JP4276724B2

JP4276724B2 - Optical element and manufacturing method thereof

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Publication number: JP4276724B2
Application number: JP03033199A
Authority: JP
Inventors: 本学山; 林弘典小
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2019-02-08
Also published as: JP2000227506A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子およびその製造方法に関し、特に好適にはＣＣＤ等を用いた撮像装置や、液晶等を用いたディスプレイに用いるのに好適なマイクロレンズアレイおよび反射板ならびにそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から用いられている光学素子のうち、特にマイクロレンズあるいはマイクロレンズを規則的に配置して構成したマイクロレンズアレイは、ファインオプティクス、その他の分野において利用されており、例えば液晶ディスプレイを構成する部品として、またビデオカメラなどに用いられる電荷結合型固体撮像素子（ＣＣＤ）に隣接する部品としての需要が高まっている。
【０００３】
このようなマイクロレンズの製造方法としては、例えば特開平３−２１９０１号公報および特開平５−１６４９０４号公報に記載のように、マスクを介したエッチングによって透明な熱変形樹脂パターンを得た後に、熱変形樹脂パターンを加熱により変形させてマイクロレンズを形成する方法が知られている。しかしながらこの方法は、エッチングの進行が等方性である等の理由のため微細レンズの形成が困難であり、レンズの焦点距離の調整に制約があるうえ、工程が複雑であった。
【０００４】
マイクロレンズの別の製造方法として、例えば特開平２−１６５９３２号公報に記載のように、透明基板上にレンズ用組成物を小滴として吐出した後に硬化させることによってマイクロレンズアレイを形成する方法も知られている。しかしながら、この方法は透明基板とレンズ用組成物との接触角によってレンズ形状が制約されるため、焦点距離を調節することが難しかった。また特定の接触角を得るためには特定の臨界表面エネルギーをもつレンズ用組成物を選択しなければならず、材料選択の幅が狭かった。また接触面の形状は円形に限られ、多角形パターンの接触面を持つことはできなかった。また従来はレンズの焦点距離を短くする、つまり曲率あるいはアスペクト比を高めようとすると、レンズ用組成物と支持体とを反発させなくてはならないので、接着力が悪化する問題点があり、高アスペクト比のレンズを得ることが困難であった。
【０００５】
さらに特開平２−２８２７０２号公報には、従来のフォトレジストによるレンズアレイ形成法を繰り返して積層することにより曲率の高いレンズを形成する方法が開示されている。しかしながら、この方法は、加熱工程が必要であり、この加熱工程において積層物を溶融させるので、レンズの高さや底面形状が一定しない問題点があった。また、１つのレンズ内に反射防止層、散乱防止層など異なる材料を積層したうえで、均一のレンズを形成することが困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の課題を解決するものであって、本発明の目的は、アスペクト比が高い光学素子を提供すること、あるいは異なる特性を有する複数の層からなる光学素子を提供すること、ならびにそのような光学素子を簡単な工程で製造する方法を提供しようとすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決する光学素子の製造方法を検討したところ、濡れ性の違いによるパターンの特定の濡れ性を有する部位に光学素子組成物層を積層することによって製造できることを見出し本発明を完成させた。
【０００８】
したがって本発明の光学素子の製造方法は、濡れ性の違いによるパターンの特定の濡れ性を有する部位に第１光学素子形成用組成物をコーティング法によって付着させる工程と、前記第１光学素子形成用組成物を硬化させて第１光学素子組成物層を得る工程と、前記第１光学素子組成物層と、第１光学素子組成物層がない部分との濡れ性の違いを利用して、前記第１光学素子組成物層上のみに、第２光学素子形成用組成物をコーティング法によって付着させる工程と、前記第２光学素子形成用組成物を硬化させて第２光学素子組成物層を得る工程を少なくとも含むことを特徴とする方法である。
【０００９】
また、本発明の光学素子は濡れ性の違いによるパターンの特定の濡れ性を有する部位に、同じ材料または異なる材料が少なくとも２層以上積層されて形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
製造手順
図１を参照しながら本発明の光学素子の製造方法の一例を説明する。濡れ性の異なるパターン（臨界表面エネルギーの高い部分１１および臨界表面エネルギーの低い部分１２）を有する支持体１３を光学素子形成用原料を含む液体１４（本明細書では、光学素子形成用組成物１４ともいう）に浸し、引き上げると光学素子形成用組成物１４が臨界表面エネルギーの高い部分１１のみに付着する。次いで、臨界表面エネルギーの低い濡れ性の低い部分の濡れ性を変化させない方法により、第１光学素子形成用組成物を硬化装置１５を用いて硬化させ、硬化した光学素子形成用組成物１６（本明細書においては、光学素子組成物層１６ともいう）を有する支持体を再び光学素子形成用組成物１４に浸し、引き上げると第２光学素子形成用組成物１４が第１光学素子組成物層上に付着する。次いで、臨界表面エネルギーの低い濡れ性の低い部分の濡れ性を変化させないように、第２光学素子形成用組成物を硬化装置１５を用いて硬化させる。この浸漬と硬化を所望の回数繰り返すことにより、所望の数だけ積層された光学素子１７を製造することができる。
【００１１】
図２は、このような製造方法を用い、具体的にマイクロレンズ（光学素子）を形成した場合の一例を示す断面図である。支持体２３上に臨界表面エネルギーの高い部分である光触媒含有層（露光部）２１、臨界表面エネルギーの低い部分である光触媒含有層（未露光部）２２が形成され、露光部２１上に第１光学素子組成物層２４、第２光学素子組成物層２５、第３光学素子組成物層２６が形成されている。
【００１２】
付着方法
本発明の光学素子の製造方法において、光学素子形成用組成物はコーティング法によって付着させる。この際、第１光学素子形成用組成物を付着させる部位は、濡れ性の違いによるパターンの特定の濡れ性を有する部位、好ましくは濡れ性が変化して、臨界表面エネルギーが高まり光学素子形成用組成物との濡れ性が高まった部分に付着させる。第２光学素子用組成物以降は、第１光学素子組成物層と第１光学素子組成物層が形成されなかった部分との濡れ性の違いを利用して、例えば、第２光学素子形成用組成物と第１光学素子組成物層との濡れ性を利用して、あるいは第２光学素子形成用組成物と第１光学素子組成物層が形成されなかった部分との反発性を利用して、第１光学素子組成物層上のみに第２光学素子形成用組成物を付着させることができる。
【００１３】
この付着は、２層以上であれば何層行ってもよく、所望の数の層を積層することができる。この場合、３層目以上の層は、好ましくは第１光学素子組成物層（第１光学素子組成物層の上には第２第３などの光学素子組成物層が形成されている）の上のみに形成することができる。しかしながら、３層目以上の層、好ましくは最上層は、第１光学素子組成物層のない部分を含め全面に形成してもよい。
【００１４】
本発明の方法における光学素子形成用組成物の付着法であるコーティング法とは、ディップコーティング法、ビードコーティング法、ノズル吐出法などが挙げられる。
【００１５】
このうちディップコーティング法は、例えば図１に示す方法であり、具体的には、濡れ性の異なるパターンを有する支持体１３を光学素子形成用組成物１４に浸し、支持体１３を引き上げることにより濡れ性の異なるパターンを有する支持体１３に光学素子形成用組成物１４を付着させて持ち上げ、時間の経過とともに光学素子形成用組成物１４を重力によって下方に流れ落とし、平衡状態となった残存光学素子形成用組成物１４を高臨界表面エネルギー部分１１のみに最終的に付着させるという方法が挙げられる。
【００１６】
硬化方法
本発明の方法においては、第１光学素子組成物層部分と第１光学素子組成物層とが形成されていない部分との濡れ性の違いを大きくして、第１光学素子組成物層部分にのみ第２光学素子形成用組成物を付着させる。したがって、好ましくは、第１光学素子形成用組成物を硬化させる方法を、第１光学素子形成用組成物が付着しなかった表面の濡れ性を変化させない方法とする。
【００１７】
濡れ性の違いによるパターンが光触媒を用いて形成されている場合は、光触媒作用を発現しない方法、例えば、窒素雰囲気で硬化する方法、光触媒を作用させない光を用いて硬化する方法、特定条件での熱硬化法を用いることができる。さらに具体的には例えば、禁酸素雰囲気下における紫外線照射を用いる硬化方法、好ましくは禁酸素雰囲気下におけるＥＢ（エレクトロンビーム）照射を用いる硬化方法、可視光線照射を用いる硬化方法、および酸化重合を用いる硬化方法を挙げることができる。
【００１８】
このような、光学素子形成用組成物が付着しなかった表面の濡れ性を変化させない硬化方法は、好ましくは第１層だけではなく、積層するすべての層の硬化に用いることができる。しかしながら、積層する最上層の硬化は、濡れ性を変化させる硬化方法でもよく、また、最上層その他の層を全面形成する場合は、その全面形成する層の１層下の層の硬化においては、濡れ性を変化させる硬化方法でもよい。
【００１９】
積層材料の種類
本発明の光学素子において、積層される材料は、第１層、第２層およびそれ以上の層が同一組成物であってもよく、異なる組成物であってもよい（なお、本明細書においてはパターン形成面あるいは光触媒含有層に近い層から順に第１層、第２層、第３層と表現し、あるいは、パターン形成面に近い層を下層、遠い面を上層と表現する）。異なる組成物を積層する場合であっても、すべて異なる材料であってもよいが、部分的に同一材料を用いてもよい。
【００２０】
異なる材料を積層する場合はどのような組み合わせであってもよいが、例えば、屈折率の異なる材料を用いて積層する、最上層に反射防止材料を積層する、最上層に反射材料を積層することなどが挙げられる。このような積層を行うことにより、例えば反射防止効果付きマイクロレンズアレイ、反射板などを製造できる。この場合、好ましくは反射防止層または反射層は第１光学素子組成物層の形成されていない部分を含め全面に形成することができる。
【００２１】
光学素子
本発明において光学素子とは、光の透過または反射によって、光学的機能を奏する素子であれば限定されないが、具体的には例えば、マイクロレンズ、マイクロレンズアレイ、反射板、および散乱板などを挙げることができる。
【００２２】
濡れ性の違いによるパターン
（濡れ性）
本発明における濡れ性の違いによるパターンを有する表面とは、その表面に光学素子を形成するための材料を含む液体（本明細書において、光学素子形成用組成物ともいう）が付着しやすい部分と付着しにくい部分に区別される濡れ性の違いを有するものである。このように区別される表面を有していれば、特に濡れ性を示す数値は限定されない。
【００２３】
本発明において濡れ性は、飽和炭化水素系の液体などの分散力成分のみを有する液体、水などの水素結合を持つ液体、およびそれ以外の分散力成分と極性成分を持つヨウ化メチレンなどの液体の接触角、または固体表面の表面自由エネルギー、固体表面の臨界表面張力などで評価できる。本発明を限定するものではないが、一例としては本発明に用いる濡れ性の高い部分は、例えば７０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、濡れ性の低い部分は、例えば３０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であることができる。
【００２４】
（濡れ性変化方法）
濡れ性を変化させ、パターンを形成する方法は、表面を改質する方法、表面に濡れ性の異なる被膜を部分的に形成する方法、表面の被膜を部分的に除去し濡れ性の異なる部分を形成する方法、表面全体に被膜を形成しその被膜を部分的に改質する方法などがあげられ、特に限定されない。
【００２５】
このうち好ましい方法は、表面全体に被膜を形成しその被膜を部分的に改質する方法であり、特に、表面全体に光照射によって濡れ性が変化する光触媒含有層を形成し、光照射によってパターンを形成することが好ましい。この方法は、現像が必要ない、パターン形成時に転写や除去にともなうゴミが出ない、大きな段差なく濡れ性の異なる部分が形成できる、材料が安価である等の利点をもち、微細な光学素子を精度良く大量生産を行うことができる点で優れている。
【００２６】
（パターン形状）
光学素子形成用組成物を付着させる部分は、濡れ性が変化した部分または変化しなかった部分のいずれであることもできるが、典型的には、濡れ性が変化した部分である。そのパターン形状は、光学素子を形成できるものであれば特に限定されない。好ましくは、光学素子形成用組成物を付着させるパターン形状は、正方形、円、正六角形などであることができる。
【００２７】
光学素子形成用組成物を付着させる部分の個数は限定されないが、好ましくは多数の付着部分を規則的に設けることが好ましい。
【００２８】
パターンの大きさは、用途に応じて適宜設計できる。本発明の光学素子の製造方法は、微細な光学素子を形成できる点にも特徴があり、微小なものとしては例えば直径２μｍの大きさであることができる。
【００２９】
また、光学素子形成用組成物付着部と非付着部との面積比も限定されないが、例えば１００００：１〜１：１００００であることができる。
【００３０】
光触媒含有層
（濡れ性変化の原理）
本発明の好適態様においては、光の照射によって近傍の物質（バインダーなど）に化学変化を起こすことが可能な光触媒を用いて、光照射を受けた部分に濡れ性の違いによるパターンを形成することができる。本発明の好適態様の光触媒による作用機構は、必ずしも明確なものではないが、光の照射によって光触媒に生成したキャリアが、バインダーなどの化学構造を直接変化させ、あるいは酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によってバインダーなどの化学構造を変化させることにより、表面の濡れ性が変化すると考えられる。
【００３１】
本発明の好適態様では、光触媒により、バインダーの一部である有機基や添加剤の酸化、分解などの作用を用いて、光照射部の濡れ性を変化させて高臨界表面エネルギー化し、非照射部分との濡れ性に大きな差を生じさせ、パターン情報を記録する。
【００３２】
（光触媒材料）
本発明に好適に用いられる光触媒材料としては、例えば酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化すず（ＳｎＯ_２）・チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）・酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）のような金属酸化物を挙げることができるが、特に酸化チタンが好ましい。酸化チタンは、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定であり、毒性もなく、入手も容易である点で有利である。
【００３３】
光触媒としての酸化チタンにおいては、アナターゼ型とルチル型のいずれも使用することができるが、アナターゼ型酸化チタンが好ましい。具体的には例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）、ＳＴＳ−０２、平均結晶子径７ｎｍ）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学、ＴＡ−１５、平均結晶子径１２ｎｍ）を挙げることができる。
【００３４】
光触媒含有層中の光触媒の量は、５重量％〜６０重量％であることが好ましく、２０重量％〜４０重量％であることがより好ましい。
【００３５】
（バインダー成分）
本発明の好適態様において光触媒含有層に用いられるバインダーは、好ましくは主骨格が前記光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであり、例えば、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、あるいは（２）撥水性や撥油性に優れた反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。
【００３６】
前記（１）の場合、一般式Ｙ_ｎＳｉＸ_４−ｎ（ｎ＝０〜３）で表される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水分解化合物が主体であることができる。前記一般式では、Ｙは例えばアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基またはエポキシ基であることができ、Ｘは例えばハロゲン、メトキシル基、エトキシル基、またはアセチル基であることができる。
【００３７】
具体的には、メチルトリクロルシラン、メチルトリブロムシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリｔ−ブトキシシラン；エチルトリクロルシラン、エチルトリブロムシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−プロピルトリクロルシラン、ｎ−プロピルトリブロムシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリイソプロポキシシラン、ｎ−プロピルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−ヘキシルトリクロルシラン、ｎ−ヘキシルトリブロムシラン、ｎ−ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン、ｎ−ヘキシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−ヘキシルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−デシルトリクロルシラン、ｎ−デシルトリブロムシラン、ｎ−デシルトリメトキシシラン、ｎ−デシルトリエトキシシラン、ｎ−デシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−デシルトリｔ−ブトキシシラン；ｎ−オクタデシルトリクロルシラン、ｎ−オクタデシルトリブロムシラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリエトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、ｎ−オクタデシルトリｔ−ブトキシシラン；フェニルトリクロルシラン、フェニルトリブロムシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリｔ−ブトキシシラン；テトラクロルシラン、テトラブロムシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン；ジメチルジクロルシラン、ジメチルジブロムシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン；ジフェニルジクロルシラン、ジフェニルジブロムシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン；フェニルメチルジクロルシラン、フェニルメチルジブロムシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン；トリクロルヒドロシラン、トリブロムヒドロシラン、トリメトキシヒドロシラン、トリエトキシヒドロシラン、トリイソプロポキシヒドロシラン、トリｔ−ブトキシヒドロシラン；ビニルトリクロルシラン、ビニルトリブロムシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリｔ−ブトキシシラン；トリフルオロプロピルトリクロルシラン、トリフルオロプロピルトリブロムシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メタアクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−アミノプロピルトリｔ−ブトキシシラン；γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリｔ−ブトキシシラン；β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン；および、それらの部分加水分解物；およびそれらの混合物を挙げることができる。
【００３８】
また、バインダーとして、特に好ましくはフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンを用いることができ、具体的には、下記のフルオロアルキルシランのの１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、また、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られているものを使用してもよい。
【００３９】
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_９ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_４ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_６ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_８ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_９ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_４ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_６ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
（ＣＦ_３）_２ＣＦ（ＣＦ_２）_８ＣＨ_２ＣＨ_２ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
ＣＦ_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７（Ｃ_６Ｈ_４）Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣＨ_３（ＯＣＨ_３）_２
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_３ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_５ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_９ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_２ＣＨ_３）_３
ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＳＯ_２Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）Ｃ_２Ｈ_４ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３
上記のようなフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンをバインダーとして用いることにより、光触媒含有層の非光照射部の撥水性および撥油性が大きく向上し、光学素子形成用組成物または重合開始剤などの付着を妨げる機能を発現する。
【００４０】
前記（２）の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格を持つ化合物を挙げることができる。
【００４１】
−（Ｓｉ（Ｒ^１）（Ｒ^２）Ｏ）_ｎ−
ただし、ｎは２以上の整数、Ｒ^１、Ｒ^２はそれぞれ炭素数１〜１０の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であることができる。好ましくは全体の４０モル％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルであることができる。また、Ｒ^１および／またはＲ^２がメチル基であるものが臨界表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、好ましくはメチル基が６０モル％以上であり、鎖末端または側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基などの反応性基を有する。
【００４２】
また、前記のオルガノポリシロキサンとともにジメチルポリシロキサンのような架橋反応を起こさない安定なオルガノシリコン化合物をバインダーに混合してもよい。
【００４３】
（光触媒含有層に用いるその他の成分）
