JP2002323606A - 光学的電気的特性を有する機能性薄膜 - Google Patents

光学的電気的特性を有する機能性薄膜

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JP2002323606A JP2002027533A JP2002027533A JP2002323606A JP 2002323606 A JP2002323606 A JP 2002323606A JP 2002027533 A JP2002027533 A JP 2002027533A JP 2002027533 A JP2002027533 A JP 2002027533A JP 2002323606 A JP2002323606 A JP 2002323606A
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永 洛 都
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準 培 李
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的電気的特性を有する機能性薄膜を提供
する。 【解決手段】 誘電性物質としてＳｉＯを含む第１成分
と、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ケイ素（Ｓ
ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、イットリウム（Ｙ）、亜
鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン
（Ｗ）及びタンタル（Ｔａ）よりなる群から選択される
一つ以上の第２成分を含む転移層を有し、該第１成分及
び第２成分は薄膜の厚みに沿って漸進的な濃度勾配を有
することを特徴とする機能性薄膜。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的電気的特性
を有する機能性薄膜に係り、より詳細には、光学的、電
気的特性の調節が可能な機能性薄膜に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】電気伝導性を有しかつ外光反射率を最小
化する機能性薄膜は、サングラス、外光遮蔽ガラス、紫
外線保護及び遮断材料、ならびに電磁遮蔽材料など、そ
の用途が多様である。
【０００３】また、機能性薄膜としては、外部光及び隣
接したリン膜パターンからの散乱光を吸収するための、
カラー陰極線管のようなカラー表示素子のリン膜間に形
成されるブラックマトリックスを例に挙げられる。表示
素子スクリーンの外部光の反射率が高まれば、可視的な
イメージが薄れる。外部光は主に表示素子のスクリーン
のブラックマトリックス上で反射するので、表示素子の
画素を覆っているブラックマトリックスの吸収率を高め
ることにより輝度及びコントラスト特性を向上させよう
という努力は続いてきた。
【０００４】かかる理由により、ブラックマトリックス
は、クロム層及び酸化クロム層から構成される、吸収率
の高いクロム（Ｃｒ）を利用した積層構造を有するよう
に製造される。ブラックマトリックスの吸収率をより向
上させるために、酸化クロム層にカーボンを添加する方
法も用いられている。
【０００５】また、米国特許第５，９７６，６３９号に
は、ディスプレイパネルの内面に転移層(transition la
yer)と金属層からなる積層膜を用いた液晶ディスプレイ
用のブラックマトリックスを形成する方法が開示されて
いる。この特許によれば、積層膜は、外部光が入射する
方向にＣｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｏなどの
金属成分の含量が膜厚１００Å当たり最大０．５〜２０
％程度増えるように分布している転移層を含んでおり、
この際、転移層は、酸素原子（Ｏ）、窒素原子（Ｎ）及
び炭素原子（Ｃ）などの構成成分をさらに含有してもよ
い。また、金属成分としてはＣｒが望ましく用いられ
る。さらに、転移層は、金属含量の少ない層と金属含量
の多い層との間に形成され、金属含量の多い層は金属含
量が５０〜１００質量％の範囲であり、金属含量の少な
い層は金属含量が１０〜５０質量％の範囲である。な
お、前記特許において、金属含量の少ない層は、ブラッ
クマトリックスの機能の観点から必須な構成要素ではな
い。
【０００６】また、前記特許によると、ブラックマトリ
ックスは、反応性スパッタリング法によって製造される
が、この方法によれば、ターゲットとしての金属（クロ
ム）を真空チャンバ内のマグネトロンカソード上に置
き、第１ガスをマグネトロン放電のためにチャンバ内に
