JPH09230112A

JPH09230112A - マイクロレンズアレイおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH09230112A
Application number: JP3963896A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Suzuki; 基之鈴木; Tetsuo Uchida; 哲夫内田; Yoshiki Masaki; 孝樹正木; Yuichiro Iguchi; 雄一朗井口
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】簡素な工程で得られる精巧なガラス製マイクロ
レンズ、およびその製造方法を提供する。【解決手段】熱軟化温度が平板基板の熱軟化温度より低
いマイクロレンズとする。また感光性ガラスペーストの
膜を平板基板上に形成し、求めるマイクロレンズ配列パ
ターンに対応した照度分布を以てガラスペースト膜を露
光、現像し該ガラス粉末の熱軟化温度よりも高くかつ該
平板基板の熱軟化温度よりも低い温度で熱処理するマイ
クロレンズアレイの製造方法とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微小なレンズを平
板上に配列した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】凸レンズ、凹レンズなどの微小単位レン
ズを面状に配列したマイクロレンズアレイは、液晶表示
装置、光結合光学素子、画像入力装置などへの応用が期
待され、研究が進められている。

【０００３】マイクロレンズアレイは、大別して２種の
形態がある。１つは、微細加工技術によって面状基板上
などに制御された凹凸形状単位（微小単位レンズ）を配
列形成したものであり、もう１つは、平面状基板中の任
意の微小単位部分に屈折率の分布を持たせた、いわゆる
平板マイクロレンズアレイである。

【０００４】マイクロレンズアレイなどの微小な立体を
基板上に形成したシート状物を製造する方法としては、
あらかじめ求める形状が刻印された雌金型を用意し、基
板と金型の間に透明な樹脂などを充填、硬化させる方法
が一般的に実用されている。

【０００５】求めるマイクロレンズの大きさが数十μｍ
以下の極めて微小な立体の場合には、いわゆるポジ型フ
ォトレジスト、すなわち感光部分が分解し溶剤に対する
溶解性が向上するタイプの感光性樹脂をパターン露光、
現像して円柱状、ストライプ状などの立体形状を得た
後、ポジ型ゆえの熱可塑性を利用して加熱溶融し、溶融
時の表面張力を利用して求めるドーム状立体に成形する
方法（例えば、Ｍｅａｓ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．
１，Ｎｏ．８ｐ．７５９〜７６６（１９９０）に記載
の方法など）が用いられる。

【０００６】さらに、微細なガラス製マイクロレンズを
得る方法としてガラス基板上に上述の方法等によって樹
脂製のマイクロレンズを形成した後、ガラス基板および
樹脂レンズを等方的にエッチングしてガラス基板にマイ
クロレンズアレイを形成することが提案されている。
（例えば、特開平６−１９４５０２に記載の方法）ま
た、電子線やレーザービームを用いて部分毎にエッチン
グ強度を変化させて求める立体を得る方法（例えば、Ｏ
ｐｔ．Ｌｅｔｔ．６，ｐ．６１３〜６１５（１９８１）
に記載の方法など）も提案されている。

【０００７】一方、光線もしくは電子線（以下、硬化エ
ネルギー線という）によって硬化する樹脂組成物によっ
て基板上に投影されたパターン状に該樹脂組成物を選択
的に硬化し、求める平面的パターンが得られることは広
く知られており、ネガ型フォトレジストなどで利用され
ている。

【０００８】ガラス粉末と感光性樹脂を主たる成分とす
る感光性ガラスペーストによって平面的なパターンが形
成できることは知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法には次のような欠点があった。

【００１０】樹脂によってマイクロレンズを形成する方
法は種々知られているが、樹脂であるための種々の欠
点、すなわち強度、耐熱性、耐傷性、耐薬品性、形態安
定性などに問題があった。

【００１１】また母型を作成し、該母型から金属等で型
取りしてマイクロレンズ作成用金型を得る場合にも、母
型としてガラス製などのマイクロレンズが必要になる。
しかし、雌型が刻印された金型によってガラスを熱成形
する方法では、そのマイクロレンズの微細化に限界があ
った。

【００１２】一方、微細なガラス製マイクロレンズを得
るために従来の技術で示したような複雑な工程が必要で
あり、また、その製造装置も複雑で大型のものが必要に
なり生産性に乏しいものであった。

【００１３】よって、本発明は上記の欠点を解消し、簡
素な工程で得られる精巧なガラス製マイクロレンズ、お
よびその製造方法を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため、上面が凸曲面で底面が平面である平凸単位
レンズを、平板基板上に複数配列したマイクロレンズア
レイであって、該単位レンズ群はガラスを主成分とし、
さらに該単位レンズ群の熱軟化温度が該平板基板の熱軟
化温度より低いことを特徴とするマイクロレンズアレイ
としたものであり、さらにまた、その製造方法として、
少なくとも以下の３つの工程を含むことを特徴とするマ
イクロレンズアレイの製造方法としたものである。

【００１５】（１）少なくとも該平板基板の熱軟化温度
より低い熱軟化温度を持つガラス粉末と感光性樹脂とか
らなる感光性ガラスペーストの膜を平板基板上に形成す
る工程。

【００１６】（２）所望のマイクロレンズ配列パターン
に対応した照度分布を以てガラスペースト膜を露光する
工程。

【００１７】（３）該ガラス粉末の熱軟化温度よりも高
くかつ該平板基板の熱軟化温度よりも低い温度で熱処理
する工程。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明においてマイクロレンズア
レイとは、上面が凸曲面を持ち、底面が平面の平凸レン
ズ（以下、単に「マイクロレンズ」と呼ぶことがある）
を平板基板上に複数配列したものをいう。従って、その
まま平凸レンズ形状の光学的機能を用いてマイクロレン
ズアレイとして用いるもの、およびそのようなマイクロ
レンズアレイを作成するための母型も含む。

【００１９】本発明においてマイクロレンズは、基板の
熱軟化温度よりも低い熱軟化温度を持つガラス材料で形
成される。ここで、熱軟化温度とは試料に一定の応力を
与えた状態で昇温していき、該応力によって試料が変形
を始める温度をいう。

【００２０】該平板基板の熱軟化温度とマイクロレンズ
を形成するガラス材料の熱軟化温度の差は２０度以上あ
ることが、製造時におけるマイクロレンズの形状再現性
の点から好ましい。

【００２１】また、該平板基板の熱膨張係数と該ガラス
材料の熱膨張係数の差は１００×１０^-7以下であること
が、同じく製造時においてクラックの発生を防止できる
点で好ましい。

【００２２】マイクロレンズを形成するガラス材料とし
て、その屈折率は１．５０から１．７０の範囲にあるこ
とが、同じく製造時におけるパターン形成時の再現性の
点で好ましい。

