JP2008287234A - マイクロレンズアレイ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズとしての機能を維持しつつ、表裏を平坦化可能なシート状のマイクロレンズアレイを提供すること、
【解決手段】樹脂を含有するシート状の第１層１と、第１層１上に設けられた樹脂及び金属化合物微粒子を含有する第２層２とを備えるマイクロレンズアレイ１００。第１層１と第２層２との界面１０が、第１層１側に凹んだ複数の凹部１０を形成している。第２層２の第１層１とは反対側の面２０が平坦である。
【選択図】図４

Description

本発明は、マイクロレンズアレイ及びその製造方法に関する。

マイクロレンズアレイは、微小なレンズ体が配列しているシート状の部材であり、例えば、液晶パネルのようなディスプレイや太陽電池において性能向上のために使用することが検討されている。

マイクロレンズアレイの使用が想定される装置は、各種の目的で設けられた層が積層された多層構造を有している場合が多い。例えば、液晶パネルは、２枚のガラス基板の隙間に液晶や工業用樹脂が充填され、ガラス基板の外側には幾重ものプラスチックフィルムが積層された構造を有する（例えば、特許文献１、２参照）。したがって、液晶パネルにおいて表示品質向上のためにマイクロレンズアレイを採用する場合、その表裏両面が平坦であることが求められる。
特開２００５−２９２４０７号公報 特開２００５−２９２４２０号公報

しかしながら、従来のマイクロレンズアレイの少なくともレンズ側の表面には数μｍレベルの段差が形成されているために、多層構造を有する装置の積層構造の内部にマイクロレンズアレイをそのまま組み込むことが非常に困難であった。

そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、レンズとしての機能を維持しつつ、表裏を平坦化可能なシート状のマイクロレンズアレイを提供するものである。また、本発明の目的は、両面が平坦なシート状のマイクロレンズアレイを簡易に製造することを可能にする方法を提供することにある。

本発明に係るマイクロレンズアレイは、樹脂を含有するシート状の第１層と、該第１層上に設けられた樹脂及び金属化合物微粒子を含有する第２層とを備える。第１層と第２層との界面は、第１層側に凹んだ複数の凹部を形成している。第２層の第１層とは反対側の面は平坦である。

上記本発明に係るマイクロレンズアレイは、第１層と第２層との界面の凹部の形状、更には第２層に含まれる金属化合物微粒子によりもたらされる第１層と第２層との屈折率の差異に基づいて、レンズとしての良好な機能を発揮する。そして、本発明に係るマイクロレンズアレイは、第１層及び第２層から構成される積層体であることから、その表裏を容易に平坦化可能である。

第１層は、バインダポリマ、エチレン性不飽和基を有する光重合性不飽和化合物及び光重合開始剤を含有する感光性樹脂組成物によって形成された層であることが好ましい。感光性樹脂組成物によって形成された第１層は、金属化合物微粒子を含む第２層との屈折率の差異が大きくなり、マイクロレンズアレイのレンズとしての特性がより良好なものとなる。より具体的には、例えば、より薄い膜厚で短い焦点距離を達成することができる。また、感光性樹脂組成物を用いることにより、後述する製造方法を採用して容易にマイクロレンズアレイを製造することができる。

第２層は、バインダポリマ、エチレン性不飽和基を有する光重合性不飽和化合物、光重合開始剤及び金属化合物微粒子を含有する感光性樹脂組成物によって形成された層であることが好ましい。あるいは、第２層は、水溶性ポリマ及び金属化合物微粒子を含有していてもよい。この場合、水溶性ポリマがポリビニルアルコールであることが好ましい。

上記凹部の最大径は５〜１００μｍであることが好ましい。

別の側面において、本発明はマイクロレンズアレイの製造方法に関する。本発明に係る製造方法は、複数の凹部が形成された表面を有し樹脂を含有するシート状の第１層の凹部側の表面上に、第１層とは反対側に平坦な表面を有し金属化合物微粒子を含有する第２層を形成する工程を備える。

上記本発明に係る製造方法によれば、レンズとしての良好な特性を有するとともに両面が平坦なシート状のマイクロレンズアレイを簡易に製造することができる。

本発明に係る製造方法は、凹凸表面を有する金型からの転写、又は該金型から転写された凹凸表面を有する転写用シートからの再転写により第１層の表面に凹部を形成する工程を更に備えていてもよい。

