(57)【要約】      （修正有）【課題】エッチングの終点を的確に判断することができる凹部付き基板の製造方法、そのような方法を用いて製造された凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタを提供する。【解決手段】規則的に配列した複数の第１の開口部６３が設けられたマスク６を用いてエッチングを施し、基板５上に複数の凹部を形成する凹部付き基板の製造方法であって、エッチングに供される基板上には、複数の第１の開口部を有するマスクで被覆された第１の領域６６と、複数の第１の開口部のピッチよりも小さいピッチで配列した複数の第２の開口部６４を有するマスクで被覆された第２の領域６７とが設けられており、かつ、第１の領域と第２の領域との間に、マスクが形成されていない非マスキング領域６５が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
規則的に配列した複数の第１の開口部が設けられたマスクを用いてエッチングを施し、基板上に複数の凹部を形成する凹部付き基板の製造方法であって、
前記エッチングに供される前記基板上には、
複数の前記第１の開口部を有するマスクで被覆された第１の領域と、
複数の前記第１の開口部のピッチよりも小さいピッチで配列した複数の第２の開口部を有するマスクで被覆された第２の領域とが設けられており、かつ、
前記第１の領域と前記第２の領域との間に、マスクが形成されていない非マスキング領域が設けられていることを特徴とする凹部付き基板の製造方法。
【請求項２】
前記非マスキング領域は、前記基板上のほぼ全面に、マスクを形成した後、マスクの一部を除去することにより形成される請求項１に記載の凹部付き基板の製造方法。
【請求項３】
前記マスキング領域の形成は、レーザ加工により行われる請求項１または２に記載の凹部付き基板の製造方法。
【請求項４】
規則的に配列した複数の第１の開口部が設けられたマスクを用いてエッチングを施し、基板上に複数の凹部を形成する凹部付き基板の製造方法であって、
複数の前記第１の開口部を有するマスクで被覆された第１の領域が設けられた第１の基板と、
複数の前記第１の開口部のピッチよりも小さいピッチで配列した複数の第２の開口部を有するマスクで被覆された第２の領域が設けられた第２の基板とを用いることを特徴とする凹部付き基板の製造方法。
【請求項５】
前記第１の基板と前記第２の基板とは、母材のほぼ全面に、マスクを形成した後、前記母材を切断することにより得られる請求項４に記載の凹部付き基板の製造方法。
【請求項６】
前記開口部の形成は、レーザ加工により行われる請求項１ないし５のいずれかに記載の凹部付き基板の製造方法。
【請求項７】
前記マスクは、主としてＣｒおよび／またはＣｒＯで構成されたものである請求項１ないし６のいずれかに記載の凹部付き基板の製造方法。
【請求項８】
前記マスクの平均厚さは、５〜５００ｎｍである請求項１ないし７のいずれかに記載の凹部付き基板の製造方法。
【請求項９】
前記開口部の平均径は、１０μｍ以下である請求項１ないし８のいずれかに記載の凹部付き基板の製造方法。
【請求項１０】
前記エッチングは、ウェットエッチングであって、
フッ化アンモニウムと、酸とを含むエッチング液を用いて施される請求項１ないし９のいずれかに記載の凹部付き基板の製造方法。
【請求項１１】
前記フッ化アンモニウムは、主として一水素二フッ化アンモニウムで構成されたものである請求項１０に記載の凹部付き基板の製造方法。
【請求項１２】
前記酸は、主として硫酸で構成されたものである請求項１０または１１に記載の凹部付き基板の製造方法。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の凹部付き基板の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする凹部付き基板。
【請求項１４】
請求項１３に記載の凹部付き基板を用いて製造されたことを特徴とするマイクロレンズ基板。
【請求項１５】
請求項１４に記載のマイクロレンズ基板を備えたことを特徴とする透過型スクリーン。
【請求項１６】
請求項１５に記載の透過型スクリーンを備えたことを特徴とするリア型プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹部付き基板の製造方法、凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリーン上に画像を投影する表示装置が知られている。このような表示装置としては、ホームシアター用モニター、大画面テレビ等に適用されるリア型プロジェクタが知られており、近年、その需要が高まりつつある。
このようなリア型プロジェクタでは、その画像形成に主として透過型スクリーンが用いられる。
【０００３】
このようなリア型プロジェクタに用いられる透過型スクリーンとしては、特に広視野角特性が求められている。このような広視野角特性を有する透過型スクリーンとしては、フレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部と、多数のマイクロレンズが形成されたマイクロレンズ基板とを有するものが知られている。この透過型スクリーンは、マイクロレンズによる光屈折作用により、上下方向ともに良好な視野角特性が得られるという利点を有している。
