部分のいずれであってもよいが、そのパターン形状は、
レンズを形成できるものであれば特に限定されない。好
ましくは、レンズ原料液を付着させるパターン形状は、
正方形、円、正六角形などであることができる。

【００１４】レンズ原料液を付着させる部分の個数は限
定されないが、好ましくは多数の付着部分を規則的に設
けることが好ましい。

【００１５】パターンの大きさは、用途に応じて適宜設
計できる。本発明のレンズの製造方法は、微細なマイク
ロレンズを形成できる点にも特徴があり、微小なものと
しては例えば直径２μｍの大きさであることができる。

【００１６】また、レンズ原料液付着部と非付着部との
面積比も限定されないが、例えば１００００：１〜１：
１００００であることができる。

【００１７】レンズ（レンズを形成する材料）本発明のレンズを構成する材
料は、支持体に液状のものとして付着させた後に硬化す
ることができ、硬化後は用途に応じたレンズとして機能
できる透明材料であれば特に限定されない。

【００１８】このような材料としては、例えば光硬化性
樹脂と光重合開始剤との組み合わせ、および熱硬化性樹
脂などが挙げられる。このうち紫外線硬化樹脂などの光
硬化性樹脂は硬化が容易かつ迅速である点、硬化時にレ
ンズ形成材料および支持体が高温とならない点などで好
ましい。

【００１９】また、上記のような材料を着色剤にて着色
し、有色フィルタ機能を兼ね備えた有色レンズとする場
合、着色剤としては染料、無機顔料、有機顔料等が挙げ
られる。

【００２０】このような材料としては具体的には例えば
次のものが挙げられる。

【００２１】（１）光硬化性樹脂組成物本発明に好適に用いられる光硬化性樹脂組成物としては
可視光域に透明性の高いものが挙げられる。ここでいう
光硬化性樹脂組成物とは少なくとも１個以上の官能基を
有し、光重合開始剤に硬化エネルギー線を照射すること
により発生するイオンまたはラジカルによりイオン重
合、ラジカル重合を行い分子量の増加や架橋構造の形成
を行うモノマーやオリゴマーなどである。ここでいう官
能基とは、ビニル基、カルボキシル基、水酸基などの反
応の原因となる原子団または結合様式である。

【００２２】このようなモノマー、オリゴマーとして
は、不飽和ポリエステル型、エンチオール型、アクリル
型等があげられる、硬化速度、物性選択の幅の広さから
アクリル型が好ましい。アクリル型の代表例を以下に示
す。

【００２３】（１−１）単官能基のもの２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシル
ＥＯ付加物アクリレート、エトキシジエチレングリコー
ルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、
２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ
エチルアクリレートのカプロラクトン付加物、２−フェ
ノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリ
コールアクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物アク
リレート、ノニルフェノールＥＯ付加物にカプロラクト
ン付加したアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノ
キシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルア
クリレート、フルフリルアルコールのカプロラクトン付
加物アクリレート、アクリロイルモルホリン、ジシクロ
ペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレ
ート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、
イソボルニルアクリレート、４，４−ジメチル−１，３
−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレー
ト、３−メチル−５，５−ジメチル−１，３−ジオキソ
ランのカプロラクトン付加物のアクリレート等。

【００２４】（１−２）多官能基のものヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコ
ールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリ
レート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ヒ
ドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ
アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリ
コールエステルのカプロラクトン付加物ジアクリレー
ト、１，６−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテル
のアクリル酸付加物、ヒドロキシピバルアルデヒドとト
リメチロールプロパンのアセタール化合物のジアクリレ
ート、２，２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキ
シ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（アクリ
ロイロキシジエトキシ）フェニル］メタン、水添ビスフ
ェノールエチレンオキサイド付加物のジアクリレート、
トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリメ
チロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリト
ールトリアクリレート、トリメチロールプロパンプロビ
レンオキサイド付加物トリアクリレート、グリセリンプ
ロピレンオキサイド付加物トリアクリレート、ジペンタ
エリスリトールヘキサアクリレートペンタアクリレート
混合物、ジペンタエリスリトールのカプロラクトン付加
物アクリレート、トリス（アクリロイロキシエチル）イ
ソシアヌレート、２−アクリロイロキシエチルホスフェ
ート等。

【００２５】（２）光重合開始剤本発明で使用される光重合開始剤は特に限定されるもの
ではなく公知のものから選んで使用できる。代表例とし
ては以下のものがあげられる。

【００２６】（２−１）カルボニル化合物アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、ミヒラーケトン
系、ベンジル系、ベンゾイン系、ベンゾインエーテル
系、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインベンゾエー
ト系、α−アシロキシムエステル等（２−２）イオウ化合物テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサント
ン類等（２−３）リン系化合物２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフ
ィノキシド等（３）熱可塑性樹脂組成物可視光域に透明性の高い熱可塑性樹脂組成物、透明性の
他に屈折率、分散特性、複屈折率などの光学的特性にす
ぐれたものが好ましい。代表例としては、ポリカーボネ
イト、ポリメチルメタクリレート、メチルフタレート単
独重合体または共重合体、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリスチレン、ジエチレングリコールビスアリルカ
ーボネイト、アクリロニトリル・スチレン共重合体、メ
チルメタクリレート・スチレン共重合体、ポリ（−４−
メチルペンテン−１）等が挙げられる。

【００２７】（４）着色剤本発明のレンズは、レンズを形成する材料に染料を溶
解、または顔料を分散する等の方法により着色し有色レ
ンズとすることができる。本発明で用いることのできる
着色剤は染料、有機顔料、無機顔料のいずれでも良く、
有色フィルタで通常用いられているものが使用できる。
その中でも高い濃度を与えることができ、レンズ硬化時
や、使用時に退色の起きにくい材料が好ましく、例えば
以下のものがあげられる。

【００２８】アゾ系染料、アントラキノン系染料、イン
ジゴイド系染料、フタロシアニン系染料、カルボニウム
系染料、キノンイミン系染料、メチン系染料、キノリン
系染料、ニトロ系染料、ベンゾキノン系染料、ナフトキ
ノン系染料、ナフタルイミド系染料、ペリノン系染料、
ピリリウム系染料、チアピリリウム系染料、アズレニウ
ム系染料、スクアリリウム塩系染料、等の染料。ジアン
トラキノン、ハロゲン化銅フタロシアニン、銅フタロシ
アニン、その他フタロシアニン系顔料、ペリレン系顔
料、ピラントロン系顔料等の多環キノン系顔料、インジ
ゴ系顔料、キナクリドン系顔料、ピロール系顔料、ピロ
ロピロール系顔料、アゾ系顔料、等の有機顔料。その他
着色剤としての条件に合致するものであれば使用するこ
とができる。上記の着色剤は、特に他の制約がない限り
任意の組み合わせで任意比率で混合して使用することが
できる。

【００２９】（レンズ原料液）レンズ原料液は上記のよ
うなレンズを形成するための原料が含まれているもので
あれば特に限定されない。

【００３０】レンズ原料液の形態としては、モノマーと
重合開始剤とからなる液体、モノマーと重合開始剤とが
溶解または分散しているもの、オリゴマーと重合開始剤
からなる液体、オリゴマーと重合開始剤とが溶解または
分散しているもの、モノマーおよびオリゴマーと重合開
始剤とが溶解または分散しているものが挙げられる。ま
た、有色レンズとする場合の原料液としては、上記の原
料液に着色剤が溶解または分散したものが挙げられる。

