JP2004309733A - 凹部付き基材の製造方法、凹部付き基材、マイクロレンズ用凹部付き基材、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 - Google Patents

Abstract

【課題】凹部付き基材を安価で、生産性よく製造することが可能な製造方法を提供すること、前記方法により製造された凹部付き基材、マイクロレンズ用凹部付き基材を提供すること、前記マイクロレンズ用凹部付き基材を用いて製造されるマイクロレンズ基板を提供すること、また、前記マイクロレンズ基板を備えた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。
【解決手段】基板５上に、初期凹部５１を形成し、初期凹部５１を有する基板５にエッチングを施し、基板５上に凹部を形成する。凹部の形成方法としては、レーザ加工、ブラスト加工が好ましい。初期凹部５１の直径をａ［μｍ］、前記初期凹部５１の深さをｂ［μｍ］としたとき、ａ／ｂ≦０．２５の関係を満足するものが好ましい。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凹部付き基材の製造方法、凹部付き基材、マイクロレンズ用凹部付き基材、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。
【０００２】
【従来の技術】
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（例えば、特許文献１参照）。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。
【０００４】
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２参照）。この製造方法では、レジストの形成、パターニング、剥離工程が必要となるため、これにより得られたマイクロレンズ基板は高価なものとなり、また、生産性に劣るという問題点があった。また、基板材料、レジストおよびエッチング液の組み合わせも限られるという問題点があった。さらに、比較的大型のリア型プロジェクタ等では、大面積でのレジスト形成、パターニングが必要となり、マイクロレンズ基板の形成が技術的に困難となるという問題点があった。これを回避するため、比較的面積の小さいマイクロレンズ基板を複数張り合わせるという方法も考えられるが、この場合、マイクロレンズ基板同士の境界線が発生してしまうという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１３１５０６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平５−２０８８４８号公報（特許請求の範囲）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、安価で、生産性の高い凹部付き基材の製造方法、凹部付き基材、マイクロレンズ用凹部付き基材、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を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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材の製造方法は、基材上に、初期凹部を形成する工程と、
前記初期凹部を有する前記基材にエッチングを施し、前記初期凹部を拡大した凹部を形成する工程とを有することを特徴とする。
これにより、安価に凹部付き基材を製造することができ、また、生産性を向上させることができる。
【０００８】
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記基材は、略平板形状を有するものであることが好ましい。
これにより、より容易に凹部付き基材を得ることができる。
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記初期凹部の形成は、レーザ加工により行われるものであることが好ましい。
これにより、基材上に、初期凹部を所定のパターンで効率的に、かつ精確に形成することができる。
【０００９】
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記初期凹部の形成は、ブラスト加工により行われるものであることが好ましい。
これにより、基材上に、初期凹部を効率よく短時間で、広範囲に形成することができる。
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記初期凹部の平面視での形状が、略円形であることが好ましい。
これにより、後述するようなマイクロレンズ基板の製造に好適に用いることができる。
【００１０】
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記初期凹部の直径をａ［μｍ］、前記初期凹部の深さをｂ［μｍ］としたとき、ａ／ｂ≦０．２５の関係を満足するものであることが好ましい。
これにより、エッチングにより基材が食刻される度合いが適度なものとなる。また、得られる凹部の形状は、特に、光学特性に優れたマイクロレンズを得るのに最適なものとなる。
【００１１】
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記初期凹部の直径をａ［μｍ］、前記凹部の直径をｄ［μｍ］としたとき、ａ／ｄ≦０．２５の関係を満足するものであることが好ましい。
これにより、凹部付き基材を用いてマイクロレンズ基板を製造するときに、適度な曲率半径を有するマイクロレンズを製造することができる。
【００１２】
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記基材は、複数の前記初期凹部を有するものであって、
隣接する前記初期凹部同士の間隔をｃ［μｍ］、前記初期凹部の深さをｂ［μｍ］としたとき、０．８≦ｃ／ｂ≦１．１の関係を満足するものであることが好ましい。
これにより、基材上に、緻密に、かつ適度な大きさの凹部を形成することができる。
【００１３】
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記基材上に、前記初期凹部を形成し、前記初期凹部を有する前記基材にエッチングを施し、前記基材上に凹部を形成する処置を繰り返し行うものであることが好ましい。
これにより、基材の全面にわたって偏りなく凹部を形成することができるとともに、凹部の形状をそろえて均一なものとすることができる。
【００１４】
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記エッチングは、ウェットエッチングにより行われるものであることが好ましい。
これにより、ドライエッチングに比べて簡単な装置で処理を行うことができ、さらに、一度に多くの基材に対して処理を行うことができる。これにより生産性が向上し、安価に凹部付き基材を提供することができる。
【００１５】
本発明の凹部付き基材の製造方法では、凹部付き基材が、実質的に透明であることが好ましい。
これにより、凹部付き基材を用いてマイクロレンズ基板を製造する際、マイクロレンズ基板を凹部付き基材から剥離せずに用いることができる。
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記凹部付き基材が、凸部を有する基板を形成するための型として用いられるものであることが好ましい。
これにより、型として繰り返し用いることができるため、凸部を有する基板の製造に好適に用いることができる。
【００１６】
本発明の凹部付き基材の製造方法では、前記凹部は、マイクロレンズ用凹部であることが好ましい。
これにより、マイクロレンズ基板の製造に好適に用いることができる。
本発明の凹部付き基材は、本発明の凹部付き基材の製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、凹部付き基材を生産性よく得ることができる。特に、比較的大面積の凹部付き基材を容易かつ安価に得ることができる。
【００１７】
本発明のマイクロレンズ用凹部付き基材は、本発明の凹部付き基材の製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、マイクロレンズ用凹部付き基材を生産性よく得ることができる。特に、比較的大面積のマイクロレンズ用凹部付き基材を容易かつ安価に得ることができる。
【００１８】
本発明のマイクロレンズ基板は、本発明のマイクロレンズ用凹部付き基材を用いて製造され、複数のマイクロレンズを有することを特徴とする。
