JP2003098318A - マイクロレンズの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な工程や高価な装置を必要とせず、均一
で微細なマイクロレンズを容易に製造することができ、
赤外線レーザ等を操作することによりデジタルデータに
基づき基材上に任意の直径のレンズのパターンを容易に
形成し得る、応用範囲の広いマイクロレンズの製造方法
を提供する。 【解決手段】 支持体上に、熱、酸または輻射線により
親疎水性が変化する官能基を有る受容パターン形成層を
設けたパターン形成材料に、円形に加熱、酸の供給また
は輻射線の照射を行って、該層の親疎水性を変化させる
受容パターン形成工程と、該円形の受容パターン上に該
受容パターンと親和性を有するマイクロレンズ原料流動
体を付着させて吸着層を形成する吸着層形成工程と、該
吸着層を硬化させる硬化工程と、を有することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は種々の応用が可能な
マイクロレンズ及びマイクロレンズアレイの製造方法に
関し、特に、微細で、任意の直径、焦点距離を有する均
一な形状のマイクロレンズを容易に形成することができ
るマイクロレンズ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なかで
も、近年、微小な凸レンズであるマイクロレンズ、或い
は、これらのマイクロレンズを規則的に配列したマイク
ロレンズアレイへの需要が高まっている。マイクロレン
ズアレイは、液晶ディスプレイを構成する部品として、
例えば、発光素子や受光素子などの複数の光半導体素子
を配列してなる光半導体アレイと、複数の光ファイバを
配列してなる光ファイバアレイとを光学的に結合する目
的などに使用され、レンズ間のばらつきが小さく製造が
容易なマイクロレンズアレイが要望されている。従来の
マイクロレンズの製造方法として、イオン拡散法を用い
て、多成分ガラスからなる基板上の複数箇所を高屈折率
化して、複数のレンズ（凸レンズ）を形成する方法が知
られている。この方法で得られたレンズは、焦点距離な
どの品質のばらつきが大きく、イオン拡散装置等の大規
模な製造装置が必要とされ、製造が容易でないという問
題があった。

【０００３】複雑な装置を必要としないマイクロレンズ
の製造方法としては、例えば、特開平２−１６５９３２
号公報には、透明基板上にレンズ原料を微細な液滴とし
て吐出させ、それを硬化させる方法が、特開平５−１６
４９０４号公報には、マスクを介してレンズ原料となる
樹脂層をエッチングしてレンズ要素を製造し、それを加
熱してレンズ形状に変形させる方法が、また、特開平８
−２０１７９３号公報にはガラス基板にフォトレジスト
とガラスエッチングによりレンズ形状の凹部を形成し、
そこにレンズ形成材料を充填する方法が、それぞれ記載
されている。これらの方法は、大規模な装置を使用しな
いものの、第１方法は、レンズの形状がレンジ原料と基
材との接触角により決まるため、材料の選択に制限があ
り、焦点距離の制御が困難であった。第２の方法では、
レンズ原料となる樹脂層のエッチングが等方向であるな
どの理由から微細なレンズの形成が困難であった。ま
た、第３の方法では、ガラスエッチング工程における形
状の制御が煩雑で、得られるレンズの屈折率にも制限が
あった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の欠点
を考慮してなされた本発明の目的は、複雑な工程や高価
な装置を必要とせず、均一で微細なマイクロレンズを容
易に製造することができ、且つ、赤外線レーザ等を操作
することによりデジタルデータに基づき基材上に任意の
直径のレンズのパターンを容易に形成し得る、応用範囲
の広いマイクロレンズの製造方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
した結果、露光、加熱、赤外線レーザの照射により極性
変換する官能基を有する高分子化合物を用い、極性変換
領域に局所的にレンズ原料流動体を適用して吸着させる
ことで上記目的が達成されることを見いだし、本発明を
完成するに至った。すなわち、本発明のマイクロレンズ
の製造方法は、支持体上に、熱、酸または輻射線により
親疎水性が変化する官能基を有る受容パターン形成層を
設けたパターン形成材料に、円形に加熱、酸の供給また
は輻射線の照射を行って、該層の親疎水性を変化させる
受容パターン形成工程と、該円形の受容パターン上に該
受容パターンと親和性を有するマイクロレンズ原料流動
体を付着させて吸着層を形成する吸着層形成工程と、該
吸着層を硬化させる硬化工程と、を有することを特徴と
する。ここで、熱、酸または輻射線により親疎水性が変
化する官能基を有する高分子化合物は、熱、酸または輻
射線により親疎水性が変化する官能基を側鎖に有する高
分子化合物であることが好ましく、この高分子化合物
が、高分子鎖の末端で直接共有結合により該支持体表面
に結合されている直鎖状高分子化合物、高分子鎖の末端
で幹高分子化合物を介して共有結合により該支持体表面
に結合されている直鎖状高分子化合物などの如く、支持
体上に直接結合した表面グラフト重合体であることが好
ましい態様である。

【０００６】本発明のマイクロレンズの製造方法におい
ては、その表面に、熱、酸または輻射線により親疎水性
が変化する官能基（以下、適宜、極性変換基と称する）
を有する高分子化合物の表面の極性に応じて、アナログ
やデジタルの露光を含む輻射線照射領域、加熱領域に円
形のレンズ受容パターンを形成し、そこに流動状態のレ
ンズ原料樹脂を適用して吸着させ、レンズを形成する吸
着層の形成を行うため、例えば、デジタルデータに基づ
く高解像度の円形パターン即ち任意の直径を有する微細
レンズ及び、任意の微細レンズの配列を有するマイクロ
レンズアレイを容易に得ることができる。パターン形成
材料の受容パターン形成層に用いられる極性変換基を有
する高分子化合物は、例えば、その末端で直接または幹
高分子化合物を介して支持体に結合しており、そこに流
動体が極性に応じてイオン的に強固に吸着するため、吸
着層が形成された部分が高い強度と耐磨耗性を示すこと
になり、基材上に直接形成される複数のマイクロレンズ
を有するマイクロレンズアレイもまた、高耐久性とな
る。

【０００７】さらに、本発明においては、マイクロレン
ズ原料流動体との相互作用による吸着能を有する極性変
換基は、運動性の高いグラフト鎖構造を有するため、一
般的な架橋高分子膜に樹脂流動体を吸着させる場合に比
較して、吸着速度が極めて早く、単位面積当たりに吸着
しうる流動体の量が多くなるという特徴を有する。この
ため、円形の受容パターンにレンズの製造に充分な量の
原料を吸着させることができ、流動体の物性を制御する
ことで任意の焦点距離を有するマイクロレンズを容易に
形成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明のマイクロレンズの
製造方法について詳細に説明する。本発明のマイクロレ
ンズの製造方法に用いるパターン形成材料の特徴であ
る、親疎水性が変化する官能基を有する高分子鎖の末端
が直接もしくは幹高分子を介して支持体表面に化学的に
結合された受容パターン形成層を作成するための手段に
ついて説明する。 〔表面グラフト重合〕本発明に係る受容パターン形成層
は、一般的に表面グラフト重合と呼ばれる手段をもちい
て作成される。グラフト重合とは高分子化合物鎖上に活
性種を与え、これによって重合を開始する別の単量体を
さらに重合させ、グラフト（接ぎ木）重合体を合成する
方法で、特に活性種を与える高分子化合物が固体表面を
形成する時には表面グラフト重合と呼ばれる。

【０００９】本発明を実現するための表面グラフト重合
法としては、文献記載の公知の方法をいずれも使用する
ことができる。たとえば、新高分子実験学１０、高分子
学会編、１９９４年、共立出版（株）発行、Ｐ１３５に
は表面グラフト重合法として光グラフト重合法、プラズ
マ照射グラフト重合法、が記載されている。また、吸着
技術便覧、ＮＴＳ（株）、竹内監修、１９９９．２発
行、ｐ２０３，ｐ６９５には、γ線、電子線などの放射
線照射グラフト重合法が記載されている。光グラフト重
合法の具体的方法としては特開平１０−２９６８９５号
公報および特開平１１−１１９４１３号公報に記載の方
法を使用することができる。