あるいは、本発明に係る製造方法は、感光性樹脂組成物を含む第１層にフォトマスクを介して活性光線を照射する工程と、第１層を加熱して、活性光線が照射された部分と照射されなかった部分との加熱後の厚さの差異に基づいて第１層の表面に凹部を形成する工程とを更に備えていてもよい。

上記の金型を用いる方法又は活性光線の照射による方法によれば、凹部が形成された表面を有する第１層を特に簡易に形成することができる。

本発明によれば、レンズとしての機能を維持しつつ、表裏を平坦化可能なシート状のマイクロレンズアレイが提供される。本発明に係る製造方法によれば、本発明に係るマイクロレンズアレイを安価に且つ大量に製造することが可能になる。マイクロレンズアレイの表裏両面が平坦であることにより、液晶パネルに代表されるプラスチックフィルムを積層して製造する電子部品等の製造工程の生産性、加工性が向上する。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本実施形態に係る製造方法は、透明な支持基板上に樹脂を含有するシート状の第１層を形成する工程と、第１層の表面に複数の円形の凹部を形成する工程と、第１層の凹部側の表面上に、樹脂及び金属化合物微粒子を含有する第２層を形成する工程とを備える。支持基板上に形成された第１層の表面に凹部を形成してもよいし、仮基材上に形成された第１層の表面に凹部を形成した後、第１層を支持基板上に移動させてもよい。また、平坦な表面を有する第１層を形成し、その後、その表面に凹部を形成してもよい。

図１及び２は、凹部が形成された表面を有する第１層を形成する方法の一実施形態を示す模式図である。図１及び２に示される実施形態の場合、塗工ヘッド３１を用いて感光性樹脂組成物を長尺の仮基材５上に塗布して、未硬化の感光性樹脂組成物からなる転写用シート７を仮基材５上に形成する。次いで、仮基材５及び転写用シート７を下流側に移動させながら、転写用シート７の仮基材５とは反対側の表面に対して、凹凸表面を有するロール状の金型４０を押し当てる。金型４０と仮基材５の間に挟まれている部分の転写用シート７に対して活性光線５０を照射して、転写用シート７を構成する感光性樹脂組成物を光硬化させる。その結果、金型４０から転写された凹凸表面が転写用シート７の仮基材５とは反対側の表面に形成される。

仮基材１としては、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム、ＰＣフィルム及びＴＡＣフィルムが好ましく用いられる。仮基材１の表面に接着性向上のための加工が施されていてもよい。

転写用シート７を形成させるための感光性樹脂組成物としては、例えば、第１層と同様のものが用いられる。転写用シート７の厚さは、例えば１０〜１００μｍ程度である。

金型４０の外周には、製造されるマイクロレンズアレイにおける、第１層と第２層との界面の形状に対応した凹凸表面が形成されている。金型４０の凹凸表面は、例えば電子彫刻によって形成される。金型４０の材質は特に制限されず、例えば、銅から構成された金属ロールが用いられる。

転写用シート７の凹凸表面上に、未硬化の感光性樹脂組成物を塗工ヘッド３２から供給して、感光性樹脂組成物からなる第１層１を転写用シート７上に形成させる。第１層１の転写用シート７側の表面には、転写用シート７からの再転写により複数の凹部が形成される。その後、第１層１には保護フィルム８が更に貼り合わせられる。

続いて、図２に示されるように、保護フィルム８を剥がし、仮基材５、転写用シート７及び第１層１から構成される積層シートが支持基板３上に積層される。積層シートは、第１層１が支持基板３に接触する向きで熱圧着ロール４１により押し当てられることにより、支持基板３上に積層される。第１層１が溶剤を含む感光性樹脂組成物によって形成されている場合、第１層１が支持基板５上に積層される前に第１層１から溶剤が概ね除去されることが好ましい。支持基板３と転写用シート７との間に挟まれている第１層１に対して仮基材５側から活性光線５０を照射して、第１層１を構成する感光性樹脂組成物を光硬化させる。必要に応じて、第１層１をさらに熱硬化してもよい。その後、仮基材５及び転写用シート７が第１層１から剥離される。

上記のような方法に代えて、未硬化の感光性樹脂組成物を用いて第１層１を支持基板１上に形成し、必要により第１層１から溶剤を概ね揮発させ、その後、転写用シート７を第１層１に対して押し当てる方法により凹部１０を形成させてもよい。この場合も、支持基板３と転写用シート７との間に挟まれている第１層１を光硬化させた後、転写用シート７が剥離される。