本発明に好適に用いられる光触媒含有層には、未露光部の濡れ性を低下させるため界面活性剤を含有させることができる。この界面活性剤は光触媒により分解除去されるものであれば限定されないが、具体的には、好ましくは例えば日本サーファクタント工業製：ＮＩＫＫＯＬＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系の界面活性剤、デュポン社製：ＺＯＮＹＬＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子製：サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ製：メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス製：フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業製：ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム製：フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができる。また、カチオン系、アニオン系、両性界面活性剤を用いることもできる。
【００４４】
また、本発明に好適に用いられる光触媒含有層には、他の成分、例えば、ポリビニルアルコール、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、ジアリルフタレート、エチレンプロピレンジエンモノマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリイミド、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ポリエステル、ポリブタジエン、ポリベンズイミダゾール、ポリアクリロニトリル、エピクロルヒドリン、ポリサルファイド、ポリイソプレン等のオリゴマー、ポリマーを含むことができる。
【００４５】
（光触媒含有層の形成方法）
光触媒含有層の形成方法は特に限定されないが、例えば光触媒を含んだ塗布液を、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコートなどの方法により基材に塗布して形成することができる。また結合剤として紫外線硬化型の成分を含有している場合には、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより、基材上に光触媒を含有した組成物の層を形成することができる。
【００４６】
光触媒等を含む塗布液を用いる場合に、塗布液に使用することができる溶剤としては、特に限定されないが、例えばエタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤を挙げることができる。
【００４７】
（光触媒を作用させる照射光線）
光触媒を作用させるための照射光線は、光触媒を励起することができれば限定されない。このようなものとしては紫外線、可視光線、赤外線の他、これらの光線よりもさらに短波長または長波長の電磁波、放射線であることができる。
【００４８】
例えば光触媒として、アナターゼ型チタニアを用いる場合は、励起波長が３８０ｎｍ以下にあるので、光触媒の励起は紫外線により行うことができる。このような紫外線を発するものとしては水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマレーザー、その他の紫外線光源を使用することができ、照度、照射量等を変えることにより、膜表面の濡れ性を変化させることができる。
【００４９】
マイクロレンズ
（マイクロレンズを形成する材料）
本発明の光学素子の好適態様としては、具体的にはマイクロレンズを挙げることができる。このマイクロレンズを構成する材料は、液状のものとして付着させた後に硬化することができ、硬化後は用途に応じたマイクロレンズとして機能できる透明材料であれば特に限定されない。
【００５０】
このような材料としては、例えば光硬化性樹脂と光重合開始剤との組み合わせ、および熱硬化性樹脂などが挙げられる。このうち紫外線硬化樹脂などの光硬化性樹脂は硬化が容易かつ迅速である点、硬化時にマイクロレンズ形成材料および支持体などが高温とならない点などで好ましい。このような材料としては具体的には例えば次のものが挙げられる。
【００５１】
（１）光硬化性樹脂組成物
本発明に好適に用いられる光硬化性樹脂組成物としては可視光域に透明性の高いものが挙げられる。ここでいう光硬化性樹脂組成物とは少なくとも１個以上の官能基を有し、光重合開始剤に硬化エネルギー線を照射することにより発生するイオンまたはラジカルによりイオン重合、ラジカル重合を行い分子量の増加や架橋構造の形成を行うモノマーやオリゴマーなどである。ここでいう官能基とは、ビニル基、カルボキシル基、水酸基などの反応の原因となる原子団または結合様式である。
【００５２】
このようなモノマー、オリゴマーとしては、不飽和ポリエステル型、エンチオール型、アクリル型等があげられる、硬化速度、物性選択の幅の広さからアクリル型が好ましい。アクリル型の代表例を以下に示す。
【００５３】
（１−１）単官能基のもの
２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルＥＯ付加物アクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレートのカプロラクトン付加物、２−フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物アクリレート、ノニルフェノールＥＯ付加物にカプロラクトン付加したアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フルフリルアルコールのカプロラクトン付加物アクリレート、アクリロイルモルホリン、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、４，４−ジメチル−１，３−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレート、３−メチル−５，５−ジメチル−１，３−ジオキソランのカプロラクトン付加物のアクリレート等。
【００５４】
（１−２）多官能基のもの
ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルのカプロラクトン付加物ジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテルのアクリル酸付加物、ヒドロキシピバルアルデヒドとトリメチロールプロパンのアセタール化合物のジアクリレート、２，２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（アクリロイロキシジエトキシ）フェニル］メタン、水添ビスフェノールエチレンオキサイド付加物のジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパンプロビレンオキサイド付加物トリアクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド付加物トリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートペンタアクリレート混合物、ジペンタエリスリトールのカプロラクトン付加物アクリレート、トリス（アクリロイロキシエチル）イソシアヌレート、２−アクリロイロキシエチルホスフェート等。
【００５５】
（２）光重合開始剤
本発明で使用される光重合開始剤は特に限定されるものではなく公知のものから選んで使用できる。代表例としては以下のものがあげられる。
【００５６】
（２−１）カルボニル化合物
アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、ミヒラーケトン系、ベンジル系、ベンゾイン系、ベンゾインエーテル系、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインベンゾエート系、α−アシロキシムエステル等
（２−２）イオウ化合物
テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類等
（２−３）リン系化合物
２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィノキシド等
（３）熱可塑性樹脂組成物
可視光域に透明性の高い熱可塑性樹脂組成物、透明性の他に屈折率、分散特性、複屈折率などの光学的特性に優れたものが好ましい。代表例としては、ポリカーボネイト、ポリメチルメタクリレート、メチルフタレート単独重合体または共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ジエチレングリコールビスアリルカーボネイト、アクリロニトリル・スチレン共重合体、メチルメタクリレート・スチレン共重合体、ポリ（−４−メチルペンテン−１）等が挙げられる。
【００５７】
（マイクロレンズ形成用組成物）
マイクロレンズを形成するための原料を含む液体（本明細書において、マイクロレンズ形成用組成物ともいう）は上記のようなマイクロレンズを形成するための原料が含まれているものであれば特に限定されない。
【００５８】
マイクロレンズ形成用組成物の形態としては、モノマーと重合開始剤とからなる液体、モノマーと重合開始剤とが溶解または分散しているもの、オリゴマーと重合開始剤からなる液体、オリゴマーと重合開始剤とが溶解または分散しているもの、モノマーおよびオリゴマーと重合開始剤とが溶解または分散しているものが挙げられる。
【００５９】
（マイクロレンズ形成用組成物付着部分）
本発明の好適態様のマイクロレンズの製造方法において、マイクロレンズ形成用組成物は、表面の濡れ性の違いによるパターンのいずれの部分に付着させてもよい。換言すれば、表面の濡れ性を変化させた部分に付着させてもよく、または変化させなかった部分に付着させてもよいが、好ましくは濡れ性を変化させた部分、光触媒含有層であれば濡れ性が向上した部分に付着させる。
【００６０】
具体的な一例としては、濡れ性が高い部分もしくは親水性部分に付着させる、または濡れ性が低い部分もしくは低臨界表面エネルギー部分に付着させることができる。低臨界表面エネルギー部分にマイクロレンズ形成用組成物を付着させる場合は、好ましくは高臨界表面エネルギー部分を予め湿し水によって被覆して、マイクロレンズ形成用組成物と高臨界表面エネルギー部分が直接接触しないようにして低臨界表面エネルギー部分に付着させることができる。
【００６１】
（マイクロレンズアスペクト比の調整）
本発明の好適態様のマイクロレンズの製造方法の大きな特徴の一つは、積層回数を調節することにより、マイクロレンズの焦点距離を調整すること、すなわちアスペクト比を変化させることが極めて容易にできること、および高いアスペクト比のものまで製造することができることである。ここで本発明におけるアスペクト比とは、底面が円形の凸レンズ形状物で説明すれば、高さ／底面の直径の値で示される値であり、光学素子が凸レンズであれば、アスペクト比が高いものほど焦点距離が短いレンズとなる。本発明の好適態様の光学素子においては、アスペクト比は、例えば０．１〜０．５、より好ましくは０．３〜０．５、さらに好ましくは０．３８〜０．５とすることができる。
【００６２】
（マイクロレンズアレイ）
本発明の好適態様のマイクロレンズの製造方法においては、好適にはマイクロレンズを規則的に配置させてマイクロレンズアレイを製造する。このマイクロレンズアレイの配列および底面の形状は、濡れ性の違いによるパターンに対応しているので、マイクロレンズの位置および形状の精度は高いものとなっている。また、濡れ性の高い部分にのみマイクロレンズ用組成物を付着させることができるため、密着性がより強固となり、より強度の高いマイクロレンズが製造できる。また、接触面は円形のみでなく、多角形の形状にデザインすることができるので、円形レンズに比べ、レンズ形状物以外の部分の面積を小さくすることが可能であり、開口率の高いマイクロレンズアレイを容易に製造できる。
【００６３】
（異なる材料を積層したマイクロレンズ）
異なる特性をもつ樹脂を積層する場合、同じ樹脂を複数回積層したときとは異なる機能を有するマイクロレンズを作成することが可能である。例えば、１層目のコーティングを屈折率ｎ２の樹脂にて行い、これを硬化しマイクロレンズとし、２層目のコーティングを屈折率ｎ１の樹脂にて膜厚ｄにて行い硬化した場合、ｎ１＜ｎ２であれば、波長λ＝４＊ｎ１ｄに反射率の極小値をもつ反射防止膜つきマイクロレンズを形成することができる。
【００６４】
光線反射素子
本発明の光学素子の別の好適態様としては、光線反射素子を挙げることができる。このような光線反射素子としては、例えば、反射板、散乱板、特に、液晶ディスプレーのバックライトを導く導光板を挙げることができる。
【００６５】
このような光線反射素子の製造方法は、本発明の範囲内であれば特に限定されないが、例えば、前記の方法によりマイクロレンズあるいはマイクロレンズアレイを形成した後、その表面に反射層を設けることにより製造することができる。この場合、下地となるマイクロレンズ形状物の材料は、上記のマイクロレンズ材料に限らず、不透明材料であってもよい。さらに、このマイクロレンズ形状物の材料自体が所望の光線を反射するものであれば、反射層がなくてもよい。
【００６６】
本発明の好適態様の反射板は液晶ディスプレーに使用されるエッジライト方式のバックライトの導光板などに使用することができ、現状のものよりも輝度が高く、均一で、視野角制限の少ない照明が可能となる。
【００６７】
（反射層形成方法）
反射層を構成する材料は、必要とする光線を反射できるものであれば特に限定されないが、例えば各種金属材料、特にアルミニウム、銀、金などを挙げることができる。このような金属層からなる反射層の形成方法は特に限定されないが、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、無電界めっき溶液法、電界めっき溶液法、コーティング法などの方法を用いることができる。
【００６８】
支持体
本発明において、前記濡れ性のちがいによる表面を有する表面、好ましくは光触媒含有層は、支持体上に形成されていてもよい。この支持体を構成する材料は、それ自体またはその上に層を形成して表面に濡れ性の違いによるパターンを形成することができ、かつ、光学素子を形成できるものであれば特に限定されない。支持体は有色不透明のものであってもよいが、光学素子がマイクロレンズである場合、支持体に無色あるいは有色の透明材料を用い光透過性の支持体とすると、後の工程でレンズを支持体からとりはずす必要がなく、マイクロレンズアレイの製造に大いに有効である。このような支持体の材料としては、一般にマイクロレンズアレイの製造に用いられているものであれば限定されず、無機材料、有機材料のいずれであってもよく、例えば好ましくは、ソーダガラス、石英ガラス、光学ガラス、（ＨＯＹＡ（株）製ＢＳＣ７など）、電子工学用ガラス（無アルカリガラスなど）および透光性セラミックス、ポリカーボネート、メチルメタクリレート単重合体または共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレンなどのプラスチックフィルム、プラスチックシートなどを挙げることができる。
【００６９】
支持体の形状、厚みは、用途に応じて変化させることができ、通常用いられている形態であることができる。
【００７０】
原版からの複製方法
本発明の光学素子を原版として型を製造し、その型に基いてさらに光学素子を形成することもできる。この方法は、光学素子製造工程が制約でき、光学素子の材料の制約から解放され、自由度が高い光学素子の製造方法である。また、この方法によれば、光学素子の生産性をさらに高めることができる。
【００７１】
図３は、本発明の光学素子を原版として型を製造し、その型に基いてさらに光学素子を複製する方法の一例を説明する図である。この例では、図３（ａ）に示すように光学素子原版３１から金属製の型３２をおこす。次いで図３（ｂ）に示すように、この金属製型３２を取り付けた転写ドラム３３と、紫外線硬化樹脂槽３４と紫外線照射装置３５を有する複製装置３６にフィルム支持体３７を取り付けて、紫外線硬化樹脂を含んだ金属製型３２とフィルム支持体３７を密着させながら紫外線照射を行い硬化させる工程を、転写ドラム３３を回転させることにより、フィルム支持体上にレンズ形状を有する光学素子を連続的に複製することができる。光学素子の複製後は切断器具３８で切断することにより、所望の寸法の光学素子とすることができる。
【００７２】
遮光層
本発明の好適態様のマイクロレンズには、好適には遮光層を設けることができる。この遮光層は、マイクロレンズの位置および形状に対応して形成されたものであり、マイクロレンズ周囲の不要な光線がマイクロレンズに入射しないように設けられるものである。遮光層は、より好ましくはマイクロレンズアレイに設けられる。
【００７３】
本発明の好適態様においては、遮光層の形成方法は限定されないが、好ましくはこの遮光層の形成も前記のように光学素子の形成と同様に濡れ性の違いを用いて形成する。具体的には、透明支持体のレンズを形成しない側である裏面に、レンズパターンに対応した遮光層パターンを形成するための濡れ性の違いによるパターンを形成し、支持体の遮光層パターンの特定の濡れ性を有する部位に遮光層形成用組成物を付着させ、遮光層形成用組成物を硬化させることにより遮光層を有するレンズを製造する。
【００７４】
遮光層を形成する材料としては一般的なものであれば特に限定されないが、例えばカーボンブラックを含有するアクリル系熱可塑性樹脂よりなる塗材を用いて形成される遮光性樹脂薄膜などが挙げられる。
【００７５】
撮像装置への利用
本発明の好適態様であるマイクロレンズアレイは、撮像装置の光感度を高めるために、例えばＣＣＤといった撮像素子に隣接または密着する部品として好適に用いることができる。この場合、好ましくは迷光によるコントラスト低下等といった特性への悪影響を避ける等の理由により、遮光層を設けることが好ましい。また光の透過性を高めるため、あるいは光の干渉による光触媒含有層の発色を防止するため等の理由により、光触媒含有層を薄くすることが好ましく、好適には厚み１μｍ以下、より好ましくは０．２μｍ以下とする。
【００７６】
ディスプレイ
本発明の好適態様であるマイクロレンズアレイは、目視者方向への輝度を高めるために、例えば液晶ディスプレイなどのディスプレイに隣接または密着する部品として好適に用いることができる。この場合、好ましくは室内照明や太陽光など周囲の外光の影響を抑え表示画質を向上させるために遮光層を設けることが好ましい。また、光の透過性を高めるため、光の干渉による光触媒含有層の発色を防止するため等の理由により光触媒含有層を薄くすることが好ましく、好適には厚み１μｍ以下、より好ましくは０．２μｍ以下とする。
【００７７】
【実施例】
実施例１
（光触媒含有膜形成）
イソプロピルアルコール３ｇ、オルガノシロキサン（東芝シリコーンＴＳＬ８１１３）０．４ｇ、フルオロアルコキシシランＭＦ−１６０Ｅ（トーケムプロダクツ）０．３ｇ、光触媒無機コーティング剤ＳＴ−Ｋ０１（石原産業）２ｇを混合した。この溶液をスピンコーティング法により、石英ガラス透明支持体上に塗布した。これを１５０℃の温度で１０分間乾燥することにより、加水分解、重縮合反応を進行させ、光触媒がオルガノポリシロキサン中に強固に固定された、膜厚０．１μｍの透明な層を得ることができた。この光触媒含有層上に水銀ランプにて３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３０秒間、マスクを介してパターン露光した。この結果、露光部、未露光部で濡れ性の異なるパターンが形成された。水に対する接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）ＣＡ−Ｚ型）により測定した結果、未露光部の水の接触角は１４２°、露光部の水の接触角は１０°以下であった。
【００７８】
実施例２
（樹脂積層法・窒素雰囲気下硬化）
石英ガラス透明支持体上に、実施例１記載の光触媒含有層をスピンコーティング法により塗布し、膜厚０．１μｍの透明な層を形成した。
【００７９】
開口部直径４０μｍの円形パターンが５０μｍピッチに施されたマイクロレンズアレイ作成用ネガ型フォトマスクを介し、石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層に、水銀ランプにて３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３０秒間パターン露光した。
【００８０】
この結果、石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層に、露光部、未露光部で濡れ性の異なるパターンが形成された。
【００８１】
紫外線硬化型モノマー（２官能アクリレートモノマー：日本化薬製ＫＡＹＡＲＡＤＰＥＧ４００ＤＡ）１０００ｇ、硬化開始剤（チバスペシャリティケミカルズ製ダロキュア１１７３）５０ｇを混合し、３分間攪拌した。得られた混合液をディップコーターにて、０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度にて上記の石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層上に全面塗布したところ、露光部分（直径４０μｍの円形パターン部分）のみに混合液が付着し、レンズ形状となった。これを窒素雰囲気下において水銀ランプにより３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３秒間露光したところ、直径４０μｍ、高さ１μｍのレンズアレイ形状物となった。
【００８２】
この石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層上に形成されたレンズアレイ形状物に対し、前記紫外線硬化型モノマー混合液を再度同条件にて塗布、硬化を繰り返したところ、繰り返す毎にレンズ形状物の高さが上昇し、５回繰り返すことにより直径４０μｍ、高さ１０μｍのマイクロレンズアレイを得た。
【００８３】
図４は実施例２における塗布・硬化回数（積層数）とレンズ形状物の高さの関係を示すグラフである。重ね塗りを繰り返し積層することで、レンズ形状物の高さが高まり、アスペクト比が上昇したことが分かる。
【００８４】
実施例３
（樹脂積層法・可視光硬化）
石英ガラス透明支持体上に、実施例１記載の光触媒含有層をスピンコーティング法により塗布し、膜厚０．１μｍの透明な層を形成した。
【００８５】
開口部直径４０μｍの円形パターンが５０μｍピッチに施されたマイクロレンズアレイ作成用ネガ型フォトマスクを介し、石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層に、水銀ランプにて３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３０秒間パターン露光した。
【００８６】
この結果、石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層に、露光部、未露光部で濡れ性の異なるパターンが形成された。
【００８７】
紫外線硬化型モノマー（２官能アクリレートモノマー：日本化薬製ＫＡＹＡＲＡＤＰＥＧ４００ＤＡ）１０００ｇ、硬化開始剤（チバスペシャリティケミカルズ製ルシリンＴＰＯ）５０ｇを混合し、３分間攪拌した。得られた混合液をディップコーターにて、０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度にて上記の石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層上に全面塗布したところ、露光部分（直径４０μｍの円形パターン部分）のみに混合液が付着し、レンズ形状となった。これを３８０ｎｍ以下の光を遮断するフィルタを介して水銀ランプにより３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３秒間露光したところ、直径４０μｍ、高さ１μｍのレンズアレイ形状物となった。
【００８８】
この石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層上に形成されたレンズアレイ形状物に対し、前記紫外線硬化型モノマー混合液を再度同条件にて塗布、硬化を繰り返したところ、繰り返す毎にレンズ形状物の高さが上昇し、５回繰り返すことにより直径４０μｍ、高さ２．５μｍのマイクロレンズアレイを得た。
【００８９】
図５は実施例３における塗布・硬化回数（積層数）とレンズ形状物の高さの関係を示すグラフである。重ね塗りを繰り返し積層することで、レンズ形状物の高さが高まり、アスペクト比が上昇したことが分かる。
【００９０】
実施例４
（樹脂積層法・反射防止機能付きマイクロレンズアレイ）
石英ガラス透明支持体上に、実施例１記載の光触媒含有層をスピンコーティング法により塗布し、膜厚０．１μｍの透明な層を形成した。
【００９１】
開口部直径４０μｍの円形パターンが５０μｍピッチに施されたマイクロレンズアレイ作成用ネガ型フォトマスクを介し、石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層に、水銀ランプにて３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３０秒間パターン露光した。
【００９２】
この結果、石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層に、露光部、未露光部で濡れ性の異なるパターンが形成された。
【００９３】
紫外線硬化型モノマー（単官能アクリレートモノマー：日本化薬製ＫＡＹＡＲＡＤＲ−１２８Ｈ、ｎ_２０ ^Ｄ＝１．５２７）１０００ｇ、硬化開始剤（チバスペシャリティケミカルズ製ダロキュア１１７３）５０ｇを混合し、３分間攪拌した。得られた混合液をディップコーターにて、０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度にて上記の石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層上に全面塗布したところ、露光部分（直径４０μｍの円形パターン部分）のみに混合液が付着し、レンズ形状となった。これを窒素雰囲気下において水銀ランプにより３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３秒間露光したところ、直径４０μｍ、高さ２μｍのレンズアレイ形状物となった。
