KR102481671B1 - 경도 및 내마모성이 우수한 고투명도 dlc막 구현 기술 - Google Patents

경도 및 내마모성이 우수한 고투명도 dlc막 구현 기술 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경도 및 내마모성이 우수한 고투명도 DLC막 구현 기술에 관한 것이다. 본 발명은 우수한 내마모성능을 유지할 수 있는 두께를 증착시킴에도 불구하고 투과율 저하 없는 두께로 1 이상의 막을 형성하여, 내마모성, 경도 및 투명도가 동시에 우수한 고투명 DLC 박막을 제조할 수 있다.

Description

경도 및 내마모성이 우수한 고투명도 DLC막 구현 기술{Fabrication Technology of High Transparency DLC Film Having Excellent Hardness and Wear Resistance}
본 발명은 경도 및 내마모성이 우수한 고투명도 DLC막 구현 기술에 관한 것이다.　　
보다 구체적으로 본 발명은 우수한 내마모성능을 유지할 수 있는 두께를 증착시킴에도 불구하고 투과율 저하 없는 두께로 1 이상의 막을 형성하여, 내마모성, 경도 및 투명도가 동시에 우수한 고투명 DLC 박막을 제조하는 기술에 관한 것이다.
DLC(Diamond Like Carbon)란 sp2와 sp3의 탄소 원자들의 혼합물로서, 천연 다이아몬드와 유사한 독특한 성질을 나타내는 비정질(amorphous) 탄소 물질을 의미하며, 일반적으로 보호 코팅막을 형성하는데 이용되고 있다.
DLC는 상온에서도 증착이 가능한 특징으로 인하여, 진공 환경과 양립가능한 재료라면 그 어떠한 것이라도 구애받지 않고 적용될 수 있으며, sp2와 sp3의 탄소 원자 비율과 함께 수소 원자 함량을 조절하는 것에 의하여 그 특성을 다양하게 조절할 수 있다.
일반적으로 사용되는 DLC코팅은 높은 경도와 우수한 화학적 안정성, 낮은 마찰계수로 금형 표면, 베어링, 절삭 공구뿐만 아니라 하드디스크의 표면보호막으로 사용되고 있다. 또 다른 분야로는 적외선에 대한 높은 투과성과 낮은 가시광 영역의 투과성의 특성을 이용하여 선그라스나 특수한 덮개용 소재에 적용되기도 한다.
하지만, 이 같은 특성을 지닌 기존의 DLC 막은 가시광 영역에서의 높은 투과율이 요구되는 엘씨디(LCD), 엘이디(LED) 혹은 오엘이디(OLED)등의 디스플레이 장치에 사용되는 커버 유리(Display Cover Glass)와 자동차용 유리, 창호, 태양전지의 투과 유리에 형성하는 것은 거의 불가능 하였고, 높은 투과율을 지닌 DLC 막의 제작은 사실상 불가능 하였다.
한편, 고경도의 디스플레이용 커버(Display Cover) 소재로는 사파이어 크리스탈 등이 검토 되고 있다. 사파이어 크리스탈은 고순도 산화알루미늄(Al2O3) 성분으로서, 유리와 달리 결정구조가 일정하게 늘어서 있어 표면 경도가 매우 높은 것이 특징이다.
사파이어 크리스탈은 산과 알칼리에 대한 내식성과 내화학성이 좋고, 뛰어난 열전도성을 갖는 것으로 알려져 있다. 하지만 가격이 비싸고 유리(Glass)와 비교하여 낮은 투과율로 인하여, 디스플레이용 커버(Display Cover) 소재로 적용하기엔 제약이 따르고 있다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
대한민국 특허공개 제2005-0069986호
본 발명은 탄소(C)의 혼성 구조(Sp1, Sp2, Sp3)로 이루어진 비정질 탄소 박막(DLC) 층에 SiOx를 도핑함으로써, SiOxCy 막을 형성시키어 막의 투과율을 향상시키고, 동시에 고경도 및 높은 내마모성을 갖게 하는 기술이다.