【００２３】本発明のマイクロレンズアレイに用いられ
る基板として、金属板、セラミック板等の不透明な基板
を用いると反射性を利用したマイクロレンズアレイを得
ることもできるが、有用性が高い可視光透過性を有する
ものとするためには、当然ながら基板としても可視光透
過性を有するものが必要である。

【００２４】このとき、マイクロレンズ単位を形成する
ガラス成分よりも高い熱軟化温度を有する基板であるこ
とが必要なので、本発明に用いられる可視光に対して透
明な基板としてはガラスあるいは石英で形成されている
ものであることが好ましい。

【００２５】また、該平板基板とマイクロレンズを形成
するガラス材料の屈折率は、できるだけ近似しているこ
とが好ましい。

【００２６】本発明のマイクロレンズアレイは、本発明
のマイクロレンズアレイの製造方法によって得ることが
できる。

【００２７】すなわち、少なくとも以下の３つの工程を
含むことを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法
としたものである。

【００２８】（１）少なくとも該平板基板の熱軟化温度
より低い熱軟化温度を持つガラス粉末と感光性樹脂とか
らなる感光性ガラスペーストの膜を平板基板上に形成す
る工程。

【００２９】（２）所望のマイクロレンズ配列パターン
に対応した照度分布を以てガラスペースト膜を露光する
工程。

【００３０】（３）該ガラス粉末の熱軟化温度よりも高
くかつ該平板基板の熱軟化温度よりも低い温度で熱処理
する工程。

【００３１】以下、各工程について説明する。

【００３２】まず、本発明の製造方法は、ガラス粉末と
感光性樹脂とからなる感光性ガラスペーストを用いる。

【００３３】ここで感光性樹脂とは、紫外線、電子線な
どの活性エネルギー線によって、重合、架橋、あるいは
分解が進行する樹脂組成物をいう。これらのうち、活性
エネルギー線の照射によって重合度、あるいは架橋度が
上昇する硬化性樹脂、とりわけ活性エネルギー線が紫外
線である、いわゆる紫外線硬化性樹脂が汎用性が高く、
取り扱い性にも優れるため好ましい。

【００３４】ここで硬化性樹脂とは、ラジカルの発生あ
るいはイオンの発生によって重合あるいは架橋を開始す
るモノマーやプレポリマー（オリゴマー）、ポリマーを
主たる成分とする樹脂組成物であり、紫外線によって硬
化させる場合には紫外線の照射を受けることによってラ
ジカルあるいはイオンを発生する光重合開始剤が添加さ
れる。

【００３５】また、感光性樹脂として、有機溶媒、アル
カリ溶液、水のいずれかで現像できることが好ましく、
アルカリ溶液で現像できるものがより好ましい。このた
めには、感光性樹脂として、露光によってアルカリ溶液
に対する溶解性が変化するものであることが必要であ
る。

【００３６】該モノマー、プレポリマーとしては、不飽
和ポリエステル型、アクリル型、エン・チオール型など
があるが、硬化速度や硬化物の物性の選択の範囲が広い
ことからアクリル型のモノマー、プレポリマーが好まし
い。

【００３７】アクリル型のプレポリマーとしては、ポリ
エステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ウ
レタンアクリレート、エポキシアクリレートなどがあ
り、求める特性（基板との密着性、屈折率、硬化体の機
械物性など）から種々選択することができる。

【００３８】これらのうち、紫外線硬化性樹脂として
は、少なくとも側鎖にカルボキシル基とエチレン性不飽
和基を有するアクリル系共重合体と光反応性化合物を含
むものであることが好ましい。

【００３９】ここで、側鎖にカルボキシル基とエチレン
性不飽和基を有するアクリル系共重合体は、ポリマーバ
インダー成分（感光性ポリマー）であり、不飽和カルボ
ン酸とエチレン性不飽和化合物を共重合させて形成した
アクリル系共重合体にエチレン性不飽和基を側鎖に付加
させることによって製造することができる。

【００４０】不飽和カルボン酸の具体的な例としては、
アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、
マレイン酸、フマル酸、ビニル酢酸、およびこれらの酸
無水物などが挙げられる。一方エチレン性不飽和化合物
の具体的な例としては、メチルアクリレート、メチルメ
タクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレ
ート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリ
レート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリ
レート、ｓｅｃ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ−ブチル
メタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチル
メタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクレート、ｔｅｒ
ｔ−ブチルメタクリレート、ｎ−ペンチルアクリレー
ト、ｎ−ペンチルメタクリレート、スチレン、ｐ−メチ
ルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン
などが挙げられるが、特にここに挙げたものに限定され
るものではない。

【００４１】これらのアクリル系主鎖ポリマーの主重合
成分として前記のエチレン性不飽和化合物の中から少な
くともメチルメタクリレートを含むことによって、後述
する熱処理時の熱分解気化性の良好な共重合体を得るこ
とができる。

【００４２】側鎖のエチレン不飽和基としてはビニル
基、アリル基、アクリル基、メタクリル基のようなもの
がある。このような側鎖をアクリル系ポリマーに付加さ
せる方法は、アクリル系ポリマー中のカルボキシル基に
グリシジル基を有するエチレン性不飽和化合物やアクリ
ル酸クロライド化合物を付加反応させて作る方法があ
る。

【００４３】グリシジル基を有するエチレン性不飽和化
合物としては、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グ
リシジル、アリルグリシジルエーテル、エチルアクリル
酸グリシジル、クロトニルグリシジルエーテル、クロト
ン酸グリシジルエーテル、イソクロトン酸グリシジルエ
ーテル、またアクリル酸クロライド化合物としてはアク
リル酸クロライド、メタクリル酸クロライド、アリルク
ロライドなどが挙げられる。これらのエチレン性不飽和
化合物あるいはアクリル酸クロライド化合物の付加量
は、アクリル系ポリマー中のカルボキシル基に対して
０．０５〜１モル当量が好ましく、さらに好ましくは
０．１〜０．８モル当量である。付加量が前記範囲未満
では感光特性が不良となりパターンの形成が困難となる
ため好ましくない。また付加量が前記範囲を越える場合
は、未露光部分の現像液溶解性が低下したり、塗布膜の
硬度が低くなり好ましくない。