【００１０】高分子化合物鎖の末端が直接に化学的に結
合された表面グラフト層を作成するための手段としては
これらの他、高分子化合物鎖の末端にトリアルコキシシ
リル基、イソシアネート基、アミノ基、水酸基、カルボ
キシル基などの反応性官能基を付与し、これと支持体表
面に存在する官能基とのカップリング反応により形成す
ることもできる。なお、本発明における支持体表面と
は、その表面に、極性変換基を有する高分子化合物の末
端が直接または幹高分子化合物を介して化学的に結合す
る機能を有する表面を示すものであり、支持体自体がこ
のような表面特性を有するものであってもよく、また該
支持体上に別途中間層を設け、該中間層がこのような特
性を有するものであってもよい。

【００１１】また、極性変換基を有する高分子化合物鎖
の末端が幹高分子化合物を介して化学的に結合された表
面を作成するための手段としては、支持体表面官能基と
カップリング反応しうる官能基を幹高分子高分子の側鎖
に付与し、グラフト鎖として親疎水性が変化する官能基
を有する高分子化合物鎖を組み込んだグラフト高分子化
合物を合成し、この高分子と下層表面官能基とのカップ
リング反応により形成することもできる。

【００１２】〔親疎水性が変化する官能基〕次に、本発
明の平版印刷版用原版の特徴の一つである、熱、酸また
は輻射線により親疎水性が変化する官能基（極性変換
基）について説明する。極性変換基としては、疎水性か
ら親水性に変化する官能基と、親水性から疎水性に変化
する官能基の２種類がある。

【００１３】（疎水性から親水性に変化する官能基）疎
水性から親水性に変化する官能基としては、文献記載の
公知の官能基を挙げることができる。これらの官能基の
有用な例は、特開平１０−２８２６７２号公報に記載の
アルキルスルホン酸エステル、ジスルホン、スルホンイ
ミド、ＥＰ０６５２４８３、ＷＯ９２／９９３４記載の
アルコキシアルキルエステル、Ｈ．Ｉｔｏら著、Macror
nolecules, vol.21, pp.1477記載のｔ−ブチルエステ
ル、その他、シリルエステル、ビニルエステルなどの文
献記載の酸分解性基で保護されたカルボン酸エステルな
どを挙げることができる。

【００１４】また、角岡正弘著、「表面」vol.133(199
5), pp.374記載のイミノスルホネート基、角岡正弘著、
Polymer preprints,Japan vol.46(1997), pp.2045記載
のβケトンスルホン酸エステル類、山岡亜夫著、特開昭
６３−２５７７５０号のニトロベンジルスルホネート化
合物も挙げることができるが、これらの官能基に限定さ
れる訳ではない。これらのうち、特に優れているのは下
記に示される２級のアルキルスルホン酸エステル基、３
級のカルボン酸エステル基、および下記に示されるアル
コキシアルキルエステル基である。

【００１５】本発明において、疎水性から親水性に変化
する官能基として特に優れている２級のアルキルスルホ
ン酸エステル基としては、下記一般式（１）で表される
ものである。

【００１６】

【化１】

【００１７】（一般式（１）式中、Ｌはポリマー骨格に
連結するのに必要な多価の非金属原子から成る有機基を
表し、Ｒ¹、Ｒ²は置換もしくは非置換アルキル基を表
す。また、Ｒ¹、Ｒ²はそれが結合している２級炭素原子
（ＣＨ）と共に環を形成してもよい。）

【００１８】前記一般式（１）のＲ¹、Ｒ²は置換もしく
は非置換アルキル、置換もしくは非置換アリール基を表
し、また、Ｒ¹、Ｒ²はそれが結合している２級炭素原子
（ＣＨ）と共に環を形成してもよい。Ｒ¹、Ｒ²が置換も
しくは非置換アルキル基を表すとき、アルキル基として
はメチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル
基、シクロヘキシル基などの直鎖状、分岐状もしくは環
状のアルキル基が挙げられ、炭素数１から２５までのも
のが好適に用いられる。Ｒ¹、Ｒ²が置換もしくは非置換
アリール基を表すとき、アリール基には炭素環式アリー
ル基と複素環式アリール基が含まれる。炭素環式アリー
ル基としてはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル
基、ピレニル基など炭素数６から１９のものが用いられ
る。また、複素環式アリール基としてはピリジル基、フ
リル基、その他ベンゼン環が縮環したキノリル基、ベン
ゾフリル基、チオキサントン基、カルバゾール基などの
炭素数３〜２０、ヘテロ原子数１〜５を含むものが用い
られる。

【００１９】Ｒ¹、Ｒ²が置換アルキル基、置換アリール
基であるとき、置換基としてはメトキシ基、エトキシ基
などの炭素数１〜１０までのアルコキシ基、フッ素原
子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子、トリフル
オロメチル基、トリクロロメチル基のようなハロゲン置
換されたアルキル基、メトキシカルボニル基、エトキシ
カルボニル基、ｔ−ブチルオキシカルボニル基、ｐ−ク
ロロフェニルオキシカルボニルなどの炭素数２から１５
までのアルコキシカルボニル基またはアリールオキシカ
ルボニル基；水酸基；アセチルオキシ、ベンゾイルオキ
シ、ｐ−ジフェニルアミノベンゾイルオキシなどのアシ
ルオキシ基；ｔ−ブチルオキシカルボニルオキシ基など
のカルボネート基；ｔ−ブチルオキシカルボニルメチル
オキシ基、２−ピラニルオキシ基などのエーテル基；ア
ミノ基、ジメチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、モル
フォリノ基、アセチルアミノ基などの置換、非置換のア
ミノ基；メチルチオ基、フェニルチオ基などのチオエー
テル基；ビニル基、ステリル基などのアルケニル基；ニ
トロ基；シアノ基；ホルミル基、アセチル基、ベンゾイ
ル基などのアシル基；フェニル基、ナフチル基のような
アリール基；ピリジル基のようなヘテロアリール基等を
挙げることができる。また、Ｒ¹、Ｒ²が置換アリール基
であるとき、置換基としては、前述したものの他にもメ
チル基、エチル基などのアルキル基を用いることができ
る。

【００２０】上記のＲ¹、Ｒ²としては、感材の保存安定
性に優れる点で、置換、非置換のアルキル基が好まし
く、経時安定性の点で、アルコキシ基，カルボニル基，
アルコキシカルボニル基、シアノ基、ハロゲン基などの
電子吸引性基で置換されたアルキル基、もしくはシクロ
ヘキシル基、ノルボルニル基などのアルキル基が特に好
ましい。物性値としては、重クロロホルム中、プロトン
ＮＭＲにおける２級メチン水素のケミカルシフトが４．
４ｐｐｍよりも低磁場に現れる化合物が好ましく、４．
６ｐｐｍよりも低磁場に現れる化合物がより好ましい。
このように、電子吸引性基で置換されたアルキル基が特
に好ましいのは、熱分解反応時に中間体として生成して
いると思われるカルボカチオンが電子吸引性基により不
安定化し、分解が抑制されるためであると考えられる。
具体的には、−ＣＨＲ¹Ｒ²の構造としては、下記式で表
される構造が特に好ましい。

【００２１】

【化２】

【００２２】また、前記一般式（１）のＬで表される非
金属原子からなる多価の連結基とは、１から６０個まで
の炭素原子、０個から１０個までの窒素原子、０個から
５０個までの酸素原子、１個から１００個までの水素原
子、及び０個から２０個までの硫黄原子から成り立つも
のである。より具体的な連結基としては下記の構造単位
が組み合わさって構成されるものを挙げることができ
る。