【００９４】
紫外線硬化型モノマー（２官能アクリレートモノマー：日本化薬製ＫＡＹＡＲＡＤＮＰＧＤＡ、ｎ_２０ ^Ｄ＝１．４５２）１０００ｇ、硬化開始剤（チバスペシャリティケミカルズ製ダロキュア１１７３）５０ｇを混合し、３分間攪拌した。得られた混合液をディップコーターにて、０．０２ｍｍ／ｓｅｃの速度にて、上記レンズアレイ形状物が形成された支持体上に塗布したところ、レンズアレイ部分のみにモノマーが膜厚０．２μｍにて付着した。これを窒素雰囲気下において水銀ランプにより３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３秒間露光したところ、直径４０μｍ、高さ２．２μｍのレンズアレイ形状物となった。
【００９５】
２層目の樹脂をコーティングしないレンズアレイと比較し、可視光域で平均２％の反射率低減が見られた。
【００９６】
比較例１
（紫外線露光による全面濡れ）
石英ガラス透明支持体上に、実施例１記載の光触媒含有層をスピンコーティング法により塗布し、膜厚０．１μｍの透明な層を形成した。
【００９７】
開口部直径４０μｍの円形パターンが５０μｍピッチに施されたマイクロレンズアレイ作成用ネガ型フォトマスクを介し、石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層に、水銀ランプにて３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で３０秒間パターン露光した。
【００９８】
この結果、石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層に、露光部、未露光部で濡れ性の異なるパターンが形成された。
【００９９】
紫外線硬化型モノマー（２官能アクリレートモノマー：日本化薬製ＫＡＹＡＲＡＤＰＥＧ４００ＤＡ）１０００ｇ、硬化開始剤（チバスペシャリティケミカルズ製ダロキュア１１７３）５０ｇを混合し、３分間攪拌した。得られた混合液をディップコーターにて、０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度にて上記の石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層上に全面塗布したところ、露光部分（直径４０μｍの円形パターン部分）のみに混合液が付着し、レンズ形状となった。これを大気中にて水銀ランプにより３０ｍＷ／ｃｍ^２の照度で１０秒間露光したところ、直径４０μｍ、高さ１μｍのレンズアレイ形状物となった。
【０１００】
この石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層上に形成されたレンズアレイ形状物に対し、前記紫外線硬化型モノマー混合液を再度同条件にて塗布したところ、紫外線モノマー混合液はパターニングされることなく石英ガラス透明支持体上の光触媒含有層上全体に濡れ広がり、レンズアレイの高さを上昇させることはできなかった。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明によって、アスペクト比が高い光学素子を提供すること、あるいは異なる特性を有する複数の層からなる光学素子を提供すること、ならびにそのような光学素子を簡単な工程で製造する方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光学素子の製造手順の具体例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の光学素子であるマイクロレンズの具体例の断面図である。
【図３】図３は、本発明の光学素子を原版として、型を作り、本発明の光学素子の複製を製造する方法を説明する図である。
【図４】図４は、実施例２における積層回数と凸レンズ形状物の高さとの関係を示すグラフである。
【図５】図５は、実施例３における積層回数と凸レンズ形状物の高さとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１、２１高臨界表面エネルギー部分
１２、２２低臨界表面エネルギー部分
１３、２３支持体
１４光学素子形成用組成物
１５硬化装置
１６光学素子組成物層
１７光学素子
２４第１光学素子組成物層
２５第２光学素子組成物層
２６第３光学素子組成物層
３１光学素子原版
３２金属製型
３３転写ドラム
３４紫外線硬化樹脂槽
３５紫外線照射装置
３６複製装置
３７フィルム支持体
３８切断器具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element and a manufacturing method thereof, and more particularly to a microlens array and a reflecting plate suitable for use in an imaging device using a CCD or the like, a display using a liquid crystal or the like, and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Among the optical elements that have been used in the past, in particular, microlenses or microlens arrays that are configured by regularly arranging microlenses are used in fine optics and other fields. For example, components that constitute liquid crystal displays In addition, there is an increasing demand as a component adjacent to a charge coupled solid-state imaging device (CCD) used in a video camera or the like.
[0003]
As a manufacturing method of such a microlens, for example, as described in JP-A-3-21901 and JP-A-5-164904, after obtaining a transparent heat-deformed resin pattern by etching through a mask, A method of forming a microlens by deforming a thermally deformable resin pattern by heating is known. However, in this method, it is difficult to form a fine lens because the etching progress is isotropic, and the adjustment of the focal length of the lens is limited, and the process is complicated.
[0004]
As another method for producing a microlens, for example, as described in JP-A-2-165932, a method of forming a microlens array by discharging a lens composition onto a transparent substrate as a small droplet and then curing the composition. Are known. However, in this method, since the lens shape is restricted by the contact angle between the transparent substrate and the lens composition, it is difficult to adjust the focal length. In order to obtain a specific contact angle, a lens composition having a specific critical surface energy has to be selected, and the range of material selection is narrow. Further, the shape of the contact surface is limited to a circular shape and cannot have a polygonal pattern contact surface. Conventionally, when the focal length of the lens is shortened, that is, when the curvature or the aspect ratio is increased, the lens composition and the support have to be repelled. It was difficult to obtain a lens having an aspect ratio.
[0005]
Further, JP-A-2-282702 discloses a method of forming a lens having a high curvature by repeatedly laminating a conventional lens array forming method using a photoresist. However, this method requires a heating step, and the laminate is melted in this heating step, so that there is a problem that the height and bottom shape of the lens are not constant. Further, it is difficult to form a uniform lens after laminating different materials such as an antireflection layer and an antiscattering layer in one lens.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical element having a high aspect ratio, or to provide an optical element composed of a plurality of layers having different characteristics, and An object of the present invention is to provide a method for manufacturing such an optical element by a simple process.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have studied a method of manufacturing an optical element that solves the above-described problem, and found that it can be manufactured by laminating an optical element composition layer on a portion having a specific wettability of a pattern due to a difference in wettability. Heading The present invention has been completed.
[0008]
Therefore, the method for producing an optical element of the present invention includes a step of attaching a first optical element forming composition to a portion having a specific wettability of a pattern due to a difference in wettability by a coating method, and the first optical element forming process. Utilizing the difference in wettability between the step of curing the composition to obtain the first optical element composition layer, the first optical element composition layer, and the portion without the first optical element composition layer, A step of depositing the second optical element forming composition only on the first optical element composition layer by a coating method, and curing the second optical element forming composition to obtain a second optical element composition layer. It is a method characterized by including at least a process.
[0009]
Further, the optical element of the present invention is characterized in that at least two layers of the same material or different materials are laminated at a portion having a specific wettability of the pattern due to the difference in wettability.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Manufacturing procedure
An example of the method for manufacturing an optical element of the present invention will be described with reference to FIG. A support 14 having different wettability patterns (a portion 11 having a high critical surface energy and a portion 12 having a low critical surface energy) is a liquid 14 containing an optical element forming raw material (in this specification, an optical element forming composition 14). When it is soaked and pulled up, the optical element forming composition 14 adheres only to the portion 11 having a high critical surface energy. Next, the first optical element forming composition is cured using the curing device 15 by a method that does not change the wettability of the low wettability portion having a low critical surface energy, and the cured optical element forming composition 16 (this In the specification, the support having the optical element composition layer 16) is dipped in the optical element forming composition 14 again and pulled up so that the second optical element forming composition 14 is on the first optical element composition layer. Adhere to. Next, the second optical element forming composition is cured using the curing device 15 so as not to change the wettability of the low wettability portion having a low critical surface energy. By repeating this dipping and curing a desired number of times, a desired number of laminated optical elements 17 can be manufactured.
[0011]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example where a microlens (optical element) is specifically formed using such a manufacturing method. A photocatalyst containing layer (exposed portion) 21 that is a portion having a high critical surface energy and a photocatalyst containing layer (unexposed portion) 22 that is a portion having a low critical surface energy are formed on the support 23. An optical element composition layer 24, a second optical element composition layer 25, and a third optical element composition layer 26 are formed.
[0012]
Adhesion method
In the method for producing an optical element of the present invention, the composition for forming an optical element is attached by a coating method. At this time, the part to which the first optical element forming composition is attached is a part having a specific wettability of the pattern due to a difference in wettability, preferably the wettability is changed, and the critical surface energy is increased to increase the optical element. It adheres to the part where the wettability with the composition increased. After the second optical element composition, the difference in wettability between the first optical element composition layer and the portion where the first optical element composition layer is not formed is used, for example, for forming the second optical element. Utilizing the wettability between the composition and the first optical element composition layer, or utilizing the resilience between the second optical element forming composition and the portion where the first optical element composition layer was not formed. The second optical element-forming composition can be attached only on the first optical element composition layer.
[0013]
This adhesion may be performed as many as two or more layers, and a desired number of layers can be laminated. In this case, the third and higher layers are preferably the first optical element composition layer (the second and third optical element composition layers are formed on the first optical element composition layer). It can be formed only on the top. However, the third or more layers, preferably the uppermost layer, may be formed on the entire surface including the portion without the first optical element composition layer.
[0014]
Examples of the coating method that is a method for attaching the composition for forming an optical element in the method of the present invention include a dip coating method, a bead coating method, and a nozzle discharge method.
[0015]
Of these, the dip coating method is, for example, the method shown in FIG. 1. Specifically, the support 13 having a pattern with different wettability is dipped in the optical element forming composition 14, and the support 13 is pulled up to wet. The optical element-forming composition 14 is attached to the support 13 having a pattern with different properties and lifted, and the optical element-forming composition 14 flows down due to gravity over time, so that the remaining optical element is in an equilibrium state. There is a method in which the forming composition 14 is finally attached only to the high critical surface energy portion 11.
[0016]
Curing method
