WO2023243289A1 - レンズ素子 - Google Patents

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WO2023243289A1
WO2023243289A1 PCT/JP2023/018262 JP2023018262W WO2023243289A1 WO 2023243289 A1 WO2023243289 A1 WO 2023243289A1 JP 2023018262 W JP2023018262 W JP 2023018262W WO 2023243289 A1 WO2023243289 A1 WO 2023243289A1
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WO
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microlenses
resin composition
lens element
photocurable resin
coating layer
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紘也 竹田
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors

Definitions

  • the present invention relates to a lens element.
  • a solid-state imaging device that can be applied to solid-state imaging devices of digital cameras and video cameras has a plurality of photoelectric conversion elements that receive an optical image from an object to be imaged and convert the incident light into an electrical signal.
  • photoelectric conversion elements CCD (Charge Coupled Device) type, CDMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type, etc. are known.
  • solid-state imaging devices can acquire color information of the imaged object using the color separation function of the color filter. Make it. It is also known that in solid-state image sensors, in order to efficiently capture light into the light receiving part of the photoelectric conversion element, a microlens is provided to condense the light incident from the object to be imaged and guide it to the light receiving part of the photoelectric conversion element. It is being
  • Patent Document 1 describes a solid-state image sensor having a color microlens in which a lens shape is formed by a lithography method by applying a material containing a photopolymerizable negative photosensitive resin and a dye onto a substrate. There is.
  • the color microlens described in Patent Document 1 is configured such that each lens portion is in contact with each other, and further includes a light-shielding film that suppresses color mixture between pixels and an inorganic film that covers the lens portion.
  • the structure is as follows.
  • An object of the present invention is to provide a lens element having both a color separation function and a light condensing function, and which has a novel configuration.
  • the present invention includes the following.
  • a lens element having a substrate and a lens part,
  • the lens section includes a plurality of microlenses arranged spaced apart from each other on the substrate,
  • the plurality of microlenses include microlenses of two or more colors with different spectral characteristics,
  • the microlens is a lens element made of a photocurable resin composition and having a convex curved surface on a surface not in contact with the substrate.
  • the step (a) includes: a step (a1) of applying the photocurable resin composition on the substrate to form a photocurable resin composition layer; a step (a2) of selectively exposing the photocurable resin composition layer, The manufacturing method according to [8], wherein in the step (a2), the photocurable resin composition layer is exposed with an exposure amount that is 2.0 times or more the saturation exposure amount.
  • a resin composition for forming a coating layer used in the manufacturing method according to [8] or [9].
  • a solid-state imaging device comprising the lens element according to any one of [1] to [7].
  • a display device comprising the lens element according to any one of [1] to [7].
  • the lens element of the present invention has a lens section made up of a plurality of microlenses, and the lens section has a configuration that has both a color separation function and a light gathering function, and furthermore, it is possible to suppress color mixture between pixels. Since it has a simple configuration, it can perform multiple functions with a simple configuration.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a lens element of a first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a plan view of the lens element of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a microlens of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a lens element of a second embodiment. It is a partial sectional view showing each manufacturing process of the lens element of a 2nd embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing how light travels in a mode in which a lens element is arranged and used in a solid-state image sensor.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing how light travels in an embodiment in which the lens composition is arranged and used in a display device.
  • the lens element of the present invention includes a substrate and a lens section, the lens section includes a plurality of microlenses arranged on the substrate and spaced apart from each other, and the plurality of microlenses have spectral characteristics.
  • the microlens is made of a photocurable resin composition and has a convex curved surface on a surface not in contact with the substrate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a lens element 1 of the first embodiment.
  • the lens element 1 includes a substrate 10 and a lens section 30.
  • the lens section 30 includes a plurality of microlenses 31 arranged on the substrate 10 and spaced apart from each other.
  • the plurality of microlenses 31 include microlenses of two or more colors having different spectral characteristics.
  • the microlens 31 is made of a photocurable resin composition and has a convex curved surface 31a on the surface not in contact with the substrate 10.
  • the lens element 1 Since the lens element 1 includes microlenses 31 of two or more colors, it has a color separation function that is a function of a color filter. Furthermore, since the lens element 1 includes a plurality of microlenses 31 having a convex curved surface 31a, it has a light-condensing function of condensing light incident from the curved surface 31a. Furthermore, since the lens element 1 has a configuration in which the plurality of microlenses 31 are arranged apart from each other, it has a function of suppressing color mixture. More specifically, in the lens section 30, since the plurality of microlenses 31 are arranged apart from each other, gaps (spaces between the microlenses) 30a exist between the microlenses 31.
  • Color mixing may occur when light that has passed through one microlens 31 enters another microlens 31, but in the lens section 30 of the present invention, light that has passed through one microlens 31 enters another microlens 31. It is necessary for the light to pass through the gap 30a between the microlenses 31 before entering the light beam. That is, in order to transmit through two boundaries (the boundary between the first microlens 31 and the gap 30a, and the boundary between the gap 30a and the second microlens 31), the microlenses 31 are arranged in contact with each other. Unlike the configuration described in 1, since the light always passes through the gap 30a, it is possible to suppress the frequency with which the light that has passed through the first microlens 31 enters the other microlenses 31.
  • the lens element 1 has a function of suppressing color mixture.
  • the lens element 1 since the lens element 1 is configured to have multiple functions at the same time, it is possible to achieve a thin film while realizing multiple functions. Further, the configuration can be simplified while realizing multiple functions.
  • the plurality of microlenses 31 include microlenses of two or more colors with different spectral characteristics.
  • a configuration including three colors of green (G), blue (B), and red (R), and a configuration including three colors of cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) are used.
  • FIG. 2 is a plan view of the lens section 30.
  • the shape of the microlens 31 in plan view can be adjusted by the shape of the photomask used in the exposure step in the method for manufacturing the lens portion 30, and may be, for example, square, rectangular (for example, FIG. 2), circular, or elliptical. It may be.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of one microlens 31 in the lens section 30.
  • the lens width W1 in contact with the substrate 10 is preferably 200 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, further preferably 1 ⁇ m or more, and more preferably 2 ⁇ m or more.
  • the lens width W1 may be the same or different in all cross sections.
  • the lens width W1 has different values depending on the cross section. It is preferable that there is at least one cross section that satisfies the numerical range of the above-mentioned suitable lens width W1, and it is more preferable that it is satisfied for any cross section.
  • the length of the gap 30a (FIG. 1) between the microlenses 31 in the lens portion 30 can be appropriately designed depending on the use of the lens element 1, but from the viewpoint of suppressing color mixture, it is important to
  • the cross-sectional length (width) of the gap 30a with respect to the cross-sectional length (width) of the lens 31 is preferably 0.1 times or more and 1 time or less, more preferably 0.2 times or more and 0.8 times or less. preferable.
  • the cross-sectional length (width) of the gap 30a is preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 1.0 ⁇ m or more.
  • the cross-sectional length (width) of the gap 30a is, for example, 200 ⁇ m or less.
  • the cross-sectional length (width) of the gap 30a may be the same or different in all cross-sections, and may not be the same in all cross-sections.
  • the cross-sectional length (width) may be different depending on the arrangement direction of the microlenses 31.
  • FIG. 2 there is an example in which the cross-sectional length (width) of the gap 30a in the vertical arrangement of the microlenses 31 is longer than the cross-sectional length (width) of the gap 30a in the horizontal arrangement of the microlenses 31. It is shown.
  • the ratio (W2/W1) of the lens width W2 at a height H of 90% of the lens height from the substrate surface to the lens width W1 in contact with the substrate 10 is preferably 0.7 or less, It is more preferably 0.6 or less, more preferably 0.4 or more, and even more preferably 0.5 or more.
  • the lens element 1 of this embodiment can be used for the same purpose as a conventional lens element having multiple microlenses.
  • it can be used by being placed in a solid-state image sensor.
  • a solid-state image sensor it can be used by stacking it on a photoelectric conversion element layer consisting of a plurality of photoelectric conversion elements, and furthermore, a microlens is arranged to correspond to each photoelectric conversion element, and photoelectric conversion is performed through the microlens.
  • a photoelectric conversion element layer consisting of a plurality of photoelectric conversion elements
  • a microlens is arranged to correspond to each photoelectric conversion element, and photoelectric conversion is performed through the microlens.
  • the specific form of the solid-state image sensor is not particularly limited, but for example, a plurality of photos forming the light receiving area of the solid-state image sensor (such as a CCD image sensor, a CMOS image sensor, or an organic CMOS image sensor) are arranged on a substrate. It is possible to configure a plurality of photoelectric conversion elements made of diodes, polysilicon, etc., and arrange microlenses so as to correspond to each photoelectric conversion element.
  • the lens element 1 of this embodiment can be used by being placed in a display device, for example.
  • a display device it can be used by stacking on a display element layer consisting of a plurality of display elements, and furthermore, microlenses are arranged to correspond to each display element, and light from the display elements is transmitted through the microlenses. By configuring the light to be emitted, it is possible to generate a color image and simultaneously improve light utilization efficiency.
  • the specific form of the display device is not particularly limited, but can be used, for example, as a liquid crystal display device, an organic EL display device, etc. Also, micro LEDs, micro OLEDs, etc., which can enlarge and display images by projection, etc. It can be used for.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the lens element 2 of the second embodiment.
  • the lens element 2 has a structure that further includes a coating layer 40 in addition to the structure of the lens element 1 of the first embodiment.
  • the configuration other than the coating layer 40 is the same as the configuration of the lens element 1 of the first embodiment, so a description thereof will be omitted.
  • the coating layer 40 has a structure that covers at least a part of the curved surface 31a of the plurality of microlenses 31, and has the effect of protecting the plurality of microlenses 31 and the lens section 30 by having such a structure.
  • the covering layer 40 is preferably a continuous layer that connects the plurality of microlenses 31 to each other, and this structure has the effect of suppressing the separation of each microlens 31 from the substrate 10.
  • the coating layer 40 preferably fills the gaps 30a between the microlenses 31 arranged on the substrate 10 at a distance from each other, and more preferably a plurality of coating layers This structure covers all surfaces of the microlens 31 that are not in contact with the substrate 10. With such a configuration, the contact area between the microlens 31 and the coating layer 40 can be increased, making it easier to suppress peeling between the layers.
  • the refractive index of the coating layer 40 is preferably lower than the microlens 31 (than any of the plurality of microlenses 31) and higher than air. By adjusting the refractive index in this way, the light incident on the microlens 31 is easily totally reflected at the interface between the microlens 31 and the coating layer 40, and the efficiency of light utilization can be improved.
  • the refractive index of the coating layer 40 is preferably 1.10 or more, more preferably 1.20 or more.
  • the refractive index of the coating layer 40 is preferably 1.60 or less, more preferably 1.49 or less, even more preferably 1.45 or less.
  • the refractive index of the coating layer means the refractive index at a wavelength of 589 nm.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing that leakage of light to the coating layer 40 can be suppressed in an embodiment in which the lens element 1 is arranged and used in a solid-state image sensor.
  • the lens element 1 is arranged and used in a solid-state image sensor, light enters from the curved surface 31a of the macro lens 31. Even if the light reaches the side surface 31b within the microlens 31, the light is totally reflected at the interface between the microlens 31 and the coating layer 40, thereby suppressing leakage of the light to the coating layer 40. be able to.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing that leakage of light to the coating layer 40 can be suppressed in an embodiment in which the lens element 1 is arranged and used in a display device.