【００３１】（レンズ原料液付着部分）本発明のレンズ
の製造方法において、レンズ原料液は、支持体表面の濡
れ性の違いによるパターンのいずれの部分に付着させて
もよい。換言すれば、支持体表面の濡れ性を変化させた
部分に付着させてもよく、または変化させなかった部分
に付着させてもよい。具体的な一例としては、濡れ性が
高い部分もしくは親水性部分に付着させる、または濡れ
性が低い部分もしくは非親水性部分に付着させることが
できる。非親水性部分にレンズ原料液を付着させる場合
は、好ましくは親水性部分を予め湿し水によって被覆し
て、レンズ原料液と親水性部分が直接接触しないように
して非親水性部分に付着させることができる。

【００３２】（レンズ焦点距離の調整）本発明のレンズ
の製造方法の大きな特徴の一つは、レンズの焦点距離を
調整すること、すなわち曲率を変化させることが極めて
容易にできることである。

【００３３】図１とともに本発明のレンズの焦点距離の
調整を具体例を用いて説明する。透明支持体１上にはレ
ンズ原料液との濡れ性が低い光触媒含有層３が形成され
ており、この光触媒含有層３の一部には、レンズ原料液
との濡れ性が高く、レンズ原料液を付着させる部分に対
応する濡れ性が変化した光触媒含有層（以下変成光触媒
含有層３’ともいう）が設けられている。さらに変成光
触媒含有層３’の上にはレンズ原料液２が付着してい
る。図１（ａ）は、レンズ原料液２を少量付着させた例
であり、レンズ原料液２が少量であっも、変成光触媒含
有層３’全体に広がるため、曲率の小さい焦点距離の長
いマイクロレンズを形成することができる。図１（ｂ）
は、レンズ原料液を中程度の量付着させた例であり、図
１（ａ）と比較して曲率が上がり、焦点距離が短いマイ
クロレンズが形成される。図１（ｃ）は、レンズ原料液
を大量に付着させた例であり、レンズ原料液２が大量で
あっても、レンズ原料液が濡れ性の低い光触媒含有層３
には広がらず、曲率の高い焦点距離の短いマイクロレン
ズが形成される。

【００３４】このように、本発明のレンズの製造方法に
よれば、マイクロレンズの焦点距離は、１ヶ所あたりの
レンズ原料液の付着量で簡単に制御できる利点がある。
また、底面の大きさは、パターンの大きさで規定される
ため、レンズ原料液の量が変化しても底面の大きさは変
化しない長所を有する。また、レンズ原料液を最初に付
着する位置が多少ずれていても、濡れ性の違いによりパ
ターンの位置にレンズ原料液の位置が修正されるため位
置精度の極めて高いマイクロレンズアレイを製造するこ
とができる点で優れている。

【００３５】（コーティングによるレンズ原料液付着）
本発明のレンズの製造方法においては、レンズ原料液を
支持体表面にコーティングすることによって、付着させ
ることができる。このコーティングを行うにあたって
は、具体的には例えば、ディップコーティング、ロール
コーティング、ビードコーティング、スピンコーティン
グ、エアドクターコーティング、ブレードコーティン
グ、ナイフコーティング、ロッドコーティング、グラビ
アコーティング、ロータリースクリーンコーティング、
キスコーティング、スロットオリフィスコーティング、
スプレーコーティング、キャストコーティング、押し出
しコーティングなどの方法を用いることができ、これら
は短時間に大量のレンズ形状物を作成する点で有利であ
る。

【００３６】また、複数色の有色レンズアレイの場合
は、支持体表面に濡れ性の違いによるパターンを形成す
る工程と、前記のような各方法によるコーティング方法
にて着色したレンズ原料液を付着させる工程と、必要に
よりレンズ原料液を硬化させる工程とを、一色ずつ必要
色数分だけ繰り返すことにより製造することが可能であ
る。

【００３７】（ノズル吐出によるレンズ原料液付着）本
発明のレンズの製造方法においては、レンズ原料液を支
持体表面にノズル吐出することによって、付着させるこ
とができる。この吐出を行うにあたっては、具体的には
例えば、マイクロシリンジ、ディスペンサー、インクジ
ェット、針先よりレンズ原料液を電界などの外部刺激に
より飛ばす方式、外部刺激により振動するピエゾ素子な
どの振動素子を用いて素子よりレンズ原料液を飛ばす方
式、針先に付着させたレンズ原料液を支持体表面に付着
させる方式などの方法を用いることができ、これらは、
接触角が大きく高さの高いレンズ形状物を作成する点で
有利である。

【００３８】また、複数色の有色レンズアレイを製造す
る場合は、前記のような各方法による必要色数分のノズ
ルを使用し、各ノズルからの各色のレンズを形成するた
めの材料を含む着色したレンズ原料液を支持体表面にノ
ズル吐出することによって付着させることができる。

【００３９】また、単色のノズルを用いて複数色の有色
レンズアレイを製造する場合は、支持体表面に濡れ性の
違いによるパターンを形成する工程と、前記のような各
方法によるノズル吐出にて着色したレンズ原料液を付着
させる工程と、必要によりレンズ原料液を硬化させる工
程とを、必要色数分だけ繰り返すことにより製造するこ
とも可能である。

【００４０】（マイクロレンズアレイ）本発明のレンズ
の製造方法においては、好適にはマイクロレンズを規則
的に配置させてマイクロレンズアレイを製造する。この
マイクロレンズアレイの配列は、濡れ性の違いによるパ
ターンに対応し、マイクロレンズの底面の形状も濡れ性
の違いによるパターンに対応しているので、本発明の好
適態様であるマイクロレンズの位置および形状の精度は
高いものとなっている。また、濡れ性の高い部分にのみ
レンズ原料液を付着させることが可能であるため、その
場合、密着性がより強固であり、より強度の高いマイク
ロレンズが製造できる。また、接触面は円形のみでな
く、多角形の形状にデザインすることができるので、円
形レンズに比べ、レンズ形状物以外の部分の面積を小さ
くすることが可能であり、開口率の高いマイクロレンズ
アレイを容易に製造できる。

【００４１】また着色したレンズ原料液を付着させるこ
とにより、上記マイクロレンズと同様に位置および形状
精度が高く、密着性および強度が高く、開口率の高い、
有色マイクロレンズアレイを容易に製造することができ
る。

【００４２】図２に、このような本発明の好適態様であ
るマイクロレンズアレイの断面図を示す。支持体１上に
光触媒含有層３および濡れ性が変化した変成光触媒含有
層３’が形成され、さらに変成されてない光触媒含有層
３上にレンズ２が形成されている。

【００４３】図３に、このような発明の好適態様である
有色マイクロレンズアレイの断面図を示す。支持体１上
に光触媒含有層３および濡れ性が変化した変性光触媒含
有層３′が形成され、さらに変性されていない光触媒含
有層上３上に有色の第１色レンズ１５、第２色レンズ１
６、第３色レンズ１７が形成されている。