종래 DLC 막은 경도는 증가하나 투명도가 증가되는 문제가 있고, 또한 투명도를 높이기 위하여 막의 두께를 감소시키면 내마모성을 확보할 수 없는 문제가 있었으나, 본 발명자들은 내마모성, 경도 및 투명도가 동시에 우수한 고투명 DLC 박막을 제조해 냄으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명의 목적은 유리기판 위에 형성된, 고경도 및 높은 내마모성을 갖는 고투명의 DLC막을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 투명 DLC 막이 형성된 유리기재 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 투명 DLC 막이 형성된 유리기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 관점은 유리기판 위에 형성되고 두께가 적어도 200±5 nm인 SiO를 포함하는 투명 DLC(Diamond Like Carbon)막이 형성된 유리기재를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 경도향상에 따른 실질적인 스크래치 성능을 확보할 수 있기 위하여 유리기판 위에 두께가 적어도 200±5 nm으로 DLC막이 형성됨에도 불구하고, 유리의 투과율이 저하되지 않는, 내마모성, 경도 및 투명도가 동시에 우수한 고투명 DLC 박막을 제조해 내어 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명에 있어서, 상기 투명 DLC막이 형성되는 유리기판은, 무정형(비결정성)의 투명한 고체로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려져 있는 소재의 유리기판이라면 제한 없이 사용될 있는데, 예컨대 소다석회 규산염 유리(soda-lime silicate glass), 붕규산염 유리(borosilicate glass), 인산염 유리(phosphate glass), 알루미노 실리케이트 유리(alumino-silicate glass) 등을 사용할 수 있으며, 좋기로는 알루미노 실리케이트 유리기판을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 유리기판 위에 형성되는 투명 DLC막은 다층 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
이 경우, 유리와 동일한 수준의 고투명도를 여전히 확보할 수 있음에도 불구하고, 단일층을 형성시킨 경우보다 더욱 더 우수한 경도 및 내마모성을 확보할 수 있는 이점이 있다.
이와 같이 투명 DLC막을 다층 구조로 형성시키는 경우, 상기 DLC막은 전체 두께가 적어도 300±20 nm인 것일 수 있다.
한편, 본 발명자들은 SiOxCy의 조성을 갖는 DLC 막에서 x의 조성비가 높고 y의 조성비가 낮을 수록 SiO2와 같은 투명한 박막이 형성 되지만 표면 경도의 값은 유리와 비슷한 수준으로 낮아 지며, x의 조성비가 낮고 y의 조성비가 높을 수록 표면 경도 값은 매우 월등해지지만 불투명해지게 된다는 사실을 밝혀내었다.
상기 SiOxCy의 조성과 관련하여, 반드시 이에 제한되는 것은 아니지만, 예컨대 투명 DLC 막을 제조하기 위한 전구체로서 HMDSO[Si2O(C6H18)] 및 O2를 사용하는 경우, 공정 중에 H는 가스로 날라가고, 최종 증착되는 막은 Si2OC6, 즉 SiO0 .5C3의 조성을 가질 수 있다.
이 식을 기본으로 O2 함량에 따라 C 가 CO2로 반응하여 날라가고, SiO2가 될 수 있으며, 따라서, O2 함량에 따라 x=0.5~1.95, y=0.1~3 에 해당하는 조성을 자유롭게 제조할 수가 있게 된다.
따라서, 본 발명의 일 구현예에서, DLC막은 SiOxCy (x=0.5 내지 1.95이고 y= 0.1 내지 3)의 조성을 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, DLC막이 다층 구조로 형성된 경우에는, SiOxCy 조성이 상이한 2 이상의 막이 연속적으로 적층되어 형성된 것일 수 있다.