  • the lens element 1 In a mode in which the lens element 1 is placed and used in a display device, light enters the microlens from the lower surface 31c facing the curved surface 31a. Even if the light reaches the side surface 31b within the microlens 31, the light is totally reflected at the interface between the microlens 31 and the coating layer 40, thereby suppressing leakage of the light to the coating layer 40. be able to.
  • the surface 40a of the coating layer 40 on the side opposite to the substrate 10 is flat (the difference in height is small).
  • the degree of flatness for example, if L is the distance from the surface of the substrate 10 to the surface 40a of the coating layer 40, the minimum value of L is preferably 1/2 or more of the maximum value of L, and 2/ More preferably, it is 3 or more. In this specification, it is assumed that the surface 40a of the coating layer 40 is flat when the minimum value of L is 1/2 or more of the maximum value of L.
  • the coating layer 40 preferably has a surface roughness of 20 nm or less on the surface 40a opposite to the substrate 10, more preferably 10 nm or less.
  • FIG. 4 shows a lens element 2 in which the lens portion 30 has three color microlenses 31 (referred to as "microlens 31A”, “microlens 31B”, and “microlens 31C", respectively).
  • a manufacturing method for forming microlenses 31A, microlenses 31B, and microlenses 31C in this order in the lens portion 30 will be specifically described.
  • the microlens 31A, the microlens 31B, and the microlens 31C each have different spectral characteristics and are formed from different photocurable resin compositions A, photocurable resin composition B, and photocurable resin composition C. shall be taken as a thing.
  • the photocurable resin compositions A, B, and C may be resin compositions that differ only in the type of colorant contained and otherwise have the same composition; the colorant, resin, polymerizable compound, and light All types of polymerization initiators may be different.
  • the refractive index of the microlenses 31A, 31B, and 31C formed from the photocurable resin compositions A, B, and C is preferably 1.50 or more, and more preferably 1.60 or more.
  • the refractive index of the microlenses 31A, 31B, and 31C is preferably 1.80 or less.
  • the microlenses 31A, 31B, and 31C may have the same or different refractive indexes.
  • the refractive index of the microlens may mean the refractive index at a wavelength at which the transmittance is maximum in the visible light region of 380 nm to 780 nm, and may be compared with the refractive index of the coating layer 40. It may also mean the refractive index at a wavelength of 589 nm.
  • the lens element 2 includes, in order, a step (a) of arranging a plurality of microlenses 31A, 31B, and 31C on a substrate 10 to form a lens portion 30, and a step (b) of forming a coating layer 40. .
  • the lens element 1 of the first embodiment has at least the step (a) of arranging a plurality of microlenses 31A, 31B, and 31C on the substrate 10 to form the lens portion 30.
  • a photocurable resin composition A is applied onto the substrate 10 to form a photocurable resin composition layer 20A (photocurable resin composition layer forming step, Step (a1)).
  • the photocurable resin composition layer 20A is dried as necessary.
  • the photocurable resin composition layer 20A is selectively exposed (exposure step, step (a2)).
  • the selectively exposed region in the photocurable resin composition layer 20A is shown as a region 21A. Selective exposure of the photocurable resin composition layer 20A can be performed, for example, by irradiating light through the photomask 50 or by irradiating light in spots.
  • the photocurable resin composition layer 20A is exposed with an exposure amount that is 2.0 times or more the saturation exposure amount. Thereafter, the photocurable resin composition layer 21A is developed (development step). A post-bake step may be provided after the development step, and the post-bake step may be performed following the development step. Through the above steps, the microlens 31A is formed on the substrate 10, as shown in FIG. 5(c).
  • microlenses 31B are formed on the substrate 10.
  • the microlenses 31B are formed by forming a photocurable resin composition layer on the substrate 10 on which the microlenses 31A are formed, using the photocurable resin composition B, by the same method as for forming the microlenses 31A described above. , an exposure step, and a development step in this order.
  • a microlens 31C is formed on the substrate 10.
  • the microlens 31C is formed by applying a photocurable resin composition C onto the substrate 10 on which the microlenses 31A and 31B are formed, using the same method as for forming the microlens 31A described above. It is formed by sequentially performing a material layer forming step, an exposure step, and a development step. Each step of forming the microlens 31A will be described in more detail below. The same applies to the details of each forming process of the microlenses 31B and 31C.
  • the photocurable resin composition is not limited as long as it has the property of being polymerized by light irradiation in the exposure step and that the unexposed portion is eluted by development in the development step. Concerning the photocurable resin composition, specific examples will be shown later.
  • the substrate 10 may be a glass plate such as quartz glass, borosilicate glass, alumina silicate glass, or soda lime glass whose surface is coated with silica, a resin plate such as polycarbonate, polymethyl methacrylate, or polyethylene terephthalate, silicon, or the above substrate.
  • a material on which a thin film of aluminum, silver, silver/copper/palladium alloy, etc. is formed is used.
  • Examples of methods for applying the photocurable resin composition include extrusion coating method, direct gravure coating method, reverse gravure coating method, CAP coating method, die coating method, etc. Further, coating may be performed using a coater such as a dip coater, a bar coater, a spin coater, a slit and spin coater, a slit coater (sometimes referred to as a die coater, a curtain flow coater, or a spinless coater), or a roller. Among these, it is preferable to apply using a spin coater.
  • Examples of methods for drying the photocurable resin composition layer 20A include natural drying, ventilation drying, and vacuum drying.
  • Specific heating temperatures include about 30 to 120°C, preferably about 60 to 100°C.
  • the heating time is suitably about 10 seconds to 60 minutes, preferably about 30 seconds to 30 minutes.
  • the vacuum drying is performed under a pressure of about 50 to 150 Pa and at a temperature of about 20 to 25°C.
  • the solvent can be removed by the above-mentioned drying.
  • the thickness of the photocurable resin composition layer 20A is not particularly limited, and can be adjusted as appropriate depending on the material used, the purpose of the lens element, etc.
  • the thickness after drying is about 0.1 to 30 ⁇ m, preferably 0.
  • the thickness is about .1 to 20 ⁇ m, more preferably about 0.3 to 10 ⁇ m, and still more preferably about 0.5 to 10 ⁇ m.
  • Selective exposure of the photocurable resin composition layer 20A can be performed by exposing through a photomask 50, for example.
  • a photomask 50 a mask is used in which a light-shielding portion is formed corresponding to a portion to be removed according to a desired pattern.
  • the light source used for exposure may be a light source with a wavelength exceeding 300 nm or a light source with a wavelength of 300 nm or less. For example, light of less than 350 nm can be cut using a filter that cuts this wavelength range, or light around 436 nm, 408 nm, and 365 nm can be selectively extracted using a band pass filter that extracts these wavelength ranges.
  • the light source include a mercury lamp, a light emitting diode, a metal halide lamp, a halogen lamp, and an excimer laser such as a KrF excimer laser and an ArF excimer laser.
  • An exposure device such as a mask aligner or a stepper can be used to uniformly irradiate the entire exposed surface with parallel light and to accurately align the photomask 50 and the photocurable resin composition layer 20A. is preferred.
  • the photocurable resin composition layer 20A is exposed with an exposure amount that is 2.0 times or more the saturation exposure amount.
  • the photocurable resin composition layer 20A has a different residual film rate in the development step depending on the exposure amount in the exposure step.
  • the residual film rate increases as the exposure dose increases, and after the residual film rate reaches 100%, the residual film rate remains at 100% even if the exposure dose increases. becomes.
  • the saturation exposure amount of the photocurable resin composition layer 20A is the minimum exposure amount (hereinafter also referred to as “absolute minimum exposure amount") at which the residual film rate is 95% or more and 100% or less.
  • the exposure amount is increased stepwise to measure the minimum measurement exposure amount (hereinafter also referred to as “measured minimum exposure amount”). Specifically, when the exposure amount is increased stepwise and the remaining film rate exceeds 95% for the first time when exposed at the exposure amount a and then exposed at the next larger exposure amount b, the remaining film rate is determined.
  • the measured minimum exposure amount for which the value is 95% or more and 100% or less is measured as b, and therefore it can be seen that the absolute minimum exposure amount x is a value that satisfies a ⁇ x ⁇ b.
  • the exposure amount in the exposure step is at least twice b, it is possible to make it at least twice the saturation exposure amount x. That is, if the measured minimum exposure amount b has been obtained, it is not necessarily necessary to determine the absolute minimum exposure amount x that corresponds to the saturated exposure amount.
  • the measurement minimum exposure amount b can be measured, for example, by the following method.
  • the layer was exposed using an exposure machine (TME-150RSK; manufactured by Topcon Co., Ltd., light source: ultra-high pressure mercury lamp) at an exposure dose (365 nm standard) in the range of 1 mJ/cm 2 to 500 mJ/cm 2 in an atmospheric atmosphere.
  • the light is irradiated at 11 levels (1, 10, 15, 20, 40, 60, 100, 150, 200, 300, 500).
  • this light irradiation is performed by passing the emitted light from an ultra-high pressure mercury lamp through an optical filter (UV-31; manufactured by Asahi Techno Glass Co., Ltd.).
  • the thickness of the photocurable resin composition layer after light irradiation is measured and taken as the film thickness before development.
  • a cured film is obtained by developing with the same developer and the same development conditions as in the development step, and performing post-baking. The thickness of this cured film is measured and used as the film thickness after development.
  • the film thickness before development and the film thickness after development are measured using a contact film thickness measuring device (DEKT AK6M, manufactured by ULVAC Co., Ltd.).
  • the residual film rate in the actual measurement is The minimum measured exposure amount b at which the film ratio is 95% or more and 100% or less is 100 mJ/cm 2 .
  • the photocurable resin composition layer 20A should be exposed in the exposure step with an exposure amount of 200 mJ/cm 2 or more, which is more than twice the measured minimum exposure amount b. Therefore, exposure can be performed with an exposure amount that is twice or more than the saturation exposure amount.
  • the shape of the surface of each dot can be adjusted with respect to the dot pattern obtained through the development step,
  • the exposure amount is 2.0 times or more the saturation exposure amount, dots having a convex surface that can function as a lens can be obtained.
  • the exposure amount of the photocurable resin composition layer 20A is not particularly limited as long as it is 2.0 times or more the saturated exposure amount, but it is 2.1 times or more, 2.2 times the saturated exposure amount. As mentioned above, the amount may be 2.3 times or more, and preferably 3.0 times or less the saturation exposure amount.
  • a development step is performed to develop the photocurable resin composition layer 20A.
  • the unexposed portion of the photocurable resin composition layer 20A is dissolved in the developer and removed, and is deposited on the substrate 10.
  • a photocurable resin composition layer 20A having a pattern is formed.
  • the developer an aqueous solution of an alkaline compound such as potassium hydroxide, sodium bicarbonate, sodium carbonate, or tetramethylammonium hydroxide is preferred.
  • the concentration of these alkaline compounds in the aqueous solution is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.03 to 5% by mass.
  • the developer may contain a surfactant.
  • the developing method may be any of the paddle method, dipping method, spray method, etc.
  • the substrate 10 may be tilted at an arbitrary angle during development. After development, it is preferable to wash with water.
  • a curing process may be performed by a post-exposure process using, for example, light with a wavelength of 254 to 350 nm, or a curing process may be performed by a post-baking process.
  • the photocurable resin composition layer 20A is washed with water and then subjected to a post-baking process.