このような透過型スクリーンに用いるマイクロレンズ基板の製造方法としては、所定パターンの開口を有するマスクを用いたエッチングにより製造する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の方法では、マスクが完全に剥離するまでエッチングを施すため、得られる凹部付き基板の凹部の曲率が低下し、この凹部付き基板を型として得られるマイクロレンズの視野角特性が低下してしまうという問題があった。その結果、得られる透過型スクリーン、リア型プロジェクタの視野角特性が低下してしまうという問題があった。このような問題を解決する方法として、時間管理等によって、エッチングの終点を調整し、マスクが剥離する前にエッチングを終了させることも考えられるが、繰り返しの使用によるエッチング液の濃度変化や温度条件等の諸条件によって、時間だけでエッチングの終点を判断するのは困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０１４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、エッチングの終点を的確に判断することができる凹部付き基板の製造方法、そのような方法を用いて製造された凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の凹部付き基板の製造方法は、規則的に配列した複数の第１の開口部が設けられたマスクを用いてエッチングを施し、基板上に複数の凹部を形成する凹部付き基板の製造方法であって、
前記エッチングに供される前記基板上には、
複数の前記第１の開口部を有するマスクで被覆された第１の領域と、
複数の前記第１の開口部のピッチよりも小さいピッチで配列した複数の第２の開口部を有するマスクで被覆された第２の領域とが設けられており、かつ、
前記第１の領域と前記第２の領域との間に、マスクが形成されていない非マスキング領域が設けられていることを特徴とする。
これにより、エッチングの終点を的確に判断することができ、その結果、得られる凹部付き基板の凹部の曲率を適度なものとすることができ、また、この凹部付き基板を用いて得られるマイクロレンズ基板の視野角特性を向上させることができる。
【０００８】
本発明の凹部付き基板の製造方法では、前記非マスキング領域は、前記基板上のほぼ全面に、マスクを形成した後、マスクの一部を除去することにより形成されることが好ましい。
これにより、容易に非マスキング領域を形成することができる。また、このように同一の基板上に、第１の領域と第２の領域とを設けた場合、エッチングレートの異なる基板間においても、エッチングの終点を的確に判断できるため、連続生産した際においても、各基板間における形成される凹部の形状のバラツキを防止することができる。
【０００９】
本発明の凹部付き基板の製造方法では、前記マスキング領域の形成は、レーザ加工により行われることが好ましい。
これにより、基板に対してほとんどダメージを与えずに、選択的にマスクを除去することができ、非マスキング領域を、容易に、かつ精確に形成することができる。
本発明の凹部付き基板の製造方法は、規則的に配列した複数の第１の開口部が設けられたマスクを用いてエッチングを施し、基板上に複数の凹部を形成する凹部付き基板の製造方法であって、
複数の前記第１の開口部を有するマスクで被覆された第１の領域が設けられた第１の基板と、
複数の前記第１の開口部のピッチよりも小さいピッチで配列した複数の第２の開口部を有するマスクで被覆された第２の領域が設けられた第２の基板とを用いることを特徴とする。
これにより、エッチングの終点を的確に判断することができ、その結果、得られる凹部付き基板の凹部の曲率を適度なものとすることができ、また、この凹部付き基板を用いて得られるマイクロレンズ基板の視野角特性を向上させることができる。
【００１０】
本発明の凹部付き基板の製造方法では、前記第１の基板と前記第２の基板とは、母材のほぼ全面に、マスクを形成した後、前記母材を切断することにより得られることが好ましい。
これにより、容易に第１の基板、第２の基板を得ることができる。また、各基板間でのエッチングレートのバラツキを防止することができる。
【００１１】
本発明の凹部付き基板の製造方法では、前記開口部の形成は、レーザ加工により行われることが好ましい。
これにより、第１の開口部、第２の開口部の大きさや間隔等を容易にかつ精確に制御することができる。
本発明の凹部付き基板の製造方法では、前記マスクは、主としてＣｒおよび／またはＣｒＯで構成されたものであることが好ましい。
これにより、マスク全体としての内部応力を調整し、所望の形状や大きさの開口部を精度よく形成することができ、結果として、凹部の形状や大きさを容易かつ確実に制御することができる。
【００１２】
本発明の凹部付き基板の製造方法では、前記マスクの平均厚さは、５〜５００ｎｍであることが好ましい。
これにより、エッチングに対する耐性を保持しつつ、開口部の形成が容易になり、開口部の大きさをより容易に制御することができる。
本発明の凹部付き基板の製造方法では、前記開口部の平均径は、１０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、後述するエッチング工程において形成される凹部の中心部付近の曲率半径をより好適なものとしつつ、エッチングの速度を適度なものとすることができる。
【００１３】
本発明の凹部付き基板の製造方法では、前記エッチングは、ウェットエッチングであって、
フッ化アンモニウムと、酸とを含むエッチング液を用いて施されることが好ましい。
これにより、基板としてガラス基板を用いた場合に、難溶性の副生成物の生成を抑制することができ、ガラス基板に対し均一にエッチングを施すことができる。
【００１４】
本発明の凹部付き基板の製造方法では、前記フッ化アンモニウムは、主として一水素二フッ化アンモニウムで構成されたものであることが好ましい。
これにより、ガラス基板に対して、より効率よくエッチングを施すことができる。
本発明の凹部付き基板の製造方法では、前記酸は、主として硫酸で構成されたものであることが好ましい。
これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去することができる。また、特に、マスクとして、Ｃｒ、ＣｒＯの膜を用いた場合に、硫酸を含むエッチング液を用いることで、マスクへの影響をより効果的に抑制しつつ、ガラス基板に対してより均一にエッチングを施すことができる。
【００１５】