또한, SiOxCy의 조성을 갖는 DLC 막에서 x 및 y의 조성비가 달라지면 최종 경도 또한 달라지게 되므로, 상기 연속적으로 적층되어 형성되는 2 이상의 막은 서로 상이한 경도를 갖는 것일 수 있다.
바람직한 구현예에 따르면, 이와 같이 경도가 상이한 2 이상의 막이 유리기판 위에 연속적으로 적층되는 경우, 기판 위에 경도가 높은 것부터 낮은 것의 순서로 차례로 적층되는 것일 수 있다.
이와 같이 상층과 하층을 다르게 형성하는 이유는, 경도가 높은 박막은 두께가 100 nm만 되어도 투과율 저하가 많이 발생하기 때문이다. 경도가 높을수록 굴절율이 높은 박막(n=2.2~2.6)이 되기 때문에 최외각층으로 사용하면 투과율 저하가 발생하며, 이와 반대로 경도가 낮아 질수록 굴절율 또한 낮아지기 때문에(n=1.4~1.6) 최외각 층으로 적용하기 용이한 장점이 있다.
따라서, 각 조성에 대해 투과율이 저하되는 두께를 넘지 않는 범위에서 경도가 높은 박막부터 낮은 박막으로 적층하는 경우, 투과율 저하 없이 박막을 구성할 수 있으며, 동시에 단일층으로 구성하는 경우보다 더욱 더 우수한 경도 및 내마모성을 확보할 수 있게 된다.
이와 같이 유리기판 위에 단일층 또는 다층으로 형성되는 DLC막은 전체 두께가 적어도, 200±5, 300±20, 500±50, 또는 1000±100 nm이 되도록 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 (i) C, Si 및 O를 포함하는 DLC막 전구물질(precursor)을 준비하는 단계; 및 (ii) 상기 전구물질을 유리기판 위에 도핑시키어 두께가 적어도 200±5 nm인 투명 DLC 박막을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 투명 DLC 막이 형성된 유리기재를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
(i) C, Si 및 O를 포함하는 DLC 막 전구물질(precursor)을 준비하는 단계
본 단계에서는, DLC가 높은 경도를 나타내지만 불투명한 특성을 갖는다는 점을 해결하기 위하여, 실리콘 및 산소 불순물을 포함하는 물질을 전구물질로서 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 전구물질로는 예컨대 헥사메틸디실록산(HMDSO), 테트라메틸실란(TMS), 헥사메틸디실란(HMDS), 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS), 실란(silane), 및 아세틸렌 및 CH4과 같은 하이드로카본으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상을 사용할 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
운반 가스로는 수소, 헬륨, 산소 등을 사용할 수 있는데 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 원하는 박막의 조성에 따라 다양한 가스를 운반가스로 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서는, 상기 C, Si 및 O를 포함하는 전구물질로서 헥사메틸디실록산(HMDSO) 및 산소(O2)의 혼합물을 사용할 수 있다.
이 경우, HMDSO의 유입량(sccm)을 HMDSO와 O2를 합산한 유입량(sccm)으로 나눈 가스비(HMDSO/(HMDSO + O2))가 0.1 내지 1이 되도록 제어하여, 유리기판 위에 투명 DLC 막을 형성시킬 수 있다.
여기서 가스비가 적게 되면, 공정 중 C가 O2와 반응하여 탄화되어 박막형성이 되지 않게 되며, 이럴 경우 SiO2(유리조성)에 근접한 박막이 형성되게 된다. 따라서, 투과율이 유리에 비해 감소되지 않고 표면경도도 유리와 같아지게 된다.
이와 반대로 가스비가 증가되면, C가 O2와 반응하여 탄화되는 경향이 줄어들어 C-C간 결합이 형성되고 이에 따라 투과율이 감소되면서 표면경도가 증가되게 된다.