導入し、スパッタリングされる金属元素と反応する反応
性ガス（酸素または窒素ガス）を第２ガスとして導入す
る。この際、スパッタリングは、透明基板が動く方向に
沿って反応性ガスの分圧を徐々に下げる雰囲気で実施さ
れる。
【０００７】しかしながら、前記米国特許第５，９７
６，６３９号に開示されたブラックマトリックス及びそ
の製造方法では、Ｃｒのような環境汚染物質を主に使用
するだけではなく、蒸着が反応性雰囲気中で行なわれな
ければならない上、積層フィルムにおいて転移層及び金
属層を形成する際に、各層の組成及び厚みを厳格に制御
しなければならないので、製造工程が複雑であるという
問題点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、Ｃｒ等の有害な金属を用いず、無毒な金属及び
誘電性物質との混合物を利用し、機械的特性に優れるだ
けでなく、光学的及び電気的特性にも優れた機能性薄膜
を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、誘電性物質としてＳｉＯを含む第１成分
と、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ケイ素（Ｓ
ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、イットリウム（Ｙ）、亜
鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン
（Ｗ）及びタンタル（Ｔａ）よりなる群から選択される
一つ以上の第２成分を含む転移層(transition layer)を
有し、前記第１成分及び第２成分は薄膜の厚みに沿って
漸進的な濃度勾配を有することを特徴とする機能性薄膜
を提供する。
【００１０】本発明によれば、前記漸進的な濃度勾配
は、前記薄膜の厚みに沿って外部光が入射する方向から
遠ざかるほど屈折率が漸進的に増加するまたは減少する
ように分布することが望ましい。
【００１１】本発明によれば、前記漸進的な濃度勾配
は、前記薄膜の厚みに沿って外部光が入射する方向から
遠ざかるほど光吸収率が漸進的に増加するように分布す
ることが望ましい。
【００１２】本発明によれば、前記漸進的な濃度勾配は
前記薄膜の厚みに沿って電気伝導度が漸進的に増加する
または減少するように分布することが望ましい。
【００１３】本発明によれば、前記漸進的な濃度勾配
は、前記薄膜の厚みに沿って外部光が入射する方向から
遠ざかるほど、前記第１成分の含量は漸進的に減少し、
前記第２成分の含量は漸進的に増加するように分布する
ことが望ましい。
【００１４】本発明によれば、基板及び基板と接する転
移層の面の屈折率の差が０．５以下であることが望まし
い。
【００１５】本発明の機能性薄膜は、ＳｉＯから形成さ
れる誘電層をさらに含み得る。この際、誘電層の形成位
置は特に制限されないが、誘電層が基板と接触するよう
に基板と転移層との間に形成されることが望ましい。ま
た、誘電層及び基板の屈折率の差は０．５以下であるこ
とが望ましい。
【００１６】本発明の機能性薄膜は、アルミニウム（Ａ
ｌ）、銀（Ａｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、イットリウム（Ｙ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウ
ム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）及びタンタル（Ｔａ）
よりなる群から選択される少なくとも一の金属成分より
なる導電層をさらに含み得る。この際、導電層の形成位
置は特に制限されないが、薄膜の低抵抗特性面を考慮す
ると、機能性薄膜が電気伝導度特性が要求される分野に
用いられ、第２成分がケイ素（Ｓｉ）であり、また、薄
膜の厚みに沿って前記Ｓｉ成分が増える場合には、前記
導電層は薄膜が基板と接する面とは反対の面上に形成さ
れることが望ましい。
【００１７】また、本発明の機能性薄膜が誘電層を含む
場合には、機能性薄膜は、アルミニウム（Ａｌ）、銀
（Ａｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、イ
ットリウム（Ｙ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚ
ｒ）、タングステン（Ｗ）及びタンタル（Ｔａ）よりな
る群から選択される少なくとも一の金属成分よりなる導
電層をさらに含み得る。この際、導電層は、転移層が誘
電層と接する面とは反対面上に形成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明は、誘電性物質としてＳｉ
