JP2002341111A - 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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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】 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有する転移層を含み、該第１成
分はＳｉＯｘ（ｘ＞０．９）、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、Ａｌ
2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3及びＩＴＯよりなる群から選
択される一つ以上の誘電性物質であり、該第２成分は鉄
（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジ
ウム（Ｖ）、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
される一つ以上の物質であ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、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有する転移層を含み、該第１成
分はＳｉＯｘ（ｘ＞０．９）、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、Ａｌ
2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3及びＩＴＯよりなる群から選
択される一つ以上の誘電性物質であり、該第２成分は鉄
（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジ
ウム（Ｖ）、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
される一つ以上の物質であ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前記第２成分の含量を変化させ
ることにより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、前記転移層は、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ことが望ましい。
【００１５】本発明の機能性薄膜は、ＳｉＯｘ（ｘ＞
０．９）、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｉ
ｎ2Ｏ3及びＩＴＯよりなる群から選択される一つ以上の
誘電性物質よりな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、鉄（Ｆｅ）、コバ
ルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ア
ルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、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一つ以上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、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃ
ｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、アルミニウ
ム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、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一つ以上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、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有する転移層
を含み、該第１成分はＳｉＯｘ（ｘ＞０．９）、ＭｇＦ
2、ＣａＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3及びＩＴＯ
よりなる群から選択される一つ以上の誘電性物質であ
り、該第２成分は鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタ
ン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、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一つ以上の物質であることを
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、薄膜の厚みに沿って、第１成分及び第２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、第１成
分及び第２成分の相対的な含量（組成）を漸進的に変
え、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、５
０〜１００％、より好ましくは８０〜１００％であるこ
とが好ましく、特に、第１物質は、誘電性物質である第
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ｐ物質までの膜を作製す
る際の数ｐ）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、ＳｉＯｘ
（ｘ＞０．９）、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｎＯ
2、Ｉｎ2Ｏ3及びＩＴＯよりなる群から選択される少な
くとも一種の誘電性物質が、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。なお、第一成分としてのＳｉＯｘにおいて、
ｘは０．９超の数であるが、好ましくは０．９超２以下
（０．９＜ｘ≦２）、より好ましくは１超２以下（１＜
ｘ≦２）である。特に好ましくは、ｘが２である、即
ち、第一成分がＳｉＯ 2である。
【００３５】また、本発明の機能性薄膜において、鉄
（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジ
ウム（Ｖ）、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。
【００３７】本発明の機能性薄膜は、前記誘電性物質で
ある第１成分、即ち、ＳｉＯｘ（ｘ＞０．９）、ＭｇＦ
2、ＣａＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3及びＩＴＯ
よりなる群から選択される一つ以上の誘電性物質から形
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。
【００３８】また、本発明の機能性薄膜は、鉄（Ｆ
ｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム
（Ｖ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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)（ＲＦ）または
直流（ＤＣ）電力を段階的に印加することによって、図
４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。
【００４３】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。
【００４４】
【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。
【００４５】実施例１ スパッタリング装置内にタ−ゲットとしてＳｉＯ2と銀
（Ａｇ）を、それぞれ、マグネトロンカソード上に装着
し、ベ−ス圧力が５×１０-6ｔｏｒｒ以下になるように
した。ＳｉＯ2にはＲＦ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ＳｉＯ2及び
Ａｇに、それぞれ、電力を印加して、ＳｉＯ2及びＡｇ
を同時に蒸着した。また、ＳｉＯ2及びＡｇの濃度勾配
を確保するために、ＳｉＯ2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。ＳｉＯ2−Ａｇ薄膜が２０００〜２５００Åになっ