【００４４】こうして得られた側鎖にカルボキシル基と
エチレン性不飽和基を有するアクリル共重合体の酸価
（ＡＶ）は５０〜１８０であることが好ましく、より好
ましくは６０〜１６０、さらに好ましくは８０〜１４０
の範囲である。酸価が前記範囲未満ではエチレン性不飽
和基の量が増加し、感光性を有するカルボキシル基の割
合が低下するので現像許容幅が狭いうえ、パターンエッ
ジの切れが悪くなる。また酸価が前記範囲を越えると未
露光部分の現像液に対する溶解性が低下するようにな
り、精度の高いパターンを得ることが困難となるばかり
か塗膜の硬度が低下する。また上記の好ましい酸価を有
するポリマーにおいて、ポリマーの分子量分布が鋭いほ
ど現像特性が向上し、微細なパターンが得られるので好
ましい。

【００４５】感光性ガラスペーストに含まれる感光性樹
脂には、ポリマーバインダー成分として上記のアクリル
系共重合体以外の感光性ポリマーや非感光性ポリマーを
併用することもできる。

【００４６】ここでいう感光性ポリマーとしては、光不
溶化型のものと光可溶化型のものがあり、光不溶化型の
ものとしては、１分子に不飽和基などを１つ以上有する
官能性モノマーやオリゴマーを適当なポリマーバインダ
ーと混合したもの、芳香族ジアゾ化合物、芳香族アジド
化合物、有機ハロゲン化合物などの感光性化合物を適当
なポリマーバインダーに混合したもの、既存の高分子に
感光性の基をペンダントすることにより得られる感光性
高分子あるいはそれを改質したもの、ジアゾ系アミンと
ホルムアルデヒドとの縮合物などのいわゆるジアゾ樹脂
などが挙げられる。また光可溶化型のものとして、ジア
ゾ化合物の無機塩や有機酸とのコンプレックス、キノン
ジアジド類などを適当なポリマーバインダーと混合した
もの、キノンジアゾ類を適当なポリマーバインダーと結
合させた、例えばフェノール、ノボラック樹脂のナフト
キノン−１，２−ジアジド−５−スルホン酸エステルな
どが挙げられる。

【００４７】またここでいう非感光性ポリマーとして
は、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、メ
タクリル酸エステル重合体、アクリル酸エステル重合
体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合
体、α−メチルスチレン重合体などが挙げられる。

【００４８】光反応性化合物としては、公知の光反応性
を有する炭素−炭素不飽和結合を含有するモノマー、オ
リゴマーを用いることができ特に限定されるものではな
く、このようなモノマー代表例としてアリルアクリレー
ト、ベンジルアクリレート、ブトキシエチルアクリレー
ト、ブトキシトリエチレングリコールアクリレート、シ
クロヘキシルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリ
レート、２−エチルヘキシルアクリレート、グリセロー
ルアクリレート、グリシジルアクリレート、ヘプタデカ
フロロデシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアク
リレート、イソボニルアクリレート、２−ヒドロキシプ
ロピルアクリレート、イソデキシルアクリレート、イソ
オクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−メ
トキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコー
ルアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリ
レート、オクタフロロペンチルアクリレート、フェノキ
シエチルアクリレート、ステアリルアクリレート、トリ
フロロエチルアクリレート、アリル化シクロヘキシルジ
アクリレート、ビスフェノールＡジアクリレート、１，
４−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブチレン
グリコールジアクリレート、エチレングリコールジアク
リレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリ
エチレン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、ヒドロキシピバリン酸エステル
ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジペンタエリ
ストールヘキサアクリレート、ジペンタエリストールモ
ノヒドロキシペンタアクリレート、ジトリメチロールプ
ロパンテトラアクリレート、グリセロールジアクリレー
ト、メトキシ化シクロヘキシルジアクリレート、ネオペ
ンチルグリコールジアクリレート、プロピレングリコー
ルジアクリレート、ポリプロピレングリコルジアクリレ
ート、トリグリセロ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、および上記アクリレート
をメタクリレートの変えたもの、γ−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン、１−ビニル−２−ピロリド
ンなどが挙げられる。またオリゴマーの代表例としては
ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エ
ポキシアクリレートなどが挙げられ、本発明ではこれら
を１種または２種以上使用することができ、これら光反
応性化合物は、側鎖にカルボキシル基とエチレン性不飽
和基を有するアクリル共重合体に対して、通常０．１〜
１０倍量用いる。

【００４９】また紫外線硬化性樹脂に使用される光重合
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
んで使用できその具体的な例としては、ベンゾフェノ
ン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジ
メチルアミン）ベンゾフェノン、４，４−ビス（ジエチ
ルアミノ）ベンゾフェノン、４，４−ジクロロベンゾフ
ェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケト
ン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、
２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−
オン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニ
ル］−２−モンフォリノプロパノン−１、２−ベンジル
−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニ
ル）ーブタノン−１、２−ヒドロキシ−２−メチル−１
−フェニルプロパン−１−オン、２，４，６−（トリメ
チルベンゾイル）ジフェニルフォスフィンオキサイド、
ビス−（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４
−トリメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ジベン
ジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセト
フェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフ
ェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノ
ン、ｐ−ｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサ
ントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキ
サントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチル
チオキサントン、ベンジル、ベンジルジメチルケター
ル、ベンジル−メトキシエチルアセタール、ベンゾイ
ン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエー
テル、アントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノ
ン、２−アミルアントラキノン、β−クロロアントラキ
ノン、アントロン、ベンゾアントロン、ジベンゾスベロ
ン、メチレンアントロン、２，６−ビス（ｐ−アジドベ
ンジリデン）シクロヘキサノン、２，６−ビス（ｐ−ア
ジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２
−フェニル−１，２−ブタンジオン−（ｏ−メトキシカ
ルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−
２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジ
フェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカル
ボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシプロパ
ントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラ
ーケトン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリン
スルホニルクロライド、Ｎ−フェニルチオアクリドン、
４，４−アゾビスイソブチロニトリル、ジフェニルジス
ルフィド、ベンズチアゾールジスルフィド、トリフェニ
ルホルフィン、カンファーキノン、四臭化炭素、トリブ
ロモフェニルスルフォン、過酸化ベンゾイル、エオシ
ン、メチレンブルーなどの光還元性の色素とアスコルビ
ン酸、トリエタノールアミンなどの還元剤の組み合わせ
などが挙げられる。

【００５０】本発明ではこれら光重合開始剤を１種また
は２種以上組み合わせて使用することができるが、本発
明に用いる感光性ガラスペーストには、比較的長波長の
紫外線、具体的には３５０〜４４０ｎｍ付近の波長を有
する光線に対し感応しラジカルまたはイオンを発生する
物質が好ましく、前述した代表例のうちリン系化合物
（例えば、２，４，６−（トリメチルベンゾイル）ジフ
ェニルフォスフィンオキサイド、ビス−（２，６−ジメ
トキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルフェニル
フォスフィンオキサイドなど）、チオキサントン系化合
物（例えば、チオキサントン、２−メチルチオキサント
ンなど）のうちいずれか１種以上含まれるようにするこ
とが感光性ガラスペーストの感度の点から好ましい。