In the method of the present invention, the difference in wettability between the first optical element composition layer portion and the portion where the first optical element composition layer is not formed is increased, and the first optical element composition layer portion is formed. Only the composition for forming the second optical element is adhered. Accordingly, the method of curing the first optical element forming composition is preferably a method that does not change the wettability of the surface to which the first optical element forming composition did not adhere.
[0017]
When the pattern due to the difference in wettability is formed using a photocatalyst, a method that does not exhibit photocatalytic action, for example, a method that cures in a nitrogen atmosphere, a method that cures using light that does not act on a photocatalyst, under specific conditions A thermosetting method can be used. More specifically, for example, a curing method using ultraviolet irradiation in an oxygen-free atmosphere, preferably a curing method using EB (electron beam) irradiation in an oxygen-free atmosphere, a curing method using visible light irradiation, and oxidation polymerization are used. A curing method can be mentioned.
[0018]
Such a curing method that does not change the wettability of the surface to which the composition for forming an optical element does not adhere can be preferably used for curing not only the first layer but also all the layers to be laminated. However, the curing of the uppermost layer to be laminated may be a curing method in which wettability is changed, and when the uppermost layer and other layers are formed over the entire surface, in the curing of the layer one layer below the layer formed over the entire surface, A curing method that changes wettability may be used.
[0019]
Types of laminated materials
In the optical element of the present invention, the materials to be laminated may be the same composition or different compositions in the first layer, the second layer, and more layers (in this specification, Represents the first layer, the second layer, and the third layer in order from the pattern forming surface or the layer closer to the photocatalyst-containing layer, or represents the layer closer to the pattern forming surface as the lower layer and the far surface as the upper layer). Even when different compositions are laminated, different materials may be used, but the same material may be partially used.
[0020]
Any combination of different materials may be used. For example, the layers may be laminated using materials having different refractive indexes, the antireflection material may be laminated on the uppermost layer, and the reflective material may be laminated on the uppermost layer. Etc. By performing such lamination, for example, a microlens array with an antireflection effect, a reflection plate, and the like can be manufactured. In this case, preferably, the antireflection layer or the reflection layer can be formed on the entire surface including a portion where the first optical element composition layer is not formed.
[0021]
Optical element
In the present invention, the optical element is not limited as long as it is an element that exhibits an optical function by transmitting or reflecting light. Specific examples include a microlens, a microlens array, a reflector, and a scattering plate. be able to.
[0022]
Patterns due to differences in wettability
(Wettability)
In the present invention, a surface having a pattern due to a difference in wettability is a portion to which a liquid containing a material for forming an optical element (also referred to as an optical element forming composition in this specification) is likely to adhere. It has a difference in wettability that is distinguished by a portion that is difficult to adhere. As long as it has such a distinct surface, the numerical value indicating wettability is not particularly limited.
[0023]
In the present invention, the wettability refers to a liquid having only a dispersion force component such as a saturated hydrocarbon-based liquid, a liquid having hydrogen bonds such as water, and a liquid such as methylene iodide having other dispersion force components and polar components. Contact angle, surface free energy of solid surface, critical surface tension of solid surface, and the like. For example, the high wettability portion used in the present invention can be, for example, 70 dyne / cm or more, and the low wettability portion can be, for example, 30 dyne / cm or less.
[0024]
(Wetting change method)
The method of forming a pattern by changing the wettability is a method of modifying the surface, a method of partially forming a film with different wettability on the surface, or a part of the surface with different wettability by partially removing the film on the surface. Examples of the method include a method of forming a film on the entire surface and a method of partially modifying the film, and the method is not particularly limited.
[0025]
Among these, a preferable method is a method in which a film is formed on the entire surface and the film is partially modified. In particular, a photocatalyst-containing layer whose wettability is changed by light irradiation is formed on the entire surface, and a pattern is formed by light irradiation. Is preferably formed. This method has advantages such as no need for development, no dust from transfer or removal during pattern formation, formation of parts with different wettability without large steps, and inexpensive materials. It is excellent in that mass production can be performed with high accuracy.
[0026]
(Pattern shape)
The part to which the composition for forming an optical element is attached can be either a part in which wettability has changed or a part in which wettability has not changed, but is typically a part in which wettability has changed. The pattern shape is not particularly limited as long as it can form an optical element. Preferably, the pattern shape to which the composition for forming an optical element is attached can be a square, a circle, a regular hexagon, or the like.
[0027]
The number of portions to which the optical element forming composition is attached is not limited, but it is preferable to regularly provide a large number of attached portions.
[0028]
The size of the pattern can be appropriately designed according to the application. The method for producing an optical element of the present invention is also characterized in that a fine optical element can be formed, and the minute element can have a diameter of, for example, 2 μm.
[0029]
Moreover, although the area ratio of the optical element forming composition adhering part and the non-adhering part is not limited, it can be, for example, 10,000: 1 to 1: 10000.
[0030]
Photocatalyst containing layer
(Principle of wettability change)
In a preferred embodiment of the present invention, using a photocatalyst capable of causing a chemical change in a nearby substance (such as a binder) by light irradiation, a pattern due to a difference in wettability is formed on a portion irradiated with light. Can do. Although the mechanism of action by the photocatalyst of the preferred embodiment of the present invention is not necessarily clear, the carrier generated in the photocatalyst by light irradiation directly changes the chemical structure of the binder or the like, or occurs in the presence of oxygen or water. It is considered that the wettability of the surface is changed by changing the chemical structure of the binder or the like depending on the active oxygen species.
[0031]
In a preferred embodiment of the present invention, the photocatalyst is used to change the wettability of the light-irradiated part by using an action such as oxidation or decomposition of an organic group or additive that is a part of the binder, thereby increasing the critical surface energy and non-irradiation. A large difference in wettability with the part is generated, and pattern information is recorded.
[0032]
(Photocatalytic material)
As a photocatalyst material suitably used in the present invention, for example, titanium oxide (TiO 2)₂), Zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO)₂) Strontium titanate (SrTiO)₃) ・ Tungsten oxide (WO₃), Bismuth oxide (Bi₂O₃), Iron oxide (Fe₂O₃), And titanium oxide is particularly preferable. Titanium oxide is advantageous in that it has a high band gap energy, is chemically stable, is not toxic, and is easily available.
[0033]
In titanium oxide as a photocatalyst, both anatase type and rutile type can be used, but anatase type titanium oxide is preferable. Specifically, for example, hydrochloric acid peptization type anatase titania sol (Ishihara Sangyo Co., Ltd., STS-02, average crystallite diameter 7 nm), nitrate peptization type anatase titania sol (Nissan Chemical, TA-15, average crystal) (Diameter 12 nm).
[0034]
The amount of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer is preferably 5% by weight to 60% by weight, and more preferably 20% by weight to 40% by weight.
[0035]
(Binder component)
The binder used in the photocatalyst-containing layer in a preferred embodiment of the present invention preferably has a high binding energy such that the main skeleton is not decomposed by photoexcitation of the photocatalyst. For example, (1) chloro or alkoxy by sol-gel reaction or the like Examples thereof include organopolysiloxanes that exhibit high strength by hydrolysis and polycondensation of silane or the like, and (2) organopolysiloxanes that are crosslinked with reactive silicones that are excellent in water repellency and oil repellency.
[0036]
In the case of (1), the general formula Y_nSiX_4-nOne or two or more hydrolyzed condensates and cohydrolyzed compounds of the silicon compound represented by (n = 0 to 3) can be mainly used. In the general formula, Y can be, for example, an alkyl group, a fluoroalkyl group, a vinyl group, an amino group, or an epoxy group, and X can be, for example, a halogen, a methoxyl group, an ethoxyl group, or an acetyl group.
[0037]
Specifically, methyltrichlorosilane, methyltribromosilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltri-t-butoxysilane; ethyltrichlorosilane, ethyltribromosilane, ethyltrimethoxysilane, Ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, ethyltri-t-butoxysilane; n-propyltrichlorosilane, n-propyltribromosilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltriisopropoxy Silane, n-propyltri-t-butoxysilane; n-hexyltrichlorosilane, n-hexyltribromosilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-hex Lutriisopropoxysilane, n-hexyltri-t-butoxysilane; n-decyltrichlorosilane, n-decyltribromosilane, n-decyltrimethoxysilane, n-decyltriethoxysilane, n-decyltriisopropoxysilane, n- Decyltri-t-butoxysilane; n-octadecyltrichlorosilane, n-octadecyltribromosilane, n-octadecyltrimethoxysilane, n-octadecyltriethoxysilane, n-octadecyltriisopropoxysilane, n-octadecyltrit-butoxysilane; Phenyltrichlorosilane, phenyltribromosilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltriisopropoxysilane, phenyltri-t-butoxysilane; tetrachlorosilane Tetrabromosilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, dimethoxydiethoxysilane; dimethyldichlorosilane, dimethyldibromosilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane; diphenyldichlorosilane, diphenyldibromosilane, Diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane; phenylmethyldichlorosilane, phenylmethyldibromosilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane; trichlorohydrosilane, tribromohydrosilane, trimethoxyhydrosilane, triethoxyhydrosilane, triisopropoxy Hydrosilane, tri-t-butoxyhydrosilane; vinyltrichlorosilane, vinyltribromosilane, vinyltri Methoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriisopropoxysilane, vinyltrit-butoxysilane; trifluoropropyltrichlorosilane, trifluoropropyltribromosilane, trifluoropropyltrimethoxysilane, trifluoropropyltriethoxysilane, trifluoropropyl Triisopropoxysilane, trifluoropropyltri-t-butoxysilane; γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxy Propyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriisopropoxysilane, γ-glycidoxypropyltri-t-butoxysilane; γ-methacryloxypropylmethyldimethyl Xysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriisopropoxysilane, γ-methacryloxypropyl Tri-t-butoxysilane; γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriisopropoxysilane, γ- Aminopropyltri-t-butoxysilane; γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrieth Xysilane, γ-mercaptopropyltriisopropoxysilane, γ-mercaptopropyltri-t-butoxysilane; β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane And partial hydrolysates thereof; and mixtures thereof.