以上のようにして、複数の凹部１０が形成された表面を有する第１層１が支持基板３上に形成される。

第１層１の厚さ（最も厚い部分の厚さ）は、マイクロレンズアレイを液晶表示装置に用いた場合の電気的特性等を考慮すると、好ましくは０．１〜２０μｍ、より好ましくは０．３〜１５μｍ、更に好ましくは０．５〜１０μｍである。

支持基板３は、可視光線などの所望の光線を透過するものであれば特に制限はない。例えば、プラスチック板及びガラス板や、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート又はポリエーテルサルフォンのフィルムが支持基板３として用いられる。

第１層１を形成するために用いられる感光性樹脂組成物は、好ましくは、バインダポリマ、エチレン性不飽和基を有する光重合性不飽和化合物及び光重合開始剤を含有する。このような感光性樹脂組成物は、形状転写と同時又はその直後に活性光線の照射により形状を容易に固定できる点、可視光線の透過率が高い点、及び材料が比較的安価である点から好ましい。第１層１を構成する樹脂は感光性樹脂組成物の硬化物である。

バインダポリマは、感光性樹脂組成物において通常用いられているものから適宜選択することができる。例えば、ビニル単量体の共重合により得られるビニル共重合体をバインダポリマとして用いることができる。ビニル単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｉｓｏ−プロピル、メタクリル酸ｉｓｏ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｉｓｏ−ブチル、メタアクリル酸ｉｓｏ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸ペンチル、メタクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘキシル、アクリル酸ヘプチル、メタクリル酸ヘプチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸オクチル、アクリル酸ノニル、メタクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、メタクリル酸デシル、アクリル酸ドデシル、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸テトラデシル、メタクリル酸テトラデシル、アクリル酸ヘキサデシル、メタクリル酸ヘキサデシル、アクリル酸オクタデシル、メタクリル酸オクタデシル、アクリル酸エイコシル、メタクリル酸エイコシル、アクリル酸ドコシル、メタクリル酸ドコシル、アクリル酸シクロペンチル、メタクリル酸シクロペンチル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸シクロヘプチル、メタクリル酸シクロヘプチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸メトキシエチル、アクリル酸メトキシジエチレングリコール、メタクリル酸メトキシジエチレングリコール、アクリル酸メトキシジプロピレングリコール、メタクリル酸メトキシジプロピレングリコール、アクリル酸メトキシトリエチレングリコール、メタクリル酸メトキシトリエチレングリコール、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸ジメチルアミノプロピル、メタクリル酸ジメチルアミノプロピル、アクリル酸２−クロロエチル、メタクリル酸２−クロロエチル、アクリル酸２−フルオロエチル、メタクリル酸２−フルオロエチル、アクリル酸２−シアノエチル、メタクリル酸２−シアノエチル、スチレン、α−メチルスチレン、シクロヘキシルマレイミド、アクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸ジシクロペンタニル、ビニルトルエン、塩化ビニル、酢酸ビニル、Ｎ−ビニルピロリドン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、及びメタクリロニトリルが挙げられる。これらは単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。

バインダポリマとしてのビニル共重合体は、エチレン性不飽和基を側鎖に有していてもよい。エチレン性不飽和基を有するビニル共重合体は、例えば、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、イソシアネート基、オキシラン環及び酸無水物基から選ばれる官能基を有するビニル共重合体に、エチレン性不飽和基と、オキシラン環、イソシアネート基、水酸基及びカルボキシル基から選ばれる官能基とを有する化合物を付加反応させる方法により得ることができる。

カルボキシル基、水酸基、アミノ基、オキシラン環及び酸無水物基から選ばれる官能基を有するビニル共重合体は、これらの官能基を有するビニル単量体を他のビニル単量体と共重合させて得られる。水酸基、アミノ基、オキシラン環及び酸無水物基から選ばれる官能基を有するビニル単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ケイ皮酸、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリルアミド、メタクリルアミド、イソシアン酸エチルメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、及び無水マレイン酸が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて使用される。これらは、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。

バインダポリマの重量平均分子量（ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレン換算した値）は、耐熱性、加熱溶融性、塗布性、溶媒への溶解性及び金型形状の転写性等の観点から、１０００〜３０００００であることが好ましく、５０００〜１５００００であることがより好ましい。