상기 가스비를 0.1 내지 1로 제어하는 방법으로 제작된 막은 화학양론적으로 SiOxCy(x=0.5~1.95, y=0.1~3)의 특성을 지닌다. x의 조성비가 높고 y의 조성비가 낮을 수록 SiO2와 같은 투명한 박막이 형성 되지만 표면 경도의 값은 유리와 비슷한 수준으로 낮아 지며, x의 조성비가 낮고 y의 조성비가 높을수록 표면 경도값은 매우 월등하지만 불투명해지게 된다.
(ii) 전구물질을 유리기판 위에 도핑시키는 단계
본 단계에서는 전술한 전구물질을 유리기판 위에 도핑시키어 두께가 적어도 200±5 nm이 되도록 투명 DLC 박막을 형성시키는 것을 특징으로 한다.
여기서 도핑시키는 박막의 박막 두께를 달리하는 경우, DLC막의 가시광 흡수성 때문에 두께가 증가할수록 투과율이 감소하는 경향을 보이게 된다.
또한, 스크래치 저항성이 우수한 박막을 제조하기 위해서는 높은 표면 경도를 지닌 박막이 적어도 100nm 이상의 박막 두께를 형성해야 하는데, 일반적인 DLC의 경우 투과율 감소로 인해 두께를 200nm 이상 증가시킬 수 없는 한계가 있는 반면에, 본원 발명의 경우 실질적인 스크래치 성능을 확보를 위하여 두께가 적어도 200±5 nm이 되도록 도핑시키면서도, 유리와 동일한 수준의 고투명도를 확보할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 도핑 단계는, 화학 증착(Chemical Vapor Deposition) 공정, 플라스마 증착 공정, FVA(Filtered Vacuum Arc) 공정 및 레이저 어블레이션(Laser Ablation) 공정으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상에 의하여 수행될 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
이렇게 유리 기판 위에 도핑되어 형성된 투명 DLC 막은 다층 구조를 가지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 헥사메틸디실록산(HMDSO) 및 산소(O2)의 혼합물을 전구체로 사용하여 다층 구조의 투명 DLC 막을 적층시키는 경우, 그 가스비를 0.1 내지 1의 범위 내에서 제어하여 조성비가 상이한 2 이상의 막을 연속적으로 적층시키는 공정에 의하여 다층 구조를 형성시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 관점은 상기 유리기재를 포함하는 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 투명 DLC 막이 적층된 유리기재는 투과율이 유리에 유사하면서도 동시에 고경도 및 내마모성을 구현할 수 있기 때문에, 디스플레이 장치, 태양전지, 광학기기, 창호, 자동차 전면유리 및 강화유리 등에 바람직하게 사용될 수 있다.
본 발명의 기술을 적용함으로써, 기존 DLC 박막 두께를 50nm 이상 증착하였을 때 발생하는 가시광 투과율 저하 문제를 해결할 수 있으며, 적어도 100nm 이상 증착함으로써 내마모성까지 충분히 확보할 수 있는, 고경도 고투명의 DLC 박막을 제조할 수 있다. 이는 다음과 같은 효과를 지닌다.
첫째, 사파이어 소재 수준의 경도를 지님으로써, 고가의 사파이어 유리를 저렴한 가격으로 대체 가능하게 한다.
둘째, 단일 공정 내에서 Gas의 유량을 제어 함으로써 조성비가 다른 SiOxCy 박막을 연속적으로 적층할 수 있어 공정비가 저렴하다.
셋째, 디스플레이 커버 글라스뿐만 아니라, 태양전지 커버 글라스 등 다양한 분야에 적용하여 산업 발전에 이바지 할 수 있다.
도 1은 유리기판 위에 SiOxCy 박막이 증착되어 있는 모습을 나타낸 도식화한 것이다.
도 2는 유리기판 위에 2 이상의 SiOxCy 박막이 증착되어 있는 모습을 나타낸 도식화한 것이다.
도 3은 가넷을 이용한 내마모성 실험 후 사파이어의 표면을 촬영한 사진이다.