【００５１】前記光重合開始剤は、前述した樹脂成分１
００重量部に対し、０．１〜５０重量部の範囲で添加さ
れ、さらには２〜２５重量部の範囲内で添加することが
好ましい。添加量が前記範囲未満では硬化性が低下し、
また前記範囲を越えると硬化膜からのブリードアウト、
さらには膜劣化が起こる可能性があるため好ましくな
い。

【００５２】本発明において感光性樹脂には、増感剤、
熱重合禁止剤、酸化防止剤などを添加してもよい。

【００５３】ここでいう増感剤とは、感光性ガラスペー
ストの硬化性および硬化感度を向上させる目的で添加さ
れる物質のことをいい、具体例としては、２，４−ジエ
チルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、
２，３−ビス（４−ジエチルアミノベンジル）シクロペ
ンタノン、２，６−ビス（４−ジメチルアミノベンジ
ル）シクロヘキサノン、２，６−ビス（４−ジメチルア
ミノベンジル）−４−メチルシクロヘキサノン、ミヒラ
ーケトン、４，４−ビス（ジエチルアミノ）−ベンゾフ
ェノン、４，４−ビス（ジメチルアミノ）カルコン、
４，４−ビス（ジエチルアミノ）カルコン、ｐ−ジメチ
ルシンナミリデンインダノン、ｐ−ジメチルアミノベン
ジリデンインダノン、２−（ｐ−ジメチルアミノフェニ
ルビニレン）−イソナフトチアゾール、１，３−ビス
（４−ジメチルアミノベンジル）アセトン、１，３−カ
ルボニル−ビス（４−ジエチルアミノベンジル）アセト
ン、３，３−カルボニル−ビス（７−ジエチルアミノク
マリン）、Ｎ−フェニル−Ｎ−エチルエタノールアミ
ン、Ｎ−フェニルエタノールアミン、Ｎ−トリジエタノ
ールアミン、ジエチルアミノ安息香酸イソアミル、ジエ
チルアミノ安息香酸イソアミル、３−フェニル−５−ベ
ンゾイルチオテトラゾール、１−フェニル−５−エトキ
シカルボニルチオテトラゾールなどが挙げられる。本発
明ではこれら増感剤を１種または２種以上使用でき、さ
らにこれら増感剤の中には光重合開始剤としても使用で
きるものがある。

【００５４】増感剤を本発明の感光性ガラスペーストに
添加する場合、その添加量は前述した樹脂成分１００重
量部に対して通常０．１〜３０重量部、より好ましくは
０．５〜１５重量部である。増感剤の添加量が前記範囲
未満では諸特性を向上させる効果が十分発揮されず、ま
た前記範囲を越える場合は硬化膜からのブリードアウト
が懸念されるため好ましくない。

【００５５】また本発明でいう熱重合禁止剤とは、保存
時の熱安定性を向上させるために添加される物質のこと
をいう。熱重合禁止剤の具体的な例としては、ヒドロキ
ノン、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、フェノチアジ
ン、ｐ−ｔ−ブチルカテコール、Ｎ−フェニルナフチル
アミン、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−メチルフェノー
ル、クロラニール、ピロガロールなどが挙げられる。熱
重合禁止剤を添加する場合、その添加量は前述した樹脂
成分１００重量部に対して通常０．１〜２０重量部、よ
り好ましくは０．５〜１０重量部である。熱重合禁止剤
の添加量が前記範囲未満では添加の効果が十分発揮され
ず、また前記範囲を越える場合は硬化特性を阻害するお
それがあるので好ましくない。

【００５６】さらに本発明でいう酸化防止剤とは、保存
時におけるアクリル系共重合体の酸化を防ぐために添加
される物質のことをいう。酸化防止剤の具体的な例とし
ては、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチ
ル化ヒドロキシアニソール、２，６−ジ−ｔ−４−エチ
ルフェノール、２，２−メチレン−ビス−（４−メチル
−６−ｔ−ブチルフェノール、２，２−メチレン−ビス
−（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４
−チビス−（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノー
ル）、１，１，３−トリス−（２−メチル−６−ｔ−ブ
チルフェノール）、１，１，３−トリス−（２−メチル
−４−ヒドロキシ−ｔ−ブチルフェノール）、ビス
［３，３−ビス−（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフ
ェニル）ブチリックアシッド］グリコールエステル、ジ
ラウリルチオジプロピオナート、トリフェニルホスファ
イトなどが挙げられる。

【００５７】本発明に用いる感光性樹脂に酸化防止剤を
添加する場合、その添加量は通常前述した樹脂成分１０
０重量部に対して、０．０１〜５重量部、より好ましく
は０．１〜１重量部である。酸化防止剤の添加量が前記
範囲未満では、アクリル系共重合体の酸化を防止する効
果が十分得られず、添加量が前記範囲を越える場合は硬
化特性が阻害されるため好ましくない。

【００５８】本発明に用いる感光性ガラスペーストは、
上記の感光性樹脂を含む有機成分と、後述するガラス粉
末を含む無機成分とからなる。

【００５９】本発明において使用されるガラス粉末粒子
径は、作製しようとするパターンの形状を考慮して選ば
れるが、５０重量％粒子径が０．１〜１０μｍ、１０重
量％粒子径が０．４〜２μｍ、９０重量％粒子径が４〜
１０μｍのサイズを有しており、比表面積０．２〜３ｍ
２／ｇのガラス微粒子を用いることが、パターン形成上
において好ましい。

【００６０】またガラス粉末の粒子形状として、形状が
球状であるガラス微粒子を用いることによって、高アス
ペクト比のパターンニングが可能である。

【００６１】具体的には、球形率８０個数％以上である
ことが好ましい。より好ましくは平均粒子径１．５〜４
μｍ、比表面積０．５〜１．５ｍ２／ｇ、球形率９０個
数％以上である。

【００６２】球形率とは、顕微鏡観察において、球形も
しくは楕球形の形状を有する粒子の割合であり、光学顕
微鏡において、円形、楕円形として観察される。

【００６３】また、ガラス粉末の光線透過性として、用
いられる活性エネルギー線の最も強度の高い波長に対し
て全光線透過率が５０％以上のガラス粉末粒子を用いる
ことによって、より正確な形状のパターンを得ることが
できる。

【００６４】平板基板として熱軟化点の低いガラス基板
を用いる場合は、感光性ガラスペーストに含まれるガラ
ス粉末の熱軟化温度が３５０〜６００℃のガラス微粒子
を６０重量％以上用いることが好ましい。