Ｏを含む第１成分と、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａ
ｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、イット
リウム（Ｙ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、
タングステン（Ｗ）及びタンタル（Ｔａ）よりなる群か
ら選択される一つ以上の第２成分を含む転移層を有し、
該第１成分及び第２成分は薄膜の厚みに沿って漸進的な
濃度勾配を有することを特徴とする機能性薄膜に関す
る。このような機能性薄膜では、誘電性物質であるＳｉ
ＯとＡｌ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｗ及び
Ｔａよりなった群より選択される一つ以上の金属成分と
の相対的な含量（組成）が、薄膜の厚みに沿って、当該
誘電性物質及び金属成分が基板上に蒸着される速度を調
節することによって、漸進的に変えられ、これにより屈
折率、吸収係数または電気伝導度の勾配を有する機能性
薄膜が提供できる。
【００１９】以下、本発明を、図面を参照しながら具体
的に説明する。
【００２０】図１は、本発明の機能性薄膜の構造を概略
的に示した図面である。図１において、機能性薄膜２０
が基板１０上に形成される。この際、基板１０上にコー
ティングされた薄膜２０の反射率Ｒは、反射係数ｒの絶
対値の自乗であり、反射係数ｒは下記式１で示される。
【００２１】
【数１】
【００２２】前記式において、Ｎs及びＮfは、それぞ
れ、基板及び薄膜の複素屈折率(complex refractive in
dices)を表わし、ｎs及びｎfは、それぞれ、基板及び薄
膜の屈折率を表わし、ｋs及びｋfは、それぞれ、基板及
び薄膜の吸光係数を表わし、ならびにｉは、虚数単位(i
maginary number unit)を表わし、ｉの二乗は−１であ
る（ｉ2＝−１）。
【００２３】従って、薄膜の光反射率を下げるために
は、基板と薄膜との屈折率の差が小さいほど有利である
と分かる。すなわち、基板と薄膜との屈折率が同等であ
ると、反射が全く起こらないことになる。また、薄膜の
厚みが増す方向に屈折率を漸次変化（増加または減少）
させて吸光係数を漸次上げることによって、反射は生じ
ずに吸収だけを生じる薄膜が得られる。
【００２４】上記したような原理に基づいて、本発明者
らは、図２に示されるような機能性薄膜の構造を考案し
た。すなわち、基板と同様の屈折率を有する誘電性物質
である第１成分、及び必要であれば第２成分からなる第
１物質を、基板と直に隣接した部分に被覆する。この
際、第１物質は、誘電性物質としてＳｉＯである第１成
分を高含量で含むことが好ましく、この際の第１成分の
原子比は、５０〜１００％であることが好ましく、特
に、第１物質は、誘電性物質としてＳｉＯである第１成
分のみからなる、即ち、第１成分の原子比が１００％で
あることが好ましい。この際、基板の屈折率及び吸光係
数を、それぞれ、ｎs及びｋsとし、さらに第１物質膜の
屈折率及び吸光係数を、それぞれ、ｎ1及びｋ1とする
と、上述したように、基板と第１物質との屈折率の差は
ほとんどない場合には、前記式の原理により、得られる
膜は、光の反射がほとんどなくなり得る。本発明におい
ては、基板の屈折率、ｎsと基板と接する薄膜（第１物
質膜）の屈折率である、ｎ1との差は、０．５以下、最
も好ましくは０であることが好ましい。この屈折率の差
が０である場合には、基板及び基板と接する薄膜の面は
同一の材料で作製される。
【００２５】次に、第１成分及び第２成分が薄膜の厚み
に沿って漸進的な濃度勾配を形成するように、第１成分
の含量と第２成分の含量との比を調節しながら、第１物
質と実質的に同等の屈折率を有する第２物質を、第１物
質の膜上に蒸着する。このようにして形成された第２物
質膜の屈折率及び吸光係数を、それぞれ、ｎ2及びｋ2と
すると、前述したのと同様の原理により、光の反射が抑
制される。同様にして、屈折率が微差で漸進的に変わる
（増加するまたは減少する）ように、第１成分の含量と
第２成分の含量との比を調節して（即ち、第１成分及び
第２成分の漸進的な濃度勾配を薄膜の厚みに沿って形成
して）、屈折率、ｎ3及び吸光係数、ｋ3を有する第３物
質の膜；屈折率、ｎ4及び吸光係数、ｋ4を有する第４物
質の膜；屈折率、ｎ5及び吸光係数、ｋ5を有する第５物
質の膜を、所望の特性が得られるまで、連続して積層
（蒸着）する。
【００２６】本発明において、膜における漸進的な濃度
勾配数（即ち、第１物質から第ｘ物質までの膜を作製す
る際の数ｘ）は、特に制限されるものではなく、第１成
分及び第２成分に使用される元素の種類や所望の効果な
どによって異なるが、上記したように、薄膜の厚みに沿
った、所望の屈折率の漸進的な変化（増加若しくは減