【００４４】支持体支持体を構成する材料は、それ自体または層を形成して
表面に濡れ性の違いによるパターンを形成することがで
き、かつ、マイクロレンズを形成できるものであれば特
に限定されない。支持体に透明材料を用い光透過性の支
持体とすると、後の工程でレンズを支持体からとりはず
す必要がなく、マイクロレンズアレイの製造に大いに有
効である。このような支持体の材料としては、一般にマ
イクロレンズアレイの製造に用いられているものであれ
ば、限定されず、無機材料、有機材料のいずれであって
もよく、例えば好ましくは、ソーダガラス、石英ガラ
ス、光学ガラス、（ＨＯＹＡ（株）製ＢＳＣ７など）、
電子工学用ガラス（無アルカリガラスなど）および透光
性セラミックス、ポリカーボネート、メチルメタクリレ
ート単重合体または共重合体、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリスチレンなどのプラスチックフィルム、プラ
スチックシートなどを挙げることができる。

【００４５】支持体の形状、厚みは、用途に応じて変化
させることができ、通常用いられている形態であること
ができる。

【００４６】光触媒含有層（濡れ性変化の原理）本発明の好適態様においては、光
の照射によって近傍の物質（バインダーなど）に化学変
化を起こすことが可能な光触媒を用いて、光照射を受け
た部分に濡れ性の違いによるパターンを形成することが
できる。本発明の好適態様の光触媒による作用機構は、
必ずしも明確なものではないが、光の照射によって光触
媒に生成したキャリアが、バインダーなどの化学構造を
直接変化させ、あるいは酸素、水の存在下で生じた活性
酸素種によってバインダーなどの化学構造を変化させる
ことにより、支持体表面の濡れ性が変化すると考えられ
る。

【００４７】本発明の好適態様では、光触媒により、バ
インダーの一部である有機基や添加剤の酸化、分解など
の作用を用いて、光照射部の濡れ性を変化させて親水性
化し、非照射部分との濡れ性に大きな差を生じさせ、パ
ターン情報を記録する。

【００４８】（光触媒材料）本発明に好適に用いられる
光触媒材料としては、例えば光半導体として知られてい
る酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化
すず（ＳｎＯ₂）・チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉ
Ｏ₃）・酸化タングステン（ＷＯ₃）、酸化ビスマス（Ｂ
ｉ₂Ｏ₃）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）のような金属酸化物を挙
げることができるが、特に酸化チタンが好ましい。酸化
チタンは、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に
安定であり、毒性もなく、入手も容易である点で有利で
ある。

【００４９】光触媒としての酸化チタンにおいては、ア
ナターゼ型とルチル型のいずれも使用することができる
が、アナターゼ型酸化チタンが好ましい。具体的には例
えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産
業（株）、ＳＴＳ−０２、平均結晶子径７ｎｍ）、硝酸
解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学、ＴＡ−
１５、平均結晶子径１２ｎｍ）を挙げることができる。

【００５０】光触媒の粒径は、粒径が小さいものの方が
光触媒反応が効率的に生起し、光触媒含有層の表面の粗
さが小さくなるので好ましい。平均粒径が５０ｎｍ以下
のものが好ましく、より好ましくは２０ｎｍ以下のもの
が好ましい。光触媒含有層の平均粗さが、１０ｎｍより
大きいと水、溶剤あるいはインキに対する濡れ性が表面
の凹凸によって小さくなってしまい、濡れ性の発現が不
充分なものとなりやすい。

【００５１】光触媒含有層中の光触媒の量は、５重量％
〜６０重量％であることが好ましく、２０重量％〜４０
重量％であることがより好ましい。

【００５２】（バインダー成分）本発明の好適態様にお
いて光触媒含有層に用いられるバインダーは、好ましく
は主骨格が前記光触媒の光励起により分解されないよう
な高い結合エネルギーを有するものであり、例えば、
（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシ
ラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオ
ルガノポリシロキサン、あるいは（２）撥水性や撥油性
に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロ
キサン等を挙げることができる。

【００５３】前記（１）の場合、一般式Ｙ_nＳｉＸ
_4-n（ｎ＝１〜３）で表される珪素化合物の１種または
２種以上の加水分解縮合物、共加水分解化合物が主体で
あることができる。前記一般式では、Ｙは例えばアルキ
ル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基または
エポキシ基であることができ、Ｘは例えばハロゲン、メ
トキシル基、エトキシル基、またはアセチル基であるこ
とができる。

【００５４】具体的には、メチルトリクロルシラン、メ
チルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メ
チルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシ
ラン、メチルトリｔ−ブトキシシラン；エチルトリクロ
ルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキ
シシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソ
プロポキシシラン、エチルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ
−プロピルトリクロルシラン、ｎ−プロピルトリブロム
シラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピ
ルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキ
シシラン、ｎ−プロピルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−
ヘキシルトリクロルシラン、ｎ−ヘキシルトリブロムシ
ラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシル
トリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリイソプロポキシ
シラン、ｎ−ヘキシルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−デ
シルトリクロルシラン、ｎ−デシルトリブロムシラン、
ｎ−デシルトリメトキシシラン、ｎ−デシルトリエトキ
シシラン、ｎ−デシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−
デシルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−オクタデシルトリ
クロルシラン、ｎ−オクタデシルトリブロムシラン、ｎ
−オクタデシルトリメトキシシラン、ｎ−オクタデシル
トリエトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリイソプロポ
キシシラン、ｎ−オクタデシルトリｔ−ブトキシシラ
ン；フェニルトリクロルシラン、フェニルトリブロムシ
ラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエト
キシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェ
ニルトリｔ−ブトキシシラン；テトラクロルシラン、テ
トラブロムシラン、テトラメトキシシラン、テトラエト
キシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエト
キシシラン；ジメチルジクロルシラン、ジメチルジブロ
ムシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエト
キシシラン；ジフェニルジクロルシラン、ジフェニルジ
ブロムシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニ
ルジエトキシシラン；フェニルメチルジクロルシラン、
フェニルメチルジブロムシラン、フェニルメチルジメト
キシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン；トリク
ロルヒドロシラン、トリブロムヒドロシラン、トリメト
キシヒドロシラン、トリエトキシヒドロシラン、トリイ
ソプロポキシヒドロシラン、トリｔ−ブトキシヒドロシ
ラン；ビニルトリクロルシラン、ビニルトリブロムシラ
ン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシ
ラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリｔ
−ブトキシシラン；トリフルオロプロピルトリクロルシ
ラン、トリフルオロプロピルトリブロムシラン、トリフ
ルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロ
ピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイ
ソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリｔ−ブ
トキシシラン；γ−グリシドキシプロピルメチルジメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−
メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ
−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、
γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ
−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−
メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、
γ−メタアクリロキシプロピルトリｔ−ブトキシシラ
ン；γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−
アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシ
シラン、γ−アミノプロピルトリｔ−ブトキシシラン；
γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−
メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプ
ロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルト
リイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリ
ｔ−ブトキシシラン；β−（３，４−エポキシシクロヘ
キシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エ
ポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン；お
よび、それらの部分加水分解物；およびそれらの混合物
を挙げることができる。