本発明の凹部付き基板は、本発明の凹部付き基板の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、適度な曲率の凹部を有する凹部付き基板を好適に提供することができる。
本発明のマイクロレンズ基板は、本発明の凹部付き基板を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、視野角特性に優れたマイクロレンズ基板を提供することができる。
【００１６】
本発明の透過型スクリーンは、本発明のマイクロレンズ基板を備えたことを特徴とする。
これにより、視野角特性に優れた透過型スクリーンを提供することができる。
本発明のリア型プロジェクタは、本発明の透過型スクリーンを備えたことを特徴とする。
これにより、視野角特性に優れたリア型プロジェクタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の凹部付き基板の製造方法、凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタについて、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の凹部付き基板の製造方法の第１実施形態について説明する。
図１、図２は、本発明の凹部付き基板の製造工程を示す模式的な縦断面図、図３は、開口部を形成したマスクの一例を示す平面図、図４は、本発明の凹部付き基板の平面図、図５は、開口部を形成したマスクの他の一例を示す平面図、図６は、凹部付き基板を用いて形成したマイクロレンズ基板の縦断面図である。
【００１８】
まず、凹部付き基板２の製造に際し、図１（ａ）に示すように、基板５を用意する。
この基板５は、厚さが均一で、たわみや傷のないものが好適に用いられる。また、基板５は、洗浄やエッチング等により、その表面が清浄化または平滑化されているものが好ましい。
基板５の構成材料は、特に限定されず、例えば、無アルカリガラス、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウ珪酸ガラス等が挙げられる。例えば、凹部付き基板２を用いてマイクロレンズ基板を製造する場合、基板５の構成材料としては、無アルカリガラス、ソーダガラス、結晶性ガラス（例えば、ネオセラム等）が好ましい。中でも、ソーダガラスは、加工が容易であるとともに、得られる凹部付き基板２を好適な光学的特性を有するものとすることができる。また、ソーダガラスは、比較的安価であり、製造コストの面からも有利である。また、特に、ソーダガラスは、一般にエッチング液との反応によって水に難溶性の生成物（副生成物）が生じるという問題が起こりやすいため、後に詳述するようなエッチング液を用いると、このような問題を効果的に防止することができる。
基板５の厚さは、基板５を構成する材料、屈折率等の種々の条件により異なるが、通常、０．３〜２０ｍｍ程度であるのが好ましく、２〜８ｍｍ程度であるのがより好ましい。厚さをこの範囲内とすると、例えば、必要な光学特性を備えたコンパクトな凹部付き基板２を得ることができる。
【００１９】
＜１＞図１（ｂ）に示すように、用意した基板５の表面に、マスク６を形成する（マスク形成工程）。また、これとともに、基板５の裏面（マスク６を形成する面と反対側の面）に裏面保護膜６９を形成する。もちろん、マスク６および裏面保護膜６９は同時に形成することもできる。
本実施形態では、図示の構成のように、マスク６は、第１の膜６１と、第２の膜６２との２つの膜で構成されている。
【００２０】
第１の膜６１と第２の膜６２とは互いに隣接しており、第１の膜６１は、第２の膜６２よりも基板５側に設けられている。
本実施形態では、第１の膜６１は、内部応力として圧縮応力を有しており、第２の膜６２は、内部応力として引張応力を有している。なお、本明細書中での「内部応力」とは、平板状の基板に、直径１０ｃｍの大きさの膜を形成した場合の、室温における当該膜の内部応力のことを指す。また、圧縮応力と引張応力とは、互いに相殺または緩和する方向に働くものであり、すなわち、内部応力が、負の値のものを「圧縮応力」と言い、正の値のものを「引張応力」と言う。
【００２１】
このような構成のマスク６を用いることにより、マスク６全体としての内部応力を調整し、所望の形状や大きさの開口部を精度よく形成することができ、結果として、凹部の形状や大きさを容易かつ確実に制御することができる。また、このような構成のマスクを用いることで、マスクと基板との密着性も向上させることができる。また、マスク全体の内部応力を調整することにより、サイドエッチングの速度を制御することができ、その結果、球面レンズや非球面レンズに対応した凹部を容易に形成することができる。
【００２２】
第１の膜６１の内部応力（圧縮応力）は、−１７００〜−７００ｍＰａであるのが好ましく、−１５００〜−９００ｍＰａであるのがより好ましい。これにより、より確実にマスク６全体としての内部応力を制御することができ、所望の形状や大きさの開口部をより高い精度で形成することができる。
第２の膜６２の内部応力（引張応力）は、５００〜１５００ｍＰａであるのが好ましく、７００〜１３００ｍＰａであるのがより好ましい。これにより、第１の膜６１の内部応力をより容易に相殺または緩和することができ、所望の大きさの開口部をより高い精度で形成することができる。
【００２３】
マスク６全体としての内部応力は、−４００〜４００ｍＰａであるのが好ましく、−２５０〜２５０ｍＰａであるのがより好ましい。これにより、所望の大きさの開口部をより高い精度で形成することができ、結果として、凹部の形状をより確実に制御することができる。また、このようなマスク６を用いることで、マスク６と基板５との密着性も向上させることができる。
【００２４】