エチレン性不飽和基を有する光重合性不飽和化合物としては、例えば、多価アルコールにα，β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、２，２−ビス（４−（ジ（メタ）アクリロキシポリエトキシ）フェニル）プロパン、グリシジル基含有化合物にα，β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、ウレタンモノマー、ノニルフェニルジオキシレン（メタ）アクリレート、γ−クロロ−β−ヒドロキシプロピル−β’−（メタ）アクリロイルオキシエチル−ｏ−フタレート、β−ヒドロキシエチル−β’−（メタ）アクリロイルオキシエチル−ｏ−フタレート、β−ヒドロキシプロピル−β’−（メタ）アクリロイルオキシエチル−ｏ−フタレート、及び（メタ）アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。

多価アルコールにα，β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物としては、例えば、エチレン基の数が２〜１４であるポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレン基の数が２〜１４であるポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンエトキシトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジエトキシトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリエトキシトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンテトラエトキシトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンペンタエトキシトリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート（ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート）、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、プロピレン基の数が２〜１４であるポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、及びジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートが挙げられる。

α，β−不飽和カルボン酸としては、例えば、（メタ）アクリル酸が拳げられる。

２，２−ビス（４−（ジ（メタ）アクリロキシポリエトキシ）フェニル）プロパンとしては、例えば、２，２−ビス（４−（ジ（メタ）アクリロキシジエトキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（ジ（メタ）アクリロキシトリエトキシ）フェニル）プロパン、２，２−ビス（４−（ジ（メタ）アクリロキシペンタエトキシ）フェニル）プロパン、及び２，２−ビス（４−（ジ（メタ）アクリロキシデカエトキシ）フェニル）が挙げられる。

グリシジル基含有化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルトリ（メタ）アクリレート、及び２，２−ビス（４−（メタ）アクリロキシ−２−ヒドロキシ−プロピルオキシ）フェニルが拳げられる。

ウレタンモノマーとしては、例えば、β位にＯＨ基を有する（メタ）アクリルモノマーとイソホロンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート又は１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートとの付加反応物、トリス（（メタ）アクリロキシテトラエチレングリコールイソシアネート）ヘキサメチレンイソシアヌレート、エチレンオキシド変性ウレタンジ（メタ）アクリレート、及びエチレンオキシド，プロピレンオキシド変性ウレタンジ（メタ）アクリレートが挙げられる。

（メタ）アクリル酸アルキルエステルとしては、例えば、（メタ）アクリル酸メチルエステル、（メタ）アクリル酸エチルエステル、（メタ）アクリル酸ブチルエステル、及び（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシルエステル等が挙げられる。

以上挙げたような光重合性不飽和化合物は、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。

光重合開始剤は、活性光線により遊離ラジカルを生成するものであれば、特に制限なく用いられる。光重合開始剤の具体例としては、ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ’−テトラメチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン（ミヒラーケトン）、Ｎ，Ｎ’−テトラエチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４−メトキシ−４’−ジメチルアミノベンゾフェノン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタン−１−オン（イルガキュア−３６９、チバスペシャリティーケミカルズ（株）商品名）、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−プロパン−１−オン（イルガキュア−９０７、チバスペシャリティーケミカルズ（株）商品名）等の芳香族ケトン、２−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、１，２−ベンズアントラキノン、２，３−ベンズアントラキノン、２−フェニルアントラキノン、２，３−ジフェニルアントラキノン、１−クロロアントラキノン、２−メチルアントラキノン、１，４−ナフトキノン、９，１０−フェナントラキノン、２−メチル−１，４−ナフトキノン、２，３−ジメチルアントラキノン等のキノン類、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル化合物、ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾイン化合物、ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−クロロフェニル）−４，５−ジ（メトキシフェニル）イミダゾール二量体、２−（ｏ−フルオロフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｏ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体、２−（ｐ−メトキシフェニル）−４，５−ジフェニルイミダゾール二量体等の２，４，５−トリアリールイミダゾール二量体、９−フェニルアクリジン、１，７−ビス（９，９’−アクリジニル）ヘプタン等のアクリジン誘導体、Ｎ−フェニルグリシン、Ｎ−フェニルグリシン誘導体及びクマリン系化合物などが挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。