【００２３】

【化３】

【００２４】多価の連結基が置換基を有する場合、置換
基としてはメチル基、エチル基等の炭素数１から２０ま
でのアルキル基、フェニル基、ナフチル基等の炭素数６
から１６までのアリール基、水酸基、カルボキシル基、
スルホンアミド基、Ｎ−スルホニルアミド基、アセトキ
シ基のような炭素数１から６までのアシルオキシ基、メ
トキシ基、エトキシ基のような炭素数１から６までのア
ルコキシ基、塩素、臭素のようなハロゲン原子、メトキ
シカルボニル基、エトキシカルボニル基、シクロヘキシ
ルオキシカルボニル基のような炭素数２から７までのア
ルコキシカルボニル基、シアノ基、ｔ−ブチルカーボネ
ートのような炭酸エステル基等を用いることができる。

【００２５】本発明において、疎水性から親水性に変化
する官能基として特に優れているアルコキシアルキルエ
ステル基としては、下記一般式（２）で表されるもので
ある。

【００２６】

【化４】

【００２７】式中Ｒ³は水素原子を表し、Ｒ⁴は水素原子
または炭素数１８個以下のアルキル基を表し、Ｒ⁵は炭
素数１８個以下のアルキル基を表す。また、Ｒ³、Ｒ⁴お
よびＲ⁵の内の２つが結合して間を形成してもよい。特
に、Ｒ⁴およびＲ⁵が結合して５または６員環を形成する
ことが好ましい。

【００２８】以上、本発明における疎水性から親水性に
変化する官能基としては、一般式（１）で表される２級
のアルキルスルホン酸エステル基が特に好ましい。前記
一般式（１）〜（２）で表される官能基〔官能基（１）
〜（１３）〕の具体例を以下に示す。

【００２９】

【化５】

【００３０】

【化６】

【００３１】（親水性から疎水性に変化する官能基）本
発明において、熱、酸または輻射線により親水性から疎
水性に変化する官能基としては、公知の官能基、例え
ば、特開平１０−２９６８９５号及び米国特許第６，１
９０，８３０号に記載のオニウム塩基を含むポリマー、
特にアンモニウム塩を含むポリマーを挙げることができ
る。具体的なものとして、（メタ）アクリロルオキシア
ルキルトリメチルアンモニウムなどを挙げることができ
る。また、下記一般式（３）で示されるカルボン酸基お
よびカルボン酸塩基が好適なものとして挙げられるが、
これらの例示に特に限定されるものではない。

【００３２】

【化７】

【００３３】（式中、Ｘは−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−、
−ＮＲ⁸−、−ＣＯ−、−ＳＯ−、−ＳＯ₂−、−ＰＯ
−、−ＳｉＲ⁸Ｒ⁹−、−ＣＳ−を表し、Ｒ⁶、Ｒ⁷、
Ｒ⁸、Ｒ⁹は各々独立して１価の基を表し、Ｍは陽電荷を
有するイオンを表す。）Ｒ⁶、Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ⁹の具体例と
しては、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ、−ＣＮ、−
Ｒ¹⁰、−ＯＲ¹⁰、−ＯＣＯＲ¹⁰、−ＯＣＯＯＲ¹⁰、−Ｏ
ＣＯＮＲ¹⁰Ｒ¹¹、−ＯＳＯ₂Ｒ¹⁰、−ＣＯＲ¹⁰、−ＣＯ
ＯＲ¹⁰、−ＣＯＮＲ¹⁰Ｒ¹⁴、−ＮＲ¹⁰Ｒ¹¹、−ＮＲ¹⁰−
ＣＯＲ¹¹、−ＮＲ¹⁰−ＣＯＯＲ¹¹、−ＮＲ¹⁰−ＣＯＮＲ
¹¹Ｒ¹²、−ＳＲ¹⁰、−ＳＯＲ¹⁰、−ＳＯ₂Ｒ¹⁰、−ＳＯ₃
Ｒ¹⁰等が挙げられる。Ｒ¹⁰、Ｒ¹¹、Ｒ¹²は、それぞれ水
素原子、アルキル基、アリール基、アルケニル基、又は
アルキニル基を表す。

【００３４】これらのうち、Ｒ⁶、Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ⁹として
好ましいのは、具体的には、水素原子、アルキル基、ア
リール基、アルキニル基、アルケニル基である。Ｍの具
体例としては、前述のような陽電荷を有するイオンが挙
げられる。前記一般式（３）で表される官能基の具体例
〔官能基（１４）〜（３１）〕を以下に示す。

【００３５】

【化８】

【００３６】

【化９】

【００３７】本発明における極性変換基を有する高分子
化合物は、上記のような官能基を有するモノマー１種の
単独重合体であっても、２種以上の共重合体であっても
良い。また、本発明の効果を損なわない限り、他のモノ
マーとの共重合体であっても良い。なお、上記のような
官能基を有するモノマーの具体例を以下に示す。（前記
一般式（１）〜（２）で表される官能基を有するモノマ
ーの具体例〔例示モノマー（Ｍ−１）〜（Ｍ−１
５）〕）

【００３８】

【化１０】

【００３９】

【化１１】

【００４０】（前記一般式（３）で表される官能基を有
するモノマーの具体例〔例示モノマー（Ｍ−１６）〜
（Ｍ−３３）〕）

【００４１】

【化１２】

【００４２】

【化１３】

【００４３】また、熱、酸または輻射線により親疎水性
が変化する官能基として、酸により親疎水性が変化する
官能基について、述べる。この酸によって親疎水性が変
化する官能基を導入した化合物に光酸発生剤を併用する
ことで、直接酸を付与しなくても、加熱或いは赤外線レ
ーザなどの輻射線の照射により、光酸発生剤から酸が発
生し、その酸により親疎水性が変化することになる。

【００４４】〔酸により親疎水性が変化する官能基〕酸
により親疎水性が変化する官能基としては、 疎水性か
ら親水性に変化する官能基もしくは親水性から疎水性に
変化する官能基があるが本発明においては合成的に疎水
性から親水性に変化する官能基を利用する方が有利であ
る。疎水性から親水性に変化する官能基としては、文献
記載の公知の官能基を挙げることができる。具体的には
Protective Group in Organic Synthesis , T.W.Greene
著、AWiley-Interscience Publication (1981) に記載
の酸分解性基で保護された水酸基，フェノール性水酸
基，アミノ基，カルボキシル基，を挙げることができ
る。これらの官能基の特に有用な例は、ＥＰ０６５２４
８３、ＷＯ９２／９９３４記載のアルコキシアルキルエ
ステル、Ｈ．Ｉｔｏら著、Macrornolecules, vol.21,p
p.1477記載のｔ−ブチルエステル、その他、シリルエス
テル、ビニルエステルなどの文献記載の酸分解性基で保
護されたカルボン酸エステルなどを挙げることができ
る。ただし、これらの官能基に限定される訳ではない。
これらの内、特に優れているのは３級のカルボン酸エス
テル基、および、先に疎水性から親水性に変化する官能
基として特に優れているアルコキシアルキルエステル基
としては述べた前記一般式（２）で表されるものであ
る。また、酸により疎水性から親水性に変化する官能基
の好ましい具体例としては、前記一般式（２）で表され
る官能基の具体例として挙げた具体例のうち、〔官能基
（１１）〜官能基（１３）〕が挙げられる。

【００４５】（光酸発生剤）前記酸により親疎水性が変
換する官能基が導入された受容パターン形成層には、光
により酸を発生する光酸発生剤を併用することが好まし
い。このような化合物としては、一般的には、光カチオ
ン重合の光開始剤、光ラジカル重合の光開始剤、色素類
の光消色剤、光変色剤、マイクロレジスト等に使用され
ている公知の光により酸を発生する化合物及びそれらの
混合物等を挙げることができ、これらを適宜選択して使
用することができる。例えば、S.I.Schlesinger, Photo
gr. Sci. Eng., 18,387(1974) 、T.S.Bal etal., Polym
er, 21,423(1980) 等に記載のジアゾニウム塩、米国特
許第４，０６９，０５５号、同４，０６９，０５６号、
特開平３−１４０，１４０号等に記載のアンモニウム
塩、D.C.Necker et al., Macromolecules, 17,2468(198
4)、C.S.Wen et al., Teh, Proc. Conf. Rad. Curing A
SIA, p478, Tokyo, Oct(1988) 、米国特許第４，０６
９，０５５号、同４，０６９，０５６号等に記載のホス
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(6),1307(1977)、Chem. & Eng. News, Nov. 28, p31(19
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９，０４９号、同第４１０，２０１号、特開平２−１５
０，８４８号、特開平２−２９６，５１４号等に記載の
ヨードニウム塩、