도 4는 가넷을 이용한 내마모성 실험 후 유리 표면을 촬영한 사진이다.
도 5는 가넷을 이용한 내마모성 실험 후 박막 3의 표면을 촬영한 사진이다.
도 6은 가넷을 이용한 내마모성 실험 후 박막 4의 표면을 촬영한 사진이다.
도 7은 가넷을 이용한 내마모성 실험 후 박막 5의 표면을 촬영한 사진이다.
도 8은 가넷을 이용한 내마모성 실험 후 박막 6의 표면을 촬영한 사진이다.
도 9는 가넷을 이용한 내마모성 실험 후 박막 7의 표면을 촬영한 사진이다.
도 10은 가넷을 이용한 내마모성 실험 후 실시예 2의 박막의 표면을 촬영한 사진이다.
도 11은 가넷을 이용한 내마모성 실험 후 실시예 3의 박막의 표면을 촬영한 사진이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
1. SiO 함량에 따른 DLC 막의 특성(경도 및 투명도) 변화 확인
본 실험에서는 SiOx의 특정 비를 제어하기 위해 헥사메틸디실록산(HMDSO)을 전구체로 하고 산소 가스를 특정 유량의 비(Q_HMDSO: Q_O2)로 제어하여 SiOxCy 박막을 형성시키는 방법으로 화학증착(CVD) 공법을 이용하여 증착하였다.
구체적으로 SiOxCy 박막은, CVD 장치를 이용하여 알루미노 실리케이트 유리(Alumino-Silicate Glass) 위에 Gas Flow ratio 제어를 통해 증착되었는데, HMDSO/(HMDSO+O2)의 유입량(sccm)의 비(Q_ratio)는 0.1부터 1까지 진행하였다. 이때, 사용한 HMDSO/(HMDSO+O2)의 유입량(sccm)의 비(Q_ratio)는 하기 표 1에 나타난 바와 같다.
이와 같이 증착된 박막의 두께는 알파스텝으로 측정하였고, 가시광 투과율은 분광광도계(Spectrophotometer)로 측정하였으며, 경도는 나노 인덴데이션(Fischerscope HM500)으로 측정하고 Hv(Vickers Hardness)로 환산하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
박막 가스 비
(Q_ HMDOS /Q_Total ) 		박막 두께(nm) 가시광
투과율 (%) 		Hv
(GPa) 		마찰
계수
1 0.1 200±5 92% 0.7 0.8
2 0.1 100±5 92% 0.7 0.7
3 0.2 200±5 90% 1.3 0.8
4 0.2 100±5 91% 1.3 0.8
5 0.2 300±5 88% 1.3 0.8
6 0.5 200±5 71% 1.7 0.5
7 0.5 100±5 74% 1.6 0.6
8 1.0 200±5 54% 2.1 0.3
9 1.0 100±5 61% 1.9 0.5
실험 결과 가스비가 증가할 수록(HMDOS가 많아질수록) 경도는 높아지지만 투과율이 낮아지고, 반면에 가스비가 감소하면 투과율은 높아지지만 경도가 낮아지는 것으로 나타났다. 이와 같은 상기 표 1의 결과로부터, DLC 막에 SiOx 성분을 첨가하는 경우 투명도는 증가하지만 경도가 감소하여 투명도와 경도가 반비례 관계에 있음이 확인되었다.
한편, 하기 표 2는 사파이어, 유리 및 DLC막의 특성을 상호간 비교한 결과를 나타낸 것이다.
비교 예 소재 박막 두께(nm) 투과율 (%)
at λ=550nm 		Hv
(GPa) 		마찰
계수
1 사파이어 Bulk 87% 2.5 0.5
2 유리 Bulk 92% 0.7 0.7
3 DLC 10 86% 0.7 0.7
4 DLC 100±5 55% 2.5 0.2
상기 표 2의 사파이어, 유리 및 DLC막의 특성을 상기 표 1의 박막들의 특성과 비교해보면, 표1의 박막 3, 4의 경우 유리와 동일한 수준의 높은 투과율을 확보하면서 추가로 유리보다 높은 경도(Hv) 값을 갖는 것을 확인할 수 있다.