【００５５】また、バインダーとして、特に好ましくは
フルオロアルキル基を含有するポリシロキサンを用いる
ことができ、具体的には、下記のフルオロアルコキシシ
ランのの１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水
分解縮合物が挙げられ、また、一般にフッ素系シランカ
ップリング剤として知られているものを使用してもよ
い。ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ （ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₄ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ （ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₆ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ （ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₈ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ （ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₄ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ （ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₆ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ （ＣＦ₃）₂ＣＦ（ＣＦ₂）₈ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ ＣＦ₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇（Ｃ₆Ｈ₄）Ｃ₂Ｈ₄ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₂ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₃ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₉ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃ ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇ＳＯ₂Ｎ（Ｃ₂Ｈ₅）Ｃ₂Ｈ₄ＣＨ₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ 上記のようなフルオロアルキル基を含有するポリシロキ
サンをバインダーとして用いることにより、光触媒含有
層の非光照射部の撥水性が大きく向上し、レンズ組成物
やブラックマトリックス用塗料などの付着を妨げる機能
が向上する。

【００５６】前記（２）の反応性シリコーンとしては、
下記一般式で表される骨格を持つ化合物を挙げることが
できる。 −（Ｓｉ（Ｒ¹）（Ｒ²）Ｏ）_n− ただし、ｎは２以上の整数、Ｒ¹、Ｒ²はそれぞれ炭素数
１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニ
ル、アリールあるいはシアノアルキル基であることがで
きる。好ましくは全体の４０モル％以下がビニル、フェ
ニル、ハロゲン化フェニルであることができる。また、
Ｒ¹および／またはＲ²がメチル基であるものが表面エネ
ルギーが最も小さくなるので好ましく、好ましくはメチ
ル基が６０モル％以上であり、鎖末端または側鎖には、
分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基などの反応性基
を有する。

【００５７】また、前記のオルガノポリシロキサンとと
もにジメチルポリシロキサンのような架橋反応を起こさ
ない安定なオルガノシリコン化合物をバインダーに混合
してもよい。

【００５８】（光触媒含有層に用いるその他の成分）本
発明に好適に用いられる光触媒含有層には、未露光部の
濡れ性を低下させるため界面活性剤を含有させることが
できる。この界面活性剤は光触媒により分解除去される
ものであれば限定されないが、具体的には、好ましくは
例えば日本サーファクタント工業製：ＮＩＫＫＯＬＢ
Ｌ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系の界
面活性剤、デュポン社製：ＺＯＮＹＬＦＳＮ、ＦＳ
Ｏ、旭硝子製：サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本
インキ製：メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス
製：フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工
業製：ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム
製：フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系ある
いはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることが
できる。また、カチオン系、アニオン系、両性界面活性
剤を用いることもできる。

【００５９】また、本発明に好適に用いられる光触媒含
有層には、他の成分、例えば、ポリビニルアルコール、
不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジ
アリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマ
ー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メ
ラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ
アミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロ
プレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチ
レン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリ
ブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリロニ
トリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリ
イソプレン等のオリゴマー、ポリマーを含むことができ
る。

【００６０】（光触媒含有層の形成方法）光触媒含有層
の形成方法は特に限定されないが、例えば光触媒を含ん
だ塗布液を、スプレーコート、ディップコート、ロール
コート、ビードコートなどの方法により基材に塗布して
形成することができる。また結合剤として紫外線硬化型
の成分を含有している場合には、紫外線を照射して硬化
処理を行うことにより、基材上に光触媒を含有した組成
物の層を形成することができる。

【００６１】光触媒等を含む塗布液を用いる場合に、塗
布液に使用することができる溶剤としては、特に限定さ
れないが、例えばエタノール、イソプロパノール等のア
ルコール系の有機溶剤を挙げることができる。

【００６２】（光触媒を作用させる照射光線）光触媒を
作用させるための照射光線は、光触媒を励起することが
できれば限定されない。このようなものとしては紫外
線、可視光線、赤外線の他、これらの光線よりもさらに
短波長または長波長の電磁波、放射線であることができ
る。

【００６３】例えば光触媒として、アナターゼ型チタニ
アを用いる場合は、励起波長が３８０ｎｍ以下にあるの
で、光触媒の励起は紫外線により行うことができる。こ
のような紫外線を発するものとしては水銀ランプ、メタ
ルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマレーザ
ー、その他の紫外線光源を使用することができ、照度、
照射量等を変えることにより、膜表面の濡れ性を変化さ
せることができる。

【００６４】図４は本発明の好適態様であるこのような
光触媒を用いたマイクロレンズの製造方法の一例を示す
説明図である。図４（ａ）に示されるように、支持体１
上に光触媒含有層３を形成し、その上からフォトマスク
４を介して照射光線５を照射し、変成光触媒含有層３’
を形成する。次いで、図４（ｂ）に示されるように、吐
出ノズル６からレンズ原料液を吐出し、変成光触媒含有
層３’に付着させることで、レンズ２を形成することが
できる。

【００６５】遮光層本発明のレンズに好適に用いられる遮光層はレンズの位
置および形状に対応して形成されたものであり、レンズ
周囲の不要な光線がレンズに入射しないように設けられ
るものである。遮光層は、より好ましくはマイクロレン
ズアレイに設けられる。

【００６６】本発明の好適態様においては、遮光層の形
成方法は限定されないが、好ましくはこの遮光層の形成
もレンズの形成と同様に濡れ性の違いを用いて形成す
る。具体的には、透明支持体のレンズを形成しない側で
ある裏面に、レンズパターンに対応した遮光層パターン
を形成するための濡れ性の違いによるパターンを形成
し、支持体の遮光層パターンの特定の濡れ性を有する部
位に遮光層を形成するための材料を含む液体を付着さ
せ、遮光層を形成するための材料を含む液体を硬化させ
ることにより遮光層を有するレンズを製造する。

【００６７】遮光層を形成する材料としては一般的なも
のであれば特に限定されないが、例えばカーボンブラッ
クを含有するアクリル系熱可塑性樹脂よりなる塗材を用
いて形成される遮光性樹脂薄膜などが挙げられる。

【００６８】図５は、このような本発明の好適態様であ
る、遮光層を有するマイクロレンズアレイの一例を示す
断面図である。図５においては、支持体１の上に光触媒
含有層３が設けられており、その変成光触媒含有層３’
でない部分にレンズ２が形成され、さらに支持体１のレ
ンズ２が形成されていない面（裏面）にも光触媒含有層
３が形成され、その変成光触媒含有層３’上に遮光層７
が設けられている。

【００６９】図６はこのような遮光層を有するマイクロ
レンズアレイの遮光層が設けられた面から見た平面図で
ある。遮光層７の開口部がレンズ２の中央に対応して設
けられていることが分かる。

【００７０】撮像装置への利用本発明の好適態様であるマイクロレンズアレイは、撮像
装置の光感度を高めるために、例えばＣＣＤといった撮
像素子に隣接または密着する部品として好適に用いるこ
とができる。この場合、好ましくは迷光によるコントラ
スト低下等といった特性への悪影響を避ける等の理由に
より、遮光層を設けることが好ましい。また光の透過性
を高めるため、あるいは光の干渉による光触媒含有層の
発色を防止するため等の理由により、光触媒含有層を薄
くすることが好ましく、好適には厚み１μｍ以下、より
好ましくは０．２μｍ以下とする。

【００７１】図７はこのような遮光層を有するマイクロ
レンズアレイを用いてなる撮像装置の一例を示す断面図
である。有色フィルタ９及び光電変換素子１０からなる
撮像素子部１８上に遮光層７を有するマイクロレンズア
レイが設けられている。入射光８はマイクロレンズアレ
イを介して撮像素子部１８に入射する。