【００６５】また、焼成時に基板ガラスのそりを生じさ
せないためには、線熱膨張係数が５０〜９０×１０^-7、
さらには、６０〜９０×１０^-7のガラス成分からなるガ
ラス粉末を用いることが好ましい。

【００６６】このようなガラスとしては、酸化ビスマ
ス、酸化鉛、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリ
ウムのうち少なくとも１種類を５〜５０重量％含むガラ
ス粉末を用いることによって、ガラス基板上にパターン
加工できる温度特性を有する感光性ガラスペーストを得
ることができる。特に、酸化ビスマスを５〜５０重量％
含有するガラスを用いることは、ペーストのポットライ
フが長いなどの利点がある。

【００６７】また、酸化リチウムや酸化ナトリウム、酸
化カリウムなどのアルカリ金属の酸化物の添加によっ
て、熱軟化温度や熱膨張係数のコントロールが容易にな
る。

【００６８】しかし、アルカリ金属の酸化物は添加量と
しては、２０重量％以下、好ましくは、１５重量％以下
にすることによって、ペーストの安定性を向上すること
ができる。

【００６９】ガラス粉末中の組成としては、ＳｉＯ₂は
３〜６０重量％の範囲で配合することが好ましく、３重
量％未満の場合はガラス層の緻密性、強度や安定性が低
下し、またガラス基板と熱膨張係数のミスマッチが起こ
り、所望の値から外れる。また６０重量％以下にするこ
とによって、熱軟化点が低くなり、ガラス基板への焼き
付けが可能になるなどの利点がある。

【００７０】Ｂ₂Ｏ₃は５〜５０重量％の範囲で配合す
ることによって、電気絶縁性、強度、熱膨張係数、絶縁
層の緻密性などの電気、機械および熱的特性を向上する
ことができる。また、５０重量％を越えるとガラスの安
定性が低下する。

【００７１】酸化ビスマスを５重量％以上配合すること
によって、ガラスペーストをガラス基板上に焼付けする
時の焼付け温度を制御することができる。５０重量％を
越えるとガラスの耐熱温度が低くなり過ぎてガラス基板
上への焼き付けが難しくなる。

【００７２】酸化ビスマスを含むガラス組成としては、
酸化物換算表記でＢｉ₂Ｏ₃５〜５０重量％ＳｉＯ₂３〜６０重量％Ｂ₂Ｏ₃５〜５０重量％の組成を含むものを５０重量％以上含有することが好ま
しい。

【００７３】また、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸
化カリウムの合計含有量が５〜２０重量％のガラスを用
いることによって、熱軟化温度、熱膨張係数のコントロ
ールが容易になるだけでなく、ガラスの平均屈折率を低
くすることができるため、有機物との屈折率差を小さく
することが容易になる。

【００７４】なかでも、Ｌｉ₂Ｏの添加は、比較的耐久
性に優れたペーストを得ることができる。

【００７５】また、ガラス粉末中に、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂａ
Ｏ、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯなどを含有することができ
る。しかし、熱軟化点、熱膨張係数、屈折率の制御の点
からは、その含有量は０〜４０重量％、より好ましくは
０〜２５重量％である。

【００７６】基板として、セラミック等を用いる場合に
は、熱軟化温度を６００℃以下にする必要が無く、材料
として、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量を２５〜７５重量％程度に
することによって、より強度の高いマイクロレンズ形成
が可能になる。

【００７７】本発明に用いる感光性ガラスペーストは、
上記の材料を混合、分散させることによって得られる。
混合、分散させる方法は、３本ロールによるミキシング
など、公知の方法が適用できる。

【００７８】またペーストの粘度は無機微粒子、増粘
剤、有機溶媒、可塑剤および沈殿防止剤などの添加割合
によって適宜調整されるが、その範囲は２００〜２０万
ｃｐｓ（センチ・ポイズ）である。例えばガラス基板へ
の塗布をスクリーン印刷法以外にスピンコート法で行う
場合は、２００〜５０００ｃｐｓが好ましい。スクリー
ン印刷法で１回塗布して膜厚１０〜２０μｍを得るに
は、５万〜２０万ｃｐｓが好ましい。

【００７９】感光性ガラスペーストの組成比として、樹
脂成分の含有率が感光性ガラスペースト中の有機成分中
の１０重量％以上、さらには、３０重量％以上であるこ
とが光に対する感度の点で好ましい。

【００８０】ここで、「感光性ガラスペースト中の有機
成分」とは、感光性の有機物を含むペースト中の有機成
分（ペーストから無機成分を除いた部分）のことであ
る。

【００８１】該有機成分には、感光性モノマー、感光性
オリゴマー、感光性ポリマーのうち少なくとも１種類か
ら選ばれる感光性成分、およびバインダー、光重合開始
剤、紫外線吸収剤、増感剤、増感助剤、重合禁止剤、可
塑剤、増粘剤、有機溶媒、酸化防止剤、分散剤、有機あ
るいは無機の沈殿防止剤などの添加剤成分を加えること
も行われる。

【００８２】感光性ガラスペーストを構成する有機成分
と無機成分の屈折率は、後述する活性エネルギー線が光
線である場合、両者が近似していることが好ましく、具
体的には後述する活性エネルギー線の中心波長における
無機成分の平均屈折率が有機成分の平均屈折率に対して
が０．９５倍ないし１．０５倍の範囲にあることが、活
性エネルギー線を照射したときのパターン再現性の点か
らこのましい。

【００８３】有機成分の平均屈折率とは、活性エネルギ
ー線の照射により感光性成分を感光させる時点における
ペースト中の有機成分の屈折率のことである。つまり、
ペーストを塗布し、乾燥工程後に露光を行う場合は、乾
燥工程後のペースト中の有機成分の屈折率のことであ
る。例えば、ペーストをガラス基板上に塗布した後、５
０〜１００℃で１〜３０分乾燥して屈折率を測定する方
法などがある。

【００８４】用いる活性エネルギー線が最も汎用的な紫
外線（波長３６５ｎｍ）である場合、該波長における樹
脂成分の屈折率は一般に１．４０ないし１．７０の範囲
に集中しているので、感光性ガラスペーストに用いるガ
ラス粉末としても、同じく同波長において１．４０ない
し１．７０の屈折率を持つものであることが、樹脂成分
として選択の幅が広く、感光性ガラスペーストの解像
性、感度などの感光性能を向上させることが容易で、ま
た生産性の点から好ましい。なお、ガラス粉末の屈折率
は、後述する熱処理の後でも変わらない。