第１の膜６１を形成する材料としては、特に限定されず、例えば、ＣｒＯ、ＴｉＯ、Ｔａ３Ｏ５、ＮｉＯ、ＴｉＷＯ等が挙げられる。中でも、第１の膜６１は、主としてＣｒＯで構成されたものであるのが好ましい。このように第１の膜６１が主としてＣｒＯで構成されたものであると、マスク６全体としての内部応力をより容易に制御することができる。また、各開口部を容易に形成することができるとともに、エッチングを施す際に、エッチングに対する耐性に優れたものとなる。また、比較的大きな基板に対して容易に均一な膜を形成することができる。また、第１の膜６１が主としてＣｒＯで構成されたものであると、例えば、第２の膜６２が主としてＣｒで構成されたものである場合には、第２の膜６２との密着性が向上する。また、基板５との密着性も向上する。
【００２５】
第２の膜６２を形成する材料としては、特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｉ、ＴｉＷ等が挙げられる。中でも、第２の膜６２は、主としてＣｒで構成されたものであるのが好ましい。このように第２の膜６２が主としてＣｒで構成されたものであると、第１の膜６１の内部応力をより容易に相殺または緩和することができる。また、各開口部を容易に形成することができるとともに、エッチングを施す際に、エッチングに対する耐性に特に優れたものとなる。また、比較的大きな基板に対して容易に均一な膜を形成することができる。
【００２６】
また、第１の膜６１と第２の膜６２の平均厚さの比を調整することにより、マスク６全体としての内部応力を制御するのが好ましい。これにより、所望の大きさの各開口部をより高い精度で形成することができ、結果として、凹部の形状をより確実に制御することができる。
また、第１の膜６１の平均厚さをＸ［ｎｍ］、第２の膜６２の平均厚さをＹ［ｎｍ］としたとき、０．０１≦Ｘ／Ｙ≦０．８の関係を満足するのが好ましく、０．１≦Ｘ／Ｙ≦０．５の関係を満足するのがより好ましい。このような関係を満足することにより、より確実にマスク６全体としての内部応力を制御することができ、所望の大きさの開口部をより高い精度で形成することができる。これに対し、Ｘ／Ｙが前記下限値未満であると、第２の膜の応力が強く第２の膜の応力が残存し、深さ方向よりサイドエッチング量が多くなるか、滑らかな輪郭を得ることが出来ない。一方、Ｘ／Ｙが前記上限値を超えると、第１の膜の応力が強く第１の膜の応力が残存し、深さ方向よりサイドエッチング量が多くなるか、滑らかな輪郭を得ることが出来ない。
【００２７】
マスク６の平均厚さは、５〜５００ｎｍであるのが好ましく、４０〜１５０ｎｍであるのがより好ましい。マスク６の平均厚さがこのような範囲のものであると、エッチングに対する耐性を保持しつつ、開口部の形成が容易になり、開口部の大きさをより容易に制御することができる。
マスク６の形成方法としては、特に限定されず、例えば、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法等の乾式めっき法や、電解めっき、無電解めっき等の湿式めっき等を用いることができる。また、第１の膜６１と第２の膜６２とで、方法が異なっていてもよいし、条件が異なっていてもよい。
【００２８】
なお、裏面保護膜６９は、次工程以降で基板５の裏面を保護するためのものである。この裏面保護膜６９により、基板５の裏面の侵食、劣化等が好適に防止される。この裏面保護膜６９は、マスクと同様の材料で構成されていなくてもよいし、マスク６と同様の材料で構成されていてもよい。後者の場合、裏面保護膜６９は、マスク６を形成するのと同時に設けることができる。また、後者の場合、裏面保護膜６９の内部応力が比較的小さいものとすることができるため、基板５に対する歪み等が抑制され、所望の大きさや形状の凹部５１をよりいっそう高い精度で形成することができる。
【００２９】
また、マスク６は、第１の膜６１、第２の膜６２以外の第３の膜を有していてもよい。このような第３の膜は、例えば、第２の膜６２上や、第１の膜６１よりも基板側に設けることができる。前者のような構成の場合、第３の膜として、主としてＡｕで構成されたものを用いることができる。第３の膜が主としてＡｕで構成されたものである場合、第２の膜６２の表面を保護することができるとともに、マスク６全体のエッチングに対する耐性を向上させることができる。また、後者のような構成の場合、例えば、基板５と第１の膜６１との密着性が比較的低いときに、第３の膜を設けることによって、マスク６と基板５との密着性を高いものとすることができる。
なお、第３の膜を設ける場合、第３の膜は、比較的薄いのが好ましい。具体的には、２００ｎｍ以下であるのが好ましい。
【００３０】
＜２＞次に、図１（ｃ）に示すように、マスク６の一部を除去し、非マスキング領域６５を形成する。
本実施形態では、非マスキング領域は、基板５の縁部付近に設けられている。
非マスキング領域６５を形成することによって、後述する第１の領域６６になるべき領域と、第２の領域６７となるべき領域とが分割される。これにより、後に詳述するように、エッチングを施した際に、より確実に第２の領域６７のマスクを剥離させることができる。
【００３１】
本実施形態では、後述する第２の領域６７が、基板５の縁部付近に位置するように非マスキング領域６５が形成される。
非マスキング領域６５の形成方法は、特に限定されないが、例えば、レーザ加工や、ショットブラスト、サンドブラスト等のブラスト加工や、エッチング加工、プレス加工、ドットプリンタ加工、タッピング加工等が挙げられる。
【００３２】
レーザ加工により非マスキング領域６５を形成した場合、基板５に対してダメージをほとんど与えずに、選択的にマスクを除去することができ、非マスキング領域６５を、容易に、かつ精確に形成することができる。レーザ加工に用いられるレーザとしては、例えば、ルビーレーザ、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ、フェムト秒レーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ４レーザ、Ｎｅ−Ｈｅレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ２レーザ等が挙げられる。この中でも、室温で連続発振を容易に行うことができ、低い照射エネルギー領域における制御性の良さ等から、ＹＡＧレーザまたはフェムト秒レーザが好ましく用いられる。これにより、基板５に非マスキング領域６５を好適に形成することができる。