これにより、マイクロレンズ基板を生産性よく得ることができる。特に、比較的大面積のマイクロレンズ基板を容易かつ安価に得ることができる。
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、透過型スクリーンを生産性よく得ることができる。特に、比較的大面積の透過型スクリーンを容易かつ安価に得ることができる。
【００１９】
本発明の透過型スクリーンは、フレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部と、
前記フレネルレンズ部の出射面側に配置された本発明のマイクロレンズ基板とを備えたことを特徴とする。
これにより、透過型スクリーンを生産性よく得ることができるとともに、適視範囲をスクリーン近傍にすることができる。
本発明の透過型スクリーンでは、前記マイクロレンズの直径は１０〜５００μｍであることが好ましい。
これにより、スクリーンに投影される画像において十分な解像度を保持しつつ、透過型スクリーンの生産性を高めることができる。
【００２０】
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、リア型プロジェクタを生産性よく得ることができる。特に、比較的大面積のリア型プロジェクタを容易かつ安価に得ることができる。
本発明のリア型プロジェクタは、投写光学ユニットと、導光ミラーと、本発明の透過型スクリーンとを備えたことを特徴とする。
これにより、リア型プロジェクタを生産性よく得ることができる。特に、比較的大面積のリア型プロジェクタを容易かつ安価に得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の凹部付き基材の製造方法、凹部付き基材、マイクロレンズ用凹部付き基材、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の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、本発明のマイクロレンズ用凹部付き基材（凹部付き基材）の製造方法について説明する。
本発明の凹部付き基材、マイクロレンズ用凹部付き基材およびマイクロレンズ基板は、それぞれ、個別基板とウエハーの双方を含むものとする。
【００２２】
なお、以下の説明では、代表的に、本発明の凹部付き基材をマイクロレンズ用凹部付き基材に適用した場合を説明する。
図１〜図４は、本発明の凹部付き基材（凹部付き基板）をマイクロレンズ用凹部付き基材（マイクロレンズ用凹部付き基板）に適用した場合のマイクロレンズ用凹部付き基板の製造方法を示す模式的な縦断面図である。
【００２３】
以下、本発明のマイクロレンズ用凹部付き基材（凹部付き基材）の製造方法の一例について、図１〜図４を参照しながら説明する。
本発明のマイクロレンズ用凹部付き基材の製造方法は、基材上に、初期凹部を形成する工程と、初期凹部を有する基材にエッチングを施し、基材上に凹部を形成する工程とを有する。
【００２４】
基材としては、いかなる形状のものを用いてもよいが、以下の説明では、略平板形状の基板５を用いた場合について説明する。なお、実際には基板５上に多数のマイクロレンズ用凹部を形成するが、ここでは、説明をわかりやすくするために、その一部分を図示して説明する。
まず、マイクロレンズ用凹部付き基板（マイクロレンズ用凹部付き基材）２を製造するに際し、基板（基材）５を用意する。
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、洗浄等により、その表面が清浄化されているものが好ましい。
【００２５】
基板５の材料としてはソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等が挙げられるが、中でも、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。ソーダガラス、結晶性ガラスは、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、結晶性ガラスは、比較的安価であり、後述する初期凹部も比較的形成しやすいものである。
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程度が好ましく、０．７〜８ｍｍ程度がより好ましい。厚さをこの範囲内とすると、必要な光学特性を備えたコンパクトなマイクロレンズ用凹部付き基板２を得ることができる。
【００２６】
＜１＞図１に示すように、用意した基板５の裏面（初期凹部５１を形成する面と反対側の面）に裏面保護層６を形成する（保護層形成工程）。
裏面保護層６は、後述する工程＜３＞におけるエッチングに対する耐性を有するものが好ましい。換言すれば、裏面保護層６は、エッチングレートが、基板５と略等しいか、または、基板５に比べて小さくなるように構成されるのが好ましい。
かかる観点からは、この裏面保護層６を構成する材料としては、例えばＣｒ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｐｔ等の金属やこれらから選択される２種以上を含む合金、前記金属の酸化物（金属酸化物）、シリコン、樹脂等が挙げられる。また、裏面保護層６を、Ｃｒ／Ａｕのように異なる材料からなる複数の層の積層構造としてもよい。
【００２７】
裏面保護層６の形成方法は特に限定されないが、裏面保護層６をＣｒ、Ａｕ等の金属材料から構成する場合、裏面保護層６は、例えば、蒸着法やスパッタリング法等により、好適に形成することができる。また、裏面保護層６をシリコンから構成する場合、裏面保護層６は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法等により、好適に形成することができる。
裏面保護層６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。この裏面保護層６により、基板５の裏面の侵食、劣化等が好適に防止される。
【００２８】
＜２＞次に、図２に示すように、基板５上に、初期凹部５１を形成する（初期凹部形成工程）。
このように、本発明は、基板５上に、初期凹部５１を形成することを特徴とする。この初期凹部５１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。
【００２９】
レーザ加工により初期凹部５１を形成した場合、基板５上に、初期凹部５１を所定のパターンで効率的に、かつ精確に形成することができる。また、初期凹部５１の直径、深さや、隣接する初期凹部５１同士の間隔等を容易に制御することができる。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、ＹＶＯ_４レーザ、Ｎｅ−Ｈｅレーザ、Ａｒレーザ、ＣＯ_２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に初期凹部５１を好適に形成することができる。
【００３０】
このようなレーザの照射条件については、基板５の構成材料や厚さ、および形成する初期凹部５１の深さ等により若干異なるが、例えば、ＹＡＧレーザの場合、エネルギー強度は０．５〜５Ｗ程度、フェムト秒レーザの場合、０．０５〜１Ｗ程度であるのが好ましい。これにより、前述の効果がより顕著なものとなる。
また、レーザのビーム径は、１〜１００μｍであるのが好ましく、２〜２０μｍであるのがより好ましい。レーザのビーム径が前記下限値未満であると、形成される初期凹部５１の径が小さくなりすぎ、後述するエッチング工程におけるエッチングを施す際に、エッチング剤が初期凹部５１の奥まで十分に届かず、本発明の効果が十分に得られない場合がある。一方、レーザのビーム径が前記上限値を超えると、形成される初期凹部５１の径が大きくなったり、隣接する凹部同士がつながって大きくなったり、異形状の凹部が形成されやすくなる。
【００３１】
また、初期凹部５１の形成をブラスト加工により行った場合、基板５上に、初期凹部５１を効率よく短時間で、広範囲で形成することができる。ブラスト加工で用いる投射材（ショット球）としては、例えば、スチールグリット、褐色アルミナ、ホワイトアルミナ、ガラスビーズ、ステンレスビーズ、ガーネット、硅砂、プラスチック、カットワイヤー、スラグ等が挙げられる。この中でも特に、ガラスビーズが好ましい。これにより、基板５に初期凹部５１を好適に形成することができる。
【００３２】
このような投射材の平均径（直径）は、１０〜２００μｍであるのが好ましく、２０〜１００μｍであるのがより好ましい。投射材の平均径が前記下限値未満であると、形成される初期凹部５１の径が小さくなりすぎ、後述するエッチング工程におけるエッチングを施す際に、エッチング剤が初期凹部５１の奥まで十分に届かず、本発明の効果が十分に得られない場合がある。一方、投射材の平均径が前記上限値を超えると、形成される初期凹部５１の径が大きくなったり、隣接する凹部同士がつながって大きくなったり、異形状の凹部が形成されやすくなる。