[0038]
Further, a polysiloxane containing a fluoroalkyl group can be used as the binder, and specifically, one or two or more hydrolytic condensates or cohydrolytic condensations of the following fluoroalkylsilanes can be used. In addition, a material generally known as a fluorine-based silane coupling agent may be used.
[0039]
CF₃(CF₂)₃CH₂CH₂Si (OCH₃)₃
CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂Si (OCH₃)₃
CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si (OCH₃)₃
CF₃(CF₂)₉CH₂CH₂Si (OCH₃)₃
(CF₃)₂CF (CF₂)₄CH₂CH₂Si (OCH₃)₃
(CF₃)₂CF (CF₂)₆CH₂CH₂Si (OCH₃)₃
(CF₃)₂CF (CF₂)₈CH₂CH₂Si (OCH₃)₃
CF₃(C₆H₄) C₂H₄Si (OCH₃)₃
CF₃(CF₂)₃(C₆H₄) C₂H₄Si (OCH₃)₃
CF₃(CF₂)₅(C₆H₄) C₂H₄Si (OCH₃)₃
CF₃(CF₂)₇(C₆H₄) C₂H₄Si (OCH₃)₃
CF₃(CF₂)₃CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂
CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂
CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂
CF₃(CF₂)₉CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂
(CF₃)₂CF (CF₂)₄CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂
(CF₃)₂CF (CF₂)₆CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂
(CF₃)₂CF (CF₂)₈CH₂CH₂SiCH₃(OCH₃)₂
CF₃(C₆H₄) C₂H₄SiCH₃(OCH₃)₂
CF₃(CF₂)₃(C₆H₄) C₂H₄SiCH₃(OCH₃)₂
CF₃(CF₂)₅(C₆H₄) C₂H₄SiCH₃(OCH₃)₂
CF₃(CF₂)₇(C₆H₄) C₂H₄SiCH₃(OCH₃)₂
CF₃(CF₂)₃CH₂CH₂Si (OCH₂CH₃)₃
CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂Si (OCH₂CH₃)₃
CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si (OCH₂CH₃)₃
CF₃(CF₂)₉CH₂CH₂Si (OCH₂CH₃)₃
CF₃(CF₂)₇SO₂N (C₂H₅) C₂H₄CH₂Si (OCH₃)₃
By using a polysiloxane containing a fluoroalkyl group as described above as a binder, the water repellency and oil repellency of the non-light-irradiated part of the photocatalyst-containing layer are greatly improved, such as a composition for forming an optical element or a polymerization initiator. Expresses the function of preventing adhesion.
[0040]
Examples of the reactive silicone (2) include compounds having a skeleton represented by the following general formula.
[0041]
-(Si (R¹) (R²O)_n−
However, n is an integer greater than or equal to 2, R¹, R²Each may be a substituted or unsubstituted alkyl, alkenyl, aryl or cyanoalkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Preferably, 40 mol% or less of the total may be vinyl, phenyl, or phenyl halide. R¹And / or R²Is preferably a methyl group because the critical surface energy is minimized, preferably the methyl group is 60 mol% or more, and at the chain end or side chain, a reaction such as at least one hydroxyl group in the molecular chain is present. Has a sex group.
[0042]
Moreover, you may mix the stable organosilicon compound which does not raise | generate a crosslinking reaction like a dimethylpolysiloxane with the said organopolysiloxane in a binder.
[0043]
(Other components used in the photocatalyst-containing layer)
The photocatalyst-containing layer suitably used in the present invention can contain a surfactant in order to reduce the wettability of the unexposed area. The surfactant is not limited as long as it can be decomposed and removed by a photocatalyst, but specifically, preferably a hydrocarbon-based interface such as NIKKOL BL, BC, BO, BB series manufactured by Nippon Surfactant Kogyo Co., Ltd. Activator, manufactured by DuPont: ZONYL FSN, FSO, manufactured by Asahi Glass: Surflon S-141, 145, manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd. Unidyne DS-401, 402, manufactured by 3M: Fluoro-based or silicone-based nonionic surfactants such as Florard FC-170, 176 can be mentioned. Cationic, anionic and amphoteric surfactants can also be used.
[0044]
In addition, the photocatalyst-containing layer suitably used in the present invention includes other components such as polyvinyl alcohol, unsaturated polyester, acrylic resin, polyethylene, diallyl phthalate, ethylene propylene diene monomer, epoxy resin, phenol resin, polyurethane, melamine. Resin, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyamide, polyimide, styrene butadiene rubber, chloroprene rubber, polypropylene, polybutylene, polystyrene, polyvinyl acetate, nylon, polyester, polybutadiene, polybenzimidazole, polyacrylonitrile, epichlorohydrin, polysulfide, polyisoprene, etc. Oligomers and polymers can be included.
[0045]
(Method for forming photocatalyst-containing layer)
The method for forming the photocatalyst-containing layer is not particularly limited. For example, the photocatalyst-containing layer can be formed by applying a coating solution containing a photocatalyst to a substrate by a method such as spray coating, dip coating, roll coating, or bead coating. In the case where an ultraviolet curable component is contained as a binder, a layer of a composition containing a photocatalyst can be formed on the substrate by irradiating with ultraviolet rays and performing a curing treatment.
[0046]
When a coating solution containing a photocatalyst or the like is used, the solvent that can be used for the coating solution is not particularly limited, and examples thereof include alcohol-based organic solvents such as ethanol and isopropanol.
[0047]
(Irradiated light that causes photocatalyst to act)
The irradiation light for causing the photocatalyst to act is not limited as long as the photocatalyst can be excited. Examples of such materials include ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays, and electromagnetic waves and radiations having shorter or longer wavelengths than these rays.
[0048]
For example, when anatase type titania is used as a photocatalyst, the excitation wavelength is 380 nm or less, so that the photocatalyst can be excited by ultraviolet rays. Mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, excimer lasers, and other ultraviolet light sources can be used to emit such ultraviolet rays, and the wettability of the film surface is changed by changing the illuminance, irradiation amount, etc. be able to.
[0049]
Micro lens
(Material for forming microlenses)
Specific examples of preferred embodiments of the optical element of the present invention include a microlens. The material constituting the microlens is not particularly limited as long as it is a transparent material that can be cured after being attached as a liquid material and can function as a microlens according to the application after curing.
[0050]
Examples of such a material include a combination of a photocurable resin and a photopolymerization initiator, and a thermosetting resin. Among these, a photo-curable resin such as an ultraviolet curable resin is preferable in that it can be cured easily and quickly, and the microlens forming material and the support are not heated at the time of curing. Specific examples of such materials include the following.
[0051]
(1) Photocurable resin composition
Examples of the photocurable resin composition suitably used in the present invention include those having high transparency in the visible light region. The photocurable resin composition here has at least one functional group, and performs ion polymerization or radical polymerization with ions or radicals generated by irradiating the photopolymerization initiator with curing energy rays, and has a molecular weight. Monomers and oligomers that increase or form a crosslinked structure. The functional group referred to here is an atomic group or bonding mode that causes a reaction such as a vinyl group, a carboxyl group, or a hydroxyl group.
[0052]
As such a monomer or oligomer, an unsaturated polyester type, an enethiol type, an acrylic type, and the like can be given. An acrylic type is preferable from the viewpoint of curing speed and wide selection of physical properties. Typical examples of the acrylic type are shown below.
[0053]
(1-1) Monofunctional group
2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl EO adduct acrylate, ethoxydiethylene glycol acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate caprolactone adduct, 2-phenoxyethyl acrylate, phenoxydiethylene glycol acrylate, nonylphenol EO adduct acrylate, acrylate adducted with caprolactone to nonylphenol EO adduct, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, caprolactone adduct acrylate of furfuryl alcohol, acryloylmorpholine, dicyclopentenyl acrylate, dicyclopenta Nyl acrylate, dicyclope Tenenyloxyethyl acrylate, isobornyl acrylate, acrylate of caprolactone adduct of 4,4-dimethyl-1,3-dioxolane, acrylate of caprolactone adduct of 3-methyl-5,5-dimethyl-1,3-dioxolane, etc. .
[0054]
(1-2) Polyfunctional group
Hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester diacrylate, caprolactone adduct diacrylate of hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester, 1,6- Acrylic acid adduct of diglycidyl ether of hexanediol, diacrylate of acetal compound of hydroxypivalaldehyde and trimethylolpropane, 2,2-bis [4- (acryloyloxydiethoxy) phenyl] propane, 2,2- Bis [4- (acryloyloxydiethoxy) phenyl] methane, hydrogenated bisphenol ethylene oxide adduct diacrylate, tricyclodecanedi Tanol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane propylene oxide adduct triacrylate, glycerin propylene oxide adduct triacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate pentaacrylate mixture, dipentaerythritol caprolactone adduct Acrylate, tris (acryloyloxyethyl) isocyanurate, 2-acryloyloxyethyl phosphate and the like.
[0055]
(2) Photopolymerization initiator
The photopolymerization initiator used in the present invention is not particularly limited and can be selected from known ones. The following are typical examples.
[0056]
(2-1) Carbonyl compounds
Acetophenone, benzophenone, Michler's ketone, benzyl, benzoin, benzoin ether, benzyldimethyl ketal, benzoin benzoate, α-acyloxime ester, etc.
(2-2) Sulfur compounds
Tetramethylthiuram monosulfide, thioxanthones, etc.
(2-3) Phosphorus compounds
2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxide, etc.
(3) Thermoplastic resin composition
A thermoplastic resin composition having high transparency in the visible light region, and those having excellent optical properties such as refractive index, dispersion properties, and birefringence in addition to transparency are preferred. Typical examples include polycarbonate, polymethyl methacrylate, methyl phthalate homopolymer or copolymer, polyethylene terephthalate, polystyrene, diethylene glycol bisallyl carbonate, acrylonitrile / styrene copolymer, methyl methacrylate / styrene copolymer, poly (-4 -Methylpentene-1) and the like.
[0057]
(Microlens forming composition)