2. 경도 및 투명도가 모두 우수한 DLC 막의 제작
본 실험에서 SiOxCy 박막은 CVD 를 이용하여 Alumino-Silicate Glass 위에 적어도 1개 층 이상의 SiOxCy 조성을 지닌 박막을 증착하였으며, 이때 최하층 Layer(유리와 가까운 층)의 경우 어느 정도 투명하지만 경도가 높은 조성을 지닌 막을 증착하고, 최상층 Layer(유리와 가장 먼 층)의 경우 투명하면서도 경도가 유리보다 상대적으로 높은 막을 지니게 함을 기본으로 하였다.
즉, 경도가 높을수록 굴절율이 높은 박막(n=2.2~2.6)이 되기 때문에 최외각층으로 사용하면 투과율 저하가 발생하고, 이와 반대로 경도가 낮아질수록 굴절율이 낮아지므로(n=1.4~1.6) 이를 최외각에 형성하는 방식을 채택하여, 경도 및 투명도가 모두 우수한 DLC 막을 제작할 수 있었다.
또한 추가적으로 상기 기본 구조에서 중간 층 Layer를 조성비가 최하층과 최상층 사이의 조성을 지니게 하여 샘플을 제작하였다. 이때, HMDSO/(HMDSO+O2)의 유입량(sccm)의 비(Q_ratio)는 표에 나타난 바와 같고, 증착된 박막의 두께는 알파스텝으로 측정하였으며, 가시광 투과율은 Spectrophotometer로 측정하였다. 경도는 nano-indentation(Fischerscope HM500)으로 측정하여 Hv(Vickers Hardness)로 환산하여 나타내었다. Layer No.는 유리에 가까운 막의 경우를 1번 Layer로 명명하였다.
실시 예 Layer No. 가스 비
(Q_ HMDOS /Q_Total ) 		박막 두께(nm) 가시광
투과율 (%) 		Hv
(GPa) 		마찰
계수
1 1 0.2 200±5 91% 1.3 0.7

2		 1 0.3 200±5
91%
1.5
0.7
2 0.1 100±5

3		 1 0.5 50±5
90%
1.5
0.8
2 0.2 200±5
3　 0.1 100±5
실험 결과, 상기 제조한 SiOxCy 박막은 막의 투과율이 유리에 유사하면서도 동시에 고경도를 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다.
3. 제조한 DLC 막의 내마모성 확인
DLC막은 실질적인 내마모 성능 혹은 경도 특성을 확보하기 위해서는 적어도 100 nm 이상, 일반적으로 200 nm 이상의 박막 두께로 형성되어야 한다. DLC막은 두께가 두꺼울 수록 유리하지만, 이 경우 투명도가 감소하게 되는 문제점이 있다. 일반적인 DLC막의 경우 투과율 감소로 인하여 두께를 100 nm 이상으로도 증가시킬 수 없는 한계가 확인되었다(상기 표 2의 비교예 3 및 4 참조).
본 실험에서는 각 조성에 대하여 투과율이 저하되는 두께를 파악하였고, 각 조성에 의해 부여되는 표면 경도 및 두께에 따른 내마모성을 평가하기 위하여, 사파이어 및 유리의 내마모성과 상기 제조한 DLC 막들의 내마모성 비교 실험을 수행하였다. 구체적으로, 가넷(Garnet) #150을 사용하여 하중 1 kgf, 왕복 10회의 조건 하에서 내마모성 테스트를 수행하고 그 결과를 도 3 내지 도 11에 나타내었다.