【００７２】また、本発明の好適態様である有色マイク
ロレンズアレイは、撮像素子の構成素子である有色フィ
ルタと、マイクロレンスアレイが有する機能を合わせ持
つことができ、有色フィルタを使用しない簡素な構成で
マイクロレンズアレイの機能を有する撮像素子を実現で
きる。この場合、好ましくは迷光によるコントラスト低
下や彩度の低下等といった特性への悪影響を避けるため
等の理由により、遮光層を設けることが好ましい。また
光の透過性を高めるため、あるいは光の干渉による光触
媒含有層の発色を防止するため等の理由により、光触媒
含有層を薄くすることが好ましく、好適には厚み１μｍ
以下、より好ましくは０．２ｍμｍ以下とする。

【００７３】図８はこのような遮光層７を有する有色の
マイクロレンズアレイを用いてなる撮像装置の一例を示
す断面図である。光電変換素子上に、遮光層を有する有
色マイクロレンズが設けられている。入射光８は、有色
マイクロレンズアレイを介して光電変換素子１０に入射
する。

【００７４】ディスプレーへの利用本発明の好適態様であるマイクロレンズアレイは、目視
者方向への輝度を高めるために、例えば液晶ディスプレ
ーなどのディスプレーに隣接または密着する部品として
好適に用いることができる。この場合、好ましくは室内
照明や太陽光など周囲の外光の影響を抑え表示画質を向
上させるために遮光層を設けることが好ましい。また、
光の透過性を高めるため、光の干渉による光触媒含有層
の発色を防止するため等の理由により光触媒含有層を薄
くすることが好ましく、好適には厚み１μｍ以下、より
好ましくは０．２μｍ以下とする。

【００７５】図９はこのような遮光層７を有するマイク
ロレンズアレイを用いてなる液晶ディスプレーの一例を
示す断面図である。液晶ディスプレー上に遮光層を有す
るマイクロレンズが設けられている。液晶ティスプレー
部より発せられた光はマイクロレンズアレイを介して外
部に発光１１として発せられる。

【００７６】また、本発明の好適態様である有色マイク
ロレンズアレイは、ディスプレーの構成素子である有色
フィルタと、マイクロレンズアレイが有する機能を合わ
せ持つことができ、有色フィルタを使用しない簡素な構
成でマイクロレンズアレイの機能を有するディスプレー
を実現できる。

【００７７】この場合、好ましくは室内照明や太陽光な
ど周囲の外光の悪影響を抑え表示画質を向上させるため
に遮光層を設けることが好ましい。また、光の透過性を
高めるため、光の干渉による光触媒含有層の発色を防止
するため等の理由により光触媒含有層を薄くすることが
好ましく、好適には厚み１μｍ以下、より好ましくは
０．２μｍ以下とする。

【００７８】図１０はこのような遮光層を有する有色マ
イクロレンズアレイを用いてなる液晶ディスプレーの一
例を示す断面図である。光源、液晶素子、遮光層を有す
る有色マイクロレンズで構成され、光源より液晶素子を
通して発せられた光は有色マイクロレンズアレイを介し
て外部に発光１１として発せられる。

【００７９】

【実施例】以下に実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００８０】実施例１（光触媒含有膜）（水なし用）イソプロピルアルコール３ｇ、オルガノシラン（東芝シ
リコーンＴＳＬ８１１３）０．４ｇ、フルオロアルコキ
シシランＭＦ−１６０Ｅ（トーケムプロダクツ）０．３
ｇ、光触媒無機コーティング剤ＳＴ−Ｋ０１（石原産
業）２ｇを混合した。この溶液をスピンコーティング法
により、石英ガラス透明支持体上に塗布した。これを１
５０℃の温度で１０分間乾燥することにより、加水分
解、重縮合反応を進行させ、光触媒がオルガノボリシロ
キサン中に強固に固定された膜厚０．２μｍの透明な層
を得ることができた。この光触媒含有層上に水銀ランプ
により７０ｍＷ／ｃｍ²の照度で５０秒間、マスクを介
してパターン露光した。水に対する接触角を接触角測定
器（協和界面科学（株）ＣＡ−Ｚ型）により測定した。
結果は、未露光部の水の接触角は１４２°、露光部の水
の接触角は、１０°以下であった。露光部、未露光部で
濡れ性が異なるパターンが形成された。

【００８１】実施例２（マイクロレンズ）（水なし）（コーティング）石英ガラス透明支持体上に、実施例１記載の光触媒含有
層をスピンコーティング法にて形成した。これに開口部
直径５０μｍの円形パターンが２μｍ間隔で複数個並ん
だ、ネガ型フォトマスクを介して、水銀ランプにより７
０ｍＷ／ｃｍ²の照度で９０秒間露光し、表面に濡れ性
の高い円形パターンが施された透明支持体を得た。水溶
性ＵＶ硬化樹脂（エステルアクリレート樹脂：荒川化学
工業製ＡＱ−９）１０００ｇ、硬化開始剤（チバスペシ
ャリティケミカルズ製イルガキュア１１７３）５０ｇ、
蒸留水（純正化学製）１２５ｇを混合し、３分間攪拌し
た。得られた混合液をビードコーティング法（スライド
コーティング法）にて、上記の濡れ性の異なる円形パタ
ーンが施された透明支持体上に、膜厚１２μｍにて塗布
したところ、露光部分（円形パターン部分）のみに混合
液が付着した。これを水銀ランプにより７０ｍＷ／ｃｍ
²の照度で５秒間露光することにより直径５０μｍ、焦
点距離１ｍｍのマイクロレンズアレイを得ることができ
た。

【００８２】実施例３（マイクロレンズ）（水なし）（吐出）石英ガラス透明支持体上に、実施例１記載の光触媒含有
層をスピンコーティング法にて形成した。これに開口部
直径２００μｍの円形パターンが１００μｍ間隔で複数
個並んだ、ネガ型フォトマスクを介して、水銀ランプに
より７０ｍＷ／ｃｍ²の照度で９０秒間露光し、表面に
濡れ性の高い円形パターンが施された透明支持体を得
た。

【００８３】水溶性ＵＶ硬化樹脂（エステルアクリレー
ト樹脂：荒川化学工業製ＡＱ−１１）１０００ｇ、硬化
開始剤（チバスペシャリティケミカルズ製イルガキュア
１８４）５０ｇ、蒸留水（純正化学製）２５ｇを混合
し、３分間攪拌した。得られた混合液を液体精密定量吐
出装置（ＥＦＤ社製ディスペンサー１５００ＸＬ−１
５）にて、上記の濡れ性の異なる円形パターンが施され
た透明支持体上の円形パターン部分の中心に０．０００
１ｍｌ吐出した。このとき吐出液は円形パターン部のみ
に広がりそれ以外の部分に広がることは無かった。これ
を水銀ランプにより７０ｍＷ／ｃｍ²の照度で１０秒間
露光することにより直径２００μｍ、焦点距離５００μ
ｍのマイクロレンズアレイを得ることができた。