  • the post-bake step is preferably performed after washing with water after the development step, since the time required for production can be shortened.
  • the post-bake step is a step of heating the photocurable resin composition layer 20A on the substrate. Heating is usually performed using a heating device such as an oven or a hot plate.
  • the heating temperature is preferably 60 to 260°C. When the heating temperature is set to such a temperature, unnecessary solvent can be prevented from remaining in the film.
  • the heating time is preferably 1 to 120 minutes, more preferably 10 to 60 minutes.
  • the photocurable resin composition used in the method for producing a lens of the present invention has the property of being polymerized by light irradiation in the exposure step, and that unexposed areas are eluted by development in the development step. It is not limited as long as it has desired spectral characteristics.
  • the photocurable resin composition suitably used in the present invention will be explained.
  • the compounds exemplified as each component can be used alone or in combination, unless otherwise specified.
  • the photocurable resin composition of the present embodiment includes a resin (hereinafter referred to as resin (A)), a polymerizable compound (hereinafter referred to as polymerizable compound (C)), a photopolymerization initiator (hereinafter referred to as photopolymerization (hereinafter referred to as a polymerization initiator (D)), a colorant, and a solvent (hereinafter referred to as a solvent (E)). Furthermore, it may contain a polymerization initiation aid (hereinafter referred to as a polymerization initiation aid (H)).
  • the resin (A) is preferably an alkali-soluble resin, and the structural unit (Aa) derived from at least one selected from the group consisting of unsaturated carboxylic acids and unsaturated carboxylic acid anhydrides (hereinafter referred to as "constituent units (Aa)”) ) is more preferable. It is more preferable that the resin (A) further includes a structural unit (Ab) having a carbazole ring (hereinafter referred to as “structural unit (Ab)").
  • structural unit (Ab) represents at least one type of compound selected from the group consisting of acrylic acid and methacrylic acid. Notations such as “(meth)acryloyl” and “(meth)acrylate” have similar meanings.
  • the monomer leading to the structural unit (Aa) includes, for example, Unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, o-, m-, p-vinylbenzoic acid; Maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, itaconic acid, 3-vinylphthalic acid, 4-vinylphthalic acid, 3,4,5,6-tetrahydrophthalic acid, 1,2,3,6-tetrahydrophthalic acid, dimethyl Unsaturated dicarboxylic acids such as tetrahydrophthalic acid and 1,4-cyclohexenedicarboxylic acid; Unsaturated dicarboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride, citraconic anhydride, itaconic anhydride, vinyl phthalic anhydride, and tetrahydrophthalic anhydride; Examples include unsaturated acrylates containing a hydroxy group and a carboxy group in
  • the monomer leading to the structural unit (Ab) include unsaturated compounds having a carbazole ring.
  • the resin (A) contains the structural unit (Ab)
  • the refractive index of the obtained film can be improved.
  • the unsaturated compound having a carbazole ring is preferably a compound represented by formula (III).
  • R 1 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a hydroxymethyl group.
  • R 2 to R 9 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a saturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and the hydrogen atoms contained in the saturated hydrocarbon group are , an alkoxy group or an aryl group.
  • X is a single bond, an alkanediyl group having 1 or more carbon atoms, or -CO(-O-X 0 )m-(X 0 represents an alkanediyl group having 1 or more carbon atoms, and m represents an integer of 0 or more ).
  • Examples of the compound represented by formula (III) include N-vinylcarbazole, N-allylcarbazole, N-(meth)acryloylcarbazole, 2-(9-carbazolyl)ethyl(meth)acrylate, 2-(9-carbazolyl) Examples include ethoxyethyl (meth)acrylate, 2-(9-carbazolyl)-2-methylethyl (meth)acrylate, and 2-(9-carbazolyl)-1-methylethyl (meth)acrylate.
  • the resin (A) may have a structural unit (Ac) different from the structural unit (Aa) and the structural unit (Ab).
  • the structural unit (Ac) is a structural unit derived from an unsaturated compound having a cyclic ether structure having 2 to 4 carbon atoms (for example, at least one selected from the group consisting of an oxirane ring, an oxetane ring, and a tetrahydrofuran ring); Examples include structural units having an ethylenically unsaturated bond in the chain and other structural units.
  • Examples of the unsaturated compound having a cyclic ether structure having 2 to 4 carbon atoms include glycidyl (meth)acrylate, ⁇ -methylglycidyl (meth)acrylate, glycidyl vinyl ether, glycidyloxymethylstyrene; vinylcyclohexene monooxide, 1,2-epoxy-4-vinylcyclohexane (e.g.
  • Celoxide 2000 manufactured by Daicel Corporation
  • 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) ) acrylate for example, Cyclomer A400; manufactured by Daicel Corporation
  • 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate for example, Cyclomer M100; manufactured by Daicel Corporation
  • 3,4-epoxytricyclo[5 .2.1.0 2,6 ] Decyl (meth)acrylate; 3-methyl-3-(meth)acryloyloxymethyloxetane, 3-ethyl-3-(meth)acryloyloxymethyloxetane; Tetrahydrofurfuryl (meth) ) acrylate, etc.
  • the structural unit having a structural unit having an ethylenically unsaturated bond in the side chain can be obtained by adding an unsaturated compound having a cyclic ether structure having 2 to 4 carbon atoms to a copolymer containing the structural unit (Aa), or adding an unsaturated compound having a cyclic ether structure having 2 to 4 carbon atoms. It can be produced by adding an unsaturated carboxylic acid to a copolymer containing a structural unit derived from an unsaturated compound having 2 to 4 cyclic ether structures. The latter resin may be further reacted with a carboxylic acid anhydride.
  • Examples of monomers leading to other structural units include: Methyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate cyclohexyl (meth)acrylate, 2-methylcyclohexyl (meth)acrylate, tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decane-8-yl (meth)acrylate, tricyclo [5.2.1.0 2,6 ]Decen-8-yl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-benzylmaleimide , styrene, vinyltoluene and the like.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the resin (A) in terms of polystyrene is preferably 3,000 to 100,000, more preferably 5,000 to 50,000, even more preferably 5,000 to 20,000, particularly preferably is between 5,000 and 10,000.
  • Mw weight average molecular weight
  • the dispersity [weight average molecular weight (Mw)/number average molecular weight (Mn)] of the resin (A) is preferably 1.1 to 6.0, more preferably 1.2 to 4.0. When the degree of dispersion is within the above range, the resulting film tends to have excellent chemical resistance.
  • the acid value of the resin (A) is preferably 30 mg-KOH/g or more and 180 mg-KOH/g or less, more preferably 40 mg-KOH/g or more and 150 mg-KOH/g or less, and even more preferably 50 mg-KOH/g or more and 135 mg or less. -KOH/g or less.
  • the acid value is a value measured as the amount (mg) of potassium hydroxide required to neutralize 1 g of resin, and can be determined by titration using an aqueous potassium hydroxide solution. When the acid value of the resin (A) is within the above range, the resulting film tends to have excellent adhesion to the substrate.
  • the content of the resin (A) in the photocurable resin composition of the present invention is preferably 5% by mass or more and 70% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 70% by mass or less, based on the total solid content of the photocurable resin composition of the present invention. is 10% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 15% by mass or more and 55% by mass or less.
  • the content of the resin (A) is within the above range, the resulting film tends to have excellent heat resistance, as well as excellent adhesion to the substrate and chemical resistance.
  • the solid content of the photocurable resin composition refers to the amount obtained by subtracting the content of the solvent (E) from the total amount of the photocurable resin composition of the present invention.
  • the polymerizable compound (C) is a monomer that reacts with heat or the action of a photopolymerization initiator (D), and examples of the monomer include compounds having an ethylenically unsaturated bond, preferably (meth)acrylic. Examples include acid ester compounds.
  • the polymerizable compound is preferably a (meth)acrylic compound having three or more (meth)acryloyl groups, such as trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, More preferred are dipentaerythritol penta(meth)acrylate and dipentaerythritol hexa(meth)acrylate.
  • the weight average molecular weight of the polymerizable compound (C) is preferably 150 or more and 2,900 or less, more preferably 250 or more and 1,500 or less.
  • the content of the polymerizable compound (C) in the photocurable resin composition of the present invention may be, for example, 1% by mass or more and 99% by mass or less, based on the total solid content of the photocurable resin composition.
  • the content is preferably 5% by mass or more and 90% by mass or less, more preferably 8% by mass or more and 80% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or more and 70% by mass or less.
  • the resulting film can have good chemical resistance and mechanical strength.
  • the photopolymerization initiator (D) is not particularly limited as long as it is a compound that generates active radicals, acids, etc. by the action of light and can initiate polymerization of the polymerizable compound (C), and may be any known photopolymerization initiator. Agents can be used.
  • the photopolymerization initiator (D) is preferably a photopolymerization initiator containing at least one selected from the group consisting of O-acyloxime compounds, alkylphenone compounds, triazine compounds, acylphosphine oxide compounds, and biimidazole compounds; - A photopolymerization initiator containing an acyloxime compound is more preferred.
  • photopolymerization initiators tend to have high sensitivity and high transmittance in the visible light region.
  • photopolymerization initiators include N-benzoyloxy-1-(4-phenylsulfanylphenyl)butan-1-one-2-imine, N-benzoyloxy-1-(4-phenylsulfanylphenyl) Octan-1-one-2-imine, N-benzoyloxy-1-(4-phenylsulfanylphenyl)-3-cyclopentylpropan-1-one-2-imine, 2-methyl-2-morpholino-1-(4 -methylsulfanylphenyl)propan-1-one, 2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-2-benzylbutan-1-one, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, 2,4-bis(trichloromethyl) -6-Piperonyl-1,3,5-triazine, 2,4,6-trimethylbenz
  • the content of the photopolymerization initiator (D) in the photocurable resin composition of the present invention is preferably 0.1 mass parts with respect to 100 parts by mass of the total amount of the resin (A) and the polymerizable compound (C). parts or more and 30 parts by mass or less, more preferably 0.3 parts by mass or more and 20 parts by mass or less.
  • the transmittance of the visible light transmitting portion of the resulting pattern tends to be high.
  • the polymerization initiation aid (H) is a compound used together with the photopolymerization initiator (D) to promote the polymerization of the polymerizable compound (C) whose polymerization has been initiated by the photopolymerization initiator (D), or a polymerization promoter. It is a sensitizing agent. When a polymerization initiation aid (H) is included, it is usually used in combination with a photopolymerization initiator (D).
  • polymerization initiation aid examples include 4,4'-bis(dimethylamino)benzophenone (commonly known as Michler's ketone), 4,4'-bis(diethylamino)benzophenone, 9,10-dimethoxyanthracene, and 2,4-diethylthioxanthone. , N-phenylglycine, and the like.
  • the content is preferably based on 100 parts by mass of the total content of the resin (A) and the polymerizable compound (C). is 0.1 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, more preferably 0.2 parts by mass or more and 10 parts by mass or less.
  • the amount of the polymerization initiation aid (H) is within the above range, the sensitivity tends to be even higher when forming a pattern.
  • the colorant includes at least one selected from the group consisting of dyes and pigments.
  • the colorant preferably comprises a combination of two dyes or a combination of at least one dye and at least one pigment, more preferably a combination of two dyes or one dye and one pigment. including combinations of
  • Known dyes can be used as the dyes, including solvent dyes, acid dyes, direct dyes, mordant dyes, etc.