【００３３】
また、投射材の噴射圧は、１〜１０ｋｇ／ｃｍ^２であるのが好ましく、３〜５ｋｇ／ｃｍ^２であるのがより好ましい。投射材の噴射圧が前記下限値未満であると、ショットの衝撃が弱くなり、基板５に確実に初期凹部５１を形成するのが困難になる場合がある。一方、投射材の噴射圧が前記上限値を超えると、ショットの衝撃が強すぎて、投射材が潰れたり、衝撃により初期凹部５１の形状が歪んでしまったりする。
【００３４】
また、前記投射材の噴射密度は、１０〜１００ｋｇ／ｍ^２であるのが好ましく、３０〜５０ｋｇ／ｍ^２であるのがより好ましい。投射材の噴射密度が前記下限値未満であると、ショット数が少なくなり、基板５の全面にわたって偏りなく初期凹部５１を形成するのに時間がかかる。一方、投射材の噴射密度が前記上限値を超えると、初期凹部５１が重なって形成され、凹部同士がつながって大きな穴となってしまったり、異形状の初期凹部５１が形成されやすくなる。
初期凹部５１の平面視したときの形状は、特に限定されないが、略円形であるのが好ましい。このような形状であると、後述するようなマイクロレンズ基板の製造に好適に用いることができる。
【００３５】
以下の説明では、初期凹部５１が、略円形の形状を持つものとして説明する。
また、初期凹部５１の直径をａ［μｍ］、初期凹部５１の深さをｂ［μｍ］としたとき、ａ／ｂ≦０．２５の関係を満足するのが好ましく、ａ／ｂ≦０．２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、後述するエッチング工程において、基板５が食刻される度合いを適度なものとすることができる。また、形成される凹部３の形状は、特に光学特性に優れたマイクロレンズを得るのに最適なものとなる。これに対して、ａ／ｂが前記上限値を超えると、後述するエッチング工程で形成される凹部３の曲率半径を十分に小さくするのが困難となり、これにより得られるマイクロレンズ基板において、十分な光学特性を得るのが困難となる場合がある。
【００３６】
最終的に形成される凹部３の直径をｄ［μｍ］としたとき、初期凹部５１の直径ａとの関係は、ａ／ｄ≦０．２５の関係を満足するのが好ましく、ａ／ｄ≦０．２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、後述するマイクロレンズ基板を製造するときに、適度な曲率半径を有するマイクロレンズを製造することができる。
【００３７】
初期凹部５１の直径ａの具体的な値は、特に限定されないが、１〜５０μｍであるのが好ましく、２〜２０μｍであるのがより好ましい。初期凹部５１の直径ａが、前記下限値未満であると、後述するエッチング工程におけるエッチングを施す際に、エッチング剤が初期凹部５１の奥まで十分に届かず、本発明の効果が十分に得られない場合がある。一方、初期凹部５１の直径ａが、前記上限値を超えると、後述するエッチング工程で形成される凹部３の曲率半径を十分に小さくするのが困難となり、これにより得られるマイクロレンズ基板において、十分な光学特性を得るのが困難となる場合がある。
【００３８】
また、初期凹部５１の深さｂの具体的な値は、特に限定されないが、５〜５００μｍであるのが好ましく、１０〜２００μｍであるのがより好ましい。初期凹部５１の深さｂが、前記下限値未満であると、後述するエッチング工程で形成される凹部３の曲率半径を十分に小さくするのが困難となり、これにより得られるマイクロレンズ基板において、十分な光学特性を得るのが困難となる場合がある。また、初期凹部５１の深さｂが、前記上限値を超えると、後述するエッチング工程におけるエッチングを施す際に、エッチング剤が初期凹部５１の奥まで十分に届かず、本発明の効果が十分に得られない場合がある。なお、初期凹部５１の形状は、円形に限定されないことは言うまでもない。
【００３９】
また、本実施形態では、基板５上に、複数の初期凹部５１を形成するものであり、隣接する初期凹部５１同士の間隔をｃ［μｍ］としたとき、初期凹部５１の深さｂとの関係は、０．８≦ｃ／ｂ≦１．１の関係を満足するのが好ましく、０．９≦ｃ／ｂ≦１．０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、基板５上に、緻密に、かつ適度な大きさの凹部３を形成することができる。これに対して、ｃ／ｂが、前記下限値未満であると、後述するエッチング工程で形成される凹部３の曲率半径を十分に小さくするのが困難となり、これにより得られるマイクロレンズ基板において、十分な光学特性を得るのが困難となる場合がある。また、ｃ／ｂが、前記上限値を超えると、十分に小さいマイクロレンズを緻密に形成することが困難となる場合がある。
【００４０】
隣接する初期凹部５１同士の間隔ｃの具体的な値は、特に限定されないが、５〜５００μｍであるのが好ましく、１０〜２００μｍであるのがより好ましい。隣接する初期凹部５１同士の間隔ｃが、前記下限値未満であると、初期凹部５１の形成が困難となる場合がある。また、ｃが小さすぎると、初期凹部５１の直径ａも小さくなるため、前述のような問題が生じる場合がある。また、隣接する初期凹部５１同士の間隔ｃが、前記上限値を超えると、基板５上に、十分に小さいマイクロレンズを緻密に形成することが困難となる場合がある。
【００４１】
＜３＞次に、複数の初期凹部５１を形成した基板５にエッチングを施し、図３に示すように、基板５上に多数の凹部３を形成する（エッチング工程）。
このように本発明では、複数の初期凹部５１を形成した基板５にエッチングを施し、基板５上に多数の凹部３を形成することを特徴とする。
エッチング法としては、例えば、ウェットエッチング法、ドライエッチング法等が挙げられる。その中でも、ウェットエッチング法を用いるのが好ましい。これにより、ドライエッチング法に比べて簡単な装置で処理を行うことができ、さらに、一度に多くの基板に対して処理を行うことができる。これにより生産性が向上し、安価にマイクロレンズ用凹部付き基板２を提供することができる。
【００４２】
前述したエッチング法の中で、ウェットエッチング法を用いる場合には、エッチング剤として、フッ化水素水溶液、フッ化アンモン溶液、フッ酸＋硝酸水溶液、塩化鉄（ＩＩＩ）溶液、アルカリ水溶液等を用いることができる。
また、ドライエッチング法を用いる場合には、エッチング剤として、ＣＨＦ_３ガス、塩素系ガス等を用いることができる。
【００４３】
以下の説明では、ウェットエッチングを用いる場合を例に挙げて説明する。
初期凹部５１が形成された基板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３に示すように、基板５は、初期凹部５１より食刻され、基板５上に多数の凹部３が形成される。
また、ウェットエッチング法を用いると、凹部３を好適に形成できる。そして、エッチング液として、例えば、フッ化水素を含むエッチング液（フッ酸系エッチング液）を用いると、基板５をより選択的に食刻することができ、凹部３を好適に形成することができる。
【００４４】
なお、基板５の凹部３が形成されている側の面上に、さらに新しい初期凹部５１を形成し、初期凹部形成―エッチングの一連の工程を繰り返して行ってもよい。すなわち、＜２＞、＜３＞の工程を繰り返し行ってもよい。これにより、基板５の全面にわたって偏りなく凹部３を形成することができる。また、凹部３の形状をそろえて均一なものとすることができる。この場合、１回目と２回目以降とで、同じ条件であってもよいし、異なる条件であってもよい。
【００４５】
以上により、図４および図７に示すように、基板５上に多数の凹部３が形成されたマイクロレンズ用凹部付き基板２が得られる。なお、ここでは、図７に示すように、基板５に形成された凹部３は、規則的なパターンで形成されているが、これに限定されるものではなく、ランダムなパターンで凹部３が形成されてもよい。このようなランダムなパターンのマイクロレンズ用凹部付き基板により得られるマイクロレンズ基板を、後述する透過型スクリーン、リア型プロジェクタに用いた場合、回折光やモアレの発生をより効果的に防止・抑制することができる。
【００４６】
＜４＞上記のように、凹部３を形成した後、図４に示すように、裏面保護層６を除去する（保護層除去工程）。
裏面保護層６が主としてＣｒで構成されたものである場合、裏面保護層６の除去は、例えば、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。
【００４７】
前述した実施形態では、裏面保護層６を除去するものとして説明したが、裏面保護層６が実質的に透明なものであったり、また、得られる凹部付き基板を型として使用する場合には、必ずしも裏面保護層６は除去しなくてもよい。
また、前述した実施形態では、裏面保護層６を設けて凹部３を形成する方法について説明したが、裏面保護層６を設けずに凹部３を形成する方法であってもよい。
【００４８】