少）；所望の光吸収率の漸進的な増加；所望の電気伝導
度の漸進的な変化（増加若しくは減少）が得られるよう
な濃度勾配であることが好ましい。具体的には、濃度勾
配数は、好ましくは３〜１５、より好ましくは４〜７で
ある。
【００２７】本発明において、第１成分及び第２成分の
漸進的な濃度勾配によって生じる屈折率は、形成される
薄膜の厚みに沿って外部光が入射する方向から遠ざかる
に従って、漸進的に増加してもまたは減少してもよい。
【００２８】また、本発明においては、入射する外部光
に対する反射を抑制し、光吸収率を漸進的に高めるため
には、吸光係数は、形成される薄膜の厚みに沿って外部
光が入射する方向から遠ざかるに従って、漸進的に増加
するように、第1成分及び第２成分の漸進的な濃度勾配
を形成することが望ましい。このように薄膜の厚みに沿
って光吸収率（吸光係数）を漸進的に増加することによ
って、薄膜を通過する光の量が漸次減少し、一定の厚み
以上になると光を全く透過させないことが可能である。
【００２９】また、薄膜の厚みにより第２成分の金属含
量を変化させることによって、薄膜の電気伝導度を漸進
的に変化（増加または減少）させることができ、これに
より薄膜の効用価値を最大限に利用できる。換言する
と、金属成分である第２成分の含量を薄膜の厚みに沿っ
て基板と接する面から反対面に向かって増加させて、電
気伝導度を漸進的に高めると、外部光の反射率が低くか
つ高い電気伝導性を有する光学構造体を実現することが
できる。このような構造体は、電磁波遮蔽材やディスプ
レイ素子のブラックマトリックスに用いられる場合、電
荷蓄積を効果的に防止できるため、このような用途に好
適である。
【００３０】さらに、本発明において、第1成分及び第
２成分による漸進的な濃度勾配は、該薄膜の厚みに沿っ
て外部光が入射する方向から遠ざかるほど、該第１成分
の含量は漸進的に減少し、該第２成分の含量は漸進的に
増加するように分布することが好ましい。
【００３１】本発明において、上記したような第１成分
及び第２成の漸進的な濃度勾配は、特に制限されるもの
ではなく、第１成分及び第２成分に使用される元素の種
類や所望の効果などによって異なるが、上記したよう
に、薄膜の厚みに沿った、所望の屈折率の漸進的な変化
（増加若しくは減少）；所望の光吸収率の漸進的な増
加；所望の電気伝導度の漸進的な変化（増加若しくは減
少）が得られるような濃度勾配であることが好ましい。
具体的には、基板側の薄膜（第１物質の膜）での第１成
分の原子比は、好ましくは５０〜１００％、より好まし
くは８０〜１００％、特に好ましくは１００％であり、
基板側の薄膜（第１物質の膜）での第２成分の原子比
は、好ましくは０〜５０％、より好ましくは０〜２０
％、特に好ましくは０％である。また、積層した薄膜の
表層部（基板から最も離れた薄膜層）での第１成分の原
子比は、好ましくは０〜５０％、より好ましくは０〜２
０％、特に好ましくは０％であり、積層した薄膜の表層
部（基板から最も離れた薄膜層）での第２成分の原子比
は、好ましくは５０〜１００％、より好ましくは８０〜
１００％、特に好ましくは１００％である。
【００３２】また、本発明においては、第１成分及び第
２成の漸進的な濃度勾配を有する転移層の厚みもまた、
特に制限されるものではなく、第１成分及び第２成分に
使用される元素の種類や所望の効果などによって異なる
が、転移層全体の厚みが、好ましくは５００〜５０００
Å、より好ましくは１０００〜２０００Åである。な
お、本明細書において、「漸進的な濃度勾配」とは、直
線的な濃度変化及び段階的な濃度変化双方を包含するも
のである。
【００３３】さらに、本発明の機能性薄膜の厚みは、特
に制限されるものではなく、転移層や基板の厚みや所望
の特性などによって異なるが、好ましくは１０００〜５
０００Å、より好ましくは１５００〜４０００Åであ
る。
【００３４】本発明の機能性薄膜において誘電性物質と
して使われるＳｉＯが第１成分として使用される。これ
は、一般的に使用されるガラス基板と類似した組成を有
し、屈折率を始めとする諸般特性が似ているためであ
る。
【００３５】また、本発明の機能性薄膜において、アル
ミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲル
マニウム（Ｇｅ）、イットリウム（Ｙ）、亜鉛（Ｚ
ｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）及び
タンタル（Ｔａ）よりなる群から選択される少なくとも
一の金属成分が第２成分として使用される。これは、吸
光係数（ｋ）が高いためである。これらのうち、Ａｌ及
びＡｇが、電気伝導度が高いことから、好ましく使用さ
れる。
【００３６】本発明の機能性薄膜において、漸進的な濃