  • solvent, acid, basic examples include compounds classified as dyes such as reactive, direct, disperse, mordant, or bat, and known dyes described in Dyeing Notes (Shirosensha).
  • the dye may be appropriately selected depending on the desired spectral characteristics of the microlens array. These dyes may be used alone or in combination of two or more.
  • the dye is preferably an organic solvent soluble dye.
  • pigments include organic pigments and inorganic pigments, including compounds classified as pigments in the Color Index (published by The Society of Dyers and Colourists).
  • the photocurable resin composition of the present invention contains a solvent (E).
  • the solvent (E) is not particularly limited, and includes solvents commonly used in the field. For example, ester solvents (solvents that contain -COO- but no -O- in the molecule), ether solvents (solvents that contain -O- but no -COO- in the molecule), and ether ester solvents (solvents that contain -O- but no -COO- in the molecule).
  • solvents containing -COO- and -O- solvents containing -COO- and -O-
  • ketone solvents solvents containing -CO- in the molecule but not -COO-
  • alcohol solvents solvents containing OH in the molecule, -O-, - (CO- and -COO--free solvents), aromatic hydrocarbon solvents, amide solvents, dimethyl sulfoxide, and the like.
  • Solvents include methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl 2-hydroxyisobutanoate, ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl formate, isopentyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, Ester solvents of methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, cyclohexanol acetate and ⁇ -butyrolactone;
  • Ether solvents such as ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether 3-methoxy-3-methylbutanol diethylene glycol dimethyl ether diethylene glycol ethyl methyl ether; ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, propylene glycol monomethyl Ether ester solvents such as ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate; 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone heptanone, 4-methyl-2-pentanone, cyclopentanone, cyclohexanone, etc.
  • alcohol solvents such as butanol and hexanol propylene glycol
  • amide solvents such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone.
  • More preferred solvents include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, ethyl lactate, ethyl 3-ethoxypropionate and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone.
  • propylene glycol monomethyl ether acetate propylene glycol monomethyl ether, ethyl 3-ethoxypropionate, ethyl lactate, ethylene glycol ethyl methyl ether, cyclohexanone, methoxybutanol and methoxybutyl acetate are preferred, and propylene glycol monomethyl ether acetate is more preferred. .
  • the content of the solvent (E) in the photocurable resin composition of the present invention is usually 99.99% by mass or less, preferably 40% by mass or more and 99% by mass, based on the total amount of the photocurable resin composition.
  • the content is more preferably 50% by mass or more and 97% by mass or less, still more preferably 60% by mass or more and 95% by mass or less, even more preferably 65% by mass or more and 90% by mass or less.
  • the total solid content of the photocurable resin composition of the present invention is usually 0.01% by mass or more, preferably 1% by mass or more and 60% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 50% by mass.
  • the content is more preferably 5% by mass or more and 40% by mass or less, even more preferably 10% by mass or more and 35% by mass or less.
  • the photocurable resin composition of the present invention may optionally contain fillers, other polymer compounds, leveling agents, antioxidants, curing agents, ultraviolet absorbers, chain transfer agents, adhesion promoters, etc. It may also contain additives known in the art.
  • the photocurable resin composition of this embodiment includes a resin (A), a polymerizable compound (C), a photoinitiator (D), a colorant, and a solvent (E), and further a polymerization initiation aid (H). It can be manufactured by mixing other components such as, etc. by a known method. After mixing, it is preferable to filter through a filter with a pore size of about 0.05 to 1.0 ⁇ m.
  • the covering layer 40 is formed from a resin composition for forming a covering layer.
  • the resin composition for forming the coating layer includes a resin, a polymerizable compound, a photopolymerization initiator, and the like.
  • the refractive index of the resin composition for forming the coating layer should be lower than the refractive index of the photocurable resin composition, and may be the same as the resin, polymerizable compound, and photopolymerization initiator described in the photocurable resin composition described above. are used.
  • the resin in the resin composition for forming a coating layer preferably has the above-mentioned structural unit (Aa) and structural unit (Ac).
  • the coating layer forming resin composition As a method for laminating the coating layer forming resin composition on the substrate 10, the coating layer forming resin composition is applied to the surface of the lens portion 30 so as to cover all exposed surfaces of each microlens 31. Then, it can be cured by irradiating active energy rays.
  • Coating can be performed by a conventional method such as a microgravure coating method, a roll coating method, a dipping coating method, a spin coating method, a die coating method, a cast transfer method, a flow coating method, and a spray coating method. From the viewpoint of easily improving the optical properties of the coating layer, it is preferable to laminate the coating layer-forming composition by a microgravure coating method or a die coating method.
  • the composition for forming a coating layer is cured by irradiation with active energy rays, and the desired coating layer is obtained.
  • active energy rays include electron beams, ultraviolet rays, and visible rays, and are appropriately selected depending on the type of coating layer forming composition used.