【００８４】実施例４（光触媒含有膜）（水あり用）イソプロピルアルコール３ｇ、オルガノシラン（東芝シ
リコーン製ＴＳＬ８１１３）４．２ｇ、酸化チタン粉末
（石原産業製ＳＴ−０１平均粒径７ｎｍ）０．２ｇを混
合した。得られた分散液を２０分間、１００℃に保ちな
がら攪拌した。この溶液をスピンコーティング法によ
り、石英ガラス透明支持体上に塗布した。これを１５０
℃の温度で１０分間乾燥させることにより加水分解、重
縮合反応を進行させ、膜厚０．２ｍの膜形成を行った。
次いで、高圧水銀灯により７０ｍＷ／ｃｍ²の照度で５
０秒間紫外線照射を行い、水およびｎ−オクタンに対す
る接触角を接触角測定器（協和界面化学製ＣＡ−Ｚ型）
により測定した。結果は、照射前は、水７２°、ｎ−オ
クタン５°以下であり、照射後は水０°、ｎ−オクタン
５°以下であった。

【００８５】実施例５（マイクロレンズ）（水あり）（吐出）石英ガラス透明支持体上に、実施例４記載の光触媒含有
層をスピンコーティング法にて形成した。これに開口部
２００μｍ×２００μｍの正方形パターンが１００μｍ
間隔で複数個並んだポジ型フォトマスクを介して、水銀
ランプにより７０ｍＷ／ｃｍ²の照度で９０秒間露光
し、表面に濡れ性の異なる正方形パターンが施された透
明支持体を得た。日研化学研究所製クリーンエッチ液１
０ｇ、蒸留水（純正化学製）１９０ｇを混合した溶液
（湿し水）を、上記の濡れ性の異なる正方形パターンが
施された透明支持体上に、スピンコーティング法にて塗
布したところ、露光部分（正方形パターン以外の部分）
にのみ混合液は塗布された。

【００８６】ＵＶ硬化樹脂（アクリル系樹脂：荒川化学
工業製ビームセット２６７）１０００ｇ、硬化開始剤
（チバスペシャリティケミカルズ製イルガキュア１８
４）５０ｇを混合し、３分間攪拌した。得られた混合液
を液体精密定量吐出装置（ＥＦＤ社製ディスペンサー１
５００ＸＬ−１５）にて、上記のクリーンエッチ液を塗
布した透明支持体上の液が塗布されていない正方形パタ
ーン部分の中心に０．０００１ｍｌ吐出した。このとき
吐出液は正方形パターン部のみに広がり、それ以外の部
分に広がることはなかった。これを水銀ランプにより７
０ｍＷ／ｃｍ²の照度で１０秒間露光することにより２
００μｍ×２００μｍの正方形底面を有する、焦点距離
５００μｍのマイクロレンズアレイを得ることができ
た。

【００８７】実施例６（有色マイクロレンズ）（水なし）（吐出）石英ガラス透明支持体上に実施例１記載の光触媒含有量
をスピンコーティング法にて形成した。これに開口部直
径２００μｍの円形パターンが１００μｍ間隔で複数個
並んだネガ型フォトマスクを介して水銀ランプにより７
０ｍＷ／ｃｍ²の照度で９０秒間露光し、表面に濡れ性
の高い円形パターンが施された透明支持体を得た。

【００８８】水溶性ＵＶ硬化樹脂（エステルアクリレー
ト樹脂：荒川化学工業製ＡＱ−１１）１０ｇ、硬化開始
剤（チバスペシャルティーケミカル製イルガキュア１８
４）０．５ｇ、蒸留水１．２５ｇ、赤色染料（東京化成
製ローズベンガル）０．５ｇを混合し、３分間撹拌し、
赤色用レンズ原料液を得た。

【００８９】水溶性ＵＶ硬化樹脂（エステルアクリレー
ト樹脂：荒川化学工業製ＡＱ−１１）１０ｇ、硬化開始
剤（チバスペシャルティーケミカル製イルガキュア１８
４）０．５ｇ、蒸留水１．２５ｇ、緑色染料（東京化成
製ブリリアントグリーン）０．５ｇを混合し、３分間撹
拌し、緑色用レンズ原料液を得た。

【００９０】水溶性ＵＶ硬化樹脂（エステルアクリレー
ト樹脂：荒川化学工業製ＡＱ−１１）１０ｇ、硬化開始
剤（チバスペシャルティーケミカル製イルガキュア１８
４）０．５ｇ、蒸留水１．２５ｇ、青色染料（東京化成
製ヴィクトリアブルー）０．５ｇを混合し、３分間撹拌
し、青色用レンズ原料液を得た。

【００９１】得られたレンズ原料液を液体精密吐出装置
（ＥＥＤ製ディスペンサー１５００ＸＬ−１５）にて、
上記の濡れ性の異なる円形パターンが施された透明支持
体上の赤、緑、青に指定した円形パターン部分の中心に
０．０００１ｍｌ吐出した。この時、吐出液は円形パタ
ーン部のみに広がり、それ以外の部分に広がることはな
かった。これを水銀ランプにより７０ｍＷ／ｃｍ²の照
度で１０秒間露光することにより直径２００μｍ、焦点
距離５００μｍの有色マイクロレンズアレイを得た。

【００９２】実施例７（有色マイクロレンズ）（水なし）（コーティング）石英ガラス透明支持体上に実施例１記載の光触媒含有量
をスピンコーティング法にて形成した。これに開口部直
径２００μｍの円形パターンが縦方向に１００μｍ間
隔、横方向に７００μｍ間隔で複数個並んだネガ型フォ
トマスクを介して水銀ランプにより７０ｍＷ／ｃｍ²の
照度で９０秒間露光し、表面に濡れ性の高い円形パター
ンが施された透明支持体を得た。

【００９３】水溶性ＵＶ硬化樹脂（エステルアクリレー
ト樹脂：荒川化学工業製ＡＱ−９）１０ｇ、硬化開始剤
（チバスペシャルティーケミカル製イルガキュア１１７
３）０．５ｇ、蒸留水１．２５ｇ、赤色染料（東京化成
製ローズベンガル）０．５ｇを混合し、３分間撹拌し、
赤色用レンズ原料液を得た。

【００９４】水溶性ＵＶ硬化樹脂（エステルアクリレー
ト樹脂：荒川化学工業製ＡＱ−９）１０ｇ、硬化開始剤
（チバスペシャルティーケミカル製イルガキュア１１７
３）０．５ｇ、蒸留水１．２５ｇ、緑色染料（東京化成
製ブリリアントグリーン）０．５ｇを混合し、３分間撹
拌し、緑色用レンズ原料液を得た。

【００９５】水溶性ＵＶ硬化樹脂（エステルアクリレー
ト樹脂：荒川化学工業製ＡＱ−９）１０ｇ、硬化開始剤
（チバスペシャルティーケミカル製イルガキュア１１７
３）０．５ｇ、蒸留水１．２５ｇ、青色染料（東京化成
製ヴィクトリアブルー）０．５ｇを混合し、３分間撹拌
し、青色用レンズ原料液を得た。

【００９６】得られた赤色レンズ原料液をディップコー
ティング法にて、上記の濡れ性の異なる円形パターンが
施された透明支持体上に１２μｍにて塗布したところ、
露光部分（円形パターン部分）のみに混合液が付着し
た。これを水銀ランプにより７０ｍＷ／ｃｍ²の照度で
１０秒間露光することにより硬化した。