【００３３】
＜３＞次に、図１（ｄ）に示すように、マスク６の、前述した非マスキング領域６５で分けられた領域に、それぞれ、複数の第１の開口部６３と複数の第２の開口部６４とを形成する。これにより、複数の第１の開口部６３を有するマスク６が設けられた第１の領域６６と、複数の第２の開口部６４を有するマスク６が設けられた第２の領域６７とが形成される。
【００３４】
第１の領域６６に設けられた第１の開口部６３は、後述するエッチング処理によって得られる凹部付き基板２の凹部５１を形成するためのマスク開口である。
複数の第１の開口部６３は、図３に示すように格子状に、所定のピッチ（間隔）で形成される。複数の第１の開口部６３の縦と横のピッチはほぼ同じものとなっている。
複数の第２の開口部６４は、第１の開口部６３と同様に格子状に形成され、第１の開口部６３のピッチよりも小さいピッチで形成される。複数の第２の開口部６４の縦と横のピッチはほぼ同じものとなっている。
【００３５】
このように本発明では、第２の開口部のピッチを第１の開口部のピッチよりも小さくする点に特徴を有している。これにより、後に詳述するように、エッチングした際に、第２の領域のマスクが先に基板５から剥離するため、第１の領域におけるエッチングによる食刻の度合いを的確に判断することができる。
なお、本実施形態では、第１の開口部６３と第２の開口部６４の平均径は、ほぼ同じ大きさとなっている。
【００３６】
第１の開口部６３、第２の開口部６４の形成方法は、特に限定されないが、例えば、レーザ加工や、ショットブラスト、サンドブラスト等のブラスト加工や、エッチング加工、プレス加工、ドットプリンタ加工、タッピング加工等が挙げられる。
上述した中でも、レーザ加工を用いて、第１の開口部６３、第２の開口部６４を形成するのが好ましい。これにより、第１の開口部６３、第２の開口部６４の大きさや間隔等を容易にかつ精確に制御することができる。
【００３７】
第１の開口部６３、第２の開口部６４の形成にレーザ加工を用いた場合、使用するレーザ光の種類としては、特に限定されず、ルビーレーザ、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ、フェムト秒レーザ、ガラスレーザ、ＹＶＯ４レーザ、Ｎｅ−Ｈｅレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ２レーザ、エキシマレーザ等が挙げられる。また、各レーザのＳＨＧ、ＴＨＧ、ＦＨＧ等の波長を使ってもよい。
【００３８】
このような第１の開口部６３、第２の開口部６４の大きさは、比較的小さいものとするのが好ましい。このように第１の開口部６３、第２の開口部６４の大きさが小さいものであると、後述するエッチング工程において形成される凹部５１の中心部付近の曲率半径を好適なものとすることができ、最終的に得られるマイクロレンズ４の中心部付近での光の屈折率をより好適なものとすることができる。また、凹部５１内に含まれる平坦部面積を少なくできるため、最終的に得られるマイクロレンズスクリーン（マイクロレンズ基板）の視野角特性を向上させることができる。
【００３９】
このような第１の開口部６３、第２の開口部６４の平均径は、具体的には、１０μｍ以下であるのが好ましく、５μｍ以下であるのがより好ましく、０．１〜３μｍであるのがさらに好ましい。第１の開口部６３、第２の開口部６４の平均径がこのような範囲のものであると、後述するエッチング工程において形成される凹部５１の中心部付近の曲率半径をより好適なものとしつつ、エッチングの速度を適度なものとすることができる。
【００４０】
＜４＞次に、図２（ｅ）および（ｆ）に示すように、マスク６を用いて基板５にエッチング（ウェットエッチング）を施し、基板５上に多数の凹部５１を形成する（エッチング工程）。
エッチングの方法としては、特に限定されず、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング等が挙げられる。
【００４１】
以下の説明では、代表的にウェットエッチングを用いる場合について説明する。
マスク６で被覆されたガラス基板５に対して、エッチング（ウェットエッチング）を施すことにより、図２（ｅ）および（ｆ）に示すように、基板５は、マスク６が存在しない部分、すなわち各開口部等より食刻されていく。すなわち、第１の開口部６３に対応する位置に凹部５１が形成されていき、第２の開口部６４に対応する位置に凹部５２が形成されていく。
【００４２】
ここで、エッチング液による食刻が進行するにつれ、マスク６と基板５との接触面積が徐々に小さくなっていくが、第２の領域６７に設けられた複数の第２の開口部６４のピッチ（図３中、Ｙで示される間隔）は、第１の領域６６に設けられた複数の第１の開口部６３のピッチ（図３中、Ｘで示される間隔）よりも小さいため、第１の領域６６よりも先に第２の領域６７において、マスク６と基板５との接触面積が０となる。
このように、マスク６と基板５との接触面積が０となった第２の領域６７のマスク６は、図２（ｇ）に示すように、剥離する。これにより、第１の領域６６でのエッチングによる食刻の度合いを的確に確認（視認）することができる。
第２の領域６７のマスク６の剥離が確認された後、エッチングを終了する。
【００４３】
ところで、従来は、このような第２の領域を設けずに、第１の領域のマスクが剥離することでエッチングの終点を判断していたため、得られる凹部付き基板の凹部の曲率が所望のものに対して必要以上に低下し、この凹部付き基板を型として得られるマイクロレンズの視野角特性が低下してしまうという問題があった。このような問題を解決するために、時間管理等によって、エッチングの終点を調整し、マスクが剥離する前にエッチングを終了させることも考えられるが、繰り返しの使用によるエッチング液の濃度変化や温度条件等の諸条件によって、時間だけでエッチングの終点を判断するのは困難であった。