  • the intensity of the active energy rays to be irradiated, the irradiation time, etc. are appropriately selected depending on the type of the coating layer forming composition used, the thickness of the coating layer, etc.
  • the active energy rays may be irradiated in an inert gas atmosphere.
  • the active energy rays may be irradiated, for example, in a container sealed with an inert gas, and nitrogen gas, argon gas, etc. can be used as the inert gas.

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Abstract

本願発明は、色分解機能と集光機能とを併せて有するレンズ素子に関する発明であって、新規な構成のレンズ素子を提供する。　本願発明は、基板と、レンズ部とを有するレンズ素子であって、前記レンズ部は、前記基板上に互いに離間して配置されている複数のマイクロレンズを備え、前記複数のマイクロレンズは、分光特性が異なる２色以上のマイクロレンズを含み、前記マイクロレンズは、光硬化性樹脂組成物からなり、前記基板に接しない表面に凸状の曲面を有する、レンズ素子に関する。

Description

レンズ素子
　本発明は、レンズ素子に関する。
　デジタルカメラおよびビデオカメラの固体撮像装置に適用可能な固体撮像素子は、撮像対象物から光学像を受け、入射した光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を有する。光電変換素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）タイプ、ＣＤＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）タイプ、等が知られている。
　固体撮像素子は、光電変換素子に入射する光の経路に特定の波長の光を透過するカラーフィルタを設けることで、かかるカラーフィルタの色分解機能により撮像対象物の色情報を取得することを可能にする。また、固体撮像素子において、光電変換素子の受光部に効率良く光を取り込むために、撮像対象物から入射される光を集光して光電変換素子の受光部に導くマイクロレンズを設けることが知られている。
　従来、上記したカラーフィルタの色分解機能と、上記したマイクロレンズの集光機能とを併せて有する、カラーマイクロレンズが知られている。特許文献１には、光重合系のネガ型感光性樹脂と色素とを含む材料を基板上に塗布して、リソグラフィ法によりレンズ形状が形成されたカラーマイクロレンズを有する固体撮像素子が記載されている。
国際公開第２０１９／２２０８６１号
　特許文献１に記載されているカラーマイクロレンズは、各々のレンズ部が互いに接するように構成されており、画素間の混色を抑制する遮光膜と、レンズ部を被覆する無機膜と、をさらに有する構成となっている。
　本発明は、色分解機能と集光機能とを併せて有するレンズ素子であって、新規な構成のレンズ素子を提供することを目的とする。
　本発明は、以下を含む。
　［１］　基板と、レンズ部とを有するレンズ素子であって、
　前記レンズ部は、前記基板上に互いに離間して配置されている複数のマイクロレンズを備え、
　前記複数のマイクロレンズは、分光特性が異なる２色以上のマイクロレンズを含み、
　前記マイクロレンズは、光硬化性樹脂組成物からなり、前記基板に接しない表面に凸状の曲面を有する、レンズ素子。
　［２］　被覆層をさらに有し、
　前記被覆層は、前記複数のマイクロレンズの前記曲面の少なくとも一部を被覆する、［１］に記載のレンズ素子。
　［３］　前記被覆層は、互いに離間して配置されている前記マイクロレンズの間の空間に充填されている、［２］に記載のレンズ素子。
　［４］　前記被覆層は、前記複数のマイクロレンズの前記基板と接していない全ての表面を被覆し、かつ表面が平坦である、［３］に記載のレンズ素子。
　［５］　前記被覆層は、屈折率が前記マイクロレンズの屈折率より低い、［２］～［４］のいずれか１項に記載のレンズ素子。
　［６］　前記被覆層は、屈折率が１．１以上である、［２］～［５］のいずれか１項に記載のレンズ素子。
　［７］　前記複数のマイクロレンズは、緑、青、および赤、またはシアン、マゼンタ、およびイエローのマイクロレンズを含む、［１］～［６］のいずれか１項に記載のレンズ素子。
　［８］　［２］～[７]のいずれか１項に記載のレンズ素子の製造方法であって、
　前記基板の上に前記複数のマイクロレンズを配置して前記レンズ部を形成する工程（ａ）と、
　被覆層形成用樹脂組成物を、前記レンズ部の表面に塗布して塗膜を形成する工程（ｂ１）と、
　前記塗膜を硬化する工程（ｂ２）と、をこの順に有する製造方法。
　［９］　前記工程（ａ）は、
　前記基板の上に前記光硬化性樹脂組成物を塗布して光硬化性樹脂組成物層を形成する工程（ａ１）と、
　前記光硬化性樹脂組成物層を選択的に露光する工程（ａ２）と、を有し、
　前記工程（ａ２）において、前記光硬化性樹脂組成物層を飽和露光量の２．０倍以上の露光量で露光する、［８］に記載の製造方法。
　［１０］　［８］または［９］に記載の製造方法で用いられる被覆層形成用樹脂組成物。
　［１１］　［１］～［７］のいずれか１項に記載のレンズ素子を備える、固体撮像素子。
　［１２］　［１］～［７］のいずれか１項に記載のレンズ素子を備える、表示装置。
　本発明のレンズ素子によると、複数のマイクロレンズからなるレンズ部を有し、レンズ部は色分解機能と集光機能とを併せて有する構成であり、さらに画素間の混色を抑制することができる構成を有するので、簡便な構成で複数の機能を担うことができる。
第１の実施形態のレンズ素子を模式的に示す断面図である。 第１の実施形態のレンズ素子の平面視を示す図である。 第１の実施形態のマイクロレンズを模式的に示す断面図である。 第２の実施形態のレンズ素子を模式的に示す断面図である。 第２の実施形態のレンズ素子の各製造工程を示す部分断面図である。 レンズ素子を固体撮像素子に配置して用いる態様において、光の進行の様子を示す模式図である。 レンズ組成を表示装置に配置して用いる態様において、光の進行の様子を示す模式図である。
　本発明のレンズ素子は、基板と、レンズ部とを有し、前記レンズ部は、互いに離間して前記基板上に配置されている複数のマイクロレンズを備え、前記複数のマイクロレンズは、分光特性が異なる２色以上のマイクロレンズを含み、前記マイクロレンズは、光硬化性樹脂組成物からなり、前記基板に接しない表面に凸状の曲面を有する。以下、図面にしたがって本発明を実施するための形態について説明する。
　［レンズ素子］
　＜第１の実施形態＞
　図１は、第１の実施形態のレンズ素子１を模式的に示す断面図である。レンズ素子１は、基板１０と、レンズ部３０とを有する。レンズ部３０は、基板１０上に互いに離間して配置されている複数のマイクロレンズ３１を備える。複数のマイクロレンズ３１は、分光特性が異なる２色以上のマイクロレンズを含む。マイクロレンズ３１は、光硬化性樹脂組成物からなり、基板１０に接しない表面に凸状の曲面３１ａを有する。
　レンズ素子１は、２色以上のマイクロレンズ３１を含むことから、カラーフィルタの機能である色分解機能を有する。また、レンズ素子１は、凸状の曲面３１ａを有する複数のマイクロレンズ３１を含むことから、かかる曲面３１ａから入射する光を集光する集光機能を有する。さらに、レンズ素子１は、複数のマイクロレンズ３１が互いに離間して配置されている構成であることから、混色を抑制する機能を有する。より具体的には、レンズ部３０において、複数のマイクロレンズ３１は互いに離間して配置されているため、マイクロレンズ３１間に隙間（マイクロレンズの間の空間）３０ａが存在する。一つのマイクロレンズ３１を透過した光が他のマイクロレンズ３１に入射する際に混色が生じうるが、本発明のレンズ部３０においては、一つのマイクロレンズ３１を透過した光が他のマイクロレンズ３１に入射する前に、マイクロレンズ３１間の隙間３０ａを透過する必要がある。すなわち、二つの境界（一つ目のマイクロレンズ３１と隙間３０ａの境界、隙間３０ａと二つ目のマイクロレンズ３１の境界）を透過するため、マイクロレンズ３１が接して配置されている特許文献１に記載の構成と異なり、隙間３０ａを必ず透過するため、一つ目のマイクロレンズ３１を透過した光が他のマイクロレンズ３１に入射する頻度を抑制することができる。そのため、レンズ素子１は、混色を抑制する機能を有する。このように、本発明においては、レンズ素子１が複数の機能を同時に併せ持つ構成であることにより、多機能を実現しながら薄膜化を図ることができる。また、多機能を実現しながら構成の簡素化を図ることができる。
　複数のマイクロレンズ３１は、分光特性が異なる２色以上のマイクロレンズを含む。複数のマイクロレンズ３１として、例えば、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、および赤（Ｒ）の３色を含む構成、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、およびイエロー（Ｙ）の３色を含む構成、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、および緑（Ｇ）の４色を含む構成等が挙げられる。
　図２は、レンズ部３０の平面視を示す図である。マイクロレンズ３１の平面視の形状は、レンズ部３０の製造方法における露光工程で用いるフォトマスクの形状によって調整することができ、例えば、正方形、長方形等の矩形（例えば図２）、円形、楕円形であってもよい。
　図３は、レンズ部３０における一つのマイクロレンズ３１の断面図を示す。マイクロレンズ３１は、任意の断面視において、基板１０に接するレンズ幅Ｗ１は好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、また、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは２μｍ以上である。レンズ幅Ｗ１は全ての断面において同じであってもよく、異なっていてもよい。マイクロレンズ３１の平面視が長方形である場合には、レンズ幅Ｗ１は断面によって異なる値となる。上記した好適なレンズ幅Ｗ１の数値範囲は、満たす断面が少なくとも一つあることが好ましく、いずれの断面においても満たすことがより好ましい。レンズ部３０におけるマイクロレンズ３１間の隙間３０ａ（図１）の長さは、レンズ素子１の用途に応じて適宜設計することができるが、混色を抑制する観点からは、任意の断面において、マイクロレンズ３１の断面長さ（幅）に対する隙間３０ａの断面長さ（幅）が、０．１倍以上１倍以下であることが好ましく、０．２倍以上０．８倍以下であることがより好ましい。隙間３０ａの断面長さ（幅）は、好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１．０μｍ以上である。隙間３０ａの断面長さ（幅）は、例えば２００μｍ以下である。隙間３０ａの断面長さ（幅）は全ての断面において同じであってもよく、異なっていてもよく、同じ断面においても全てが同じでなくてもよい。例えば、マイクロレンズ３１の配列方向に応じて異なる断面長さ（幅）であってもよい。図２においては、マイクロレンズ３１の縦方向の配列における隙間３０ａの断面長さ（幅）の方が、マイクロレンズ３１の横方向の配列における隙間３０ａの断面長さ（幅）よりも長い例が示されている。
　マイクロレンズ３１は、基板１０に接するレンズ幅Ｗ１に対する、レンズの高さの基板面から９０％の高さＨにおけるレンズ幅Ｗ２の比率（Ｗ２／Ｗ１）が、好ましくは０．７以下であり、より好ましくは０．６以下であり、また、好ましくは０．４以上であり、より好ましくは０．５以上である。比率（Ｗ２／Ｗ１）が上述の範囲であることにより、マイクロレンズとしての機能の向上を図ることができる。
　後述する製造方法によると、各マイクロレンズにおいてレンズ幅Ｗ１及び比率（Ｗ２／Ｗ１）が上記範囲内であるレンズ部を、簡便な方法で得ることができる。
　本実施形態のレンズ素子１は、従来のマイクロレンズを複数有するレンズ素子と同様の用途に用いることができる。例えば、固体撮像素子に配置して用いることができる。固体撮像素子においては、複数の光電変換素子からなる光電変換素子層の上に積層して用いることができ、さらに各光電変換素子に対応するようにマイクロレンズを配置し、マイクロレンズを介して光電変換素子に光が入射されるように構成することにより、各光電変換素子へ、所望の色の光を集光させて入射させることができる。固体撮像素子の具体的な形態としては、特に限定されないが、例えば、基板上に、固体撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ、または有機ＣＭＯＳイメージセンサ等）の受光エリアを構成する複数のフォトダイオード、およびポリシリコン等からなる複数の光電変換素子を構成し、各光電変換素子に対応するようにマイクロレンズを配置して構成することができる。
　本実施形態のレンズ素子１は、例えば、表示装置に配置して用いることができる。表示装置においては、複数の表示素子からなる表示素子層の上に積層して用いることができ、さらに各表示素子に対応するようにマイクロレンズを配置し、マイクロレンズを介して表示素子の光が出射されるように構成することにより、カラー画像の生成と同時に光の利用効率の向上を実現することができる。表示装置の具体的な形態としては、特に限定されないが、例えば、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等に用いることができ、また、画像を拡大して投影表示される、マイクロＬＥＤ、マイクロＯＬＥＤ等に用いることができる。