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０２，１１４号、欧州特許第２３３，５６７号、同２９
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３３，３７７号、同４１０，２０１号、同３３９，０４
９号、同４，７６０，０１３号、同４，７３４，４４４
号、同２，８３３，８２７号、独国特許第２，９０４，
６２６号、同３，６０４，５８０号、同３，６０４，５
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o et al., J.Polymer Sci., Polymer Chem. Ed., 17,10
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Teh, Proc. Conf. Rad. Curing ASIA, p478, Tokyo, O
ct(1988) 等に記載のアルソニウム塩等のオニウム塩、

【００４７】米国特許第３，９０５，８１５号、特公昭
４６−４６０５号、特開昭４８−３６２８１号、特開昭
５５−３２０７０号、特開昭６０−２３９７３６号、特
開昭６１−１６９８３５号、特開昭６１−１６９８３７
号、特開昭６２−５８２４１号、特開昭６２−２１２４
０１号、特開昭６３−７０２４３号、特開昭６３−２９
８３３９号等に記載の有機ハロゲン化合物、K.Meier et
al., J.Rad. Curing, 13(4),26(1986) 、T.P.Gill et
al., Inorg. Chem., 19,3007(1980)、D.Astruc,Acc. Ch
em. Res., 19(12), 377(1896)、特開平２−１６１４４
５号等に記載の有機金属／有機ハロゲン化物、

【００４８】S.Hayase et al., J.Polymer Sci., 25,75
3(1987) 、E.Reichman et al., J.Polymer Sci., Poliy
mer Chem. Ed., 23,1(1985) 、Q.Q.Zhu et al., J.Phot
ochem., 36, 85, 39, 317(1987) 、B.Amit et al., Tet
rahedron Lett., (24)2205(1973)、D.H.R.Barton et a
l., J.Chem. Soc., 3571(1965) 、P.M.Collins et al.,
J.Chem. Soc., Perkin I,1695(1975) 、M. Rudinstein
et al., Tetrahedron Lett.,(17), 1445(1975)、J.W.Wa
lker et al., J. Am. Chem. Soc., 110,7170(1988)、S.
C.Busman et al., J. Imaging Technol., 11(4),(198
5)、H.M.Houlihan et al., Macromolecules, 21,2001(1
988)、P.M.Collins et al., J.Chem. Soc.,Chem. Commu
n., 532(1972)、S.Hayase et al., Macromolecules, 1
8,1799(1985), E.Reichmanis etal., J.Electrochem. S
oc., Solid State Sci. Technol., 130(6)、F.M.Houlih
an et al., Macromolecules, 21,2001(1988)、欧州特許
第０２９０，７５０号、同０４６，０８３号、同１５
６，５３５号、同２７１，８５１号、同０，３８８，３
４３号、米国特許第３，９０１，７１０号、同４，１８
１，５３１号、特開昭６０−１９８５３８号、特開昭５
３−１３３０２２号等に記載の0-ニトロベンジル型保護
基を有する光酸発生剤、TUNOOKA et al., PolymerPrepr
ints Japan, 35(8)、G.Berner et al., J.Rad. Curing,
13(4) 、W.J.Mijset al., Coating Technol., 55(69
7), 45(1983), Akzo、H.Adachi et al., Polymer Prepr
ints, Japan, 37(3)、欧州特許第０１９９，６７２号、
同８４５１５号、同１９９，６７２号、同０４４，１１
５号、同０１０１，１２２号、米国特許第４，６１８，
５５４号、同４，３７１，６０５号、同４，４３１，７
７４号、特開昭６４−１８１４３号、特開平２−２４５
７５６号、特開平３−１４０１０９号等に記載のイミノ
スルホネート等に代表される光分解してスルホン酸を発
生する化合物、特開昭６１−１６６５４４号等に記載の
ジスルホン化合物を挙げることができる。

【００４９】また、酸発生剤をポリマーの主鎖又は側鎖
に導入した化合物、例えば、M.E.Woodhouse et al., J.
Am. Chem. Soc., 104, 5586(1982)、S.P.Pappas et a
l., J.Imaging Sci., 30(5), 218(1986) 、S. Kondo et
al., Makromol. Chem. RapidCommun., 9,625(1988) 、
Y.Yamada et al., Makromol, Chem. 152, 153,163(197
2) 、J.V.Crivello et al., J.Polymer Sci., Polymer
Chem. Ed., 17,3845(1979) 、米国特許第３，８４９，
１３７号、独国特許第３９１４４０７号、特開昭６３−
２６６５３号、特開昭５５−１６４８２４号、特開昭６
２−６９２６３号、特開昭６３−１４６０３号、特開昭
６３−１６３４５２号、特開昭６２−１５３８５３号、
特開昭６３−１４６０２９号等に記載の化合物を用いる
ことができる。さらに、V.N.R.Pillai, Synthesis,
(1),1(1980)、A. Abad et al., Tetrahedron Lett., (4
7)4555(1971) 、D.H.R.Barton et al., J.Chem. Soc.,
(C), 329(1970) 、米国特許第３，７７９，７７８号、
欧州特許第１２６，７１２号等に記載の光により酸を発
生する化合物も使用することができる。受容パターン形
成層における光酸発生剤の添加量は、層の全固形分に対
し、通常０．００１〜４０重量％程度であり、０．０１
〜２０重量％が好ましく、０．１〜５重量％がさらに好
ましい。

【００５０】〔支持体表面〕本発明のマイクロレンズの
製造方法に用いられるパターン形成材料は、前述の極性
変換基を有する高分子化合物の末端が直接または幹高分
子化合物を介して化学的に結合した表面グラフト層と該
高分子化合物の末端が直接または幹高分子化合物を介し
て化学的に結合できるような支持体表面を有するもので
ある。先に述べたように、支持体の表面自体がこのよう
な特性を有していてもよく、このような特性を有する中
間層を支持体表面に設けてもよい。

【００５１】（支持体表面或いは中間層）このような支
持体表面は、前記表面グラフト層をグラフト合成して設
けるのに適した特性を有していれば、無機層、有機層の
いずれでもよい。また本発明においては、薄層の高分子
化合物からなるパターン形成層により親疎水性の変化を
発現するため表面の極性は問題ではなく、親水性であっ
ても、また、疎水性であってもよい。このような中間層
においては、特に、光グラフト重合法、プラズマ照射グ
ラフト重合法、放射線照射グラフト重合法により本発明
の薄層ポリマーを合成する場合には、有機表面を有する
層であることが好ましく、特に有機ポリマーの層である
ことが好ましい。また有機ポリマーとしてはエポキシ樹
脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ス
チレン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
アミド系樹脂、メラミン系樹脂、フォルマリン樹脂など
の合成樹脂、ゼラチン、カゼイン、セルロース、デンプ
ンなどの天然樹脂のいずれも使用することができるが、
光グラフト重合法、プラズマ照射グラフト重合法、放射
線照射グラフト重合法などではグラフト重合の開始が有
機ポリマーの水素の引き抜きから進行するため、水素が
引き抜かれやすいポリマー、特にアクリル樹脂、ウレタ
ン樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ樹脂などを使用する
ことが、特に製造適性の点で好ましい。このような中間
層は、後述の基板（支持体）を兼ねていても良く、また
必要に応じて支持体上に設けられた中間層であってもか
まわない。