【００９７】この赤色レンズを形成した支持体上に上記
と同様にして光触媒含有層を形成し、赤色レンズの縦方
向の列から１００μｍの間隔をおいて上記と同様の条件
で濡れ性の高い円形パターンを形成した。緑色レンズ原
料液を用い、赤色と同様の操作を行なうことで緑色レン
ズを形成した。

【００９８】青色レンズ原料液を用いて同様の操作を行
ない、赤と緑のレンズ縦の列の間に１００μｍの間隔を
おいて青色レンズを形成し、直径２００μｍ、焦点距離
１ｍｍの有色マイクロレンズアレイを得た。

【００９９】実施例８（遮光層）（水なし）（コーティング）直径１００μｍであって、１０μｍ間隔に並んだマイク
ロレンズアレイの支持体である石英ガラスの裏面に、実
施例１記載の光触媒含有層を形成した。次いで、開口部
直径１０μｍであって、１００μｍの間隔で並んだフォ
トマスクとレンズとの位置合わせを行った後、水銀ラン
プによりパターン露光を行った。

【０１００】次いで、カーボンブラック（三菱化学＃９
５０）４ｇ、ポリビニルアルコール（日本合成化学ゴー
セノールＡＨ−２６）０．７ｇ、イオン交換水９５．３
ｇを９０℃に加熱し混合溶解し、これを、１２０００ｒ
ｐｍで遠心分離し１μｍのグラスフィルターでろ過する
ことにより遮光層組成物を調製した。この遮光層組成物
を、ブレードコーターにより露光済み光触媒含有膜上に
全面塗布すると、未露光部はハジキ、露光部のみに選択
的に付着した。次いで、１５０℃で３０分間加熱して、
遮光層を形成した。

【０１０１】実施例９（遮光層）（水なし）（吐出）直径７００μｍであって１０μｍ間隔に並んだマイクロ
レンズアレイの支持体である石英ガラスの裏面に、実施
例１記載の光触媒含有層を形成した。次いで、開口部直
径１０μｍであって７００μｍの間隔で並んだフォトマ
スクを介して、レンズとの位置合わせ後、水銀ランプに
よりパターン露光を行った。

【０１０２】次いで、ディスペンサー（ＥＦＤ社製）に
より露光部へ実施例８記載の遮光層組成物を吐出するこ
とにより、遮光層組成物を露光部にのみ付着させた。次
いで、１５０℃で３０分間加熱して、遮光層を形成し
た。

【０１０３】実施例１０（遮光層）（水有り）（コーティング）直径１００μｍであって１０μｍ間隔に並んだマイクロ
レンズアレイの支持体である石英ガラスの裏面に、実施
例４記載の光触媒含有層を形成した。次いで、遮光部直
径１０μｍであって１００μｍの間隔で並んだフォトマ
スクを介して、レンズとの位置合わせ後、水銀ランプに
よりパターン露光を行った。

【０１０４】次いで、湿し水（日研化学（株）製クリー
ンエッチ液２０倍水希釈）をブレードコーターにより全
面塗布すると露光部のみ選択的に濡れた。

【０１０５】次いで、印刷インキ（ザ・インクテック
（株）製エイクロス黒）を用いロールコーターにより３
０ｒｐｍの速度で全面塗布すると未露光部のみ選択的に
付着した。これを１００℃、３分間加熱することにより
湿し水を除去し遮光層を形成した。

【０１０６】実施例１１（遮光層）（水有り）（吐出）直径７００μｍであって１０μｍ間隔に並んだマイクロ
レンズアレイの支持体である石英ガラスの裏面に、実施
例４記載の光触媒含有層を形成した。次いで、遮光部の
直径１０μｍであって７００μｍの間隔で並んだフォト
マスクを介して、レンズとの位置合わせ後、水銀ランプ
によりパターン露光を行った。

【０１０７】次いで、湿し水（日研化学（株）製クリー
ンエッチ液２０倍水希釈）をブレードコーターにより全
面塗布すると露光部にのみ選択的に濡れた。

【０１０８】次いで、印刷インキ（ザ・インクテック
（株）製エイクロス黒）をノルマルヘキサデカンによっ
て３倍に希釈した溶液をディスペンサー（ＥＦＤ社製）
により未露光部へ吐出することにより、印刷インキを未
露光部にのみ付着させた。次いで、１００℃で３０分間
加熱し湿し水を除去し、遮光層を形成した。

【０１０９】実施例１２（マイクロレンズ）（吐出）（吐出量による焦点距離の
変化：比較例）石英ガラス透明支持体上に実施例１記載の光触媒含有層
をスピンコーティング法にて形成した。これに開口部直
径９ｍｍの円形パターンをもつマスクを介して水銀ラン
プにより７０ｍＷ／ｃｍ²の照度で９０秒間露光し、表
面に濡れ性の高い円形パターンが施された透明支持体を
得た。

【０１１０】水溶性ＵＶ硬化樹脂（エステルアクリレー
ト樹脂：荒川化学工業製ＡＱ−７）１０００ｇ、硬化開
始剤（チバスペシャリティケミカルズ製イルガキュア１
８４）５０ｇ、蒸留水（純正化学製）２５ｇを混合し、
３分間攪拌した。得られた混合液をマイクロシリンジに
て、上記の濡れ性の異なる円形パターンが施された透明
支持体上の円形パターン部分の中心に１５〜５５μＬ吐
出した。このとき吐出液は円形パターン部のみに広がり
それ以外の部分に広がることは無く、また滴下量が多い
ほど支持体との接触角が大きくなった。これを水銀ラン
プにより７０ｍＷ／ｃｍ²の照度で１０秒間露光するこ
とにより、直径９ｍｍ、焦点距離２７〜９０ｍｍのレン
ズを、樹脂混合液の吐出量を制御することにより設計、
作成することができた。

【０１１１】一方、比較のために上記樹脂混合液を、光
触媒含有層を持たない石英ガラス（濡れ性のパターンを
有していない支持体）透明支持体上に１５〜５５μＬ吐
出した。このとき吐出液は吐出量が多くなるほど濡れ広
がり、その形状も安定せず様々な形となった。支持体と
の接触角も吐出量に従って変化することは無かった。こ
れを水銀ランプにより７０ｍＷ／ｃｍ²の照度で１０秒
間露光したが、得られたレンズ形状物は形状、直径、焦
点距離が制御されたものではなかった。上記の例におけ
る、樹脂溶液（レンズ原料液）滴下量と支持体との接触
角、生成されたレンズ形状物の直径および焦点距離の関
係を下表に示す。

【０１１２】濡れ性のパターンが形成された支持体樹脂混合液滴下量支持体との接触角生成レンズ半径生成レンズ焦点距離（μＬ）（°）（ｍｍ）（ｍｍ）１５．０１２．４９．０９０．４２０．０１６．３９．０５２．０３０．０１９．５９．０４６．３４０．０２２．６９．０４０．３５０．０３３．４９．０３１．２５５．０３８．４９．０２７．８濡れ性のパターンが形成されていない支持体樹脂混合液滴下量支持体との接触角生成レンズ半径生成レンズ焦点距離（μＬ）（°）（ｍｍ）（ｍｍ）１５．０１８．９８．０７０．０２０．０２２．６７．０６８．３３０．０１８．４９．０７０．５４０．０２４．１１０．０６６．５５０．０２２．６１１．０６８．０５５．０２２．６１２．０６８．０