２，４，５−トリアリールイミダゾール二量体において、２つの２，４，５−トリアリールイミダゾールに置換した置換基は同一でも相違していてもよい。ジエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸の組み合わせのように、チオキサントン系化合物と３級アミン化合物とを組み合わせてもよい。フォトリソグラフィ工程における密着性及び感度の観点から、２，４，５−トリアリールイミダゾール二量体が好ましく、マイクロレンズアレイの可視光線透過率の観点から２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−プロパン−１−オンがより好ましい。

バインダポリマの量は、バインダポリマ及び光重合性不飽和化合物の合計量１００重量部に対して、好ましくは２０〜９０重量部、より好ましくは３０〜８５重量部、更に好ましくは３５〜８０重量部、より一層好ましくは４０〜７５重量部である。バインダポリマの量が２０重量部未満では、塗布性、加熱溶融性が低下する傾向があり、９０重量部を超えると、光硬化性あるいは耐熱性が低下する傾向がある。

光重合性不飽和化合物の量は、バインダポリマ及び光重合性不飽和化合物の合計量１００重量部に対して、好ましくは１０〜８０重量部、より好ましくは１５〜７０重量部、更に好ましくは２０〜６５重量部、より一層好ましくは２５〜６０重量部である。光重合性不飽和化合物の量が１０重量部未満では、光硬化性又は耐熱性が低下する傾向があり、８０重量部を超えると、塗布性、加熱溶融性が低下する傾向がある。

光重合開始剤の量は、バインダポリマ及び光重合性不飽和化合物の合計量１００重量部に対して、好ましくは０．０５〜２０重量部、より好ましくは０．１〜１５重量部、更に好ましくは０．１５〜１０重量部である。光重合開始剤の量が０．０５重量部未満では、充分に光硬化させることが困難となる傾向があり、２０重量部を超えると、感光性樹脂組成物の層の表面近傍での活性光線の吸収が増大して、内部まで充分に光硬化を進行させることが困難となる傾向がある。

上記感光性樹脂組成物は、必要に応じて、シランカップリング剤などの密着性付与剤、レベリング剤、可塑剤、充填剤、消泡剤、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、香料、熱架橋剤、及び重合禁止剤のような追加の成分を含有していてもよい。これらは、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。これらの成分の量は、好ましくは、バインダポリマ及び光重合性不飽和化合物の合計量１００重量部に対してそれぞれ０．０１〜２０重量部程度であることが好ましい。

上記感光性樹脂組成物は、通常、支持基板３上に塗布される際には溶剤を含む。この溶剤は、転写用シート７が第１層１に押し当てられる前に概ね除去されていることが好ましい。

上記溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール及びブタノール等のアルコール系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及び酢酸ブチル等の酢酸エステル系溶媒、エチレングリコールモノメチルアセテート及びエチレングリコールジアセテート等のグリコールアセテート系溶媒、Ｎ−メチル−２ピロリドン等のアミド系溶媒、グリコールエーテル系溶媒、並びにγ−ブチロラクトン等のラクトン系溶媒が挙げられる。これらは、単独で又は２種類以上を組み合わせて使用される。

複数の凹部が形成された表面を有する第１層を形成する方法として、上記のような金型からの転写による方法に代えて、感光性樹脂組成物への活性光線の照射による方法を採用することもできる。図３は、係る方法により第１層を形成する方法の一実施形態を示す模式図である。図３に示される実施形態は、透明な支持基板３上に未硬化の感光性樹脂組成物を含む第１層１を形成する工程（図３の（ａ））と、第１層１にフォトマスク５５を介して活性光線５０を照射する工程（図３の（ｂ））と、第１層１を加熱して第１層１の表面に複数の凹部１０を形成する工程（図３の（ｃ））とから構成される。

第１層１を形成するための感光性樹脂組成物としては、図１、２の実施形態の場合と同様のものが用いられる。第１層は、感光性樹脂組成物を支持基板１上に塗付し、必要により塗膜を加熱する方法により形成される。

感光性樹脂組成物の塗布方法としては、公知の塗布方法を用いることがでる。その具体例としては、ドクターブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、ロールコーティング法、スクリーンコーティング法、スピナーコーティング法、インクジェットコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、グラビアコーティング法、カーテンコーティング法、及びダイコーティング法が挙げられる。塗布後の塗膜の乾燥は、好ましくは、６０〜１３０℃で、１分〜１時間の加熱により行われる。