度勾配は、薄膜の厚みに沿って外部光が入射する方向か
ら遠ざかるほど屈折率が漸進的に増加するまたは減少す
るように分布することが好ましい。また、漸進的な濃度
勾配は、薄膜の厚みに沿って外部光が入射する方向から
遠ざかるほど光吸収率が漸進的に増加するように分布す
ることが好ましい。さらに、漸進的な濃度勾配は、薄膜
の厚みに沿って電気伝導度が漸進的に増加するまたは減
少するように分布することが好ましい。さらにまた、漸
進的な濃度勾配は、該薄膜の厚みに沿って外部光が入射
する方向から遠ざかるほど、該第１成分の含量は漸進的
に減少し、該第２成分の含量は漸進的に増加減少するよ
うに分布することが好ましい。
【００３７】本発明によれば、転移層は、基板と接する
転移層の面の屈折率との差が０．５以下、最も望ましく
は０である屈折率を有する基板上に形成されることが望
ましい。基板と接する転移層と基板との屈折率の差が
０．５を超す場合には、上記反射係数に関する式で述べ
たように、基板（特にガラス基板の場合）に比して、薄
膜の光反射率が高まる場合がある。
【００３８】本発明の機能性薄膜は、ＳｉＯから形成さ
れる誘電層をさらに含んでもよい。この際、誘電層は、
基板と接触するように基板と転移層との間に形成される
ことが望ましい。また、誘電層と基板との屈折率の差が
０．５以下、最も望ましくは０であることが望ましい。
誘電層と基板との屈折率の差が０．５を超える場合に
は、基板（特にガラス基板の場合）自体に比して、薄膜
の光反射率が高くなる場合がある。
【００３９】また、本発明の機能性薄膜は、アルミニウ
ム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）、イットリウム（Ｙ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）及びタンタル
（Ｔａ）よりなる群から選択される少なくとも一の金属
成分よりなる導電層をさらに有していてもよい。この
際、導電層の形成位置は特に制限されないが、薄膜の低
抵抗特性面を考慮すると、機能性薄膜が電気伝導度特性
が要求される分野に用いられ、薄膜の厚みに沿って第２
成分を増やす場合には、導電層は薄膜が基板と接する面
とは反対の面上に形成されることが望ましい。また、こ
の場合において、本発明の機能性薄膜が誘電層を含む場
合には、薄膜の低抵抗特性面から、導電層は、転移層が
誘電層と接する面とは反対面上に形成されることが好ま
しい。
【００４０】本発明の機能性薄膜は、通常の薄膜形成方
法を用いて製造できる。例えば、スパッタリング、真空
蒸着、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの方法が挙げられる。
【００４１】スパッタリングの場合を例に挙げて、好ま
しい一実施態様を以下に記載する。すなわち、誘電性物
質である第１成分を、ＲＦマグネトロンスパッタリング
し、第２成分を、高周波（ＲＦ）または直流（ＤＣ）ス
パッタリングする。この際、スパッタリング装置は、ポ
ンピングシステムを備えた真空チャンバ、真空チャンバ
内に位置したマグネトロンカソード、マグネトロンカソ
ード上に配置されたターゲット（第１成分及び第２成
分）、マグネトロン放出のためのガス（例えば、アルゴ
ン）を導入するガス導入システムを備えることが望まし
い。
【００４２】より詳細には、まず誘電性物質を含む第１
成分に高周波（ＲＦ）電力を印加して基板に第１成分を
蒸着させ始め、第１成分に印加される高周波電力を徐々
に弱めながら、第２成分に印加される直流（ＤＣ）また
はＲＦ電力を徐々に強めることによって、基板上に第１
成分と第２成分とが相対的な濃度勾配を有する機能性薄
膜が形成できる。
【００４３】本発明において、ターゲットとしての第１
成分及び第２成分の濃度は、直線的に変化するように機
能性薄膜を蒸着してもあるいは段階的に変化するように
蒸着することも可能である。すなわち、それぞれのター
ゲット（第１成分及び第２成分）に印加される高周波(r
adio-frequency)（ＲＦ）または直流（ＤＣ）電力を直
線的に増加するまたは減少すると、図３及び図４に示さ
れるような直線的な濃度勾配を有する機能性薄膜が得ら
れる。または、所定の高周波(radio-frequency)（Ｒ
Ｆ）または直流（ＤＣ）電力を段階的に印加することに
よって、図５に図示されたように段階的な濃度勾配を有
する機能性薄膜が得られる。
【００４４】このようにして、第１成分であるＳｉＯと
第２成分である金属のスパッタリング工程が完結して形
成された機能性薄膜は、機能性薄膜の用途により必要な
後続工程を実施できる。例えば、表示素子のブラックマ
トリックスを製造しようとする場合には、フォトリソグ
ラフィ工程により機能性薄膜をパターニングする段階を
実施する工程がある。
【００４５】