以上説明したように、本発明は、まずレーザ加工やブラスト加工等の方法によって基板５上に所定のパターンで初期凹部５１を形成した後、マスクを設けることなくエッチングを行うことによって基板上に所望の凹部３を形成することができるものである。このため、従来のようにマスクを施した後にエッチングによって凹部を形成する場合に比べて、容易に凹部３を備えたマイクロレンズ用凹部付き基板２を製造することができる。これにより生産性が向上し、安価に凹部付き基板を提供することができる。
【００４９】
また、特に上述したような方法によれば、大型の基板に対する処理も容易に行うことができる。大型の基板を製造する場合に、従来のように複数の基板を貼り合わせる必要がなくなり、貼りあわせの継ぎ目をなくすことができる。これにより高品質の大型マイクロレンズ用凹部付き基板を簡便な方法で安価に製造することができる。
【００５０】
なお、以上の説明では、マイクロレンズ用凹部付き基板２として、ガラス基板を用いているが、本発明では、前記基板５の構成材料は、ガラスに限定されず、例えば、金属や樹脂等であってもよい。また、基板５は、凹部付き基板としたときに、実質的に透明とすることができるものであるのが好ましい。このように凹部付き基板が実質的に透明であると、凹部付き基板を用いてマイクロレンズ基板を製造する際、マイクロレンズ基板を凹部付き基板から剥離せずに用いることができる。
【００５１】
また、前述した実施形態では、マスクを施さずにエッチングを行う方法について説明したが、マスクを施した後、初期凹部５１を形成し、エッチングを行うものであってもよい。
なお、説明を省略したが、図４および図７に示すように、基板５上にアライメントマーク４を設けてもよい。このアライメントマーク４は、前記マイクロレンズ基板１や、マイクロレンズ基板１を用いて様々なものを製造する際に、位置決めの指標とされる。
【００５２】
アライメントマーク４の形成位置は特に限定されないが、例えば、図７に示すように、アライメントマーク４を凹部３の形成領域外に形成することができる。
アライメントマーク４は、マイクロレンズ用凹部付き基板２上に複数箇所設けるのが好ましい。特に、アライメントマーク４はマイクロレンズ用凹部付き基板２の角部に複数箇所設けるのが好ましい。これにより、位置決めをより容易に行うことができるようになる。
【００５３】
図７は、アライメントマーク４を十字型にした例を示している。アライメントマーク４の形状は、特に限定されないが、図７に示すように、角を形成する角部４１を有しているのが好ましい。このようにアライメントマーク４が角部４１を有していると、位置決めをより正確に行うことができるようになる。
さらには、図７に示すように、アライメントマーク４は、その中心部位を示すマーク（図７では円形の開口４４）を有しているのが好ましい。これにより、位置決めの精度をさらに向上させることができる。
【００５４】
また、アライメントマーク４の構成（構造）や形成方法は、特に限定されず、例えば、図４や図７に示すように、基板５上に層を形成することにより、アライメントマークを設けてもよく、また、基板５上に、凹部３とは異なる形状を有する窪みを、アライメントマークとして設けてもよい。
なお、上述した実施形態では、マイクロレンズ用凹部付き基板２の凹部３を形成する領域外にアライメントマーク４を形成したが、凹部３を形成する領域内にアライメントマーク４を形成してもよいことは言うまでもない。
このアライメントマーク４は、マイクロレンズ用凹部付き基板２を用いて種々のものを組み立てるとき、様々な位置決めに用いることができる。
【００５５】
以下、マイクロレンズ用凹部付き基板２を用いて、マイクロレンズ基板を製造する方法について、図５を参照しながら説明する。
なお、本発明のマイクロレンズ用凹部付き基板およびマイクロレンズ基板は、以下に述べる透過型スクリーンやリア型プロジェクタ以外にも、例えば、液晶表示装置（液晶パネル）、有機または無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：エレクトロルミネッセンス）表示装置、ＣＣＤ、光通信素子等の各種電気光学装置、その他の装置等に用いることができるのは言うまでもない。
【００５６】
＜５＞まず、図５（ａ）に示すように、カバーガラス１３を、接着剤を介して、マイクロレンズ用凹部付き基板２の凹部３が形成された面に接合する。
この接着剤が硬化する（固化する）ことにより、樹脂層（接着剤層）１４が形成される。また、これにより、樹脂層１４に、凹部３に充填された樹脂で構成され、凸レンズとして機能するマイクロレンズ８が形成される。
なお、この接着剤には、基板５の屈折率よりも高い屈折率（例えばｎ＝１．６０程度）の光学接着剤等が好適に用いられる。
【００５７】
＜６＞次に、図５（ｂ）に示すように、カバーガラス１３の厚さを薄くする。
これは、カバーガラス１３に、例えば、研削、研磨、エッチング等の処理を施すことにより行うことができる。
カバーガラス１３の厚さは、特に限定されないが、必要な光学特性を備えたマイクロレンズ基板１を得る観点から、１０〜１０００μｍ程度が好ましく、２０〜１５０μｍ程度がより好ましい。
【００５８】
なお、積層したカバーガラス１３が、以降の工程を行うのに最適な厚さの場合には、本工程は行わなくてもよい。
これにより、図６に示すような、多数のマイクロレンズ８を有するマイクロレンズ基板１が得られる。
なお、前記マイクロレンズ基板の製造方法の説明においては、マイクロレンズ用凹部付き基板２の凹部３に樹脂を充填してカバーガラス１３で挟み込み、該樹脂でマイクロレンズ８を構成した場合を例に挙げて説明したが、マイクロレンズ用凹部付き基板２を型として用いた２Ｐ法（フォトポリマゼーション）によってマイクロレンズ基板を製造することもできる。
【００５９】
以下、２Ｐ法によるマイクロレンズ基板の製造方法を、図８〜図１０を参照しながら説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、本発明によって製造された、マイクロレンズ用の凹部３が形成されたマイクロレンズ用凹部付き基板２を用意する。本方法では、この凹部３が形成されたマイクロレンズ用凹部付き基板２を型として用いる。これら凹部３に樹脂が充填されることにより、マイクロレンズ８が形成される。なお、凹部３の内面には、例えば離型剤等が塗布されていてもよい。そして、このマイクロレンズ用凹部付き基板２を、例えば凹部３が鉛直上方に開放するように設置する。
【００６０】
＜Ｃ１＞次に、凹部３が形成されたマイクロレンズ用凹部付き基板２上に、樹脂層１４１（マイクロレンズ８）を構成することとなる未硬化の樹脂を供給する。
＜Ｃ２＞次に、かかる樹脂に透明基板５３を接合し、押圧・密着させる。
＜Ｃ３＞次に、前記樹脂を硬化させる。この硬化方法は、樹脂の種類によって適宜選択され、例えば、紫外線照射、加熱、電子線照射等が挙げられる。
これにより、図８（ｂ）に示すように、樹脂層１４１が形成され、また、凹部３内に充填された樹脂により、マイクロレンズ８が形成される。
【００６１】
＜Ｃ４＞次に、図８（ｃ）に示すように、型であるマイクロレンズ用凹部付き基板２をマイクロレンズ８から取り外す。
＜Ｃ５＞次に、図９（ｄ）に示すように、例えばマイクロレンズ８が鉛直上方に向くように透明基板５３を設置した後、樹脂層１４２を構成することとなる未硬化の樹脂を、マイクロレンズ８上に供給する。この供給方法としては、例えば、スピンコート等の塗布法、平板の型等を使った２Ｐ法等が挙げられる。
【００６２】
＜Ｃ６＞次に、図１０（ｅ）に示すように、基板（ガラス層）５４をかかる樹脂に接合し、押圧・密着させた後、かかる樹脂を硬化させ、樹脂層１４２を形成する。基板５４の構成材料としては、例えば、前述した基板５と同様の構成材料等が挙げられる。
＜Ｃ７＞その後、必要に応じ、基板５４の厚さを研削、研磨等により調整してもよい。
これにより、図１０に示すようなマイクロレンズ基板１が得られる。
【００６３】
また、上述した説明では、１枚のマイクロレンズ用凹部付き基板を用いて構成された平凸レンズ（平凸型マイクロレンズ）を備えたマイクロレンズ基板を用いているが、本発明のマイクロレンズ基板は、これに限定されるものではない。
例えば、２枚のマイクロレンズ用凹部付き基板を用いて両凸レンズを備えたマイクロレンズ基板を構成することもできる。この場合、２枚のマイクロレンズ用凹部付き基板は、いずれも、規則的なパターンのマイクロレンズ用凹部を有するものであるのが好ましい。これにより、２枚のマイクロレンズ用凹部付き基板の位置合わせを容易に行うことができる。
【００６４】
以下に、規則的なパターンでマイクロレンズ用凹部が形成された２枚のマイクロレンズ用凹部付き基板を用いて構成された両凸レンズ（両凸型マイクロレンズ）を備えたマイクロレンズ基板について説明する。
図１１は、このマイクロレンズ基板の実施形態を示す模式的な縦断面図である。