【０１１３】

【発明の効果】本発明によって、簡単な工程によりレン
ズを製造する方法であって、特に、マイクロレンズおよ
びマイクロレンズアレイの製造にあたり、位置精度およ
び形状の精度が高く、微細レンズの製造ができ、焦点距
離の制御も容易なレンズの製造方法を提供できる。ま
た、レンズ遮光層の簡単な形成方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレンズの製造方法において、焦点距離
を調節する方法の説明図である。

【図２】本発明の好適態様であるマイクロレンズアレイ
の一例を示す断面図である。

【図３】本発明の好適態様である、有色マイクロレンズ
アレイの一例を示す断面図である。

【図４】本発明の好適態様である光触媒を用いたマイク
ロレンズの製造方法の説明図である。

【図５】本発明の好適態様である、遮光層を有するマイ
クロレンズアレイの一例を示す断面図である。

【図６】本発明の好適態様である、遮光層を有するマイ
クロレンズアレイの一例を示すものであって、遮光層が
設けられた面から見た平面図である。

【図７】本発明の好適態様である、遮光層を有するマイ
クロレンズアレイを用いてなる撮像素子の一例を示す断
面図である。

【図８】本発明の好適態様である、遮光層を有する有色
マイクロレンズアレイを用いて構成される撮像素子の一
例を示す断面図である。

【図９】本発明の好適態様である、遮光層を有するマイ
クロレンズアレイを用いてなるディスプレーの一例を示
す断面図である。

【図１０】本発明の好適態様である、遮光層を有する有
色マイクロレンズアレイを用いて構成される液晶ディス
プレーの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１支持体２レンズ３光触媒含有層３’変成光触媒含有層４フォトマスク５照射光線６吐出ノズル７遮光層８入射光９有色フィルタ１０光電変換素子１１発光１２空隙１３液晶素子１４光源１５第１色レンズ１６第２色レンズ１７第３色レンズ１８撮像素子部１９液晶ディスプレー部２０遮光層つきマイクロレンズアレイ部２１遮光層つき有色マイクロレンズアレイ部

フロントページの続き (72)発明者柏原充宏東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内Ｆターム(参考） 4F213 AA43 AB04 AC05 AD02 AG09 AH75 WL09 WL12 WL50 WL64 WL92 WL95

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持体の表面に濡れ性の違いによるパター
ンを形成する工程と、前記支持体表面の特定の濡れ性を有する部位にレンズを
形成するための材料を含む液体を付着させる工程と、前記レンズを形成するための材料を含む液体を硬化させ
てレンズを形成する工程、とを含むことを特徴とする、
レンズの製造方法。
【請求項２】前記支持体が透明である、請求項１に記載
のレンズの製造方法。
【請求項３】前記レンズがマイクロレンズである、請求
項１に記載のレンズの製造方法。
【請求項４】前記マイクロレンズが規則的に配置される
ことによりマイクロレンズアレイとなっている、請求項
３に記載のレンズの製造方法。
【請求項５】前記レンズが単色または複数色に着色され
ている、請求項１に記載のレンズの製造方法。
【請求項６】前記マイクロレンズが規則的に配置されて
おり、特定の色に着色されたレンズを複数色配置するこ
とにより有色マイクロレンズアレイとする、請求項４に
記載のレンズの製造方法。
【請求項７】前記支持体が、その表面に光触媒とバイン
ダーを含有する光触媒含有層が形成されてなるものであ
り、前記光触媒含有層に光を照射することによって、光
触媒作用により前記支持体の表面に濡れ性の違いによる
パターンを形成する、請求項１に記載のレンズの製造方
法。
【請求項８】前記光触媒含有層が、少なくとも光触媒と
しての光半導体物質と、バインダー成分とを含むもので
ある、請求項７に記載のレンズの製造方法。
【請求項９】前記支持体の光照射により濡れ性が変化し
た部位上に、前記レンズを形成するための材料を含む液
体を付着させる、請求項７に記載のレンズの製造方法。
【請求項１０】前記支持体の光照射を受けずに濡れ性が
変化していない部位上に、前記レンズを形成するための
材料を含む液体を付着させる、請求項７に記載のレンズ
の製造方法。
【請求項１１】前記支持体に前記レンズを形成するため
の材料を含む液体をコーティングによって付着させる、
請求項１に記載のレンズの製造方法。
【請求項１２】前記支持体に前記レンズを形成するため
の材料を含む液体をノズル吐出によって付着させる、請
求項１に記載のレンズの製造方法。
【請求項１３】前記支持体に前記着色されたレンズを形
成するための材料を含む液体を、必要色数分だけ各色そ
れぞれのノズルからノズル吐出によって付着させること
により有色マイクロレンズアレイを得る、請求項１に記
載のレンズの製造方法。
【請求項１４】１つの支持体に対して、レンズの色毎に
請求項１に記載の方法を繰り返すことにより、複数色の
有色マイクロレンズアレイを得る、請求項１に記載のレ
ンズの製造方法。
【請求項１５】前記支持体に前記レンズを形成するため
の材料を含む液体を付着させる量を変化させることによ
って、レンズの焦点距離を調節する、請求項１に記載の
レンズの製造方法。
【請求項１６】請求項２に記載のレンズの製造方法にお
いて、さらに、前記透明支持体のレンズを形成しない側である裏面に、
レンズパターンに対応した遮光層パターンを形成するた
めの濡れ性の違いによるパターンを形成する工程と、前記支持体の前記遮光層パターンの特定の濡れ性を有す
る部位に遮光層を形成するための材料を含む液体を付着
させる工程と、前記遮光層を形成するための材料を含む液体を硬化させ
て遮光層を形成する工程、とを含むことを特徴とする、
遮光層を有するレンズの製造方法。
【請求項１７】前記支持体に前記遮光層を形成するため
の材料を含む液体をコーティングによって付着させる、
請求項１６に記載の遮光層を有するレンズの製造方法。
【請求項１８】前記支持体に前記遮光層を形成するため
の材料を含む液体をノズル吐出によって付着させる、請
求項１６に記載の遮光層を有するレンズの製造方法。
【請求項１９】透明支持体と、光照射されることによっ
て、光触媒の作用により、濡れ性が変化する光触媒含有
層を有し、光触媒含有層の濡れ性が変化した部位上に、
または濡れ性の変化していない部位上にレンズが形成さ
れていることを特徴とする、レンズ。
【請求項２０】前記透明支持体の、レンズが形成されて
いない側である裏面に、光照射されることによって、光
触媒の作用により、濡れ性が変化する光触媒含有層を有
し、光触媒含有層の濡れ性が変化した部位上に、または
濡れ性の変化していない部位上にレンズパターンに対応
した遮光層パターンが形成されている、請求項１９に記
載のレンズ。
【請求項２１】請求項１９または２０に記載のレンズが
マイクロレンズであって、前記マイクロレンズがアレイ
状に配置されてなる、マイクロレンズアレイ。
【請求項２２】請求項１９または２０に記載のレンズが
複数色からなる有色マイクロレンズであって、前記有色
マイクロレンズがアレイ状に配置されてなる、有色マイ
クロレンズアレイ。
【請求項２３】請求項２１または２２に記載のマイクロ
レンズアレイまたは有色マイクロレンズアレイを用いて
なる撮像装置。
【請求項２４】請求項２１または２２に記載のマイクロ
レンズアレイまたは有色マイクロレンズアレイを用いて
なるディスプレー。