【００４４】
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、マスク上に、複数の第１の開口部を有する第１の領域と、複数の前記第１の開口部のピッチよりも小さいピッチで配列した複数の第２の開口部を有する第２の領域とを設け、かつ、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、マスクが形成されていない非マスキング領域を設けることにより、エッチングの終点を的確に判断することができ、その結果、得られる凹部付き基板の凹部の曲率を適度なものとすることができ、また、この凹部付き基板を用いて得られるマイクロレンズ基板の視野角特性を向上させることができることを見出した。また、第１の開口部と第２の開口部とのピッチの差を適宜、変更することによって、所望の大きさの凹部を確実に形成することができることを見出した。
特に、本実施形態のようにマスク６として、Ｃｒ、ＣｒＯの膜を用いた場合に、開口部の大きさのバラツキ等を抑えることができるため、本発明の効果がより顕著なものとなる。
【００４５】
エッチング液としては、特に限定されず、いずれのものを用いてもよいが、フッ化アンモニウムを用いるのが好適である。フッ化アンモニウムとしては、正塩（ＮＨ４Ｆ）と、水素塩（ＮＨ４ＨＦ２：一水素二フッ化アンモニウム）とがあり、いずれのものを用いてもよいし、その両方を含むものを用いてもよい。
特に、フッ化アンモニウムとして、一水素二フッ化アンモニウムを主成分とするものを用いた場合、基板５に対して、より効率よくエッチングを施すことができる。
【００４６】
エッチング液中のフッ化アンモニウムの含有量は、特に限定されないが、１〜５００ｇ／Ｌであるのが好ましく、１〜２００ｇ／Ｌであるのがより好ましく、１０〜１００ｇ／Ｌであるのがさらに好ましい。これにより、基板５に対して、より効率よくエッチングを施すことができる。これに対して、フッ化アンモニウムの含有量が前記下限値未満であると、エッチング液の温度等の条件等によっては、十分なエッチング速度が得られない可能性がある。また、フッ化アンモニウムの含有量が前記上限値を超えると、含有量に見合うだけの十分な効果が得られない場合がある。
【００４７】
また、エッチング液には前述したフッ化アンモニウムの他に、酸を含んでいてもよい。このような酸としては、水に溶けた際に、Ｆ−イオンやＨＦ２−イオン等を生じない酸であれば、特に限定されず、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸、酢酸、コハク酸等の有機酸が挙げられ、これらのうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、無機酸を用いるのが好ましく、硫酸、硝酸等のオキソ酸を用いるのがより好ましく、硫酸を用いるのがさらに好ましい。これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去することができる。また、特に、本実施形態のようにマスク６として、Ｃｒ、ＣｒＯの膜を用いた場合に、硫酸を含むエッチング液を用いることで、マスク６への影響をより効果的に抑制しつつ、基板５に対してより均一にエッチングを施すことができる。
【００４８】
エッチング液中の酸の含有量は、特に限定されないが、１．７〜９２０ｇ／Ｌであるのが好ましく、１．７〜３７０ｇ／Ｌであるのがより好ましく、１．７〜１９０ｇ／Ｌであるのがさらに好ましい。これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去することができる。これに対して、酸の含有量が前記下限値未満であると、基板５の組成やフッ化アンモニウムの含有量等によっては、前述のような効果が十分に発揮されない場合がある。また、酸の含有量が前記上限値を超えると、マスク６の組成やフッ化アンモニウムの含有量等によっては、マスク６に不本意な影響を与えてしまう場合がある。
【００４９】
エッチング液中のフッ化アンモニウムの含有量をＡ［ｇ／Ｌ］、酸の含有量をＢ［ｇ／Ｌ］としたとき、１．０≦Ｂ／Ａ≦４．０の関係を満足するのが好ましく、１．０≦Ｂ／Ａ≦３．０の関係を満足するのがより好ましく、１．３≦Ｂ／Ａ≦２．７の関係を満足するのがさらに好ましい。これにより、エッチング液とガラスとの反応の副生成物をより効果的に除去しつつ、基板５に対してより均一にかつ効率的にエッチングを施すことができる。
【００５０】
なお、上記エッチング液には、前述したフッ化アンモニウム、酸の他に、水等の溶媒を含んでいてもよい。
また、上記エッチング液には、上記成分の他、過酸化水素、界面活性剤等の添加物を含んでいてもよい。このような添加物を含むことにより、基板５に対してより均一にエッチングを施すことができる。
【００５１】
前述した中でも、特に過酸化水素を含む場合には、前述の効果がより顕著なものとなる。
エッチング液を基板５に付与する方法としては、例えば、基板５をエッチング液に浸漬する方法、基板５にエッチング液を噴射する方法等が挙げられる。
ウェットエッチングを行う際のエッチング液の温度は、１０〜８０℃であるのが好ましく、２０〜３０℃であるのがより好ましい。この温度範囲内のものであると、好適に基板５を食刻することができる。
なお、エッチングを施した後、純水等を用いて洗浄し、Ｎ２ガス等を用いて乾燥（純水等の除去）を行ってもよい。
【００５２】
＜５＞次に、図２（ｈ）に示すように、マスク６を除去する（マスク除去工程）。また、この際、マスク６の除去とともに、裏面保護膜６９も除去する。