同図に示すように、このマイクロレンズ基板１は、本発明によって製造された、第１のマイクロレンズ用凹部付き基板（第１の基板）２１と、第２のマイクロレンズ用凹部付き基板（第２の基板）２２と、樹脂層１４と、マイクロレンズ８と、スペーサー９とを有している。
【００６５】
第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１は、第１のガラス基板（第１の透明基板）５５上に凹曲面（レンズ曲面）を有する複数（多数）の第１の凹部（マイクロレンズ用凹部）３６と第１のアライメントマーク４２とが形成された構成となっている。
第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２は、第２のガラス基板（第２の透明基板）５６上に凹曲面（レンズ曲面）を有する複数（多数）の第２の凹部（マイクロレンズ用凹部）３７と第２のアライメントマーク４３とが形成された構成となっている。
【００６６】
そして、このマイクロレンズ基板１は、第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１と第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２とが、第１の凹部３６と第２の凹部３７とが対向するように、樹脂層（接着剤層）１４を介して接合された構成となっている。また、このマイクロレンズ基板１では、第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１と第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２との間に、第１の凹部３６と第２の凹部３７との間に充填された樹脂で、両凸レンズよりなるマイクロレンズ８が構成されている。
【００６７】
このマイクロレンズ基板１は、２つの領域、有効レンズ領域９９と非有効レンズ領域１００とを有している。有効レンズ領域９９とは、第１の凹部３６および第２の凹部３７内に充填される樹脂により形成されるマイクロレンズ８が、使用時にマイクロレンズとして有効に用いられる領域をいう。一方、非有効レンズ領域１００とは、有効レンズ領域９９以外の領域をいう。
【００６８】
このようなマイクロレンズ基板１は、例えば、第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１側から光Ｌを入射させ、第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２側から光Ｌを出射させて、使用される。
そして、このようなマイクロレンズ基板１は、例えば以下のようにして製造することができる。以下、図１２および図１３を参照しつつ、マイクロレンズ基板の製造方法を説明する。
【００６９】
マイクロレンズ基板を製造する際には、本発明によって製造された、第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１および第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２を、まず用意する。
この場合、第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１の第１の凹部３６の形状（例えば曲率半径等）と、第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２の第２の凹部３７の形状とを異なるものとしてもよい。
【００７０】
＜Ｄ１＞まず、図１２に示すように、第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１の第１の凹部３６が形成された面に、少なくとも有効レンズ領域９９を覆うように、所定の屈折率（特に第１のガラス基板５５および第２のガラス基板５６の屈折率より高い屈折率）を有する未硬化の樹脂１４３を供給し、第１の凹部３６内に樹脂１４３を充填する。また、この際、第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１上にスペーサー９を含む未硬化の樹脂１４４を供給する。かかる樹脂１４４は、例えばスペーサー９を設置する部位に供給する。
【００７１】
樹脂１４３と樹脂１４４とは、同種類の材料で構成するのが好ましい。これにより、製造されるマイクロレンズ基板で、樹脂１４３と樹脂１４４との熱膨張係数が相違することにより、そり、たわみ等が生じることが好適に防止される。
樹脂１４３を第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１上に供給する際、スペーサー９が樹脂１４４中に分散していると、スペーサー９を均一に配設することが容易となる。これにより、形成される樹脂層１４の厚みムラが好適に抑制される。
【００７２】
＜Ｄ２＞次に、図１３に示すように、樹脂１４３および樹脂１４４上に第２のマイクロレンズ用凹部付き基板（相手体）２２を設置する（第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２を樹脂に密着させる）。
このとき、第１の凹部３６と第２の凹部３７とが対向するように、第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２を、樹脂上に設置する。また、このとき、第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２がスペーサー９に当接するように、第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２を樹脂上に設置する。これにより、第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１および第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２の互いに対向する端面間の距離は、スペーサー９で規定される。したがって、マイクロレンズ８のコバ厚および最大厚さが、高い精度で規定される。
【００７３】
＜Ｄ３＞次に、第１のアライメントマーク４２と第２のアライメントマーク４３とを用いて、第１の凹部３６と第２の凹部３７との位置合わせを行う。これにより、第２の凹部３７を第１の凹部３６に対応した位置に正確に位置させることができるようになる。このため、形成されるマイクロレンズ８の形状、光学特性が、より設計値に近いものとなる。
【００７４】
＜Ｄ４＞次に、樹脂１４３および樹脂１４４を硬化させて樹脂層１４を形成する。
これにより、第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２が樹脂層１４を介して第１のマイクロレンズ用凹部付き基板２１に接合される。また、樹脂層１４を構成する樹脂のうち、第１の凹部３６と第２の凹部３７との間に充填された樹脂により、マイクロレンズ８が形成される。なお、樹脂の硬化は、例えば、樹脂に紫外線、電子線を照射すること、樹脂を加熱すること等により行うことができる。
＜Ｄ５＞その後、必要に応じて、図１３に示すように、研削、研磨等を行い、第２のマイクロレンズ用凹部付き基板２２の厚さを調整してもよい。
これにより、図１１に示すような両凸レンズを備えたマイクロレンズ基板１を得ることができる。
【００７５】
なお、以上の説明では、マイクロレンズ用凹部付き基板２として、ガラス基板を用いているが、本発明では、前記基板５の構成材料は、ガラスに限定されず、例えば、金属や樹脂等であってもよい。また、基板５は、凹部付き基板としたときに、実質的に透明とすることができるものであるのが好ましいが、例えば、前述した２Ｐ法のように、マイクロレンズ用凹部付き基板２を型として用いる場合等は、基板５として光の透過率が低いものを用いてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、初期凹部が孔形状のものについて説明したが、初期凹部はこの形状に限定されず、溝形状のものであってもよい。このように溝形状の初期凹部を形成した基板を用いて得られる凹部付き基板は、例えば、初期凹部の平面視での形状が直線状である場合には、レンチキュラレンズ基板の製造に好適に用いることができ、また、初期凹部の平面視での形状がリング状である場合には、フレネルレンズ基板の製造に好適に用いることができる。
【００７７】
また、上記実施形態では、基板（基材）として、平板形状のものを用いた場合について説明したが、基材の形状はこれに限定されず、例えば、基材が湾曲板状、可撓性を有するシート状、円筒状、円柱状等のものであってもよい。このように、基材の形状が平板形状以外であっても、本発明の方法によれば、容易に凹部付き基材を得ることができる。例えば、基材として、円柱状のものを用いた場合、本発明の方法によって、円柱の側面に複数の凹部が形成された凹部付き基材（凹部付き円柱状基材）を形成することができる。このような凹部付き円柱状基材は、例えば、押出し成形法によってマイクロレンズ基板を形成するための型として好適に用いることができる。これにより、マイクロレンズ基板を生産性よく、かつ安価に製造することができる。このような効果は、基材として、湾曲板状、可撓性を有するシート状、円筒状のような形状のものを用いた場合においても得ることができる。