【００５２】また、本発明に係るパターン形成材料にお
いては、受容パターン形成層の形成性、受容パターン形
成層との密着性の観点から、前記高分子化合物が直接化
学結合している支持体として、その表面が粗面化されて
いるものを用いることもできる。粗面化した支持体を用
いる場合には、その表面性状は以下の条件を満たすもの
であることが好ましい。粗面化された支持体の好ましい
状態としては、２次元粗さパラメータの中心線平均粗さ
（Ｒａ）が０．１〜１μｍ、最大高さ（Ｒｙ）が１〜１
０μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）が１〜１０μｍ、凹凸の
平均間隔（Ｓｍ）が５〜８０μｍ、局部山頂の平均間隔
（Ｓ）が５〜８０μｍ、最大高さ（Ｒｔ）が１〜１０μ
ｍ、中心線山高さ（Ｒｐ）が１〜１０μｍ、中心線谷深
さ（Ｒｖ）が１〜１０μｍの範囲が挙げられ、これらの
ひとつ以上の条件を満たすものが好ましく、全てを満た
すことがより好ましい。

【００５３】上記２次元粗さパラメータは以下の定義に
基づくものである。 中心線平均粗さ（Ｒａ）：粗さ曲線から中心線の方向に
測定長さＬの部分を抜き取り、この抜き取りの中心線と
粗さ曲線との偏差の絶対値を算術平均した値。 最大高さ（Ｒｙ）：粗さ曲線からその平均線の方向に基
準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底
線の間隔を、粗さ曲線の縦倍率の方向に測定した値。 十点平均粗さ（Ｒｚ）：粗さ曲線からその平均値の方向
に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線か
ら縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から５番目ま
での山頂の標高（ＹＰ）の絶対値の平均値と、最も低い
谷底から５番目までの谷底の標高（Ｙｖ）の絶対値の平
均値との和をマイクロメートル（μｍ）で表した値。 凹凸の平均間隔（Ｓｍ）：粗さ曲線からその平均線の方
向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分において
一つの山及びそれに隣り合う一つの谷に対応する平均線
の和を求め、この多数の凹凸の間隔の算術平均値をマイ
クロメートル（μｍ）で表した値。

【００５４】局部山頂の平均間隔（Ｓ）：粗さ曲線から
その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取
り部分において隣り合う局部山頂間に対応する平均線の
長さを求め、この多数の局部山頂の間隔の算術平均値を
マイクロメートル（μｍ）で表した値。 最大高さ（Ｒｔ）：粗さ曲線から基準長さだけ抜き取っ
た部分の中心線に平行な２直線で抜き取り部分を挟んだ
ときの２直線の間隔の値。 中心線高さ（Ｒｐ）：粗さ曲線からその中心線方向に測
定長さＬを抜き取り、この抜き取り部分の中心線に平行
で最高の山頂を通る直線との間隔の値。 中心線谷深さ（Ｒｖ）：粗さ曲線からその中心線方向に
測定長さＬの部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心
線に平行で最深の谷底を通る直線との間隔の値。

【００５５】（光熱変換物質）なお、本発明のパターン
形成材料をＩＲレーザーなどで画像記録する場合には、
該光エネルギーを熱エネルギーに変換するための光熱変
換物質をパターン形成材料のどこかに含有させておくこ
とが好ましい。光熱変換物質を含有させておく部分とし
ては、例えば、受容パターン形成層、中間層、支持体基
板のいずれでもよく、さらには、中間層と支持体基板と
の間に光熱変換剤層を設け、そこに添加してもよい。

【００５６】本発明のパターン形成材料に用い得る光熱
変換物質としては、紫外線、可視光線、赤外線、白色光
線等の光を吸収して熱に変換し得る物質ならば全て使用
でき、例えば、カーボンブラック、カーボングラファイ
ト、顔料、フタロシアニン系顔料、鉄粉、黒鉛粉末、酸
化鉄粉、酸化鉛、酸化銀、酸化クロム、硫化鉄、硫化ク
ロム等が挙げられる。本発明において特に好ましいの
は、書き込みに使用する赤外線レーザの露光波長である
７６０ｎｍから１２００ｎｍに極大吸収波長を有する染
料、顔料または金属微粒子である。

【００５７】染料としては、市販の染料及び文献（例え
ば、「染料便覧」有機合成化学協会編集、昭和４５年
刊）に記載されている公知のものが利用できる。具体的
には、アゾ染料、金属錯塩アゾ染料、ピラゾロンアゾ染
料、アントラキノン染料、フタロシアニン染料、カルボ
ニウム染料、キノンイミン染料、メチン染料、シアニン
染料、金属チオレート錯体等の染料が挙げられる。好ま
しい染料としては、例えば、特開昭５８−１２５２４６
号、特開昭５９−８４３５６号、特開昭５９−２０２８
２９号、特開昭６０−７８７８７号等に記載されている
シアニン染料、特開昭５８−１７３６９６号、特開昭５
８−１８１６９０号、特開昭５８−１９４５９５号等に
記載されているメチン染料、特開昭５８−１１２７９３
号、特開昭５８−２２４７９３号、特開昭５９−４８１
８７号、特開昭５９−７３９９６号、特開昭６０−５２
９４０号、特開昭６０−６３７４４号等に記載されてい
るナフトキノン染料、特開昭５８−１１２７９２号等に
記載されているスクワリリウム色素、英国特許４３４，
８７５号記載のシアニン染料等を挙げることができる。

【００５８】また、米国特許第５，１５６，９３８号記
載の近赤外吸収増感剤も好適に用いられ、また、米国特
許第３，８８１，９２４号記載の置換アリールベンゾ
（チオ）ピリリウム塩、特開昭５７−１４２６４５号
（米国特許第４，３２７，１６９号）記載のトリメチン
チアピリリウム塩、特開昭５８−１８１０５１号、同５
８−２２０１４３号、同５９−４１３６３号、同５９−
８４２４８号、同５９−８４２４９号、同５９−１４６
０６３号、同５９−１４６０６１号に記載されているピ
リリウム系化合物、特開昭５９−２１６１４６号記載の
シアニン色素、米国特許第４，２８３，４７５号に記載
のペンタメチンチオピリリウム塩等や特公平５−１３５
１４号、同５−１９７０２号公報に開示されているピリ
リウム化合物も好ましく用いられる。また、好ましい別
の染料の例として、米国特許第４，７５６，９９３号明
細書中に式（Ｉ）、（II）として記載されている近赤外
吸収染料を挙げることができる。これらの染料のうち特
に好ましいものとしては、シアニン色素、スクワリリウ
ム色素、ピリリウム塩、ニッケルチオレート錯体が挙げ
られる。

【００５９】本発明において使用される顔料としては、
市販の顔料及びカラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）便覧、
「最新顔料便覧」（日本顔料技術協会編、１９７７年
刊）、「最新顔料応用技術」（ＣＭＣ出版、１９８６年
刊）、「印刷インキ技術」ＣＭＣ出版、１９８４年刊）
に記載されている顔料が利用できる。顔料の種類として
は、黒色顔料、黄色顔料、オレンジ色顔料、褐色顔料、
赤色顔料、紫色顔料、青色顔料、緑色顔料、蛍光顔料、
金属粉顔料、その他、ポリマー結合色素が挙げられる。
具体的には、不溶性アゾ顔料、アゾレーキ顔料、縮合ア
ゾ顔料、キレートアゾ顔料、フタロシアニン系顔料、ア
ントラキノン系顔料、ペリレン及びペリノン系顔料、チ
オインジゴ系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン
系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔
料、染付けレーキ顔料、アジン顔料、ニトロソ顔料、ニ
トロ顔料、天然顔料、蛍光顔料、無機顔料、カーボンブ
ラック等が使用できる。これらの顔料のうち好ましいも
のはカーボンブラックである。

【００６０】これらの染料又は顔料は、光熱変換物質含
有層全固形分の０．０１〜５０重量％、好ましくは０．
１〜１０重量％、染料の場合特に好ましくは０．５〜１
０重量％、顔料の場合特に好ましくは３．１〜１０重量
％の割合で使用することができる。顔料又は染料の添加
量が０．０１重量％未満であると感度が低くなり、また
５０重量％を越えると光熱変換物質含有層の膜強度が弱
くなる。