　＜第２の実施形態＞
　図４は、第２の実施形態のレンズ素子２を模式的に示す断面図である。レンズ素子２は、第１の実施形態のレンズ素子１の構成に加えて被覆層４０をさらに有する構成である。被覆層４０以外の構成は、第１の実施形態のレンズ素子１の構成と同じであるので、説明を省略する。
　被覆層４０は、複数のマイクロレンズ３１の曲面３１ａの少なくとも一部を被覆する構成であり、かかる構成であることにより複数のマイクロレンズ３１及びレンズ部３０を保護する作用を有する。また、被覆層４０は、好ましくは、複数のマイクロレンズ３１同士を連結する連続層であり、かかる構成であることにより各マイクロレンズ３１の基板１０からの剥離を抑制する作用を有する。また、被覆層４０は、図４に示すように、好ましくは基板１０上に互いに離間して配置されているマイクロレンズ３１の間の隙間３０ａにも充填されている構成であり、より好ましくは複数のマイクロレンズ３１の基板１０と接していない全ての表面を被覆している構成である。かかる構成では、マイクロレンズ３１と被覆層４０の接触面積を大きくすることができるので、層間で剥離が生じることを抑制しやすくなる。
　かかる構成において、被覆層４０を形成する材料の屈折率を適宜調整することにより、マイクロレンズ３１の曲面３１ａにおける光の入射効率を向上させるとともに、マイクロレンズ３１の側面から被覆層４０へ光が漏出するのを抑制する作用を有する。また、かかる構成において、被覆層４０を形成する材料の屈折率を適宜調整することにより、マイクロレンズ３１において曲面３１ａと対向する下面からマイクロレンズ３１に入射した光について、側面から被覆層４０へ光が漏出するのを抑制することができ、曲面３１ａからの光の出射効率を向上させることができる。なお、マイクロレンズ３１の側面から被覆層４０へ光が漏出するのを抑制することができることにより、混色を防ぐことができる。
　被覆層４０の屈折率は、マイクロレンズ３１より（複数のマイクロレンズ３１のいずれより）低くかつ空気より高いことが好ましい。このように屈折率を調整することにより、マイクロレンズ３１に入射した光は、マイクロレンズ３１と被覆層４０との界面において全反射しやすく、光の利用効率を向上させることができる。被覆層４０の屈折率は、好ましくは１．１０以上であり、より好ましくは１．２０以上である。被覆層４０の屈折率は、好ましくは１．６０以下、より好ましくは１．４９以下、さらに好ましくは１．４５以下である。なお、本願発明において被覆層の屈折率は、５８９ｎｍの波長における屈折率を意味する。
　図６は、レンズ素子１を固体撮像素子に配置して用いる態様において、被覆層４０へ光が漏出することを抑制することができることを模式的に示す図である。レンズ素子１を固体撮像素子に配置して用いる態様において、光は、マクロレンズ３１の曲面３１ａから入射する。光がマイクロレンズ３１内において、側面３１ｂに到達することがあったとしても、マイクロレンズ３１と被覆層４０との界面において光が全反射することにより、被覆層４０への光の漏出を抑制することができる。
　図７は、レンズ素子１を表示装置に配置して用いる態様において、被覆層４０へ光が漏出することを抑制することができることを模式的に示す図である。レンズ素子１を表示装置に配置して用いる態様において、光は、マイクロレンズは曲面３１ａと対向する下面３１ｃから入射する。光がマイクロレンズ３１内において、側面３１ｂに到達することがあったとしても、マイクロレンズ３１と被覆層４０との界面において光が全反射することにより、被覆層４０への光の漏出を抑制することができる。
　被覆層４０は、基板１０とは反対側の表面４０ａが平坦（高低差が小さい）であることが好ましい。平坦性が高いほど、被覆層４０の表面４０ａでの光が反射する割合を低減することができ、光の利用効率の向上を図ることができる。平坦性の程度は、例えば、基板１０の表面から被覆層４０の表面４０ａまでの距離をＬとすると、Ｌの最小値は、Ｌの最大値の１／２以上であることが好ましく、２／３以上であることがより好ましい。本明細書では、Ｌの最小値がＬの最大値の１／２以上である場合に、被覆層４０の表面４０ａが平坦であるとする。被覆層４０は、基板１０とは反対側の表面４０ａの表面粗さが２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。
　［レンズ素子の製造方法］
　第２の実施形態のレンズ素子２の製造方法の一例を説明する。図４はレンズ部３０が３色のマイクロレンズ３１（それぞれ、「マイクロレンズ３１Ａ」、「マイクロレンズ３１Ｂ」、「マイクロレンズ３１Ｃ」、とする。）を有するレンズ素子２である。レンズ部３０において、マイクロレンズ３１Ａ、マイクロレンズ３１Ｂ、マイクロレンズ３１Ｃの順に形成する製造方法について具体的に説明する。マイクロレンズ３１Ａ、マイクロレンズ３１Ｂ、マイクロレンズ３１Ｃは、それぞれ異なる分光特性を有し、異なる光硬化性樹脂組成物Ａ、光硬化性樹脂組成物Ｂ、光硬化性樹脂組成物Ｃから形成されているものとする。光硬化性樹脂組成物Ａ、Ｂ、Ｃは、例えば、含まれる着色剤の種類のみが異なり、ほかは同じ組成の樹脂組成物を用いてもよく、着色剤、樹脂、重合性化合物、及び光重合開始剤の種類が全て異なっていてもよい。光硬化性樹脂組成物Ａ、Ｂ、Ｃにより形成されるマイクロレンズ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの屈折率は、好ましくは１．５０以上であり、より好ましくは１．６０以上である。マイクロレンズ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの屈折率は、好ましくは１．８０以下である。マイクロレンズ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、屈折率が同じであっても異なっていてもよい。なお、本願発明においてマイクロレンズの屈折率は、３８０ｎｍ－７８０ｎｍの可視光領域における透過率が最大となる波長における屈折率を意味してもよく、また被覆層４０の屈折率との対比ができるように５８９ｎｍの波長における屈折率を意味するものとしてもよい。
　レンズ素子２は、基板１０の上に複数のマイクロレンズ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを配置してレンズ部３０を形成する工程（ａ）と、被覆層４０を形成する工程（ｂ）と、を順に有する。
　第１の実施形態のレンズ素子１は、基板１０の上に複数のマイクロレンズ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを配置してレンズ部３０を形成する工程（ａ）を少なくとも有する。
　＜レンズ部形成工程：工程（ａ）＞
　工程（ａ）は、基板１０の上にマイクロレンズ３１Ａ、マイクロレンズ３１Ｂ、マイクロレンズ３１Ｃを順に形成する工程を有する。かかる工程について説明する。
　まず、図５（ａ）に示すように、光硬化性樹脂組成物Ａを基板１０の上に塗布して光硬化性樹脂組成物層２０Ａを形成する（光硬化性樹脂組成物層形成工程、工程（ａ１））。光硬化性樹脂組成物層２０Ａは必要に応じて乾燥させる。その後、図５（ｂ）に示すように、光硬化性樹脂組成物層２０Ａを選択的に露光する（露光工程、工程（ａ２））。図５（ｂ）において、光硬化性樹脂組成物層２０Ａ中、選択的に露光された領域を領域２１Ａとして示す。光硬化性樹脂組成物層２０Ａの選択的な露光は、例えばフォトマスク５０を介して光を照射したり、スポットで光を照射したりすることにより実施することができる。露光工程では、光硬化性樹脂組成物層２０Ａを飽和露光量の２．０倍以上の露光量で露光する。その後、光硬化性樹脂組成物層２１Ａを現像する（現像工程）。現像工程の後にポストベーク工程を有していてもよく、ポストベーク工程は現像工程に続いて行ってもよい。以上の工程を経ることにより、図５（ｃ）に示すように、基板１０の上に、マイクロレンズ３１Ａが形成される。
　次に、基板１０上にマイクロレンズ３１Ｂを形成する。マイクロレンズ３１Ｂは、マイクロレンズ３１Ａが形成されている基板１０上に、光硬化性樹脂組成物Ｂを用いて、上記したマイクロレンズ３１Ａの形成と同じ方法により、光硬化性樹脂組成物層形成工程、露光工程、現像工程を順に行うことにより形成する。
　次に、基板１０上にマイクロレンズ３１Ｃを形成する。マイクロレンズ３１Ｃは、マイクロレンズ３１Ａとマイクロレンズ３１Ｂが形成されている基板１０上に、光硬化性樹脂組成物Ｃを用いて、上記したマイクロレンズ３１Ａの形成と同じ方法により、光硬化性樹脂組成物層形成工程、露光工程、現像工程を順に行うことにより形成する。以下、マイクロレンズ３１Ａの各形成工程をより詳細に説明する。マイクロレンズ３１Ｂ、３１Ｃの各形成工程の詳細についても同様である。
　＜光硬化性樹脂組成物層形成工程＞
　光硬化性樹脂組成物としては、露光工程での光の照射により重合し、かつ未露光部は現像工程での現像により溶出する性質を有するものであれば限定されない。光硬化性樹脂組成物については、後段で具体例を示す。
　基板１０としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミナケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラス等のガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂板、シリコン、上記基板上にアルミニウム、銀、銀／銅／パラジウム合金薄膜等を形成したものが用いられる。
　光硬化性樹脂組成物の塗布方法は、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ＣＡＰコーティング法、ダイコーティング法などが挙げられる。また、ディップコーター、バーコーター、スピンコーター、スリット＆スピンコーター、スリットコーター（ダイコーター、カーテンフローコーター、スピンレスコーターとも呼ばれることがある）、ローラーなどのコーターを用いて塗布してもよい。なかでも、スピンコーターを用いて塗布することが好ましい。
　光硬化性樹脂組成物層２０Ａを乾燥する方法としては、自然乾燥、通風乾燥、減圧乾燥などが挙げられる。具体的な加熱温度としては、３０～１２０℃程度が挙げられ、６０～１００℃程度が好ましい。加熱時間としては、１０秒間～６０分間程度が適しており、３０秒間～３０分間程度が好ましい。減圧乾燥は、５０～１５０Ｐａ程度の圧力下、２０～２５℃程度の温度範囲で行うことが例示される。光硬化性樹脂組成物が溶媒を含む場合、上述の乾燥により、溶媒を除去することができる。
　光硬化性樹脂組成物層２０Ａの厚みは、特に限定されず、用いる材料、レンズ素子の用途等によって適宜調整することができ、例えば、乾燥後の厚みが０．１～３０μｍ程度、好ましくは０．１～２０μｍ程度、より好ましくは０．３～１０μｍ程度、さらに好ましくは０．５～１０μｍ程度が例示される。
　＜露光工程＞
　光硬化性樹脂組成物層２０Ａの選択的な露光は、例えば、フォトマスク５０を介して露光することにより行うことができる。フォトマスク５０として、目的とするパターンに応じて除去したい部分に対応して遮光部が形成されたマスクを用いる。露光に用いられる光源としては、波長３００ｎｍを超える光源であってもよく、波長３００ｎｍ以下の光源であってもよい。例えば、３５０ｎｍ未満の光を、この波長域をカットするフィルタを用いてカットしたり、４３６ｎｍ付近、４０８ｎｍ付近、３６５ｎｍ付近の光を、これらの波長域を取り出すバンドパスフィルタを用いて選択的に取り出したりしてもよい。また、２４８ｎｍ（ＫｒＦ線）、１９３ｎｍ（ＡｒＦ線）などを用いてもよい。光源としては、水銀灯、発光ダイオード、メタルハライドランプ、ハロゲンランプや、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等のエキシマレーザーが挙げられる。露光面全体に均一に平行光線を照射することや、フォトマスク５０と光硬化性樹脂組成物層２０Ａとの正確な位置合わせを行うことができるため、マスクアライナ、ステッパ等の露光装置を用いることが好ましい。
　ここで、光硬化性樹脂組成物層２０Ａは、飽和露光量の２．０倍以上の露光量で露光されるようにする。光硬化性樹脂組成物層２０Ａは、露光工程での露光量によって現像工程での残膜率が異なる。光硬化性樹脂組成物層２０Ａは、露光量の増大とともに残膜率が増加し、残膜率が１００％に達した後は露光量を増加させても残膜率は１００％を維持したままとなる。残膜率は下記の式（１）により算出される。
　残膜率（％）＝（現像後の膜厚／現像前の膜厚）×１００　　　（１）
　本明細書において、光硬化性樹脂組成物層２０Ａの飽和露光量は、残膜率が９５％以上１００％以下となる最小露光量（以下、「絶対最小露光量」とも称する。）とする。実際の測定において、露光量を段階的に増加させて測定上の最小露光量（以下、「測定最小露光量」とも称する。）を測定する。具体的には、露光量を段階的に増加させて、露光量ａで露光した後に、次に大きい露光量ｂで露光したときに残膜率が初めて９５％を上回った場合に、残膜率が９５％以上１００％以下となる測定最小露光量はｂと測定され、したがって絶対最小露光量ｘはａ＜ｘ＜ｂを満たす値であることがわかる。露光工程における露光量をｂの２倍以上となるように調整することにより、飽和露光量であるｘの２倍以上とすることができる。すなわち、測定最小露光量ｂが得られていれば、必ずしも飽和露光量に相当する絶対最小露光量ｘを決定する必要はない。測定最小露光量ｂは、例えば以下の方法により測定することができる。
　（測定最小露光量ｂの測定）