【実施例】以下、本発明を下記実施例によりさらに詳細
に説明するが、本発明が下記実施例のみに限定されるも
のではない。
【００４６】実施例１ スパッタリング装置内に、ターゲットとしてＳｉＯとＡ
ｇとをそれぞれマグネトロンカソード上に装着し、ベー
ス圧力を５×１０-6ｔｏｒｒ以下にした。ＳｉＯにはＲ
Ｆマグネトロンスパッタリングを、及びＡｇにはＤＣマ
グネトロンスパッタリングを施した。Ａｒガスを導入し
て真空度が３．０ｍｔｏｒｒになるように調節した後、
ターゲットであるＳｉＯとＡｇに、それぞれ、電力を印
加して、ＳｉＯ及びＡｇを同時に蒸着した。また、Ｓｉ
Ｏ及びＡｇの濃度勾配を確保するために、ＳｉＯに印加
される電力はだんだんと弱めて、Ａｇに印加される電力
はだんだんと強めた。ＳｉＯ−Ａｇ薄膜の厚みが２，０
００〜２，５００Åになったら、ＳｉＯに印加される電
力を切り、Ａｇのみを１，０００Åの厚みに蒸着した。
【００４７】この結果、機能性薄膜は、図３に示される
ような成分分布を有した。図３から、ソーダ石灰ガラス
基板上に形成された機能性薄膜は、基板と接する面から
その反対面に向かい、すなわち外部光が入射する方向
に、厚みに沿って、ＳｉＯの濃度（原子比）は漸進的に
減少し、金属成分（Ａｇ）の濃度（原子比）は漸進的に
増加する分布ような濃度勾配を有することが分かる。
【００４８】このようにして製造された濃度勾配を有す
る機能性薄膜は、誘電性物質（第１成分）と金属（第２
成分）とが反比例的な濃度勾配を有するように徐々に蒸
着されることにより、層状構造を生じることなく、漸進
的に屈折率、吸収率及び電気伝導度勾配が形成される。
【００４９】また、一般的な基板を構成するＳｉＯ2と
この基板と接する領域に存在するＳｉＯ濃度が１００％
の層は屈折率が約１．７程度とほとんど類似している。
このため、基板と機能性薄膜との界面では外部光がほと
んど反射されずに透過され、機能性薄膜の金属成分が増
えるにつれ屈折率及び吸収率が徐々に高まるので、外光
が反射されずにほとんど吸収されうる構造を有している
と考察される。さらに、金属成分の含有量が徐々に増え
るほど薄膜の電気伝導性も徐々に強まり、最後には金属
成分濃度が１００％よりなった導電層が形成されうる。
【００５０】実施例２ 第２成分としてＡｇの代わりにＡｌを使用した以外は、
実施例１と同様の方法により機能性薄膜を製造した。
【００５１】この結果、機能性薄膜は、図４に示される
ような成分分布を有した。図４から、ソーダ石灰ガラス
基板上に形成された機能性薄膜は、基板と接する面から
その反対面に向かい、すなわち外部光が入射する方向に
厚みに沿ってＳｉＯの濃度（原子比）は漸進的に減少
し、金属成分（Ａｌ）の濃度（原子比）は漸進的に増加
する分布ような濃度勾配を有することが分かる。
【００５２】このようにして製造された濃度勾配を有す
る機能性薄膜は、誘電性物質（第１成分）と金属（第２
成分）とが反比例的な濃度勾配を有するように徐々に蒸
着されることにより、層状構造を生じることなく、漸進
的に屈折率、吸収率及び電気伝導度勾配が形成される。
【００５３】また、一般的な基板を構成するＳｉＯ2と
この基板と接する領域に存在するＳｉＯ濃度が１００％
の層は屈折率が約１．７程度とほとんど類似している。
このため、基板と機能性薄膜との界面では外部光がほと
んど反射されずに透過され、機能性薄膜の金属成分が増
えるにつれ屈折率及び吸収率が徐々に高まるので、外光
が反射されずにほとんど吸収されうる構造を有している
と考察される。さらに、金属成分の含有量が徐々に増え
るほど薄膜の電気伝導性も徐々に強まり、最後には金属
成分濃度が１００％よりなった導電層が形成されうる。
【００５４】実施例３ 第２成分としてＡｇの代わりにＧｅを使用した以外は、
実施例１と同様の方法により機能性薄膜を製造した。
【００５５】実施例４ 第２成分としてＡｇの代わりにＺｎを使用した以外は、
実施例１と同様の方法により機能性薄膜を製造した。
【００５６】実施例５ 第２成分としてＡｇの代わりにＺｒを使用した以外は、
実施例１と同様の方法により機能性薄膜を製造した。
【００５７】実施例６ 第２成分としてＡｇの代わりにＷを使用した以外は、実
施例１と同様の方法により機能性薄膜を製造した。
【００５８】実施例７ 第２成分としてＡｇの代わりにＴａを使用した以外は、
実施例１と同様の方法により機能性薄膜を製造した。
【００５９】実施例８ まず、第１成分としてＳｉＯを及び第２成分としてＡｌ
を使用して、図５に示されるような様々な濃度を有する
ターゲットを製造し、ライン状に配置した。次に、基材
が異なる濃度のターゲット材料で順次被覆されるよう
に、ターゲットから一定の距離で、ターゲット材料を塗
布すべき基材をターゲットのラインに平行に搬送した。
これにより、第１成分としてＳｉＯを及び第２成分とし