【００６１】（支持体基板）本発明に係るパターン形成
材料に使用され、その表面に前記特性を備えた支持体表
面を有する支持体（基板）は寸度的に安定な板状物であ
ることが好ましく、例えば、紙、プラスチック（例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等）
がラミネートされた紙、金属板（例えば、アルミニウ
ム、亜鉛、銅等）、プラスチックフィルム（例えば、二
酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セル
ロース、酪酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セ
ルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレ
ン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネー
ト、ポリビニルアセタール等）、上記の如き金属がラミ
ネート若しくは蒸着された紙若しくはプラスチックフィ
ルム、ガラス、セラミックなどの無機基板等が含まれ
る。なかでも、ポリエステルフィルムやアルミニウム板
が好ましい。具体的には、例えば、本発明のマイクロレ
ンズの製造方法をブラズマディスプレイや反射型液晶デ
ィスプレイなどの反射型の用途に使用する場合には、ア
ルミニウム板支持体やアルミニウムの薄膜を付設した支
持体を使用することができる。本発明の方法をマイクロ
レンズアレイの製造に適用する場合には、支持体基板に
マイクロレンズを所定の間隔で複数配列した状態でマイ
クロレンズアレイとして使用することが好ましいため、
目的とするアレイに適合した光透過性、強度、厚みなど
を有する基板を選択することが好ましい。マイクロレン
ズアレイを構成する場合、表面に形成されたマイクロレ
ンズと支持体との高い密着性を発現し得る樹脂基板を好
適に用いることができ、例えば、前記中間層を兼ねるこ
とができるポリエステルフィルムが特に好ましく挙げら
れる。本発明の方法によれば、支持体の特性に係わら
ず、前記中間層を形成することで、その表面に所望の形
状のマイクロレンズを任意に形成することができるた
め、支持体基板の選択の幅がひろく、必要な支持体上に
自由にマイクロレンズアレイを形成することができると
いう利点をも有するものである。

【００６２】支持体基板としてアルミニウム板を使用す
る場合には必要に応じて粗面化処理、陽極酸化処理など
の公知の表面処理を行なってもよい。また、他の好まし
い態様であるポリエステルフィルム等のプラスチックフ
ィルムを用いる場合にも、親水性表面の形成性、密着性
の観点から、粗面化処理を施したものを用いることもで
きる。

【００６３】なお、本発明の方法においてパターン形成
材料に使用される支持体が、前記中間層を兼ねる場合
は、前記中間層において詳述した樹脂材料からなるフィ
ルムそのものを用いることができ、この場合には、前記
のようにパターン形成層を構成する高分子化合物が直接
化学結合している支持体表面が粗面化されていることが
好ましい。

【００６４】〔マイクロレンズの製造方法〕つぎに前記
パターン形成材料を用いた本発明のマイクロレンズの製
造方法について説明する。前記パターン形成材料のパタ
ーン形成機構では、前記受容パターン形成層中の高分子
化合物の極性変換基が加熱、または輻射線照射領域にお
いて極性変換し、正又は負の電荷を有するようになる。
この領域に、イオン的に結合し得るマイクロレンズ原料
流動体を適用して吸着させることで、該樹脂吸着領域が
マイクロレンズが形成される領域となる。また、非加熱
領域、または輻射線未照射領域においては、受容パター
ン形成層がそのままの表面状態で残存することになり、
マイクロレンズ原料流動体は吸着せず、複数のマイクロ
レンズ間の空隙領域となる。また、極性変換して得られ
た親水性領域に親水性のマイクロレンズ原料流動体を吸
着させたり、疎水性領域に疎水性のマイクロレンズ原料
流動体を直接吸着させて吸着層を形成することもでき
る。

【００６５】マイクロレンズアレイの製造を具体的に説
明すれば、紫外光から可視光によるパターン露光、赤外
線レーザー光、或いは、局所的な加熱によって受容パタ
ーン形成層表面の極性変換が生じ、マイクロレンズ原料
流動体に対する親和性が変化する基板を、前記パターン
露光して円形の受容パターンを形成し、そこに、マイク
ロレンズ原料流動体を付着させる。付着させる方法とし
ては、マイクロレンズ原料流動体を満たした液槽内に受
容パターンを形成した支持体を浸漬してもよく、また、
インクジェット装置などにより流動体の液滴を局所的に
適用して付着させてもよい。付着したマイクロレンズ原
料流動体は表面張力により拡がろうとする挙動を見せ、
円形の受容パターン領域には容易に広がるが、隔壁物質
がないにもかかわらず流動体に非親和性の領域には拡が
ることができず、形成された受容パターン領域のみに吸
着し、露光（加熱）パターンに応じた半球形のマイクロ
レンズ原料流動体液滴が形成される。

【００６６】この流動体の吸着を、先に例示したよう
に、局所的に行わせることで、例えば、複数の色の異な
るマイクロレンズを順次形成するといったような、パタ
ーンに従って特性の異なる材料を規則正しく吸着させる
必要のあるアレイの製造に適用する場合には、繰り返し
行われる異種の流動体への物理的、化学的な影響を抑制
するため、流動体の受容パターンを露光によって形成し
た後、その領域を選択しながら、局所的に吸着させるべ
き流動体を、例えば、インクジェット吐出装置などを用
いて供給することにより、簡便な方法で、且つ、少量の
流動体材料のみを用いて、複数の異なる流動体吸着領域
を同一基板上に形成する場合でも、お互いに影響を与え
る懸念なく、異なる特性を持つマイクロレンズを同一の
マイクロレンズアレイ内に形成し得ることから非常に有
益である。

【００６７】（書き込み）本発明のマイクロレンズの製
造方法における画像様のパターンの書き込みは、光など
の輻射線の照射或いは加熱により行われる。また、光照
射の一態様として、前記光熱変換材料を併用するタイプ
であれば、赤外線領域のレーザー光等の走査露光による
加熱により、パターン形成することも可能である。パタ
ーン形成に用いる方法としては、加熱、露光等の輻射線
照射により書き込みを行う方法が挙げられる。例えば、
赤外線レーザ、紫外線ランプ、可視光線などによる光照
射、γ線などの電子線照射、サーマルヘッドによる熱的
な記録などが可能である。これらの光源としては、例え
ば、水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、
ケミカルランプ、カーボンアーク灯等がある。放射線と
しては、電子線、Ｘ線、イオンビーム、遠赤外線などが
ある。また、高密度エネルギービーム（レーザービー
ム）なども使用される。一般的に用いられる具体的な態
様としては、熱記録ヘッド等による直接画像様記録、赤
外線レーザによる走査露光、キセノン放電灯などの高照
度フラッシュ露光や赤外線ランプ露光などが好適に挙げ
られる。

【００６８】コンピュータのデジタルデータによるダイ
レクトパターン形成を行うためには、レーザ露光により
極性変換を生起させる方法が好ましい。レーザとして
は、炭酸ガスレーザ、窒素レーザ、Ａｒレーザ、Ｈｅ／
Ｎｅレーザ、Ｈｅ／Ｃｄレーザ、Ｋｒレーザ等の気体レ
ーザ、液体（色素）レーザ、ルビーレーザ、Ｎｄ／ＹＡ
Ｇレーザ等の固体レーザ、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ、Ｉ
ｎＧａＡｓレーザ等の半導体レーザ、ＫｒＦレーザ、Ｘ
ｅＣｌレーザ、ＸｅＦレーザ、Ａｒ₂等のエキシマレー
ザ等を使用することができる。なかでも、波長７００〜
１２００ｎｍの赤外線を放射する半導体レーザ、ＹＡＧ
レーザ等の固体高出力赤外線レーザによる露光が好適で
ある。

【００６９】（マイクロレンズ原料流動体）次に、マイ
クロレンズ形成のために吸着層に導入されるマイクロレ
ンズ原料流動体について説明する。このマイクロレンズ
原料流動体としては、必要なマイクロレンズの特性に応
じて種々の材料を用いることができる。本発明におい
て、流動体とは、常温（２５℃）において、５０ｃｐ以
下の粘度を有し、好ましくは、インクジェット装置のイ
ンク吐出ノズルより吐出可能な流動性を有するもので
る。通常は、マイクロレンズの原料をそれぞれの原料に
適合する溶剤に溶解させた溶液を用いるが、硬化工程
で、例えば加熱処理などにより均一層を形成しうるもの
であれば、無機微粒子、樹脂微粒子、ラテックスなどの
分散液であってもよい。また、変性アルキルシリケート
のような流動体を用いてゾルゲル法によりレンズを形成
することもできる。