未硬化の第１層１に対して、フォトマスク５５を介して活性光線５０が照射される。フォトマスク５５には、第１層１の表面に形成される凹部１０に対応する位置に円形の遮光部が設けられている。

活性光線５０は、公知の活性光源を用いて照射することができる。活性光源としては、例えば、カーボンアーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、及びキセノンランプが挙げられる。活性光線の照射量は、通常、１×１０^２〜１×１０^５Ｊ／ｍ^２であり、照射の際に、加熱を伴うこともできる。活性光線の照射量が１×１０^２Ｊ／ｍ^２未満では、光硬化を充分に進行させることが困難になる傾向があり、１×１０^５Ｊ／ｍ^２を超えると第１層１が変色しやすくなる傾向がある。

活性光線５０の照射の後、第１層１を加熱する。第１層１を現像することなく、活性光線５０が照射されなかった部分（未露光部）を残したまま加熱することにより、活性光線５０が照射された部分（露光部）と未露光部との加熱後の厚さの差異に基づいて、第１層１の表面において、フォトマスク５０の遮光部に対応する位置に複数の凹部１０が形成される。加熱硬化に伴う収縮の程度が露光の有無によって異なるために、凹部１０が形成されると考えられる。

凹部１０を形成させるための加熱の温度は、好ましくは４０〜３００℃、より好ましくは５０〜２９０℃、更に好ましくは６０〜２８０℃、より一層好ましくは７０〜２７０℃である。この温度が４０℃未満では、凹部を形成することが困難になる傾向があり、３００℃を超えると感光性樹脂組成物の構成成分が熱分解しやすくなる傾向がある。加熱は、熱風放射、赤外線照射加熱等の公知の方法を適宜採用して行われる。

凹部１０の深さは第１層１の膜厚未満である。また、加熱後の第１層１は、実質的に単一の相から構成される。第１層１が単一の相から構成されることにより、第１層１内で透過光が散乱し難くなり、良好なレンズ特性が得られ易くなる。

以上説明したような方法により形成された第１層１の凹部１０側の表面上に、樹脂及び金属化合物微粒子を含有する第２層２を形成して、図４に示すマイクロレンズアレイ１００が得られる。

第２層２は、好ましくは、バインダポリマ、エチレン性不飽和基を有する光重合性不飽和化合物、光重合開始剤及び金属化合物微粒子を含有する感光性樹脂組成物によって形成される。この場合、第２層２は、感光性樹脂組成物のうち金属化合物微粒子以外の成分（樹脂成分）から形成された樹脂と、該樹脂内に分散している金属化合物微粒子とを含有する。樹脂成分は、例えば、第１層１を形成するための述の感光性樹脂組成物と同様の成分を用いて構成される。樹脂成分の組成は、第１層１を形成するために用いられる感光性樹脂組成物と同一でも異なっていてもよいが、第１層１の屈折率と第１層１の屈折率との差異を大きくするためには異なっていることが好ましい。

金属化合物微粒子は、第１層１と第２層２との屈折率の差異を大きくすることを主な目的として用いられる。金属化合物微粒子と樹脂との屈折率の差は一般に大きいことから、金属か棒物微粒子を第２層２に添加することにより、第１層１と第２層２との屈折率を容易に大きくすることができる。金属化合物微粒子は、フッ化マグネシウム、酸化ジルコニウム及び酸化チタンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属化合物を含む微粒子であることが好ましい。これらの金属化合物を用いることにより、第２層２の良好な透過性を維持しながら、第２層２の屈折率を特に容易に制御することができる。

金属化合物微粒子の量は、バインダポリマ及び光重合性不飽和化合物の合計量１００重量部に対して１０〜７０重量部程度であることが好ましい。金属化合物微粒子の量が１０重量部未満であると屈折率制御の効果が小さくなる傾向がある。

上記の感光性樹脂組成物を、第１層１の形成の場合と同様の方法で第１層１上に塗付し、必要により乾燥して、第２層２が形成される。

感光性樹脂組成物に代えて、水溶性ポリマ、水及び金属化合物微粒子を含有する樹脂組成物を用いて第２層２を形成させてもよい。この場合、樹脂組成物を第１層１上に塗布し、塗膜から水を除去する方法により第２層が形成される。上述の感光性樹脂組成物の場合と同様の理由から、金属化合物微粒子の量は、水溶性ポリマ１００重量部に対して１０〜７０重量部であることが好ましい。