A liquid containing a raw material for forming a microlens (also referred to as a composition for forming a microlens in this specification) is particularly limited as long as it contains a raw material for forming the microlens as described above. Not.
[0058]
The composition for forming a microlens includes a liquid composed of a monomer and a polymerization initiator, a solution in which the monomer and the polymerization initiator are dissolved or dispersed, a liquid composed of an oligomer and a polymerization initiator, and an oligomer and a polymerization initiator. Are dissolved or dispersed, and monomers and oligomers and a polymerization initiator are dissolved or dispersed.
[0059]
(Parts with microlens forming composition)
In the method for producing a microlens according to a preferred embodiment of the present invention, the composition for forming a microlens may be attached to any part of the pattern due to the difference in wettability of the surface. In other words, the surface may be attached to the part where the wettability is changed, or may be attached to the part where the wettability is not changed. Adhere to areas with improved wettability.
[0060]
As a specific example, it can be attached to a part with high wettability or a hydrophilic part, or can be attached to a part with low wettability or a part with low critical surface energy. When the microlens forming composition is attached to the low critical surface energy portion, the high critical surface energy portion is preferably preliminarily coated with dampening water so that the microlens forming composition and the high critical surface energy portion are in direct contact with each other. In this way, it can be adhered to the low critical surface energy portion.
[0061]
(Adjusting the microlens aspect ratio)
One of the major features of the microlens manufacturing method of the preferred embodiment of the present invention is that it is very easy to adjust the focal length of the microlens, that is, to change the aspect ratio, by adjusting the number of laminations. In addition, a high aspect ratio can be manufactured. Here, the aspect ratio in the present invention is a value represented by the value of the height / the diameter of the bottom surface if it is explained by a convex lens shape with a circular bottom surface. If the optical element is a convex lens, the aspect ratio is high. The shorter the focal length is, the more the lens becomes. In the optical element according to the preferred embodiment of the present invention, the aspect ratio can be, for example, 0.1 to 0.5, more preferably 0.3 to 0.5, and still more preferably 0.38 to 0.5. .
[0062]
(Micro lens array)
In the microlens manufacturing method of the preferred embodiment of the present invention, the microlens array is preferably manufactured by arranging microlenses regularly. Since the arrangement of the microlens array and the shape of the bottom surface correspond to patterns due to the difference in wettability, the accuracy of the position and shape of the microlens is high. Moreover, since the composition for microlenses can be attached only to a portion having high wettability, the adhesion becomes stronger and a microlens having higher strength can be manufactured. In addition, since the contact surface can be designed not only in a circular shape but also in a polygonal shape, it is possible to reduce the area of the portion other than the lens-shaped object compared to a circular lens, and a microlens with a high aperture ratio. Arrays can be easily manufactured.
[0063]
(Microlens with different materials laminated)
When laminating resins having different characteristics, it is possible to create a microlens having a function different from that when the same resin is laminated a plurality of times. For example, when the coating of the first layer is performed with a resin having a refractive index of n2, this is cured to form a microlens, and when the coating of the second layer is cured with a resin having a refractive index of n1 with a film thickness d, n1 < If n2, a microlens with an antireflection film having a minimum value of reflectance at a wavelength λ = 4 * n1d can be formed.
[0064]
Light reflecting element
Another preferred embodiment of the optical element of the present invention is a light reflecting element. Examples of such a light reflecting element include a reflecting plate, a scattering plate, and particularly a light guide plate that guides a backlight of a liquid crystal display.
[0065]
The method for producing such a light reflecting element is not particularly limited as long as it is within the scope of the present invention. For example, after forming a microlens or a microlens array by the above method, a reflective layer is provided on the surface thereof. Can be manufactured. In this case, the material of the microlens shaped material as a base is not limited to the above-described microlens material, and may be an opaque material. Further, if the microlens shaped material itself reflects a desired light beam, there is no need for a reflective layer.
[0066]
The reflective plate of the preferred embodiment of the present invention can be used for a light guide plate of an edge light type backlight used for a liquid crystal display, etc., and has a higher luminance, a uniform brightness and a smaller viewing angle limit than the current one. Is possible.
[0067]
(Reflection layer forming method)
The material constituting the reflective layer is not particularly limited as long as it can reflect a necessary light beam, and examples thereof include various metal materials, particularly aluminum, silver, and gold. A method for forming such a reflective layer made of a metal layer is not particularly limited, and methods such as a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, an electroless plating solution method, an electroplating solution method, and a coating method can be used.
[0068]
Support
In the present invention, the surface having a surface due to the difference in wettability, preferably the photocatalyst-containing layer may be formed on a support. The material constituting the support is not particularly limited as long as it can form a layer by itself or a layer thereon to form a pattern due to a difference in wettability and can form an optical element. The support may be colored and opaque. However, when the optical element is a microlens, if the support is made of a colorless or colored transparent material and is a light-transmitting support, the lens is supported in a later step. There is no need to remove it from the body, which is very effective for the production of microlens arrays. The material for such a support is not limited as long as it is generally used in the production of microlens arrays, and may be any of inorganic materials and organic materials, for example, preferably soda glass, quartz Plastics such as glass, optical glass (such as BSC7 manufactured by HOYA), glass for electronic engineering (such as alkali-free glass) and translucent ceramics, polycarbonate, methyl methacrylate homopolymer or copolymer, polyethylene terephthalate, polystyrene A film, a plastic sheet, etc. can be mentioned.
[0069]
The shape and thickness of the support can be changed according to the application, and can be a form usually used.
[0070]
How to copy from the original
A mold can be produced using the optical element of the present invention as a master, and an optical element can be further formed based on the mold. This method is a method for manufacturing an optical element that can restrict the optical element manufacturing process, is free from the restrictions on the material of the optical element, and has a high degree of freedom. Further, according to this method, the productivity of the optical element can be further increased.
[0071]
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a method of manufacturing a mold using the optical element of the present invention as a master and further replicating the optical element based on the mold. In this example, as shown in FIG. 3A, a metal mold 32 is formed from the optical element original plate 31. Next, as shown in FIG. 3 (b), a film support 37 is attached to a transfer drum 33 to which the metal mold 32 is attached, an ultraviolet curable resin tank 34 and an ultraviolet irradiation device 35, and an ultraviolet curable product is attached. By rotating the transfer drum 33, an optical element having a lens shape is continuously formed on the film support by rotating the transfer drum 33 while the resin mold 32 and the film support 37 are in close contact with each other. Can be duplicated. After replication of the optical element, the optical element having a desired size can be obtained by cutting with the cutting tool 38.
[0072]
Shading layer
The microlens according to the preferred embodiment of the present invention can be preferably provided with a light shielding layer. The light shielding layer is formed corresponding to the position and shape of the microlens, and is provided so that unnecessary light around the microlens does not enter the microlens. The light shielding layer is more preferably provided in the microlens array.
[0073]
In the preferred embodiment of the present invention, the method for forming the light shielding layer is not limited, but preferably the light shielding layer is also formed using the difference in wettability as in the case of the optical element as described above. Specifically, on the back side of the transparent support that does not form the lens, a pattern based on the wettability for forming the light shielding layer pattern corresponding to the lens pattern is formed, and the light shielding layer pattern of the support is specified. A lens having a light-shielding layer is produced by attaching the composition for forming a light-shielding layer to a portion having the wettability and curing the composition for forming a light-shielding layer.
[0074]
The material for forming the light shielding layer is not particularly limited as long as it is a general material, and examples thereof include a light shielding resin thin film formed using a coating material made of an acrylic thermoplastic resin containing carbon black.
[0075]
Use for imaging equipment
The microlens array that is a preferred embodiment of the present invention can be suitably used as a component that is adjacent to or in close contact with an imaging device such as a CCD, for example, in order to increase the photosensitivity of the imaging device. In this case, it is preferable to provide a light shielding layer for reasons such as avoiding adverse effects on characteristics such as contrast reduction due to stray light. The photocatalyst-containing layer is preferably thinned for reasons such as increasing the light transmittance or preventing color formation of the photocatalyst-containing layer due to light interference, and preferably has a thickness of 1 μm or less, more preferably 0. 2 μm or less.
[0076]
display
The microlens array that is a preferred embodiment of the present invention can be suitably used as a component that is adjacent to or closely contacts a display such as a liquid crystal display, for example, in order to increase the luminance in the direction of the viewer. In this case, it is preferable to provide a light-shielding layer in order to suppress the influence of ambient light such as room lighting or sunlight, and improve the display image quality. Further, in order to increase light transmittance, it is preferable to make the photocatalyst-containing layer thin for reasons such as preventing color formation of the photocatalyst-containing layer due to light interference, and preferably 1 μm or less, more preferably 0.2 μm. The following.