【００７８】
次に、図８に示したマイクロレンズ基板１を用いた透過型スクリーンについて図１４、図１５を参照しながら説明する。図１４は、本発明の透過型スクリーンの光学系を模式的に示す縦断面図、図１５は、図１４に示す透過型スクリーンの分解斜視図である。
この透過型スクリーン２００は、出射面側表面にフレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部２１０と、フレネルレンズ部２１０の出射面側に配置され入射面側表面に多数のマイクロレンズ８が形成されたマイクロレンズ基板１とを備えている。
このように、透過型スクリーン２００は、マイクロレンズ基板１を有している。これにより、レンチキュラーレンズを用いた場合に比べて上下方向の視野角が広くなる。
【００７９】
マイクロレンズ基板１におけるマイクロレンズ８の直径は、１０〜５００μｍであるのが好ましく、３０〜３００μｍであるのがより好ましく、５０〜２００μｍであるのがさらに好ましい。マイクロレンズ８の直径が前期範囲内の値であると、スクリーンに投影される画像において十分な解像度を保持しつつ、透過型スクリーンの生産性をさらに高めることができる。なお、マイクロレンズ基板１においては、隣接するマイクロレンズ８−マイクロレンズ８間のピッチは、１０〜５００μｍであるのが好ましく、３０〜３００μｍであるのがより好ましく、５０〜２００μｍであるのがさらに好ましい。
特に、マイクロレンズ基板１として、マイクロレンズ８がランダムに配されたものを用いた場合、液晶等のライトバルブやフレネルレンズとの干渉をより効果的に防止することができ、モアレの発生をほぼ完全に無くすことが可能になる。これにより、表示品質の良い優れた透過型スクリーンとなる。
【００８０】
また、上述した方法によると、容易に大型のマイクロレンズ基板１を製造することができる。これにより、貼り合わせの繋ぎ目のない、高品質の大型スクリーンを製造することができる。
なお、本発明の透過型スクリーンは、上述した構成に限られない。例えば、マイクロレンズ基板１の出射面側または入射面側に、ブラックマトリクスやブラックストライプや光拡散板や他のマイクロレンズ等をさらに採用した透過型スクリーンとすることもできる。
【００８１】
以下、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１６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３３０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３３０として、上述したマイクロレンズ基板１を有した透過型スクリーン３３０を用いている。このため、上下方向の視野角が広いリア型プロジェクタとなる。
【００８２】
以上説明したように、本発明では、まずレーザ加工やブラスト加工等の方法によって基板上に所定のパターンで初期凹部を形成した後、マスクを施さずにエッチングを行うことによって基板上に所望の凹部を形成することができるため、従来のようにマスクを施した後にエッチングによって凹部を形成する場合に比べて容易に凹部を備えたマイクロレンズ用凹部付き基板を製造することができる。これにより生産性が向上し、安価に凹部付き基板を提供することができる。
また、特に前述した方法によれば、大型の基板に対する処理も容易に行うことができる。大型の基板を製造する場合に、従来のように複数の基板を貼り合わせる必要がなくなり、貼り合わせの継ぎ目をなくすことができる。これにより高品質の大型の凹部付き基板を簡便な方法で安価に製造することができる。
【００８３】
以上、本発明の凹部付き基材の製造方法、凹部付き基材、マイクロレンズ用凹部付き基材、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材の製造方法では、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。
【００８４】
また、本発明の透過型スクリーンは、マイクロレンズ基板１の出射面側または入射面側に、ブラックマトリクスやブラックストライプや光拡散板や他のマイクロレンズ等をさらに採用した透過型スクリーンであってもよい。また、マイクロレンズ８を規則的に配したマイクロレンズアレイ基板の場合、回折光やモアレの発生を抑制するために、光拡散機能を持たせたシートを透過型スクリーンに設置してもよい。また、マイクロレンズアレイ基板のいずれかの面に粗面化処理を施すことにより形成されたものであってもよい。
【００８５】
なお、上述した説明では、本発明のマイクロレンズ基板を、透過型スクリーンおよび該透過型スクリーンを備えた投射型表示装置に用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明のマイクロレンズ基板を、例えば、ＣＣＤ、光通信素子等の各種電気光学装置、液晶表示装置（液晶パネル）、有機または無機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：エレクトロルミネッセンス）表示装置、その他の装置などに用いることができるのは言うまでもない。
【００８６】
また、表示装置もリアプロジェクション型の表示装置に限定されず、例えば、フロントプロジェクション型の表示装置に本発明のマイクロレンズ基板を用いることができる。
また、上述した説明では、本発明のマイクロレンズ基板をレンズとして適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の凹部付き基板は、例えば、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：エレクトロルミネッセンス）素子のような各種の発光源における反射鏡（反射板）や発光源からの光を反射する反射鏡、または発光源からの光を拡散する拡散板等にも適用することができる。
【００８７】
【実施例】
（実施例１）
以下のように、マイクロレンズ用の凹部を備えたマイクロレンズ用凹部付き基板を製造し、このマイクロレンズ用凹部付き基板を用いてマイクロレンズ基板を製造した。
【００８８】
まず、基板として、１．２ｍ×０．７ｍ角、厚さ２ｍｍの石英ガラス基板を用意した。
この石英ガラス基板を、３０℃に加熱した洗浄液（フッ化水素１０重量％＋グリセリン１５重量％の混合水溶液）に浸漬して洗浄を行い、その表面を清浄化した。
【００８９】
−１Ａ− 次に、この石英ガラス基板の片面側に、フェムト秒レーザを用いて、石英ガラス基板の中央部１１３ｃｍ×６５ｃｍの範囲に多数の初期凹部を形成した。
なお、フェムト秒レーザは、エネルギー強度０．１Ｗ、ビーム径５μｍ、照射時間０．１秒の条件で行った。
これにより、石英ガラス基板の上記範囲前面にわたって、規則的に配列した初期凹部が形成された。形成された初期凹部の平均径（直径）は１０μｍ、初期凹部の深さは５０μｍ、隣接する初期凹部同士の間隔は５０μｍあった。
【００９０】
−２Ａ− 次に、石英ガラス基板にウェットエッチングを施し、石英ガラス基板上に多数の凹部を形成した。
なお、ウェットエッチングは、エッチング液として３０℃に加熱したフッ化水素１０重量％＋グリセリン１５重量％の混合水溶液を用い、浸漬時間は６．５時間とした。
これにより、石英ガラス基板上に、マイクロレンズ用の多数の凹部が規則的に配列したマイクロレンズ用凹部付き基板を得た。なお、形成された凹部の曲率半径は３６μｍであった。
【００９１】
−３Ａ− 次に、マイクロレンズ用凹部付き基板を型として用い、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート、屈折率１．４９）樹脂をキャスティング成形により成型加工した。
これにより、マイクロレンズ用凹部付き基板の凹部に対応した凸部を有するマイクロレンズが、規則的に配列した１．２ｍ×０．７ｍのマイクロレンズ基板を得た。形成されたマイクロレンズの平均曲率半径は３６μｍであった。
【００９２】
（実施例２）
まず、基板として、１．２ｍ×０．７ｍ角、厚さ０．３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）基板を用意した。
−１Ｂ− 次に、このステンレス鋼基板の片面側に、ＹＡＧレーザを用いて、ステンレス鋼基板の中央部１１３ｃｍ×６５ｃｍの範囲に、図１７に示すように多数の初期凹部を形成した。