【００８５】この要件を満足するために、ガラス粉末の
主成分として酸化ビスマスや酸化鉛を１０重量％以上含
有するガラス粉末の場合は、屈折率が１．６０以上にな
る場合があり、この場合は有機物の屈折率を高くする必
要がある。

【００８６】この場合、有機成分中に高屈折率成分を導
入する必要があり、有機成分中に硫黄原子、臭素原子、
ヨウ素原子、ナフタレン環、ビフェニル環、アントラセ
ン環、カルバゾール環を有する化合物を１０重量％以上
用いることが高屈折率化に有効である。

【００８７】また、ベンゼン環を２０重量％以上含有す
ることによって、高屈折率化ができる。

【００８８】特に、硫黄原子もしくはナフタレン環を１
０重量％以上含有することによって、より簡便に有機成
分を高屈折率化することができる。但し、含有量が６０
重量％以上になると光感度が低下するという問題が発生
するので、硫黄原子とナフタレン環の合計含有量が１０
〜６０重量％の範囲であることが好ましい。

【００８９】有機成分の屈折率を高くする方法として
は、感光性モノマーやバインダー中に、硫黄原子、ナフ
タレン環を持つ化合物を用いることが有効である。

【００９０】一方、有機成分の屈折率が１．４５〜１．
７０の範囲にある場合には、ガラス粉末の屈折率をこの
範囲に近づけることになる。

【００９１】一般に多くのガラスは、１．５０〜１．９
０程度の屈折率を有しているが、一般的な有機成分の屈
折率は１．４５〜１．７０であるため、無機粒子と有機
成分の屈折率を整合させるためには、無機粒子の平均屈
折率を１．５０〜１．７５にすることが好ましい。さら
に好ましくは、屈折率１．５０〜１．６５にすることに
よって、有機成分の選択の幅を広げることができ、種々
の特性の向上が容易になる点で好ましい。

【００９２】ガラス粉末粒子として、Ｂ₂Ｏ₃やＳｉＯ
₂を含有するガラスを用いることができる場合は、屈折
率が比較的小さいため、有機成分として、１．５０〜
１．６０のものを用いることができる。

【００９３】しかし、一般に用いられるガラス基板上に
マイクロレンズアレイを形成するためには、基板の熱軟
化温度が６００℃程度であることが多いので、熱軟化温
度が３５０〜６００℃程度のガラス粉末を用いる。

【００９４】３５０〜６００℃の熱軟化温度を有するガ
ラスとして、アルカリ金属の酸化物、酸化鉛、酸化ビス
マスを含有するガラスを用いる方法があり、Ｎａ₂Ｏ、
Ｌｉ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ等のアルカリ金属の酸化物を合計で５
〜２０重量％含有するガラス微粒子を用いることによっ
て、熱軟化温度、平均屈折率をコントロールしやすくな
る。

【００９５】この結果、ガラス基板上にマイクロレンズ
アレイ形成可能な熱軟化温度を有し、平均屈折率を１．
５０〜１．６５にすることができ、有機成分との屈折率
差を小さくすることができるようになる。

【００９６】また、ガラス粉末粒子として、ＰｂＯやＢ
ｉ₂Ｏ₃を５〜５０重量％含有するガラスを用いること
によって、ガラス粉末粒子の熱軟化温度制御、耐水性向
上に効果があり、特に、Ｂｉ２Ｏ３を含有するガラスは
ペーストにした場合に有機成分との反応を起こしにくく
ペーストのポットライフを長くしやすい。

【００９７】しかし、ＰｂＯやＢｉ₂Ｏ₃を１０重量％
以上含むガラス微粒子は、屈折率が１．６０以上になる
ものが多く、従ってＮａ₂Ｏ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏなどの
アルカリ金属の酸化物とＰｂＯやＢｉ₂Ｏ₃を併用する
ことによって、熱軟化点、熱膨張係数、耐水性、屈折率
のコントロールすることが好ましい。

【００９８】本発明における有機成分の屈折率の測定
は、一般的に行われるエリプソメトリー法やＶブロック
法が好ましく、測定は露光する光の波長で行うことが効
果を確認する上で正確である。特に、３５０〜６５０ｎ
ｍの範囲中の波長の光で測定することが好ましい。さら
には、ｉ線（３６５ｎｍ）もしくはｇ線（４３６ｎｍ）
での屈折率測定が好ましい。

【００９９】また、有機成分が光照射によって重合した
後の屈折率を測定するためには、ペースト中に対して光
照射する場合と同様の光を有機成分のみに照射すること
によって測定できる。

【０１００】また無機成分の屈折率測定は、ベッケ法に
より行うことができる。

【０１０１】次に本発明の製造方法は、上記の感光性ガ
ラスペーストの膜を平板基板上に形成する。

【０１０２】感光性ガラスペースト膜の形成方法は特に
問われるものではないが、基板上にスクリーン印刷、バ
ーコーター、ロールコーター、ダイコーター、ブレード
コーター等公知の方法によって直接塗布し乾燥する方法
や、フィルム等の他の支持体上に塗布、乾燥して膜を形
成した後、基板上に転写する方法等が挙げられる。

【０１０３】感光性ガラスペースト膜の膜厚は、求める
マイクロレンズの形状及び高さ、活性エネルギー線照射
による体積変化、後工程である熱処理による体積減少等
を勘案して決定される。

【０１０４】次いで本発明の製造方法は第２の工程であ
る、所望のマイクロレンズ配列パターンに対応した照度
分布を以てガラスペースト膜を露光する工程を含む。

【０１０５】上記のようにして得られた感光性ガラスペ
ースト膜は、活性エネルギー線の照射によってパターン
化が可能になる。このとき所望のマイクロレンズアレイ
のパターンに対応した照度分布を以て露光することによ
って感光性ガラスペースト膜パターンを得る。

【０１０６】感光性ガラスペーストが紫外線に感光する
ものである場合、塗布した感光性ガラスペースト膜表面
に酸素遮蔽膜を設けることも好ましい。これによって、
感度が向上するばかりでなく、パターンの再現性を向上
することができる。酸素遮蔽膜の一例としては、ＰＶＡ
やセルロースなどの膜、あるいは、ポリエステルなどの
フィルムがあげられる。

【０１０７】ＰＶＡ膜の形成方法は濃度が０．５〜５重
量％の水溶液をスピナーなどの方法で基板上に均一に塗
布した後に７０〜９０℃で１０〜６０分間乾燥すること
によって水分を蒸発させて行う。また水溶液中にアルコ
ールを少量添加すると絶縁膜との塗れ性が良くなり蒸発
が容易になるので好ましい。さらに好ましいＰＶＡの溶
液濃度は、１〜３重量％である。この範囲にあると感度
が一層向上する「マイクロレンズアレイのパターンに対
応した照度分布を以て露光する」ためには、対応するパ
ターンが金属膜や写真乳剤によってパターンが描画され
たフォトマスクを使う方法が一般的であるが、レーザー
光を走査して直接感光性ガラスペースト膜上にパターン
を描画、露光する方法や、集光レンズや回折現象を利用
してパターンを生成する方法でもよい。