たら、ＳｉＯ2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。
【００４６】実施例２ 第２成分として銀（Ａｇ）の代わりにアルミニウム（Ａ
ｌ）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。
【００４７】本発明の実施例２による機能性薄膜は図３
に示されたように第１成分及び第２成分が線形的に変化
する分布を有する。
【００４８】この結果、機能性薄膜は、図３に示される
ような第１成分及び第２成分が線形的に変化する成分分
布を有した。即ち、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では、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、第１成分（ＳｉＯ2）の濃度（原子比）が
漸進的に減少し、第２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。
【００４９】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。
【００５０】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ＳｉＯ2濃度が１００
％の層は屈折率が完全に同一である。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。
【００５１】実施例３ 第２成分として銀（Ａｇ）の代わりにコバルト（Ｃｏ）
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。
【００５２】実施例４ 第１成分としてＳｉＯ2の代わりにＭｇＦ2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。
【００５３】実施例５ 第１成分としてＳｉＯ2の代わりにＣａＦ2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。
【００５４】実施例６ まず、第１成分としてＳｉＯ2を及び第２成分としてコ
バルト（Ｃｏ）を使用して、図４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ＳｉＯ2を及
び第２成分としてコバルト（Ｃｏ）を使用し、図４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。
【００５５】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。
【００５６】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ＳｉＯ2濃度が１００
％の層は屈折率が完全に同一である。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。
【００５７】前記実施例１〜６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。
【００５８】
【表１】
【００５９】表１から、実施例１−６により製造された
機能性薄膜において、面抵抗は約２００〜約１０9ｍΩ
／□の範囲であり、反射率は０．６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。
【００６０】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。
【００６１】
【発明の効果】上述したように、本発明の機能性薄膜
は、第１成分及び第２成分が薄膜の厚みに沿って漸進的
な濃度勾配を有する転移層を含み、該第１成分はＳｉＯ
ｘ（ｘ＞０．９）、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｎ
Ｏ2、Ｉｎ2Ｏ3及びＩＴＯよりなる群から選択される一
つ以上の誘電性物質であり、該第２成分は鉄（Ｆｅ）、
コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム
（Ｖ）、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
される一つ以上の物質であ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第１成分（ＳｉＯ2）及び第２
成分（Ａｌ）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６による機能性薄膜につい
て、薄膜の厚みに対する第１成分（ＳｉＯ2）及び第２
成分（Ｃｏ）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 5/22 Ｈ０１Ｊ 5/08 ５Ｅ３２１ Ｇ０２Ｃ 7/10 Ｈ０５Ｋ 9/00 Ｖ Ｈ０１Ｊ 5/08 Ｇ０２Ｂ 1/10 Ａ Ｈ０５Ｋ 9/00 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 AA03 AA06 AA09 AA11 AA15 AA26 AA27 AA33 2H048 CA05 CA09 CA14 CA17 CA19 CA20 2K009 AA02 AA10 AA12 BB02 CC03 CC06 CC14 DD03 EE03 4G059 AA08 AB17 AC04 DA01 DA05 DA08 DA09 EA01 EA02 EA03 EA05 EA09 EB02 GA02 GA14 5E321 AA21 AA50 BB23 BB25 GG05 GH01

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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有する転移層を含み、該第１成
    分はＳｉＯｘ（ｘ＞０．９）、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、Ａｌ
    2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3及びＩＴＯよりなる群から選
    択される一つ以上の誘電性物質であり、該第２成分は鉄
    （Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタン（Ｔｉ）、バナジ
    ウム（Ｖ）、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
    される一つ以上の物質であ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
    って該第２成分の含量を変化させることにより電気伝導
    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】 ＳｉＯｘ（ｘ＞０．９）、ＭｇＦ2、Ｃ
    ａＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3及びＩＴＯよりな
    る群から選択される一つ以上の誘電性物質よりなる誘電
    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】 該誘電層と該基板の屈折率差が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】 鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタ
    ン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、アルミニウム（Ａ
    ｌ）、銀（Ａｇ）、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】 鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、チタ
    ン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、アルミニウム（Ａ
    ｌ）、銀（Ａｇ）、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金属成分よりなる導電層をさらに含
    み、該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、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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