【００７０】マイクロレンズの原料となる樹脂は、溶媒
を除去して硬化させるタイプ、特定の開始剤を含むモノ
マーやオリゴマーの溶液、分散液であって、加熱或いは
露光により重合、架橋反応により硬化させるタイプなど
を目的に応じて選択することができる。具体的には、例
えば、エステルアクリレート樹脂の如き水溶性紫外線硬
化樹脂、アクリル系、ポリイミド系、エポキシ系、ポリ
ビニルアルコール系などの比較的耐熱性の高い樹脂に感
光性の官能基或いは重合性不飽和結合などを導入した光
硬化性の樹脂、さらに、変性アルキルシリケートなどの
ケイ素系有機材料などを挙げることができる。無機材料
としては、ＳｉＯ₂を含有するアモルファス無機材料な
どが挙げられる。

【００７１】また、このマイクロレンズ原料流動体に
は、形成されるマイクロレンズの目的に応じて、染料、
顔料などの着色材、紫外線吸収剤などの機能を付与する
ための添加剤や、流動体の物性を制御するための界面活
性剤、増粘剤、分散剤などの添加剤を適宜用いることが
できる。ここで、前記マイクロレンズ原料流動体に着色
剤を添加し、異なる色相のマイクロレンズを同一基板上
に有するマイクロレンズアレイとすることで、カラーフ
ィルターとしての機能を有することになり、液晶パネル
などを構成する際に、別のカラーフィルターを必要とし
なくなるため、一層の構成の簡素化を図ることができ
る。また、流動体に適切なドーパントを導入すること
で、マイクロレンズの屈折率の制御を図ることもでき、
簡易な製造方法で幅広い機能を有するマイクロレンズ、
マイクロレンズアレイを得ることができる。流動体に含
有させる機能性の成分は１種のみならず、必要に応じて
複数種を併用することができる。また、所望の特性を得
るため、予め複数の材料を混合して用いることもでき
る。

【００７２】（表面グラフト重合の極性と流動体との関
係）例えば、流動体として、例えば、水溶性樹脂などの
水系のものを用いる場合には、露光後のパターンで親水
性となった領域に流動体を供給して吸着させ、油性のも
のを用いる場合には、露光後のパターンで親油性となっ
た領域に流動体を供給して吸着させればよい。また、極
性変換基を正負の電荷でとらえる場合について説明すれ
ば、先に具体的に例示した一般式（１）で表されるアル
キルスルホン酸エステル基などの如きアニオングラフト
極性変換官能基を有するパターン形成層では、露光領域
のみが選択的に負の電荷を有するようになり、ここに正
の電荷を有するようなマイクロレンズ原料流動体を吸着
させることでその領域にマイクロレンズが形成される。
このようなパターン形成機構を用いる場合には、露光部
のみが極性変換して導電材料吸着能を有するようになる
ため、単一の基板（支持体）上に複数の異なる特性のマ
イクロレンズを順次形成することもできる。

【００７３】即ち、パターン形成材料を円形状に露光し
て、第１の露光領域に１種のマイクロレンズ原料流動体
をインクジェット装置により供給して吸着させ、溶剤を
除去して硬化させ、基板上に密着した第１のマイクロレ
ンズを形成する。このとき、未露光部の極性変換基は影
響を受けていないため、同じパターン形成材料に対し
て、再度、円形状の露光を行って極性変換を生じさせ、
新たな露光領域に、例えば、異なる色相を有するといっ
た、他のマイクロレンズ原料流動体を局所的に供給して
吸着させて第２のマイクロレンズを形成することができ
る。このように、段階的な像様露光により複数の異なる
特性を有するマイクロレンズを同一基板上に形成してマ
イクロレンズアレイを得ることが可能となるものであ
る。

【００７４】他のパターン形成機構として、例えば、特
開平１０−２９６８９５号公報に記載のアンモニウム基
などの如きカチオングラフト極性変換官能基を有するパ
ターン形成層では、もともとのパターン形成層材料表面
が正の電荷を有しており、露光領域のみが電荷を消失す
るようになる。ここに負電荷を有するマイクロレンズ原
料流動体を吸着させてマイクロレンズが形成される。こ
のようなパターン形成機構を用いる場合には、未露光部
のみに導電材料が吸着するため、単一の特性のマイクロ
レンズを複数個、広い面積の領域に形成するアレイなど
に適するマイクロレンズの製造方法となる。

【００７５】流動体として固体微粒子の分散液を用いる
場合、微粒子の粒径は０．１ｎｍから１０００ｎｍの範
囲であることが好ましく、１ｎｍから１００ｎｍの範囲
であることがさらに好ましい。粒径が０．１ｎｍよりも
小さくなると、均一分散が困難となり、１０００ｎｍよ
りも大きくなると、極性変換された官能基と相互作用し
て結合する接触面積が小さくなるため親水性表面と粒子
との密着が低下し、吸着層の強度が劣化する傾向があ
る。

【００７６】マイクロレンズ原料流動体を極性変換させ
た部分に吸着させる方法としては、特定の荷電を有する
マイクロレンズ原料流動体を露光などにより円形状に極
性変換された支持体表面に塗布する方法、及び、これら
の溶液又は分散液中に円形に極性変換された支持体表面
を浸漬する方法などが挙げられる。塗布、浸漬のいずれ
の場合にも、極性変換基との間に十分なイオン結合によ
る導入がなされるために、マイクロレンズ原料流動体と
支持体表面との接触時間は、１０秒から１８０分程度で
あることが好ましく、１分から１００分程度であること
がさらに好ましい。

【００７７】また、流動体を極性変換させた領域に適用
して吸着させる方法としては、局所的な吸着方法も好ま
しく挙げられる。この場合には、例えば、オン−オフ可
能なコーター、インクジェット装置、プロッター装置な
どの、局所的に固体表面上に流動体を適用する方法をい
ずれも用いることができる。なかでも、所定の領域への
供給精度、供給量の制御性などから、インクジェット装
置を用いてインクジェットヘッドから吐出させる方法が
好ましい。

【００７８】この液滴状の流動体を所定の方法で硬化さ
せることでマイクロレンズが形成される。硬化工程は、
流動体の特性に応じて公知の方法で適宜行われる。例え
ば、樹脂溶液を用いた場合、加熱、乾燥或いは減圧条件
下で溶媒を除去すればよく、光硬化性、紫外線硬化性樹
脂を用いた場合には、それぞれの波長に応じた輻射線を
照射すればよい。いずれの硬化工程をとるにしろ、液滴
により形成された所望のレンズ形状に影響を与えない条
件を選択するべきである。

【００７９】これら流動体及びそこに含まれるマイクロ
レンズ原料の種類や使用量は、形成されるの目的やパタ
ーン形成機構により適宜選択することができるが、イオ
ン性の吸着により親水性表面に、密な状態で均一に導入
されるため、一般的なパターン形成に用いる機能性材料
の使用量に比較して、少量で、効率的なマイクロレンズ
の製造をすることができ、微細なマイクロレンズアレイ
を必要とする回路や素子にも適用し得る高鮮鋭度のマイ
クロレンズを形成することができる。本発明のマイクロ
レンズの製造方法によれば、流動体に用いる機能性成分
を選択することで、種々の機能を有するマイクロレンズ
アレイを形成することができるため、広い用途が期待さ
れる。さらに、支持体にＰＥＴなどの透明フィルムを使
用した場合には、液晶ディスプレイに好適なマイクロレ
ンズアレイとなり、さらに、複数の着色剤を併用したマ
イクロレンズを形成することで、カラーフィルターの機
能を兼ねたマイクロレンズアレイとして使用することが
でき、広範な用とに適用し得る。