【０１０８】本発明の製造方法によって得られるマイク
ロレンズアレイのパターンは特に問われるものではない
が、本発明の製造方法の効果が大きいのは、単位レンズ
配列周期が５００μｍ以下、さらには１００μｍ以下と
いった微細なものであり、またパターンの再現性、ひい
ては単位レンズの均一性の点から該配列周期が５μｍ以
上のものであることが好ましい。

【０１０９】上記のような方法で活性エネルギー線が照
射された感光性ガラスペースト膜は、照射パターンを再
現すべく現像される。

【０１１０】現像は、感光性ガラスペースト膜に含まれ
る樹脂成分の活性エネルギー線の照射された強度に応じ
て該樹脂成分の現像液あるいは現像ガスに対する溶解性
が異なることを利用して、活性エネルギー線の照射部分
または非照射部分が優先的に溶解除去あるいは気化除去
されることによってなされる。

【０１１１】このとき、感光性ガラスペースト膜の膜厚
分布が、該照射パターンに対応していれば現像されたも
のと見なすことができる。

【０１１２】しかし、感光性ガラスペースト膜の膜厚の
最小値は０（ゼロ）であること、すなわち個々の単位レ
ンズとなる部分が独立しているパターン、言い換えれば
ひとつの単位レンズ部分と隣接する単位レンズ部分の間
は平板基板の表面が露出したパターンとなるように活性
エネルギー線の照射条件および現像条件が選ばれること
が、マイクロレンズの形状安定性に対する後述する熱処
理時の温度許容幅が広くなり、生産性が向上する点で好
ましい。

【０１１３】このような感光性ガラスペースト膜パター
ンから得られるマイクロレンズアレイは、個々の単位レ
ンズが、それぞれ独立して平板基板上に形成されたもの
となる。

【０１１４】次に、本発明の製造方法は第３の工程であ
る熱処理がなされる。熱処理温度は、ガラス粉末の熱軟
化温度よりも高くかつ該平板基板の熱軟化温度よりも低
い温度でなされる。

【０１１５】この熱処理によって、感光性ガラスペース
ト中に含まれていたガラス粉末が焼結され、さらに軟化
することによって、溶融時の表面張力によって表面が曲
面化しレンズとして機能するようになる。

【０１１６】感光性ガラスペーストに含まれていた樹脂
成分は、ガラスとの屈折率差があると透過光の散乱の原
因となりレンズとしての性能低下をきたすことから、熱
処理時に分解気化させてしまうことが好ましく、そのた
めには、樹脂成分の熱分解温度が平板基板の熱軟化温度
より低いものを用い、かつ該熱処理を該熱分解温度より
高く、かつ該平板基板の熱軟化温度より低い温度で行う
ことによって達成される。

【０１１７】本発明のマイクロレンズアレイおよび本発
明のマイクロレンズアレイの製造方法は、平板基板とガ
ラスを主成分とする単位レンズ群を必須の要件とするも
のであり、レンズの表面あるいは平板基板の表面に従来
より公知の各種処理、例えば反射防止処理、帯電防止処
理、接着剤の塗布、他の樹脂成分あるいはガラス成分の
充填による平板化、研磨、金属蒸着、エッチングなどが
なされることもある。

【０１１８】

【実施例】以下、本発明を実施例に従って詳しく説明す
るが、これに限られるものではない。

【０１１９】（１）感光性ガラスペーストの調製ガラス粉末、感光性樹脂、光重合開始剤、紫外線吸収
剤、溶媒を下記組成で混合し、３本ローラーで混錬して
感光性ガラスペースト１を得た。

【０１２０】ガラス粉末１８５重量部感光性樹脂１５重量部光重合開始剤５重量部紫外線吸収剤０．１２重量部溶媒１８．４重量部ここで用いたガラス粉末の主成分と含有率は以下の通り
であり熱軟化温度５３０℃、熱膨張係数８０×１０^-7、
波長４３６ｎｍにおける平均屈折率１．７２、平均粒径
４．５μｍ、球形比９２個数％である。

【０１２１】Ｂｉ₂Ｏ₃ ４２．９％Ｂ₂Ｏ₃ １８．２％ＢａＯ１６．９％ＺｎＯ１３．０％ＳｉＯ₂ ９．１％またここで用いた感光性樹脂の組成を以下に示す。

【０１２２】アクリル系共重合体１００重量部３官能アクリルモノマー５０重量部ここで用いたアクリル系共重合体は５０％メタクリル酸
（ＭＡＡ）、１０％のメチルメタクリレートおよび４０
％のスチレン（Ｓｔ）からなる共重合体のカルボキシル
基（ＭＡＡ）に対して０．４当量（４０％に相当）のグ
リシジルメタクリレート（ＧＭＡ）を付加反応させ、側
鎖のカルボキシル基とエチレン性不飽和基を有するアク
リル系共重合体としたものである。

【０１２３】また３官能アクリルモノマーとしては“Ｋ
ＡＹＡＲＡＤ”ＴＰＡ３３０（日本化薬社製）を用い
た。

【０１２４】ここで用いた光重合開始剤は、以下の組成
からなる。

【０１２５】 “ＩＲＵＧＡＣＵＲＥ”９０７（チバガイギー社製）１００重量部 “ＫＡＹＡＣＵＲＥ”ＤＥＴＸ−Ｓ（日本化薬社製）１００重量部 “ＫＡＹＡＣＵＲＥ”ＥＰＡ（日本化薬社製）５０重量部紫外線吸収剤はアゾ系染料（構造式：Ｃ₂₄Ｈ₂₀Ｎ₄Ｏ）
を用いた。

【０１２６】溶媒はγ−ブチルラクトンを用いた。

【０１２７】このとき、溶媒をのぞく上記有機成分の波
長４３６ｎｍにおける平均屈折率は１．５９である。

【０１２８】また、感光性樹脂成分の熱分解温度は５９
５℃未満である。

【０１２９】また、ガラス粉末を、その主成分および含
有量が以下のものに変えた以外は、感光性ガラスペース
ト１と同じ方法で感光性ガラスペースト２を得た。ここ
で用いたガラス粉末の特性は、熱軟化温度５３０℃、熱
膨張係数８０×１０^-7、波長４３６ｎｍにおける平均屈
折率１．５６、平均粒径４．５μｍ、球形比９０個数％
である。