てＡｌを使用し、図５に示されたように段階的な濃度勾
配を有する機能性薄膜を製造した。
【００６０】このようにして製造された濃度勾配を有す
る機能性薄膜は、誘電性物質（第１成分）と金属（第２
成分）とが反比例的な濃度勾配を有するように徐々に蒸
着されることにより、層状構造を生じることなく、漸進
的に屈折率、吸収率及び電気伝導度勾配が形成される。
【００６１】また、一般的な基板を構成するＳｉＯ2と
この基板と接する領域に存在するＳｉＯ濃度が１００％
の層は屈折率が約１．７程度とほとんど類似している。
このため、基板と機能性薄膜との界面では外部光がほと
んど反射されずに透過され、機能性薄膜の金属成分が増
えるにつれ屈折率及び吸収率が徐々に高まるので、外光
が反射されずにほとんど吸収されうる構造を有している
と考察される。さらに、金属成分の含有量が徐々に増え
るほど薄膜の電気伝導性も徐々に強まり、最後には金属
成分濃度が１００％よりなった導電層が形成されうる。
【００６２】前記実施例１〜８により製造された機能性
薄膜の電気的及び光学的特性、すなわち、面抵抗、反射
率、光学密度及び厚みを測定し、その結果を下記表１に
示した。なお、下記表１において、反射率及び光学密度
は、紫外線−可視光線の分光計を用いて５５０ｎｍの波
長で測定した。また、面抵抗、Ｒｓは、４ポイントプロ
ーブ法(4-point probe method)を用いて測定した。
【００６３】
【表１】
【００６４】表１から、実施例１〜８により製造された
機能性薄膜において、面抵抗は２００〜４，０００ｍΩ
／□の範囲であり、反射率は１．４以下であり、また、
光学密度は４．０以上であり、本発明の機能性薄膜は、
反射率、抵抗及び光学密度特性すべてに優れているとい
うことが示される。
【００６５】本発明を前記実施の形態及び実施例を参考
にして説明してきたが、これは例示的なことに過ぎず、
本発明に属する技術分野における通常の知識を有するも
のは、特許請求の範囲に規定される本発明の精神及び概
念から逸脱しない限り、この記載から多様な変更及び修
飾が可能であることを理解できる。
【００６６】
【発明の効果】上述したように、本発明の機能性薄膜
は、誘電性物質としてＳｉＯを含む第１成分と、アルミ
ニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマ
ニウム（Ｇｅ）、イットリウム（Ｙ）、亜鉛（Ｚｎ）、
ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）及びタンタ
ル（Ｔａ）よりなる群から選択される一つ以上の第２成
分を含む転移層を有し、該第１成分及び第２成分は薄膜
の厚みに沿って漸進的な濃度勾配を有することを特徴と
するものである。したがって、本発明の機能性薄膜は、
薄膜の反射率を大幅に下げるために薄膜の屈折率を基板
の屈折率と似たように容易に調節でき、薄膜の屈折率が
だんだんと変化しつつ最終的には所望の電気的特性を有
することから光吸収層と導電層とを同時に備えられるの
で、光特性及び電気的特性が同時に必要な多様な用途に
適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の機能性薄膜の構造を概略的に示し
た図面である。
【図２】は、本発明の機能性薄膜の原理を説明するため
の図面である。
【図３】は、本発明の実施例１による機能性薄膜につい
て、薄膜の厚みに対する誘電性物質ＳｉＯ及び金属Ａｇ
成分の分布の変化を示すグラフである。
【図４】は、本発明の実施例２による機能性薄膜につい
て、薄膜の厚みに対する誘電性物質ＳｉＯ及び金属Ａｌ
成分の分布の変化を示すグラフである。
【図５】は、本発明の実施例８による機能性薄膜につい
て、薄膜の厚みに対する誘電性物質ＳｉＯ及び金属Ａｌ
成分の分布の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…基板、 ２０…薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 1/11 Ｇ０２Ｃ 7/10 ４Ｋ０２９ 5/22 Ｈ０１Ｊ 5/16 Ｇ０２Ｃ 7/10 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ａ Ｈ０１Ｊ 5/16 Ｚ (72)発明者 李 準 培 大韓民国京畿道龍仁市水枝邑664番地 星 志アパート505棟1301号 (72)発明者 朴 昌 元 大韓民国京畿道水原市八達区靈通洞1407− １番地 清明マウル４団地 建栄アパート 421棟902号 Ｆターム(参考） 2H006 BE01 2H042 AA09 AA11 AA15 AA26 AA27 AA33 2H048 CA05 CA09 CA14 CA17 CA19 CA20 2K009 AA02 AA10 AA12 BB02 CC03 CC14 DD03 EE03 4G059 AA08 AB17 AC04 DA01 DA05 DA09 DB02 EA05 EB04 GA02 GA14 4K029 AA09 BA02 BA03 BA04 BA16 BA18 BA32 BA35 BA46 BA64 BB02 BC03 BC07 BD00 CA05 DC34 DC35