なお、ＹＡＧレーザは、エネルギー強度１Ｗ、ビーム径５μｍ、照射時間２秒の条件で行った。
【００９３】
これにより、ステンレス鋼基板の上記範囲内で、図１７に示すように配列した初期凹部が形成された。形成された初期凹部の平均径（直径）は２０μｍ、初期凹部の深さは１００μｍ、隣接する初期凹部同士の間隔は、図１７中のＰ_１、Ｐ_２で表される、縦方向の間隔Ｐ_１：１７３．２μｍ、横方向の間隔Ｐ_２：１００μｍであった。
【００９４】
−２Ｂ− 次に、ステンレス鋼基板にウェットエッチングを施し、ステンレス鋼基板上に多数の凹部を形成した。
なお、ウェットエッチングは、エッチング液として塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液（４５Ｂｅ’）を用い、液温は６０℃で、浸漬時間は３０秒とした。
この後、上記−３Ａ−の工程を行い、実施例１と同様にして、多数のマイクロレンズが規則的に配列した１．２ｍ×０．７ｍのマイクロレンズ基板を得た。形成されたマイクロレンズの平均径（直径）は、１００μｍであった。
【００９５】
（実施例３）
まず、基板として、１．２ｍ×０．７ｍ角、厚さ０．７ｍｍのソーダガラス基板を用意した。
このソーダガラス基板を、１００℃に加熱した洗浄液（濃硫酸８０Ｗ％＋過酸化水素水２０Ｗ％）に浸漬して洗浄を行い、その表面を清浄化した。
【００９６】
−１Ｃ− 次に、ソーダガラス基板の裏面保護層が形成されている面側とは反対の面に、ショットブラストを行い、マスクの中央部１１３ｃｍ×６５ｃｍの範囲に多数の初期凹部を形成した。
なお、ショットブラストは、投射材として平均粒径２０μｍのガラスビーズを用い、噴射圧３ｋｇ／ｃｍ^２、噴射密度３０ｋｇ／ｍ^２の条件で行った。
これにより、ソーダガラス基板の上記範囲全面に亘って、ランダムなパターンで初期凹部が形成された。初期凹部の平均径（直径）は３０μｍであり、初期凹部の形成密度は４０００個／ｃｍ^２であった。また、隣接する初期凹部同士の間隔（平均値）は１５８μｍあった。
【００９７】
−２Ｃ− 次に、ソーダガラス基板にウェットエッチングを施し、ソーダガラス基板上に多数の凹部を形成した。
なお、ウェットエッチングは、エッチング液として４０ｗｔ％のフッ化アンチモン水溶液を用い、浸漬時間は１６０時間とした。
これにより、ソーダガラス基板上に、マイクロレンズ用の多数の凹部がランダムに形成されたウエハー状のマイクロレンズ用凹部付き基板を得た。なお、形成された凹部の曲率半径（マイクロレンズの中心部付近における曲率半径）は８０μｍで、隣接する凹部同士の間隔（凹部同士の中心間平均距離）は１５８μｍであった。
この後、上記−３Ａ−の工程を行い、実施例１と同様にして、多数のマイクロレンズがランダムに形成された１．２ｍ×０．７ｍのマイクロレンズ基板を得た。形成されたマイクロレンズの平均径（直径）は、１６０μｍであった。
【００９８】
（実施例４）
まず、基板として、１．２ｍ×０．７ｍ角、厚さ２ｍｍの石英ガラス基板を用意し、この基材に対して、前記実施例１と同様に、洗浄・レーザ加工・エッチング（−１Ａ−〜−３Ａ−）の処理を行った。
−２Ａ’− 次に、上記工程で凹部が形成された面に、フェムト秒レーザを用いて、石英ガラス基板の中央部１１３ｃｍ×６５ｃｍの範囲に、新たに多数の初期凹部を形成した。
【００９９】
なお、フェムト秒レーザは、エネルギー強度０．２Ｗ、ビーム径１０μｍ、照射時間０．２秒の条件で行った。
これにより、石英ガラス基板の上記範囲全面にわたって、規則的に配列した初期凹部が形成された。形成された初期凹部の平均径（直径）は２０μｍ、初期凹部の深さは１００μｍ、隣接する初期凹部同士の間隔は１００μｍあった。
【０１００】
−３Ａ’− 次に、石英ガラス基板にウェットエッチングを施し、石英ガラス基板上に新たに多数の凹部を形成した。
なお、ウェットエッチングは、エッチング液としてフッ化水素１０重量％＋グリセリン１５重量％の混合液（常温）を用い、浸漬時間は１３時間とした。
これにより、石英ガラス基板上に、マイクロレンズ用の多数の凹部が規則的に配列したウエハー状のマイクロレンズ用凹部付き基板を得た。なお、形成された凹部の曲率半径（マイクロレンズの中心部付近における曲率半径）は７２μｍ、隣接する凹部同士の間隔（凹部同士の中心間平均距離）は１００μｍであった。
この後、上記−３Ａ−の工程を行い、実施例１と同様にして、多数のマイクロレンズがランダムに形成された１．２ｍ×０．７ｍのマイクロレンズ基板を得た。形成されたマイクロレンズの平均径（直径）は、１４４μｍであった。
【０１０１】
（実施例５）
まず、基板として、１．２ｍ×０．７ｍ角、厚さ０．３ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）基板を用意し、この基材に対して、前記実施例２と同様に、レーザ加工・エッチング（−１Ｂ−〜−３Ｂ−）の処理を行った。
−２Ｂ’− 次に、上記工程で凹部が形成された面に、ＹＡＧレーザを用いて、ステンレス鋼基板の中央部１１３ｃｍ×６５ｃｍの範囲に、多数の初期凹部を形成した。
なお、ＹＡＧレーザは、エネルギー強度２Ｗ、ビーム径７μｍ、照射時間３秒の条件で行った。
【０１０２】
これにより、ステンレス鋼基板の上記範囲内で、図１７に示すように配列した初期凹部が形成された。形成された初期凹部の平均径（直径）は３０μｍ、初期凹部の深さは１５０μｍ、隣接する初期凹部同士の間隔は、図１７中のＰ_１、Ｐ_２で表されれる、縦方向の間隔Ｐ_１：２５９．８μｍ、横方向の間隔Ｐ_２：１５０μｍであった。
【０１０３】
−３Ｂ’− 次に、ステンレス鋼基板にウェットエッチングを施し、ステンレス鋼基板上に多数の凹部を形成した。
なお、ウェットエッチングは、エッチング液として塩化鉄（ＩＩＩ）水溶液（４５Ｂｅ’）を用い、液温は６０℃で、浸漬時間は４５秒とした。
これにより、ステンレス鋼基板上に、マイクロレンズ用の多数の凹部が規則的に配列したウエハー状のマイクロレンズ用凹部付き基板を得た。なお、形成された凹部の曲率半径（マイクロレンズの中心部付近における曲率半径）は７５μｍで、隣接する凹部同士の間隔（凹部同士の中心間平均距離）は１５０μｍであった。
この後、上記−３Ａ−の工程を行い、実施例１と同様にして、多数のマイクロレンズが規則的に配列された１．２ｍ×０．７ｍのマイクロレンズ基板を得た。形成されたマイクロレンズの平均径（直径）は、１５０μｍであった。
【０１０４】
（実施例６）
まず、基板として、１．２ｍ×０．７ｍ角、厚さ０．７ｍｍのソーダガラス基板を用意し、この基材に対して、前記実施例３と同様に、洗浄・ブラスト加工・エッチング（−１Ｃ−〜−３Ｃ−）の処理を行った。
−２Ｃ’− 次に、上記工程で凹部が形成された面に、ショットブラストを行い、マスクの中央部１１３ｃｍ×６５ｃｍの範囲に多数の初期凹部を形成した。
【０１０５】
なお、ショットブラストは、投射材として平均粒径３０μｍのガラスビーズを用い、噴射圧５ｋｇ／ｃｍ^２、噴射密度３０ｋｇ／ｍ^２の条件で行った。
これにより、ソーダガラス基板の上記範囲全面に亘って、ランダムなパターンで初期凹部が形成された。初期凹部の平均径（直径）は４０μｍであり、初期孔の形成密度は２５００個／ｃｍ^２であった。また、隣接する初期凹部同士の間隔（平均値）は２００μｍあった。
【０１０６】
−３Ｃ’− 次に、ソーダガラス基板にウェットエッチングを施し、ソーダガラス基板上に多数の凹部を形成した。
なお、ウェットエッチングは、エッチング液として４０重量％のフッ化アンチモン水溶液を用い、浸漬時間は２００時間とした。
これにより、ソーダガラス基板上に、マイクロレンズ用の多数の凹部がランダムに形成されたウエハー状のマイクロレンズ用凹部付き基板を得た。なお、形成された凹部の曲率半径（マイクロレンズの中心部付近における曲率半径）は１００μｍで、隣接する凹部同士の間隔（凹部同士の中心間平均距離）は２００μｍであった。
この後、上記−３Ａ−の工程を行い、実施例１と同様にして、多数のマイクロレンズがランダムに形成された１．２ｍ×０．７ｍのマイクロレンズ基板を得た。形成されたマイクロレンズの平均径（直径）は、２００μｍであった。
【０１０７】
（比較例）
まず、基板として、厚さ１ｍｍの石英ガラス基板を用意した。
この石英ガラス基板を、８５℃に加熱した洗浄液（８０％濃硫酸＋２０％過酸化水素水）に浸漬して洗浄を行い、その表面を清浄化した。
−１Ｃ− 次に、この石英ガラス基板を、６００℃、８０Ｐａに設定したＣＶＤ炉内に入れ、ＳｉＨ_４を３００ｍＬ／分の速度で供給し、ＣＶＤ法にて、厚さ０．６μｍの多結晶シリコン膜（マスクおよび裏面保護層）を形成した。
【０１０８】
−２Ｃ− 次に、形成した多結晶シリコン膜（マスク）上に、フォトレジストにより規則的なマイクロレンズのパターンを有するレジストを形成し、次いで、多結晶シリコン膜（マスク）に対してＣＦガスによるドライエッチングを行い、次いで、前記レジストを除去して、多結晶シリコン膜（マスク）に開口を形成した。