[0077]
【Example】
Example 1
(Photocatalyst-containing film formation)
3 g of isopropyl alcohol, 0.4 g of organosiloxane (Toshiba Silicone TSL8113), 0.3 g of fluoroalkoxysilane MF-160E (Tochem Products) and 2 g of photocatalytic inorganic coating agent ST-K01 (Ishihara Sangyo) were mixed. This solution was coated on a quartz glass transparent support by a spin coating method. By drying this at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes, a hydrolysis and polycondensation reaction proceeds to obtain a transparent layer having a thickness of 0.1 μm in which the photocatalyst is firmly fixed in the organopolysiloxane. did it. On this photocatalyst containing layer, 30 mW / cm with a mercury lamp.²The pattern was exposed through a mask at an illuminance of 30 seconds. As a result, patterns with different wettability were formed between the exposed and unexposed areas. As a result of measuring the contact angle to water with a contact angle measuring device (Kyowa Interface Science Co., Ltd. CA-Z type), the contact angle of water in the unexposed area is 142 °, and the contact angle of water in the exposed area is 10 ° or less. there were.
[0078]
Example 2
(Resin lamination method, curing under nitrogen atmosphere)
On the quartz glass transparent support, the photocatalyst containing layer described in Example 1 was applied by a spin coating method to form a transparent layer having a thickness of 0.1 μm.
[0079]
30 mW / cm with a mercury lamp on a photocatalyst-containing layer on a quartz glass transparent support through a negative photomask for producing a microlens array in which a circular pattern with an opening diameter of 40 μm is applied at a pitch of 50 μm.²Pattern exposure for 30 seconds at an illuminance of.
[0080]
As a result, in the photocatalyst-containing layer on the quartz glass transparent support, patterns with different wettability were formed in the exposed and unexposed areas.
[0081]
1000 g of an ultraviolet curable monomer (bifunctional acrylate monomer: KAYARADPEG400DA manufactured by Nippon Kayaku) and 50 g of a curing initiator (Darocur 1173 manufactured by Ciba Specialty Chemicals) were mixed and stirred for 3 minutes. When the entire surface of the obtained mixture was applied on the photocatalyst-containing layer on the quartz glass transparent support at a speed of 0.1 mm / sec with a dip coater, only the exposed portion (circular pattern portion having a diameter of 40 μm) was obtained. The liquid mixture adhered to the lens and became a lens shape. This is 30 mW / cm with a mercury lamp in a nitrogen atmosphere.²When the film was exposed for 3 seconds at an illuminance of 1, a lens array shape having a diameter of 40 μm and a height of 1 μm was obtained.
[0082]
The lens-cured product formed on the photocatalyst-containing layer on the quartz glass transparent support was again coated with the UV curable monomer mixture under the same conditions and cured. The microlens array having a diameter of 40 μm and a height of 10 μm was obtained by repeating 5 times.
[0083]
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of coating / curing times (number of layers) and the height of the lens-shaped object in Example 2. It can be seen that by repeatedly laminating repeatedly, the height of the lens-shaped object is increased and the aspect ratio is increased.
[0084]
Example 3
(Resin lamination method, visible light curing)
On the quartz glass transparent support, the photocatalyst containing layer described in Example 1 was applied by a spin coating method to form a transparent layer having a thickness of 0.1 μm.
[0085]
30 mW / cm with a mercury lamp on a photocatalyst-containing layer on a quartz glass transparent support through a negative photomask for producing a microlens array in which a circular pattern with an opening diameter of 40 μm is applied at a pitch of 50 μm.²Pattern exposure for 30 seconds at an illuminance of.
[0086]
As a result, in the photocatalyst-containing layer on the quartz glass transparent support, patterns with different wettability were formed in the exposed and unexposed areas.
[0087]
1000 g of an ultraviolet curable monomer (bifunctional acrylate monomer: KAYARADPEG400DA manufactured by Nippon Kayaku) and 50 g of a curing initiator (Lucirin TPO manufactured by Ciba Specialty Chemicals) were mixed and stirred for 3 minutes. When the entire surface of the obtained mixture was applied on the photocatalyst-containing layer on the quartz glass transparent support at a speed of 0.1 mm / sec with a dip coater, only the exposed portion (circular pattern portion having a diameter of 40 μm) was obtained. The liquid mixture adhered to the lens and became a lens shape. This is 30 mW / cm by a mercury lamp through a filter that blocks light of 380 nm or less.²When exposed for 3 seconds at an illuminance of 1, a lens array shape with a diameter of 40 μm and a height of 1 μm was obtained.
[0088]
The lens-cured product formed on the photocatalyst-containing layer on the quartz glass transparent support was again coated with the UV curable monomer mixture under the same conditions and cured. The microlens array having a diameter of 40 μm and a height of 2.5 μm was obtained by repeating 5 times.
[0089]
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of coating / curing times (number of layers) and the height of the lens-shaped object in Example 3. It can be seen that by repeatedly laminating repeatedly, the height of the lens-shaped object is increased and the aspect ratio is increased.
[0090]
Example 4
(Resin lamination method / micro lens array with antireflection function)
On the quartz glass transparent support, the photocatalyst containing layer described in Example 1 was applied by a spin coating method to form a transparent layer having a thickness of 0.1 μm.
[0091]
30 mW / cm with a mercury lamp on a photocatalyst-containing layer on a quartz glass transparent support through a negative photomask for producing a microlens array in which a circular pattern with an opening diameter of 40 μm is applied at a pitch of 50 μm.²Pattern exposure for 30 seconds at an illuminance of.
[0092]
As a result, in the photocatalyst-containing layer on the quartz glass transparent support, patterns with different wettability were formed in the exposed and unexposed areas.
[0093]
UV curable monomer (monofunctional acrylate monomer: KAYARADR-128H, manufactured by Nippon Kayaku, n₂₀ ^D= 1.527) 1000 g and 50 g of a curing initiator (Darocur 1173 manufactured by Ciba Specialty Chemicals) were mixed and stirred for 3 minutes. When the entire surface of the obtained mixture was applied on the photocatalyst-containing layer on the quartz glass transparent support at a speed of 0.1 mm / sec with a dip coater, only the exposed portion (circular pattern portion having a diameter of 40 μm) The liquid mixture adhered to the lens and became a lens shape. This is 30 mW / cm with a mercury lamp in a nitrogen atmosphere.²When the film was exposed for 3 seconds at an illuminance of 1, a lens array shape having a diameter of 40 μm and a height of 2 μm was obtained.
[0094]
UV curable monomer (bifunctional acrylate monomer: KAYAARADNPGDA, manufactured by Nippon Kayaku, n₂₀ ^D= 1.452) 1000 g and a curing initiator (Darocur 1173 manufactured by Ciba Specialty Chemicals) 50 g were mixed and stirred for 3 minutes. When the obtained mixed solution was applied on a support on which the lens array shape product was formed at a speed of 0.02 mm / sec with a dip coater, the monomer had a film thickness of 0.2 μm only on the lens array portion. It adhered with. This is 30 mW / cm with a mercury lamp in a nitrogen atmosphere.²When exposed to an illuminance of 3 seconds, a lens array shape having a diameter of 40 μm and a height of 2.2 μm was obtained.
[0095]
Compared to a lens array that is not coated with a second layer of resin, an average reduction in reflectance of 2% was observed in the visible light region.
[0096]
Comparative Example 1
(Wet surface by UV exposure)
On the quartz glass transparent support, the photocatalyst containing layer described in Example 1 was applied by a spin coating method to form a transparent layer having a thickness of 0.1 μm.
[0097]
30 mW / cm with a mercury lamp on a photocatalyst-containing layer on a quartz glass transparent support through a negative photomask for producing a microlens array in which a circular pattern with an opening diameter of 40 μm is applied at a pitch of 50 μm.²Pattern exposure for 30 seconds at an illuminance of.
[0098]
As a result, in the photocatalyst-containing layer on the quartz glass transparent support, patterns with different wettability were formed in the exposed and unexposed areas.
[0099]
1000 g of an ultraviolet curable monomer (bifunctional acrylate monomer: KAYARADPEG400DA manufactured by Nippon Kayaku) and 50 g of a curing initiator (Darocur 1173 manufactured by Ciba Specialty Chemicals) were mixed and stirred for 3 minutes. When the entire surface of the obtained mixture was applied on the photocatalyst-containing layer on the quartz glass transparent support at a speed of 0.1 mm / sec with a dip coater, only the exposed portion (circular pattern portion having a diameter of 40 μm) was obtained. The liquid mixture adhered to the lens and became a lens shape. This is 30 mW / cm with a mercury lamp in the atmosphere.²When exposed for 10 seconds at an illuminance of 1, a lens array shape having a diameter of 40 μm and a height of 1 μm was obtained.
[0100]
When the ultraviolet curable monomer mixture was again applied under the same conditions to the lens array shaped article formed on the photocatalyst containing layer on the quartz glass transparent support, the ultraviolet monomer mixture was not patterned. The entire surface of the photocatalyst containing layer on the quartz glass transparent support was wet and spread, and the height of the lens array could not be increased.
[0101]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an optical element having a high aspect ratio, an optical element composed of a plurality of layers having different characteristics, and a method for manufacturing such an optical element in a simple process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a specific example of a manufacturing procedure of an optical element of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a specific example of a microlens that is an optical element of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a method for producing a replica of an optical element of the present invention by making a mold using the optical element of the present invention as an original plate.
4 is a graph showing the relationship between the number of laminations and the height of a convex lens-shaped object in Example 2. FIG.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of laminations and the height of a convex lens-shaped object in Example 3.
[Explanation of symbols]
11, 21 High critical surface energy part
12, 22 Low critical surface energy part
13, 23 Support
14 Optical element forming composition
15 Curing device
16 Optical element composition layer
17 Optical elements
24 1st optical element composition layer
25 Second optical element composition layer
26 Third optical element composition layer
31 Optical element master
32 Metal mold
33 Transfer drum
34 UV curable resin tank
35 UV irradiation equipment
36 Duplicator
37 Film support
38 Cutting tool