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 誘電性物質としてＳｉＯを含む第１成分
    と、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ケイ素（Ｓ
    ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、イットリウム（Ｙ）、亜
    鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン
    （Ｗ）及びタンタル（Ｔａ）よりなる群から選択される
    一つ以上の第２成分を含む転移層を有し、該第１成分及
    び第２成分は薄膜の厚みに沿って漸進的な濃度勾配を有
    することを特徴とする機能性薄膜。
  2. 【請求項２】 該漸進的な濃度勾配は、該薄膜の厚みに
    沿って外部光が入射する方向から遠ざかるほど屈折率が
    漸進的に増加するまたは減少するように分布する、請求
    項１に記載の機能性薄膜。
  3. 【請求項３】 該漸進的な濃度勾配は、該薄膜の厚みに
    沿って外部光が入射する方向から遠ざかるほど光吸収率
    が漸進的に増加するように分布する、請求項１に記載の
    機能性薄膜。
  4. 【請求項４】 該漸進的な濃度勾配は該薄膜の厚みに沿
    って電気伝導度が漸進的に増加するまたは減少するよう
    に分布する、請求項１に記載の機能性薄膜。
  5. 【請求項５】 該漸進的な濃度勾配は、該薄膜の厚みに
    沿って外部光が入射する方向から遠ざかるほど、該第１
    成分の含量は漸進的に減少し、該第２成分の含量は漸進
    的に増加減少するように分布する、請求項１に記載の機
    能性薄膜。
  6. 【請求項６】 該転移層は、基板と接する転移層の面の
    屈折率との差が０．５以下である屈折率を有する基板上
    に形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の機
    能性薄膜。
  7. 【請求項７】 ＳｉＯから形成される誘電層をさらに含
    む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の機能性薄膜。
  8. 【請求項８】 該誘電層は、基板と接触するように基板
    と転移層との間に形成される、請求項７に記載の機能性
    薄膜。
  9. 【請求項９】 誘電層及び基板の屈折率の差が０．５以
    下である、請求項８に記載の機能性薄膜。
  10. 【請求項１０】 アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、
    ケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、イットリウム
    （Ｙ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タング
    ステン（Ｗ）及びタンタル（Ｔａ）よりなる群から選択
    される少なくとも一の金属成分よりなる導電層をさらに
    含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の機能性薄
    膜。
  11. 【請求項１１】 該導電層は、薄膜が基板と接する面と
    は反対の面上に形成される、請求項１０に記載の機能性
    薄膜。
  12. 【請求項１２】 転移層が誘電層と接する面とは反対面
    上に、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、ケイ素（Ｓ
    ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、イットリウム（Ｙ）、亜
    鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン
    （Ｗ）及びタンタル（Ｔａ）よりなる群から選択される
    少なくとも一の金属成分よりなる導電層をさらに含む、
    請求項７〜９のいずれか１項に記載の機能性薄膜。
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