【０１３０】ＳｉＯ₂ ４６．８％Ｂ₂Ｏ₃ ２３．４％Ｌｉ₂Ｏ１６．９％ＢａＯ４．０％（２）感光性ガラスペースト膜の形成上記（１）で得られた感光性ガラスペースト１および２
を、ドクターブレードによって厚さ１．１ｍｍのガラス
平板基板状に塗布した。

【０１３１】このガラス基板の熱軟化温度は７００℃、
熱膨張係数９０×１０^-7である。

【０１３２】次いで、１２０℃で１時間乾燥し、厚さ５
０μｍの感光性ガラスペースト膜をガラス基板全面に形
成した。

【０１３３】（３）紫外線照射と現像ストライプ状のパターンを有する２種のフォトマスク１
（開口部の幅４０μｍ、遮光部の幅１５μｍの繰り返
し）およびフォトマスク２（開口部の幅３０μｍ、遮光
部の幅３０μｍの繰り返し）を、上記（２）で得られた
感光性ガラスペースト膜付きガラス板の感光性ガラスペ
ースト膜上に密着させて重ね合わせ、超高圧水銀灯によ
ってフォトマスクを介して感光性ガラスペースト膜を露
光した。

【０１３４】ついで、現像液（エタノールアミン１％水
溶液）に、１５分間浸漬したのち、蒸留水によって非感
光部を溶解除去し、ストライプ状の感光性ガラスペース
ト膜パターンを平板ガラス基板上に形成した。

【０１３５】得られたパターン形状を表１に示す。表１
から、有機成分と無機成分の屈折率を近似させた感光性
ガラスペースト２の方が良好なマスクパターン再現性を
有していることがわかる。

【０１３６】（４）熱処理上記（３）で得られたガラスペースト膜パターン付きガ
ラス板を電気炉に入れ、室温から毎分４℃の昇温速度で
５９５℃まで昇温し、そのまま１５分間５９５℃でホー
ルドした後、放置冷却し、本発明のマイクロレンズアレ
イを得た。

【０１３７】（５）評価上記（４）で得られたマイクロレンズアレイを切断し、
断面形状および光学特性を評価したところカマボコ状マ
イクロレンズが正確に配列したマイクロレンズアレイが
得られた。特に実施例２〜４では、表面が滑らかな円筒
側面形状をもったマイクロレンズが正確に配列されたマ
イクロレンズアレイが得られた。

【０１３８】さらに実施例３では、レンズ配列密度（基
板表面の面積に対するマイクロレンズ底面積の合計）が
８７％に達する高密度なマイクロレンズアレイが得られ
た。

【０１３９】得られたマイクロレンズアレイの単位レン
ズ特性を表１に併せて示す。表から本発明のマイクロレ
ンズアレイは、本発明のマイクロレンズアレイの製造方
法によって、マイクロレンズ配列密度が高く、レンズの
大きさに対して曲率半径が大きい、言い換えれば開口数
が大きくものとなっていることがわかり、製造装置とし
ても大がかりな真空装置やチャンバー等を用いることな
く、汎用的な装置だけでの製造が可能となった。

【０１４０】

【表１】

【０１４１】

【発明の効果】本発明のマイクロレンズアレイの製造方
法は、以下のような優れた特長を有する。

【０１４２】（１）マイクロレンズを形成するガラス成
分の表面張力によって形成されたマイクロレンズである
ので、レンズ表面が非常に滑らかである。

【０１４３】（２）感光性のガラスペーストをパターニ
ングして得られるパターンをもとに形成しているので微
細なもの、例えば１００μｍ以下の周期で配列されたマ
イクロレンズを得ることも容易であり、また例えばひと
つのマイクロレンズと隣接するマイクロレンズの間隔が
５μｍ以下、さらには１μｍ以下といったものを得るこ
とができ、マイクロレンズアレイ全体面積に対してマイ
クロレンズ配列密度の大きなマイクロレンズアレイを得
ることも容易である。

【０１４４】（３）また、ストライプ状、碁盤目状、蜂
の巣状の配列のみならず、さらに複雑な底面形状をもっ
たマイクロレンズを得ることも容易である。このため、
光導波路、光回路として用いることもできる。

【０１４５】（４）マイクロレンズのガラス成分の溶融
時の表面張力と、平板基板のそのときの温度における表
面張力を調整することによって、焦点距離や開口数の異
なるレンズを再現性良く得ることも容易である。

【０１４６】（５）さらに、底面の大きさに対して高さ
の高いレンズ、言い換えれば開口数の大きなレンズを得
ることも容易である。

【０１４７】（６）基板、マイクロレンズとも全ガラス
製のマイクロレンズアレイを得ることができるので高強
度、高耐熱性、高耐薬品性等、すぐれた特性を有する。

【０１４８】従って、本発明のマイクロレンズアレイ
は、上記のような優れた特長を持つマイクロレンズアレ
イとなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井口雄一朗滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上面が凸曲面で底面が平面である平凸単位
レンズを、平板基板上に複数配列したマイクロレンズア
レイであって、該単位レンズ群はガラスを主成分とし、
さらに該単位レンズ群の熱軟化温度が該平板基板の熱軟
化温度より低いことを特徴とするマイクロレンズアレ
イ。
【請求項２】該平板基板がガラスまたは石英である請求
項１に記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項３】該単位レンズの配列周期が５００μｍ以下
である請求項１または２記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項４】該単位レンズは、それぞれ独立して該平板
基板上に形成されている請求項１ないし３に記載のマイ
クロレンズアレイ。
【請求項５】上面が凸曲面で底面が平面である平凸単位
レンズを、平板基板上に複数配列したマイクロレンズア
レイを製造する方法であって、少なくとも以下の３工程
を含むことを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方
法。（１）少なくとも該平板基板の熱軟化温度より低い熱軟
化温度を持つガラス粉末と感光性樹脂とからなる感光性
ガラスペーストの膜を平板基板上に形成する工程。（２）所望のマイクロレンズ配列パターンに対応した照
度分布を以てガラスペースト膜を露光し、現像する工
程。（３）該ガラス粉末の熱軟化温度よりも高くかつ該平板
基板の熱軟化温度よりも低い温度で熱処理する工程。
【請求項６】請求項５に記載のマイクロレンズアレイの
製造方法において、該感光性ガラスペーストに含まれる
感光性樹脂成分は、感光前および感光後とも該ガラス粉
末の熱軟化温度よりも低い熱分解温度を持つものであ
り、該熱処理は該熱分解温度より高い温度でなされるも
のであるマイクロレンズアレイの製造方法。