マスク６の除去は、マスク６を構成する材料によって方法が異なるが、例えば、マスク６を構成する材料としてＣｒ、ＣｒＯを用いた場合、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とを含む混合物を用いたエッチングを行うことによって行うことができる。
その後、純水等を用いて洗浄し、Ｎ２ガス等を用いて乾燥（純水等の除去）を行う。
【００５３】
以上により、図２（ｈ）に示すように、基板５上に多数の凹部５１が形成された凹部付き基板２（本発明の凹部付き基板）が得られる。
凹部付き基板２を平面視した際の凹部５１の直径は、１０〜５００μｍであるのが好ましく、３０〜２００μｍであるのがより好ましい。特に本発明の凹部付き基板の製造方法は、このような大きさの凹部を形成するのに好適に適用することできる。
【００５４】
また、凹部５１は、比較的緻密に形成されているのが好ましい。具体的には、凹部付き基板２を平面視したときに、凹部５１が形成されている有効領域において、凹部５１が占める面積の割合が９０％以上であるのが好ましく、９６％以上であるのがより好ましい。
このようにして得られた凹部付き基板２を用いて、マイクロレンズ基板を形成することができる。
【００５５】
例えば、得られた凹部付き基板２の凹部５１に、所定の屈折率、特に基板５より高い屈折率の材料（例えば樹脂（接着剤）など）を充填することにより、図６に示すような凸レンズとしてのマイクロレンズ４を有するマイクロレンズ基板１（本発明のマイクロレンズ基板）を形成することができる。
このマイクロレンズ基板１は、凹部付き基板２と付いた状態で用いられるものであってもよいし、凹部付き基板２をはずして用いられるものであってもよい。
【００５６】
なお、凹部付き基板２をそのままマイクロレンズ基板として用いてもよい。この場合、マイクロレンズが凹レンズとなる。
以上のようにして得られるマイクロレンズ基板１は、例えば、透過型スクリーン、リア型プロジェクタ、投射型表示装置の液晶ライトバルブの構成部材等に用いることができる。
【００５７】
以上説明したように、本発明の凹部付き基板の製造方法によれば、エッチングの終点を的確に判断することができ、その結果、得られる凹部付き基板の凹部の曲率を適度なものとすることができ、また、この凹部付き基板を用いて得られるマイクロレンズ基板の視野角特性を向上させることができる。また、第１の開口部と第２の開口部とのピッチの差を適宜、変更することによって、所望の大きさの凹部を確実に形成することができる。
特に、本実施形態のように、同一の基板上に、第１の領域と第２の領域とを設けた場合、エッチングレートの異なる基板間においても、エッチングの終点を的確に判断できるため、連続生産した際においても、各基板間における形成される凹部の形状のバラツキを防止することができる。
【００５８】
次に、本発明の凹部付き基板の製造方法の第２実施形態について説明する。
以下の説明では、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
本実施形態では、前述したような第１の開口部６３を有する第１の領域６６が設けられた第１の基板と、前述したような第２の開口部６４を有する第２の領域６７が設けられた第２の基板とを用いる点に特徴を有している。
【００５９】
これにより、エッチングの終点を的確に判断することができ、その結果、得られる凹部付き基板の凹部の曲率を適度なものとすることができ、また、この凹部付き基板を用いて得られるマイクロレンズ基板の視野角特性を向上させることができる。また、第１の開口部と第２の開口部とのピッチの差を適宜、変更することによって、所望の大きさの凹部を確実に形成することができる。
【００６０】
また、第１の領域６６と第２の領域６７とを別の基板に設けることで、第２の領域６７（第２の基板）のマスクの剥離をより視認しやすくなり、エッチングの終点をより的確に判断することができる。
このような第１の基板、第２の基板は、別々の基板を用意して、それぞれに第１の領域６６、第２の領域６７を形成するものであってもよいが、以下のようにして形成するのが好ましい。
【００６１】
まず、母材を用意する。
母材としては、前記第１実施形態の基板５と同様のものを用いることができる。
次に、母材のほぼ全面に、前記第１実施形態と同様にしてマスクを形成する。
その後、マスクを形成した母材を切断することにより、第１の基板と第２の基板とが得られる。
【００６２】
このようにして、第１の基板、第２の基板を形成することにより、各基板間でのエッチングレートのバラツキを防止することができる。
得られた第１の基板（第１の領域６６）、第２の基板（第２の領域６７）に、それぞれ、前記第１実施形態と同様にして、第１の開口部６３、第２の開口部６４を形成する。
その後、前記第１実施形態と同様にしてエッチングを施すことにより、凹部付き基板２（本発明の凹部付き基板）が得られる。
【００６３】
次に、上述したようなマイクロレンズ基板１を備えた透過型スクリーン１０について説明する。
図８は、図６に示すマイクロレンズ基板を備えた、本発明の透過型スクリーンを示す模式的な縦断面図である。
図８に示すように、透過型スクリーン１０は、フレネルレンズ部２と、前述したマイクロレンズ基板１とを備えている。フレネルレンズ部２は、光（画像光）の入射側に設置されており、フレネルレンズ部２を透過した光が、マイクロレンズ基板１に入射する構成になっている。
【００６４】
フレネルレンズ部２は、出射側表面に、ほぼ同心円状に形成されたプリズム形状のフレネルレンズ２１を有している。このフレネルレンズ部２は、投射レンズ（図示せず）からの画像光を屈折させ、マイクロレンズ基板１の主面の垂直方向に平行な平行光Ｌａにするものである。
以上のように構成された透過型スクリーン１０では、投射レンズからの映像光が、フレネルレンズ部２によって屈折し、平行光Ｌａとなる。そして、この平行光Ｌａは、マイクロレンズ基板１に入射し、各マイクロレンズ４によって集光された後、光は拡散し、観察者に平面画像として観測される。
【００６５】
次に、前記透過型スクリーンを用いたリア型プロジェクタについて説明する。