Claims

Attaching the first optical element-forming composition to a portion having a specific wettability of a pattern due to a difference in wettability by a coating method;
Curing the first optical element forming composition to obtain a first optical element composition layer;
Utilizing the difference in wettability between the first optical element composition layer and the portion without the first optical element composition layer, the composition for forming the second optical element is formed only on the first optical element composition layer. A step of attaching an object by a coating method;
Obtaining a second optical element composition layer by curing the second optical element forming composition, only at least it contains,
The method for producing an optical element, wherein the pattern due to the difference in wettability is formed by irradiating the photocatalyst-containing layer with light .

2. The optical device according to claim 1, wherein a plurality of optical element composition layers are formed only by repeating the same process as the formation of the second optical element composition layer only on the second optical element composition layer. Device manufacturing method.

The method for producing an optical element according to claim 1, wherein the first optical element forming composition and the second optical element forming composition are the same composition.

The method for producing an optical element according to claim 1, wherein the first optical element forming composition and the second optical element forming composition are different compositions.

The photocatalyst-containing layer contains at least a metal oxide having a photocatalytic action and a binder component, and the first optical element formation is formed on a portion of the photocatalyst-containing layer whose wettability has changed by light irradiation. The manufacturing method of the optical element of Claim 1 to which a composition is made to adhere.

The method for producing an optical element according to claim 1, wherein the pattern due to the difference in wettability is formed on a transparent support.

The method of curing an optical element according to claim 1, wherein the method of curing the first optical element forming composition is a method that does not change the wettability of the surface to which the first optical element forming composition did not adhere. Method.

Further method of curing the layer of the optical element-forming composition from the second optical element forming composition, which is the method of optical element-forming composition do not alter the wettability of the surface which did not adhere, claim 8. A method for producing an optical element according to item 7 .

The method for producing an optical element according to claim 7 or 8 , wherein the method for curing the composition for forming an optical element is a curing method using ultraviolet irradiation in an oxygen-free atmosphere.

The method for producing an optical element according to claim 7 or 8 , wherein the method for curing the composition for forming an optical element is a curing method using EB irradiation in an oxygen-free atmosphere.

The method for producing an optical element according to claim 7 or 8 , wherein the method for curing the composition for forming an optical element is a curing method using visible light irradiation.

The method for producing an optical element according to claim 7 or 8 , wherein the method for curing the composition for forming an optical element is a curing method using oxidation polymerization.

A method for producing an optical element by duplicating an optical element produced by the method for producing an optical element according to claim 1 as an original.

An optical element, wherein at least two layers of the same material or different materials are laminated on the photocatalyst-containing layer.

The optical element according to claim 14 , wherein at least two layers of the same material or different materials are laminated on a portion of the photocatalyst-containing layer where wettability is changed by light irradiation.

The optical element according to claim 14 , wherein the pattern due to the difference in wettability is formed on a transparent support.

The optical element according to claim 14 , wherein the optical element is a lens.

The optical element according to claim 14 , wherein the optical element is a microlens.

The optical element according to claim 14 , wherein the optical element is a microlens array.

The optical element according to claim 14 , wherein the optical element is a laminate of at least two kinds of materials having different refractive indexes.

The optical element according to claim 14 , wherein the material laminated on the uppermost layer of the optical element is an antireflection material.

The optical element according to claim 21 , wherein the optical element is a microlens array with an antireflection effect.

The optical element according to claim 14 , wherein the material laminated on the uppermost layer of the optical element is a light reflecting material.