マイクロレンズアレイ１００において、第１層１と第２層２との界面（第１層１の第２層２側の表面）は、第１層１側に凹んだ複数の凹部１０を形成している。凹部１０の最大径は、５〜１００μｍであることが好ましい。５μｍ未満であると、レンズ体としての良好な機能が得られにくくなる傾向があり、１００μｍを超えるとレンズ体としての形状を得にくくなる傾向がある。

第１層１と第２層２との屈折率差は、特に制限はないが、０．１以上が好ましい。屈折率差が０．１未満であると、レンズシートとしての良好な機能が得られにくくなる。

第２層２の第１層１とは反対側の面２０は平坦である。面２０は、マイクロレンズアレイを所望の積層構造体に組み込む際に障害とならない程度に平坦であればよい。

同様に、支持基板３の第１層１とは反対側の面も平坦である。すなわち、マイクロレンズアレイ１００の両面が平坦である。両面が平坦であることにより、多層構造体中にマイクロレンズアレイを容易に組み込むことができる。

本発明は、以上説明したような実施形骸に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上述の感光性樹脂組成物に代えて、エポキシ樹脂又はポリイミド樹脂を用いて第１層１及び／又は第２層２を形成させてもよい。

以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。

１．第１層の形成
（１）活性光線による方法
表１に示す成分をそこに示す配合量で混合し、１時間攪拌した。得られた溶液を０．５μｍのポア径を有するろ過フィルタでろ過し、第１層を形成するために用いる感光性樹脂組成物（以下「感光性樹脂組成物１」という。）を得た。バインダポリマとしては、スチレン、メタクリル酸、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート及びグリシジルメタクリレーを共重合させて得られるビニル共重合体（重量平均分子量：約７００００、酸価：７５）を用いた。

樹脂組成物１を毎分１３００回転で１０秒間のスピンコートにより、ガラス基板上に塗布した。樹脂組成物１が塗布されたガラス基板を９０℃のホットプレート上で４分間加熱して、第１層としての感光層（膜厚４μｍ）を形成させた。この感光層の上に直径１０μｍの円形の遮光部を有するフォトマスクを置き、マスク面垂直上方より１×１０^３Ｊ／ｍ^２、及び２×１０^３Ｊ／ｍ^２の紫外線を続けて照射した。次いで、紫外線を照射された感光層を１８０℃で３０分間加熱したところ、フォトマスクの遮光部に対応する円形の凹部が感光層（以下「第１層Ａ」という。）の表面に形成された。図５は、第１層Ａの表面を示すＳＥＭ像である。

（金型からの転写による方法）
表面に直径１０μｍ、深さ１．５μｍの凹部が形成されている１００ｍｍ角の銅製の金型を準備した。凹部は２０ｍｍ角の範囲に蜂の巣状に配置させた。この金型に日立化成工業（株）製感光性樹脂（ヒタロイド７９５１）を滴下して、感光性樹脂の膜を形成させた。これを東洋紡製ＰＥＴフィルムで覆い、スプレッド後、ＰＥＴフィルムを介してＩ線を照射した。高圧水銀灯を光源として用い、照射量は５００ｍＪ／ｃｍ^２とした。その後、ＰＥＴフィルムとともに感光性樹脂の膜を金型から剥離し、金型の凹凸表面の反転形状を備えた転写用シートを得た。

次に、ガラス基板（コーニング製１７３７、厚さ０．７ｍｍ、面積１００ｍｍ^２）を準備し、そこに上述の感光性樹脂組成物１をスピンコータを用いて毎分７００回転で１０秒間の条件で塗布した。その後、９０℃のホットプレートを用いた３分間の加熱により塗膜を乾燥して、第１層としての感光層を形成させた。

この感光層に上述の転写用シートを重ね、熱圧着ラミネータを用いて、９０℃、０．２ｍ／分の条件で押し当てることにより、転写用シートを感光層に貼りあわせた。貼りあわせたまま、感光層に対して超高圧水銀灯のＩ線を２００ｍＪ／ｃｍ^２照射した。次いで、転写用シートを剥離して、転写用シートの表面形状を感光層（第１層）の表面に転写した。その後、感光層を２５０℃のオーブン内で３０分間加熱した。加熱後の感光層（以下「第１層Ｂ」という。）の表面には金型とほぼ同等の直径１０μｍ、深さ１．５μｍの凹部が形成された。第１層Ｂの凹部は２０ｍｍ角の範囲に蜂の巣状に配置していた。図６は、第１層Ｂの表面を示す光学顕微鏡写真である。