　光硬化性樹脂組成物層２０Ａと同一の組成の光硬化性樹脂組成物を同一の塗布方法によって基板上に塗布し同一の条件で乾燥して得られた同一の厚みの光硬化性樹脂組成物層に対して、露光機（ＴＭＥ－１５０ＲＳＫ；トプコン（株）製、光源；超高圧水銀灯）を用いて、大気雰囲気下、露光量（３６５ｎｍ基準）を１ｍＪ／ｃｍ２～５００ｍＪ／ｃｍ２の範囲で１１水準（１，１０，１５，２０，４０，６０，１００，１５０，２００，３００，５００）で順次増加させてそれぞれ光照射する。なお、この光照射は、超高圧水銀灯からの放射光を、光学フィルタ（ＵＶ－３１；旭テクノグラス（株）製）を通過させて行う。光照射後の光硬化性樹脂組成物層の厚みを測定して現像前の膜厚とする。現像工程と同じ現像液及び同じ現像条件で現像し、ポストベークを行うことにより硬化膜を得る。かかる硬化膜の厚みを測定して現像後の膜厚とする。現像前の膜厚と現像後の膜厚は、接触式膜厚測定装置（ＤＥＫＴ　ＡＫ６Ｍ、（株）アルバック製）により測定する。
　上記測定において、例えば露光量が６０ｍＪ／ｃｍ２のときには残膜率が９３％であり、露光量が１００ｍＪ／ｃｍ２のときに残膜率が９９％であった場合に、実際の測定における残膜率が９５％以上１００％以下となる測定最小露光量ｂは１００ｍＪ／ｃｍ２となる。
　したがって、測定最小露光量ｂは１００ｍＪ／ｃｍ２の場合、露光工程において測定最小露光量ｂの２倍以上である２００ｍＪ／ｃｍ２以上の露光量で光硬化性樹脂組成物層２０Ａを露光することにより、飽和露光量の２倍量以上の露光量で露光することができる。
　露光工程における光硬化性樹脂組成物層２０Ａの露光量を飽和露光量を超えた範囲で調整することにより、現像工程を経て得られるドットパターンについて各ドットの表面の形状を調整することができ、飽和露光量の２．０倍量以上とした場合に、レンズとして機能しうる凸面形状の表面を有するドットが得られる。
　光硬化性樹脂組成物層２０Ａの露光量は、飽和露光量の２．０倍量以上の露光量であれば特に限定されないが、飽和露光量の２．１倍量以上、２．２倍量以上、２．３倍量以上であってもよく、好ましくは飽和露光量の３．０倍量以下である。
　＜現像工程＞
　露光工程後、光硬化性樹脂組成物層２０Ａを現像する現像工程を行う。露光後の光硬化性樹脂組成物層２０Ａを現像液に接触させて現像することにより、光硬化性樹脂組成物層２０Ａの未露光部が現像液に溶解して除去されて、基板１０上にパターンを有する光硬化性樹脂組成物層２０Ａが形成される。現像液としては、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等のアルカリ性化合物の水溶液が好ましい。これらのアルカリ性化合物の水溶液中の濃度は、好ましくは０．０１～１０質量％、より好ましくは０．０３～５質量％である。さらに、現像液は、界面活性剤を含んでいてもよい。現像方法は、パドル法、ディッピング法及びスプレー法等のいずれでもよい。さらに現像時に基板１０を任意の角度に傾けてもよい。現像後は、水洗することが好ましい。
　＜ポストベーク工程＞
　現像工程後に、例えば波長２５４～３５０ｎｍの光を用いた後露光工程により硬化する工程を行ってもよく、ポストベーク工程により硬化する工程を行ってもよい。好ましくは、光硬化性樹脂組成物層２０Ａを水洗しポストベーク工程を行う。ポストベーク工程は、製造に要する時間を短くできる点で、現像工程後の水洗後に続いて行うことが好ましい。ポストベーク工程を行うことによりレンズの耐久性（耐溶剤性）を向上させることができる。
　ポストベーク工程は、基板上の光硬化性樹脂組成物層２０Ａを加熱する工程である。加熱は、通常、オーブン、ホットプレート等の加熱装置を用いて行う。加熱温度は、好ましくは６０～２６０℃である。加熱温度が、このような温度であると、膜中に不要な溶剤が残存することを防ぐことができる。加熱時間は、好ましくは１～１２０分間、より好ましくは１０～６０分間である。
　［光硬化性樹脂組成物］
　本発明のレンズを製造する方法において用いられる光硬化性樹脂組成物は、上述の通り、露光工程での光の照射により重合し、かつ未露光部は現像工程での現像により溶出する性質を有するものであり、また所望の分光特性を有するものであれば限定されない。以下、本発明において好適に用いられる光硬化性樹脂組成物の一形態を説明する。各成分として例示する化合物は、特に断りのない限り、単独で又は複数種を組合せて使用することができる。
　本実施形態の光硬化性樹脂組成物は、樹脂（以下、樹脂（Ａ）と称する。）、重合性化合物（以下、重合性化合物（Ｃ）と称する。）、光重合開始剤（以下、光重合開始剤（Ｄ）と称する。）、着色剤、及び溶剤（以下、溶剤（Ｅ）と称する。）を含む。さらに、重合開始助剤（以下、重合開始助剤（Ｈ）と称する。）を含んでいてもよい
　＜樹脂（Ａ）＞
　樹脂（Ａ）は、アルカリ可溶性樹脂であることが好ましく、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも１種に由来する構成単位（Ａａ）（以下「構成単位（Ａａ）」と称する。）を有する樹脂がより好ましい。樹脂（Ａ）は、さらに、カルバゾール環を有する構成単位（Ａｂ）（以下「構成単位（Ａｂ）」と称する。）を有することがより好ましい。なお、本明細書において、「（メタ）アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸よりなる群から選ばれる少なくとも１種の化合物を表す。「（メタ）アクリロイル」及び「（メタ）アクリレート」等の表記も、同様の意味を有する。
　構成単位（Ａａ）を導く単量体としては、具体的には、例えば、
　アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ｏ－、ｍ－、ｐ－ビニル安息香酸等の不飽和モノカルボン酸類；
　マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、３－ビニルフタル酸、４－ビニルフタル酸、３，４，５，６－テトラヒドロフタル酸、１，２，３，６－テトラヒドロフタル酸、ジメチルテトラヒドロフタル酸、１，４－シクロヘキセンジカルボン酸等の不飽和ジカルボン酸類；
　無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、ビニルフタル酸無水物，テトラヒドロフタル酸無水物等の不飽和ジカルボン酸類無水物；
　α－（ヒドロキシメチル）アクリル酸のような、同一分子中にヒドロキシ基及びカルボキシ基を含有する不飽和アクリレート類等が挙げられる。
　これらのうち、共重合反応性の点や得られる樹脂のアルカリ水溶液への溶解性の点から、アクリル酸、メタクリル酸等が好ましい。
　構成単位（Ａｂ）を導く単量体としては、具体的には、カルバゾール環を有する不飽和化合物が挙げられる。樹脂（Ａ）が構成単位（Ａｂ）を含むことにより、得られる膜の屈折率を向上させることができる。
　カルバゾール環を有する不飽和化合物は、好ましくは式（ＩＩＩ）で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　［式（ＩＩＩ）中、Ｒ１は、水素原子、メチル基、またはヒドロキシメチル基を表す。
　Ｒ２～Ｒ９は、互いに独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１～２０の飽和炭化水素基又は炭素数６～２０のアリール基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、アルコキシ基又はアリール基で置換されていてもよい。
　Ｘは、単結合、炭素数１以上のアルカンジイル基、もしくは－ＣＯ（－Ｏ－Ｘ０）ｍ－（Ｘ０は炭素数１以上のアルカンジイル基を表し、ｍは０以上の整数を表す。）を表す。
　式（ＩＩＩ）で表される化合物としては、Ｎ－ビニルカルバゾール、Ｎ－アリルカルバゾール、Ｎ－（メタ）アクリロイルカルバゾール、２－（９－カルバゾリル）エチル（メタ）アクリレート、２－（９－カルバゾリル）エトキシエチル（メタ）アクリレート、２－（９－カルバゾリル）－２－メチルエチル（メタ）アクリレート、２－（９－カルバゾリル）－１－メチルエチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
　樹脂（Ａ）は、構成単位（Ａａ）及び構成単位（Ａｂ）とは異なる構成単位（Ａｃ）を有していてもよい。
　構成単位（Ａｃ）としては、炭素数２～４の環状エーテル構造（例えば、オキシラン環、オキセタン環及びテトラヒドロフラン環からなる群から選ばれる少なくとも１種）を有する不飽和化合物に由来する構成単位、側鎖にエチレン性不飽和結合を有する構成単位及びその他の構成単位が挙げられる。
　炭素数２～４の環状エーテル構造（例えば、オキシラン環、オキセタン環及びテトラヒドロフラン環からなる群から選ばれる少なくとも１種）を有する不飽和化合物としては、例えば、グリシジル（メタ）アクリレート、β－メチルグリシジル（メタ）アクリレート、グリシジルビニルエーテル、グリシジルオキシメチルスチレン；ビニルシクロヘキセンモノオキサイド、１，２－エポキシ－４－ビニルシクロヘキサン（例えば、セロキサイド２０００；（株）ダイセル製）、３，４－エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレート（例えば、サイクロマーＡ４００；（株）ダイセル製）、３，４－エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレート（例えば、サイクロマーＭ１００；（株）ダイセル製）、３，４－エポキシトリシクロ［５．２．１．０2,6］デシル（メタ）アクリレート；３－メチル－３－（メタ）アクリルロイルオキシメチルオキセタン、３－エチル－３－（メタ）アクリロイルオキシメチルオキセタン；テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート等が挙げられる。
　側鎖にエチレン性不飽和結合を有する構成単位を有する構成単位は、構成単位（Ａａ）を含む共重合体に炭素数２～４の環状エーテル構造を有する不飽和化合物を付加させるか、炭素数２～４の環状エーテル構造を有する不飽和化合物に由来する構成単位を含む共重合体に不飽和カルボン酸を付加させることにより製造することができる。後者の樹脂には、さらにカルボン酸無水物を反応させてもよい。
　その他の構成単位を導く単量体としては、例えば、
　メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレートシクロヘキシル（メタ）アクリレート、２－メチルシクロヘキシル（メタ）アクリレート、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デカン－８－イル（メタ）アクリレート、トリシクロ［５．２．１．０２，６］デセン－８－イル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートＮ－フェニルマレイミド、Ｎ－シクロヘキシルマレイミド、Ｎ－ベンジルマレイミド、スチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。
　樹脂（Ａ）のポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは３，０００～１００，０００、より好ましくは５，０００～５０，０００、さらに好ましくは５，０００～２０，０００、とりわけ好ましくは５，０００～１０，０００である。樹脂（Ａ）の重量平均分子量（Ｍｗ）が前記の範囲内にあると、光硬化性樹脂組成物の塗布性が良好となる傾向がある。
　樹脂（Ａ）の分散度［重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）］は、好ましくは１．１～６．０、より好ましくは１．２～４．０である。分散度が前記の範囲内にあると、得られる膜は耐薬品性に優れる傾向がある。
　樹脂（Ａ）の酸価は、好ましくは３０ｍｇ－ＫＯＨ／ｇ以上１８０ｍｇ－ＫＯＨ／ｇ以下、より好ましくは４０ｍｇ－ＫＯＨ／ｇ以上１５０ｍｇ－ＫＯＨ／ｇ以下、さらに好ましくは５０ｍｇ－ＫＯＨ／ｇ以上１３５ｍｇ－ＫＯＨ／ｇ以下である。ここで酸価は樹脂１ｇを中和するために必要な水酸化カリウムの量（ｍｇ）として測定される値であり、水酸化カリウム水溶液を用いて滴定することにより求めることができる。樹脂（Ａ）の酸価が前記の範囲内にあると、得られる膜は基板との密着性に優れる傾向がある。
　本発明の光硬化性樹脂組成物における樹脂（Ａ）の含有率は、本発明の光硬化性樹脂組成物の固形分の総量に対して、好ましくは５質量％以上７０質量％以下、より好ましくは１０質量％以上６０質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以上５５質量％以下である。樹脂（Ａ）の含有率が前記の範囲内にあると、得られる膜は耐熱性に優れ、かつ基板との密着性及び耐薬品性に優れる傾向がある。ここで、光硬化性樹脂組成物の固形分とは、本発明の光硬化性樹脂組成物の総量から溶剤（Ｅ）の含有量を除いた量のことをいう。
　＜重合性化合物（Ｃ）＞
　重合性化合物（Ｃ）は、熱又は光重合開始剤（Ｄ）の作用により反応するモノマーであり、該モノマーとして、例えば、エチレン性不飽和結合を有する化合物が挙げられ、好ましくは（メタ）アクリル酸エステル化合物が挙げられる。
　重合性化合物としては、（メタ）アクリルロイル基を３つ以上有する（メタ）アクリル化合物が好ましく、トリメチロールプロパントリ（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、ペンタエリスリトールテトラ（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、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートがより好ましい。
　重合性化合物（Ｃ）の重量平均分子量は、好ましくは１５０以上２，９００以下、より好ましくは２５０以上１，５００以下である。
　本発明の光硬化性樹脂組成物における重合性化合物（Ｃ）の含有量は、光硬化性樹脂組成物の固形分の総量に対して、例えば１質量％以上９９質量％以下であってよく、好ましくは５質量％以上９０質量％以下、より好ましくは８質量％以上８０質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以上７０質量％以下である。重合性化合物（Ｃ）の含有量が前記の範囲内にあると、得られる膜の耐薬品性及び機械強度を良好にすることができる。