図９は、本発明のリア型プロジェクタの構成を模式的に示す図である。
同図に示すように、リア型プロジェクタ３００は、投写光学ユニット３１０と、導光ミラー３２０と、透過型スクリーン１０とが筐体３４０に配置された構成を有している。
そして、このリア型プロジェクタ３００は、その透過型スクリーン１０として、上述した透過型スクリーン１０を用いているので、表示品質の良い優れたリア型プロジェクタとなる。
【００６６】
以上、本発明の凹部付き基板の製造方法、凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタについて、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明の凹部付き基板の製造方法では、必要に応じて、任意の目的の工程を追加することもできる。
【００６７】
また、前述した実施形態では、非マスキング領域を形成した後に、各開口部を形成した場合について説明したが、開口部を形成した後に、非マスキング領域を形成してもよい。
また、前述した実施形態では、第２の領域６７を１つ設けた場合について説明したが、これに限定されず、第２の領域６７を複数設けてもよい。これにより、基板の各部位でのエッチングレートのバラツキによる影響も除外することができる。
【００６８】
また、図８に示すように、第２の領域６７と開口部のピッチが異なる以外は同様の第２の領域６７’が複数設けられていてもよい。このようにピッチの異なる第２の領域を複数設けることにより、各第２の領域の剥離具合によって、エッチングの終点をより的確に判断することができる。
また、前述した実施形態では、第２の領域のマスクが剥離した時点でエッチングを終了するものとして説明したが、これに限定されず、例えば、剥離してから所定の時間経過した後に、エッチングを終了するものであってもよい。このような場合、従来のように、エッチング開始時から時間で管理している場合と比べて、より精度よく形成される凹部の形状を制御することができる。
【００６９】
また、前述した実施形態では、各開口部の配列が、格子状のものについて説明したが、これに限定されず、図５に示すような配列であってもよい。また、第１の開口部の配列と第２の開口部の配列とは、異なっていてもよく、例えば、一方が格子状の配列で、他方が図５に示すような配列であってもよい。
また、前述した実施形態では、マスク６が第１の膜６１と第２の膜６２とで構成された積層体として説明したが、これに限定されず、例えば、１つの膜で構成されたものであってもよいし、３つ以上の膜で構成された積層体であってもよい。
【００７０】
また、前述した実施形態では、第１の膜６１が第２の膜６２よりも基板５側に設けられた構成について説明したが、第２の膜６２が第１の膜６１よりも基板５側に設けられた構成であってもよい。このようにマスク６の構成が前記実施形態と反対のものであっても、マスク６全体としての内部応力は比較的小さいものとすることができるから、前述と同様の効果を得ることができる。また、特に、基板５側にＣｒで構成された膜（Ｃｒ膜）、その上にＣｒＯで構成された膜（ＣｒＯ膜）という構成であると、Ｃｒ膜が内面側にあることから、Ｃｒの酸化などを効果的に防止することができる。
【００７１】
また、前述した実施形態では、マスク６が、Ｃｒ膜、ＣｒＯ膜で構成されたものとして説明したが、これに限定されない。
また、前述した実施形態では、基板５に裏面保護膜６９を形成してエッチングを施すものとして説明したが、このような裏面保護膜６９は無くてもよい。
また、前述した実施形態では、透過型スクリーンが、マイクロレンズ基板とフレネルレンズとを備えるものとして説明したが、本発明の透過型スクリーンは、必ずしも、フレネルレンズを備えたものでなくてもよい。例えば、本発明の透過型スクリーンは、実質的に、本発明のマイクロレンズ基板のみで構成されたものであってもよい。
【００７２】
また、前述した実施形態では、マイクロレンズ基板は、透過型スクリーン、リア型プロジェクタを構成する部材であるものとして説明したが、本発明のマイクロレンズ基板は、透過型スクリーン、リア型プロジェクタに適用されるものに限定されず、いかなる用途のものであってもよい。例えば、本発明のマイクロレンズ付き基板は、投射型表示装置の液晶ライトバルブの構成部材に適用されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の凹部付き基板の製造工程を示す模式的な縦断面図である。
【図２】本発明の凹部付き基板の製造工程を示す模式的な縦断面図である。
【図３】開口部を形成したマスクの一例を示す平面図である。
【図４】本発明の凹部付き基板の平面図である。
【図５】開口部を形成したマスクの他の一例を示す平面図である。
【図６】凹部付き基板を用いて製造したマイクロレンズ基板の縦断面図である。
【図７】開口部を形成したマスクの一例を示す平面図である。
【図８】図３に示すマイクロレンズ基板を備えた、本発明の透過型スクリーンを示す模式的な縦断面図である。
【図９】本発明のリア型プロジェクタの構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１……マイクロレンズ基板  ２……凹部付き基板  ２１……フレネルレンズ  ４……マイクロレンズ  ５……基板  ５１、５２……凹部  ６……マスク  ６１……第１の膜  ６２……第２の膜  ６３……第１の開口部  ６４……第２の開口部  ６５……非マスキング領域  ６６……第１の領域  ６７……第２の領域  ６９……裏面保護膜  １０……透過型スクリーン  ３００……リア型プロジェクタ  ３１０……投写光学ユニット  ３２０……導光ミラー  ３４０……筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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