실험 결과, 표1의 박막 3(표3의 실시예 1, 도 5)의 경우 유리와 동일한 혹은 거의 동등한 수준의 높은 투과율 및 유리보다 높은 경도(Hv) 값을 가지면서 동시에, 유리(도 4)보다 훨씬 우수한 내마모성을 갖는 것으로 나타났다. 반면에, 표1의 박막 4(도 6)의 경우 투과율 및 경도의 측면에서는 우수하지만, 두께가 100 nm에 불과하여 경도 향상에 따른 실질적인 내마모 혹은 스크래치의 발생을 억제하는 성능을 확보할 수 없는 것으로 확인되었다.
상기 박막 3(실시예 1)과 함께, SiOx를 포함하고 다층으로 형성된 실시예 2(도 10) 및 실시예 3(도 11)의 DLC 박막의 경우도, 유리(도 4)와 비교하여 현저하게 높은 내마모성을 갖는 것으로 확인되었다.
결국 본 발명의 실시예에서 우수한 내마모성을 유지할 수 있는 두께를 증착시킴에도 불구하고, 유리의 투과율 저하 없는 두께로 1 이상의 막을 증착하여, 높은 경도를 유지함과 동시에 고투명 박막을 제작할 수 있음이 확인되었다.

Claims (16)

  1. 유리기판 위에 형성되고 두께가 적어도 200±5 nm인 SiO를 포함하는 DLC(Diamond Like Carbon)막이 형성된 것으로,
    상기 DLC막은 SiOxCy (x=0.5 내지 1.95이고 y= 0.1 내지 3)의 조성을 갖고,
    상기 DLC막은 경도가 상이한 2 이상의 막이 연속적으로 적층되어 다층 구조로 형성되는 것으로,
    상기 경도가 상이한 2 이상의 막은 기판 위에 경도가 높은 것부터 낮은 것의 순서로 차례로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 유리기재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DLC막은 전체 두께가 적어도 300±20 nm인 것을 특징으로 하는 유리기재.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 유리기판은 소다석회 규산염 유리(soda-lime silicate glass), 붕규산염 유리(borosilicate glass), 인산염 유리(phosphate glass) 및 알루미노 실리케이트 유리로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유리기재.
  8. 삭제
  9. (i) C, Si 및 O를 포함하는 DLC막 전구물질(precursor)을 준비하는 단계; 및
    (ii) 상기 전구물질을 유리기판 위에 도핑시키어 두께가 적어도 200±5 nm인 투명 DLC 박막을 형성시키는 단계를 포함하고,
    상기 DLC 박막은 경도가 상이한 2 이상의 막이 연속적으로 적층되어 다층 구조로 형성되는 것으로,
    상기 경도가 상이한 2 이상의 막은 기판 위에 경도가 높은 것부터 낮은 것의 순서로 차례로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 유리기재의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 단계 (ii)는 화학 증착(Chemical Vapor Deposition) 공정, 플라스마 증착 공정, FVA(Filtered Vacuum Arc) 공정 및 레이저 어블레이션(Laser Ablation) 공정으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전구물질은 헥사메틸디실록산(HMDSO), 테트라메틸실란(TMS), 헥사메틸디실란(HMDS), 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS), 실란(silane) 및 하이드로카본(hydrocarbon)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 전구물질은 헥사메틸디실록산(HMDSO) 및 산소(O2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 HMDSO의 유입량(sccm)을 HMDSO와 O2를 합산한 유입량(sccm)으로 나눈 가스비(HMDSO/(HMDSO + O2))가 0.1 내지 1이 되도록 제어하여, 유리기판 위에 투명 DLC 막을 형성시키는 것으로,
    상기 다층 구조는 가스비를 0.1 내지 1의 범위 내에서 제어하여 조성비가 상이한 2 이상의 막을 연속적으로 적층시키는 것에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1항에 따른 유리기재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치, 태양전지, 광학기기, 창호, 자동차 전면유리 및 강화유리로부터 선택되는 제품.
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