【０１０９】
−３Ｃ− 次に、石英ガラス基板に第１のウェットエッチングを施し、石英ガラス基板上に多数の凹部を形成した。
なお、エッチング液には、フッ酸系のエッチング液を用いた。
−４Ｃ− 次に、ＣＦガスによるドライエッチングを行い、多結晶シリコン膜（マスクおよび裏面保護層）を除去した。
これにより、石英ガラス基板上に、マイクロレンズ用の多数の凹部が規則的に形成されたウエハー状のマイクロレンズ用凹部付き基板を得た。なお、形成された凹部の曲率半径（マイクロレンズの中心部付近における曲率半径）は３６μｍ、隣接する凹部同士の間隔（凹部同士の中心間平均距離）は５０μｍであった。
この後、上記−３Ａ−の工程を行い、実施例１と同様にして、多数のマイクロレンズが規則的に形成されたマイクロレンズ基板を得た。形成されたマイクロレンズの平均径（直径）は、７２μｍであった。
【０１１０】
（評価）
レーザ加工や、ブラスト加工によって基板上に初期凹部を形成した実施例１〜６では、従来の方法に比べ、容易に、かつ安価に凹部付き基板、マイクロレンズ基板を製造することができた。また、特に、実施例では、例えば１．２ｍ×０．７ｍといった大型の基板に対する処理も容易に行うことができた。一方、フォトリソグラフィ法によりマスクに開口部を形成した比較例では、１．２ｍ×０．７ｍといった大型の基板に対する処理は困難であった。特に、フォトレジストの工程で、多数の不良品を生じ極めて歩留に劣っていた。
【０１１１】
そして、前記実施例１〜６で得られたマイクロレンズ基板を用いて、図１４、図１５に示すような透過型スクリーンを作製し、当該スクリーンを用いて図１６に示すようなリア型プロジェクタを作製した。
得られたリア型プロジェクタのスクリーンにそれぞれ画像を投射させたところ、明るい画像を表示することができた。また、実施例１〜６のマイクロレンズ基板を用いたリア型プロジェクタでは、上下方向の視野角が好適に広がっていた。
したがって、かかる透過型スクリーンを用いた投射型表示装置は、スクリーン上に明るく、高品質の画像を投射できることが容易に推察される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の凹部付き基材をマイクロレンズ用凹部付き基材に適用した場合のマイクロレンズ用凹部付き基材の製造方法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材をマイクロレンズ用凹部付き基材に適用した場合のマイクロレンズ用凹部付き基材の製造方法を示す模式的な縦断面図である。
【図３】本発明の凹部付き基材をマイクロレンズ用凹部付き基材に適用した場合のマイクロレンズ用凹部付き基材の製造方法を示す模式的な縦断面図である。
【図４】本発明の凹部付き基材をマイクロレンズ用凹部付き基材に適用した場合のマイクロレンズ用凹部付き基材の製造方法を示す模式的な縦断面図である。
【図５】本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を示す模式的な縦断面図である。
【図６】本発明のマイクロレンズ基板を示す模式的な縦断面図である。
【図７】本発明のマイクロレンズ用凹部付き基材を示す模式的な平面図である。
【図８】本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を示す模式的な縦断面図である。
【図９】本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を示す模式的な縦断面図である。
【図１０】本発明のマイクロレンズ基板を示す模式的な縦断面図である。
【図１１】本発明のマイクロレンズ基板を示す模式的な縦断面図である。
【図１２】本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を示す模式的な縦断面図である。
【図１３】本発明のマイクロレンズ基板の製造方法を示す模式的な縦断面図である。
【図１４】本発明の透過型スクリーンの光学系を模式的に示す縦断面図である。
【図１５】図１４に示す透過型スクリーンの分解斜視図である。
【図１６】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。
【図１７】初期凹部同士の間隔を説明するための図である。
【符号の説明】
１・・・マイクロレンズ基板 ２・・・マイクロレンズ用凹部付き基板 ２１・・・第１のマイクロレンズ用凹部付き基板 ２２・・・第２のマイクロレンズ用凹部付き基板 ３・・・凹部 ３６・・・第１の凹部 ３７・・・第２の凹部４・・・アライメントマーク ４１・・・角部 ４２・・・第１のアライメントマーク ４３・・・第２のアライメントマーク ４４・・・開口 ５・・・基板 ５１・・・初期凹部 ５３・・・透明基板 ５４・・・基板 ５５・・・第１のガラス基板 ５６・・・第２のガラス基板 ６・・・裏面保護層 ８・・・マイクロレンズ ９・・・スペーサー ９９・・・有効レンズ領域 １００・・・非有効レンズ領域 １３・・・カバーガラス １４・・・樹脂層 １４１・・・樹脂層 １４２・・・樹脂層 １４３・・・樹脂 １４４・・・樹脂 ２００・・・透過型スクリーン ２１０・・・フレネルレンズ部 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 ３３０・・・透過型スクリーン ３４０・・・筐体

Claims (21)

1. 基材上に、初期凹部を形成する工程と、
   前記初期凹部を有する前記基材にエッチングを施し、前記初期凹部を拡大した凹部を形成する工程とを有することを特徴とする凹部付き基材の製造方法。
2. 前記基材は、略平板形状を有するものである請求項１に記載の凹部付き基材の製造方法。
3. 前記初期凹部の形成は、レーザ加工により行われるものである請求項１または２に記載の凹部付き基材の製造方法。
4. 前記初期凹部の形成は、ブラスト加工により行われるものである請求項１または２に記載の凹部付き基材の製造方法。
5. 前記初期凹部の平面視での形状が、略円形である請求項１ないし４のいずれかに記載の凹部付き基材の製造方法。
6. 前記初期凹部の直径をａ［μｍ］、前記初期凹部の深さをｂ［μｍ］としたとき、ａ／ｂ≦０．２５の関係を満足するものである請求項５に記載の凹部付き基材の製造方法。
7. 前記初期凹部の直径をａ［μｍ］、前記凹部の直径をｄ［μｍ］としたとき、ａ／ｄ≦０．２５の関係を満足するものである請求項５または６に記載の凹部付き基材の製造方法。
8. 前記基材は、複数の前記初期凹部を有するものであって、
   隣接する前記初期凹部同士の間隔をｃ［μｍ］、前記初期凹部の深さをｂ［μｍ］としたとき、０．８≦ｃ／ｂ≦１．１の関係を満足するものである請求項１ないし７のいずれかに記載の凹部付き基材の製造方法。
9. 前記基材上に、前記初期凹部を形成し、前記初期凹部を有する前記基材にエッチングを施し、前記基材上に凹部を形成する処置を繰り返し行うものである請求項１ないし８のいずれかに記載の凹部付き基材の製造方法。
10. 前記エッチングは、ウェットエッチングにより行われるものである請求項１ないし９のいずれかに記載の凹部付き基材の製造方法。
11. 凹部付き基材が、実質的に透明である請求項１ないし１０のいずれかに記載の凹部付き基材の製造方法。
12. 前記凹部付き基材が、凸部を有する基板を形成するための型として用いられるものである請求項１ないし１１のいずれかに記載の凹部付き基材の製造方法。
13. 前記凹部は、マイクロレンズ用凹部である請求項１ないし１２のいずれかに記載の凹部付き基材の製造方法。
14. 請求項１ないし１３のいずれかに記載の凹部付き基材の製造方法により製造されたことを特徴とする凹部付き基材。
15. 請求項１３に記載の凹部付き基材の製造方法により製造されたことを特徴とするマイクロレンズ用凹部付き基材。
16. 請求項１５に記載のマイクロレンズ用凹部付き基材を用いて製造され、複数のマイクロレンズを有することを特徴とするマイクロレンズ基板。
17. 請求項１６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。
18. フレネルレンズが形成されたフレネルレンズ部と、
    前記フレネルレンズ部の出射面側に配置された請求項１６に記載のマイクロレンズ基板とを備えたことを特徴とする透過型スクリーン。
19. 前記マイクロレンズの直径は１０〜５００μｍである請求項１８に記載の透過型スクリーン。
20. 請求項１８または１９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。
21. 投写光学ユニットと、導光ミラーと、請求項１８または１９に記載の透過型スクリーンとを備えたことを特徴とするリア型プロジェクタ。

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