２．第２層の形成
表２に示す成分を混合し、１時間攪拌した。得られた溶液を０．５μｍのポア径を有するろ過フィルタでろ過し、第２層を形成するための樹脂組成物（以下「第２層用組成物Ａ」という。）を得た。同様にして、表３の組成を有する第２層用組成物Ｂ及び表４の組成を有する第２層用組成物Ｃを得た。

得られたそれぞれの組成物を、上述の第１層Ａ及び第１層Ｂに、１０００回転／分で３０秒間の条件のスピンコートにより塗布した。そして、第２層用組成物Ａ及び第２層用組成物Ｂの場合は塗膜に超高圧水銀灯のＩ線を５００ｍＪ／ｃｍ^２照射した。照射後、２５０℃のオーブン内で３０分間の加熱を行い、平坦な表面を有する第２層を備えたマイクロレンズアレイを得た。第２層用組成物Ｃの場合は、光照射することなく、２５０℃のオーブン内で３０分間の加熱を行って、平坦な表面を有する第２層を備えたマイクロレンズアレイを得た。

得られた６種のマイクロレンズアレイそれぞれにレーザーポインタのレーザー光線を照射し、透過した光をスクリーンに投影した。その結果、いずれのマイクロレンズアレイにおいても、干渉パターンが観察された。これは、個々のマイクロレンズを透過したレーザー光がレンズ効果で曲げられた結果、互いに干渉を起こしたことを示す。以上のことから、得られたマイクロレンズアレイはレンズシートとしての機能を備えることが確認された。

マイクロレンズアレイの製造方法の一実施形態を示す模式図である。 マイクロレンズアレイの製造方法の一実施形態を示す模式図である。 マイクロレンズアレイの製造方法の一実施形態を示す模式図である。 マイクロレンズアレイの一実施形態を示す断面図である。 実施例において形成された第１層の表面を示すＳＥＭ像である。 実施例において形成された第２層の表面を示す光学顕微鏡写真である。

符号の説明

１…第１層、２…第２層、３…支持基板、７…転写用シート、１０…凹部、４０…金型、５０…活性光線、５５…フォトマスク、１００…マイクロレンズアレイ。

Claims (9)

1. 樹脂を含有するシート状の第１層と、
   該第１層上に設けられた樹脂及び金属化合物微粒子を含有する第２層と、
   を備え、
   前記第１層と前記第２層との界面が、前記第１層側に凹んだ複数の凹部を形成しており、
   前記第２層の前記第１層とは反対側の面が平坦である、マイクロレンズアレイ。
2. 前記第１層が、バインダポリマ、エチレン性不飽和基を有する光重合性不飽和化合物及び光重合開始剤を含有する感光性樹脂組成物によって形成された層である、請求項１記載のマイクロレンズアレイ。
3. 前記第２層が、バインダポリマ、エチレン性不飽和基を有する光重合性不飽和化合物、光重合開始剤及び金属化合物微粒子を含有する感光性樹脂組成物によって形成された層である、請求項１又は２記載のマイクロレンズアレイ。
4. 前記第２層が、水溶性ポリマ及び金属化合物微粒子を含有する、請求項１又は２記載のマイクロレンズアレイ。
5. 前記水溶性ポリマがポリビニルアルコールである、請求項４記載のマイクロレンズアレイ。
6. 前記凹部の最大径が５〜１００μｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ。
7. 複数の凹部が形成された表面を有し樹脂を含有するシート状の第１層の前記凹部側の表面上に、前記第１層とは反対側に平坦な表面を有し樹脂及び金属化合物微粒子を含有する第２層を形成する工程を備える、マイクロレンズアレイの製造方法。
8. 凹凸表面を有する金型からの転写、又は該金型から転写された凹凸表面を有する転写用シートからの再転写により前記第１層の表面に前記凹部を形成する工程を更に備える、請求項７記載の製造方法。
9. 感光性樹脂組成物を含む前記第１層にフォトマスクを介して活性光線を照射する工程と、
   前記第１層を加熱して、前記活性光線が照射された部分と照射されなかった部分との加熱後の厚さの差異に基づいて前記第１層の表面に前記凹部を形成する工程と、を更に備える、請求項７記載の製造方法。