　＜光重合開始剤（Ｄ）＞
　光重合開始剤（Ｄ）は、光の作用により活性ラジカル、酸等を発生し、重合性化合物（Ｃ）の重合を開始しうる化合物であれば特に限定されることなく、公知の光重合開始剤を用いることができる。光重合開始剤（Ｄ）としては、Ｏ－アシルオキシム化合物、アルキルフェノン化合物、トリアジン化合物、アシルホスフィンオキサイド化合物及びビイミダゾール化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む光重合開始剤が好ましく、Ｏ－アシルオキシム化合物を含む光重合開始剤がより好ましい。これらの光重合開始剤であると、高感度であり、かつ可視光領域における透過率が高くなる傾向がある。
　このような光重合開始剤としては、例えば、Ｎ－ベンゾイルオキシ－１－（４－フェニルスルファニルフェニル）ブタン－１－オン－２－イミン、Ｎ－ベンゾイルオキシ－１－（４－フェニルスルファニルフェニル）オクタン－１－オン－２－イミン、Ｎ－ベンゾイルオキシ－１－（４－フェニルスルファニルフェニル）－３－シクロペンチルプロパン－１－オン－２－イミン、２－メチル－２－モルホリノ－１－（４－メチルスルファニルフェニル）プロパン－１－オン、２－ジメチルアミノ－１－（４－モルホリノフェニル）－２－ベンジルブタン－１－オン、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，４－ビス（トリクロロメチル）－６－ピペロニル－１，３，５－トリアジン、２，４，６－トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、２，２’－ビス（２－クロロフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニルビイミダゾール等が挙げられる。
　本発明の光硬化性樹脂組成物における光重合開始剤（Ｄ）の含有量は、樹脂（Ａ）と重合性化合物（Ｃ）との合計量１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部以上３０質量部以下、より好ましくは０．３質量部以上２０質量部以下である。光重合開始剤（Ｄ）の含有量が前記の範囲内にあると、得られるパターンの可視光透過部の透過率が高い傾向がある。
　＜重合開始助剤（Ｈ）＞
　重合開始助剤（Ｈ）は、光重合開始剤（Ｄ）とともに、光重合開始剤（Ｄ）によって重合が開始された重合性化合物（Ｃ）の重合を促進するために用いられる化合物、もしくは増感剤である。重合開始助剤（Ｈ）を含む場合、通常、光重合開始剤（Ｄ）と組み合わせて用いられる。
　重合開始助剤（Ｈ）としては、４，４’－ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン（通称ミヒラーズケトン）、４，４’－ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、９，１０－ジメトキシアントラセン、２，４－ジエチルチオキサントン、Ｎ－フェニルグリシン等が挙げられる。
　本発明の光硬化性樹脂組成物が重合開始助剤（Ｈ）を含む場合、その含有量は、樹脂（Ａ）と重合性化合物（Ｃ）との合計含有量１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部以上３０質量部以下、より好ましくは０．２質量部以上１０質量部以下である。重合開始助剤（Ｈ）の量が前記の範囲内にあると、パターンを形成する際、さらに高感度になる傾向にある。
　＜着色剤＞
　着色剤は、染料及び顔料からなる群から選択される少なくとも１種を含む。着色剤は、好ましくは２種の染料の組合せ又は少なくとも１種の染料と少なくとも１種の顔料との組合せを含み、より好ましくは２種の染料の組合せ又は１種の染料と１種の顔料との組合せを含む。
　染料としては、公知の染料を使用することができ、溶剤染料、酸性染料、直接染料、媒染染料等が挙げられ、例えば、カラーインデックス（The Society of Dyers and Colourists出版）でソルベント、アシッド、ベーシック、リアクティブ、ダイレクト、ディスパース、モルダント、又はバット等の染料に分類されている化合物や、染色ノート（色染社）に記載されている公知の染料が挙げられる。染料は、マイクロレンズアレイの所望する分光特性に合わせて適宜選択すればよい。これらの染料は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。染料は、有機溶剤可溶性染料が好ましい。顔料としては、有機顔料、無機顔料が挙げられ、カラーインデックス（The　Society　of　Dyers　and　Colourists出版）でピグメントに分類されている化合物が挙げられる。
　＜溶剤（Ｅ）＞
　本発明の光硬化性樹脂組成物は、溶剤（Ｅ）を含有する。溶剤（Ｅ）としては、特に限定されず、当該分野で通常使用される溶剤を挙げることができる。例えば、エステル溶剤（分子内に－ＣＯＯ－を含み、－Ｏ－を含まない溶剤）、エーテル溶剤（分子内に－Ｏ－を含み、－ＣＯＯ－を含まない溶剤）、エーテルエステル溶剤（分子内に－ＣＯＯ－と－Ｏ－とを含む溶剤）、ケトン溶剤（分子内に－ＣＯ－を含み、－ＣＯＯ－を含まない溶剤）、アルコール溶剤（分子内にＯＨを含み、－Ｏ－、－ＣＯ－及び－ＣＯＯ－を含まない溶剤）、芳香族炭化水素溶剤、アミド溶剤、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
　溶剤としては、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、２－ヒドロキシイソブタン酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ－ブチル、酢酸イソブチル、ギ酸ペンチル、酢酸イソペンチル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、シクロヘキサノールアセテート及びγ－ブチロラクトンのエステル溶剤；
　エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル３－メトキシ－３－メチルブタノールジエチレングリコールジメチルエーテルジエチレングリコールエチルメチルエーテル等のエーテル溶剤；３－メトキシプロピオン酸エチル、３－エトキシプロピオン酸メチル、３－メトキシブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエーテルエステル溶剤；４－ヒドロキシ－４－メチル－２－ペンタノンヘプタノン、４－メチル－２－ペンタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン溶剤；ブタノール、ヘキサノールプロピレングリコール等のアルコール溶剤；Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド及びＮ－メチルピロリドン等のアミド溶剤等が挙げられる。
　溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、３－エトキシプロピオン酸エチル及び４－ヒドロキシ－４－メチル－２－ペンタノンがより好ましい。
　溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、３－エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、エチレングリコールエチルメチルエーテル、シクロヘキサノン、メトキシブタノール及びメトキシブチルアセテートが好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートがより好ましい。
　本発明の光硬化性樹脂組成物における溶剤（Ｅ）の含有率は、光硬化性樹脂組成物の総量に対して、通常９９．９９質量％以下であり、好ましくは４０質量％以上９９質量％以下、より好ましくは５０質量％以上９７質量％以下、さらに好ましくは６０質量％以上９５質量％以下、よりさらに好ましくは６５質量％以上９０質量％以下である。言い換えると、本発明の光硬化性樹脂組成物の固形分の総量は、通常０．０１質量％以上であり、好ましくは１質量％以上６０質量％以下、より好ましくは３質量％以上５０質量％以下、さらに好ましくは５質量％以上４０質量％以下、よりさらに好ましくは１０質量％以上３５質量％以下である。溶剤（Ｅ）の含有率が前記の範囲内にあると、塗布時の平坦性が良好になり、またカラーフィルタを形成した際に色濃度が不足しないために表示特性が良好となる傾向がある。
　＜その他の成分＞
　本発明の光硬化性樹脂組成物には、必要に応じて、充填剤、その他の高分子化合物、レベリング剤、酸化防止剤、硬化剤、紫外線吸収剤、連鎖移動剤、密着促進剤等、当該技術分野において公知の添加剤を含有していてもよい。
　＜光硬化性樹脂組成物の製造方法＞
　本実施形態の光硬化性樹脂組成物は、樹脂（Ａ）、重合性化合物（Ｃ）、光重合開始剤（Ｄ）、着色剤、及び溶剤（Ｅ）、さらに、重合開始助剤（Ｈ）等のその他の成分を、公知の方法で混合することにより製造することができる。混合後は、孔径０．０５～１．０μｍ程度のフィルタでろ過することが好ましい。
　＜被覆層形成用樹脂組成物＞
　被覆層４０は被覆層形成用樹脂組成物により形成される。被覆層形成用樹脂組成物としては、樹脂、重合性化合物、及び光重合開始剤等を含む。被覆層形成用樹脂組成物の屈折率は、光硬化性樹脂組成物の屈折率より低ければよく、前述の光硬化性樹脂組成物で記載した樹脂、重合性化合物、及び光重合開始剤と同様のものが使用される。被覆層形成用樹脂組成物における樹脂としては、前述の構成単位（Ａａ）及び構成単位（Ａｃ）を有することが好ましい。
　被覆層形成用樹脂組成物を基板１０に積層させる方法としては、被覆層形成用樹脂組成物を、レンズ部３０の表面に、各マイクロレンズ３１の露出している表面を全て被覆するように塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させることができる。
　塗布は、例えばマイクログラビアコート法、ロールコート法、ディッピングコート法、スピンコート法、ダイコート法、キャスト転写法、フローコート法、スプレーコート法といった通常の方法により行うことができる。被覆層の光学特性を高めやすい観点からは、マイクログラビアコート法又はダイコート法により被覆層形成用組成物を積層させることが好ましい。
　その後、活性エネルギー線を照射することにより、被覆層形成用組成物が硬化して、目的とする被覆層が得られる。活性エネルギー線としては、例えば電子線、紫外線、可視光線などが挙げられ、使用する被覆層形成用組成物の種類に応じて適宜選択される。照射する活性エネルギー線の強度、照射時間などは、用いる被覆層形成用組成物の種類、被覆層の厚みなどに応じて適宜選択される。活性エネルギー線は、不活性ガス雰囲気中で照射してもよい。窒素雰囲気中で活性エネルギー線を照射するには、例えば不活性ガスでシールした容器の中で活性エネルギー線照射を行えばよく、不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガスなどが使用できる。
　１，２　レンズ素子、１０　基板、２０　光硬化性樹脂組成物層、３０　レンズ部、４０　被覆層、５０　フォトマスク。

Claims (12)

  1. 　基板と、レンズ部とを有するレンズ素子であって、
    　前記レンズ部は、前記基板上に互いに離間して配置されている複数のマイクロレンズを備え、
    　前記複数のマイクロレンズは、分光特性が異なる２色以上のマイクロレンズを含み、
    　前記マイクロレンズは、光硬化性樹脂組成物からなり、前記基板に接しない表面に凸状の曲面を有する、レンズ素子。
  2. 　被覆層をさらに有し、
    　前記被覆層は、前記複数のマイクロレンズの前記曲面の少なくとも一部を被覆する、請求項１に記載のレンズ素子。
  3. 　前記被覆層は、互いに離間して配置されている前記マイクロレンズの間の空間に充填されている、請求項２に記載のレンズ素子。
  4. 　前記被覆層は、前記複数のマイクロレンズの前記基板と接していない全ての表面を被覆し、かつ表面が平坦である、請求項３に記載のレンズ素子。
  5. 　前記被覆層は、屈折率が前記マイクロレンズの屈折率より低い、請求項４に記載のレンズ素子。
  6. 　前記被覆層は、屈折率が１．１以上である、請求項５に記載のレンズ素子。
  7. 　前記複数のマイクロレンズは、緑、青、および赤、またはシアン、マゼンタ、およびイエローのマイクロレンズを含む、請求項１又は２に記載のレンズ素子。
  8. 　請求項２または３に記載のレンズ素子の製造方法であって、
    　前記基板の上に前記複数のマイクロレンズを配置して前記レンズ部を形成する工程（ａ）と、
    　被覆層形成用樹脂組成物を、前記レンズ部の表面に塗布して塗膜を形成する工程（ｂ１）と、
    　前記塗膜を硬化する工程（ｂ２）と、をこの順に有する製造方法。
  9. 　前記工程（ａ）は、
    　前記基板の上に前記光硬化性樹脂組成物を塗布して光硬化性樹脂組成物層を形成する工程（ａ１）と、
    　前記光硬化性樹脂組成物層を選択的に露光する工程（ａ２）と、を有し、
    　前記工程（ａ２）において、前記光硬化性樹脂組成物層を飽和露光量の２．０倍以上の露光量で露光する、請求項８に記載の製造方法。
  10. 　請求項８に記載の製造方法で用いられる被覆層形成用樹脂組成物。
  11. 　請求項１または２に記載のレンズ素子を備える、固体撮像素子。
  12. 　請求項１または２に記載のレンズ素子を備える、表示装置。
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