【００８０】

〔実施例１〕

（パターン形成材料の作製）１８８μｍのコロナ処理さ
れたポリエチレンテレフタレートフィルム（Ａ４１０
０、東洋紡（株）製）を支持体として用い、グロー処理
として平版マグネトロンスパックリング装置（東芝エレ
テック製ＣＦＳ−１０−ＥＰ７０）を使用し、下記の条
件でアルゴングロー処理を行った。 （アルゴングロー処理） 初期真空 ：１．２ｘ１０‐³Ｐａ アルゴン圧力 ：０．９Ｐａ ＲＦグロー ：１．５ｋＷ 処理時間 ：６０ｓｅｃ 次に、グロー処理したフィルムを窒素バブルした２−エ
トキシエチルアクリレート（Ａ−ＥＥ、中村化学製）の
メチルエチルケトンの溶液（１０％）に５０℃で７時間
浸漬して表面グラフトを行わせた。次に、得られた膜を
アセトンにて８時間浸漬千条してグラフトされていない
ポリマーを取り除くことにより、２‐エトキシエチルア
クリレートが表面にグラフトポリマー化された受容パタ
ーン形成層を設けた。さらに、光発生剤として、２，６
−ビストリクロロメチル−４−（ｐ−（Ｎ，Ｎ−ジ（エ
トキシカルボニルメチル）アミノ）フェニル）−トリア
ジンの１０ｗｔ％のメチルエチルケトン溶液に５分間浸
漬して基板を作成した。

【００８１】（露光）上記のようにして得られた基板
に、発信波長４００ｎｍ ＩｎＧａＮ系半導体レーザー
を使用し、基板表面でのビーム径４０μｍ、露光エネル
ギー密度０．２ｍＪ／ｃｍ²となる条件で、直径５０μ
ｍの円を３μｍおきに直線状に配列するように露光を行
った。

【００８２】（マイクロレンズの形成） （マイクロレンズ原料流動体の付着）露光後のパターン
形成材料基板を水溶性紫外線硬化性樹脂（エステルアク
リレート樹脂、ＡＱ−９（商品名）、荒川化学工業製）
の水溶液（硬化開始剤として、ＡＱ−９ １００重量部
に対して、イルガキュア−９（チバスペシャリティケミ
カルズ製）５重量部及び溶媒として蒸留水１２．５重量
部を含む）中に浸漬し、引き上げたところ、円形の露光
部分のみに水溶液は付着し、未露光部との界面より外側
には付着しなかった。 （マイクロレンズ原料流動体の硬化）円形の露光部に吸
着したマイクロレンズ原料流動体は、支持体表面で半球
形の形状を形成していた。これを水銀ランプにより７０
ｍＷ／ｃｍ²の照度で５秒間露光して硬化させ、支持体
基板上に直径５０μｍ、焦点距離１ｍｍのマイクロレン
ズが複数形成されたマイクロレンズアレイを得た。

【００８３】〔実施例２〕２００μｍのコロナ処理され
たポリイミド（無水ピロメリット酸・ｍ−フェニレンジ
アミン共重合物）フィルムを支持体として用い、その表
面に下記の組成をワイヤーロッド１０番の塗布バーを使
用して塗布し、１００℃で１分乾燥し、膜厚１．６μｍ
の赤外線吸収剤を含有する中間層を作成した。

【００８４】 （中間層塗布液） ・エポキシ樹脂(エピコート, Yuka-shell Co,Ltd.） ２ ｇ ・赤外線吸収剤（ＩＲ１２５ 和光純薬剤） ０．２ｇ ・１−メトキシ−２−プロパノール ９ ｇ ・メチルエチルケトン ９ ｇ

【００８５】中間層を形成した支持体表面を次の条件に
てプラズマ処理して表面グラフト重合による受容パター
ン形成層の形成を行った。島津製作所製ＬＣＶＤ−０１
型プラズマ処理装置を用いて０．０４toorのアルゴンガ
ス雰囲気下にて１０秒間処理後、空気に曝し、中間層表
面にパーオキシド基を導入した。この膜を１０ｗｔ％の
α（スチレン−４−スルホニル）酢酸Ｎａ塩水溶液に浸
漬し、１５分間アルゴンガスをバブルしたのち、７時間
６０℃に加温することによってグラフト重合を行った。
グラフト重合後膜を３０００ｍｌのイオン交換水中につ
け、グラフト重合以外のホモポリマーを除去することに
よりプラズマ処理により表面にグラフトされたパターン
形成層を備えた基板を得た。

【００８６】（露光）上記のようにして得られた基板
に、波長８３０ｎｍの赤外光を発する赤外線レーザ（ビ
ーム径２５μｍ）にて、直径５０μｍの円形の未露光部
が３μｍおきに直線状に配列されるように走査露光を行
った。

【００８７】（マイクロレンズの形成）露光後のパター
ン形成材料を用い、実施例１と全く同様の工程を行うこ
とで、円形の未露光部のみにマイクロレンズ原料流動体
が付着し、支持体基板上に直径５０μｍ、焦点距離１ｍ
ｍのマイクロレンズが複数形成されたマイクロレンズア
レイを得た。本実施例２においては、マイクロレンズ原
料流動体は、未露光部のみに吸着し、露光部との界面で
流動体の吸着が停止しており、露光部には付着は認めら
れず、設計通りのマイクロレンズアレイが形成された。

【００８８】〔実施例３〕実施例１で使用したとまった
く同じパターン形成材料を用いた。この表面に、３μｍ
おきに直径５０μｍの円形が直線状に配列されたパター
ンを有する焼き付け用フイルム、さらに平坦な透明石英
ガラスを重ねて、その上３０ｃｍの位置から２００ワッ
ト高圧水銀灯で３０秒間露光した。露光後のパターン形
成材料を用い、実施例１と全く同様の工程を行うこと
で、円形の露光部のみにマイクロレンズ原料流動体が付
着し、支持体基板上に直径５０μｍ、焦点距離１ｍｍの
マイクロレンズが複数形成されたマイクロレンズアレイ
を得た。本実施例３においても、実施例１と同様に、マ
イクロレンズ原料流動体は、露光部のみに吸着し、未露
光部との界面で流動体の吸着が停止しており、未露光部
には付着は認められず、設計通りのマイクロレンズアレ
イが形成された。

【００８９】

【発明の効果】本発明のマイクロレンズの製造方法によ
れば、複雑な工程や高価な装置を必要とせず、均一で微
細なマイクロレンズを容易に製造することができ、且
つ、赤外線レーザ等を操作することによりデジタルデー
タに基づき基材上に任意の直径のレンズのパターンを容
易に形成することができ、広範な用途が期待される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H091 FA29X FA29Y FA29Z FB02 FB03 FB04 FB11 FB12 FB13 FC22 FC23 4F213 AA21 AA44 AB03 AD08 AG03 AH75 WA32 WA38 WA53 WA86 WA87 WB22

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体上に、熱、酸または輻射線により
   親疎水性が変化する官能基を有る受容パターン形成層を
   設けたパターン形成材料に、円形に加熱、酸の供給また
   は輻射線の照射を行って、該層の親疎水性を変化させる
   受容パターン形成工程と、 該円形の受容パターン上に該受容パターンと親和性を有
   するマイクロレンズ原料流動体を付着させて吸着層を形
   成する吸着層形成工程と、 該吸着層を硬化させる硬化工程と、 を有することを特徴とするマイクロレンズの製造方法。
2. 【請求項２】 前記熱、酸または輻射線により親疎水性
   が変化する官能基を有する高分子化合物が、熱、酸また
   は輻射線により親疎水性が変化する官能基を側鎖に有す
   る高分子化合物であることを特徴とする請求項１に記載
   のマイクロレンズの製造方法。
3. 【請求項３】 前記熱、酸または輻射線により親疎水性
   が変化する官能基を有する高分子化合物が、支持体上に
   直接結合した表面グラフト重合体であることを特徴とす
   る請求項１又は請求項２に記載のマイクロレンズの製造
   方法。