摘 "要：簡單介紹了ITO導(dǎo)電玻璃的制備，及其在多種平板顯示器中的應(yīng)用， 并相應(yīng)給出了其基本特性和要求。

關(guān)鍵詞：ITO 導(dǎo)電玻璃;彩色濾光片;濺射靶材

文章編號：1674-3520（2014）-11-00-02

引言

當(dāng)今世界正處于信息時代，平板顯示器（ flat panel display， FPD） 是我們接受信息的一個重要視覺窗口，其在生產(chǎn)制造中都離不開 ITO 導(dǎo)電玻璃， ITO導(dǎo)電玻璃可用于多種平板顯示器， 主要的有液晶顯示器 （ LCD） 、有機(jī)電致發(fā)光 （ OLED） 顯示器、觸摸屏等。由于平板顯示器，尤其是液晶顯示器在整個顯示行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛， 制造技術(shù)最為成熟。

液晶顯示組件的發(fā)展，也就是由被動式矩陣驅(qū)動向列型（TN）/超扭向型（STN）液晶顯示器，推向主動式矩陣驅(qū)動薄膜晶體管液晶顯示器，并更加發(fā)展至所謂的新世代的顯示器，-有機(jī)電發(fā)光顯示器或有機(jī)發(fā)光二極管（OLED），無論如何發(fā)展而銦錫氧化物薄膜的重要性并無任何地變化。

使用于液晶顯示器的ITO膜，不僅作為透明的畫素電極之功能而且也作為簡單矩陣型STN-LCD的掃描電極和信號電極，以及主動型TFT-LCD的共通電極和陣列電路中配線之重要角色，隨著彩色化、高解析化和人機(jī)界面化（觸控面板），促使相關(guān)液晶顯示器和其它平面顯示器的成長快速，因此本文我們重點介紹 ITO導(dǎo)電玻璃在液晶顯示器中的應(yīng)用。

一、什么是 ITO

ITO （indium tin oxide，氧化銦錫）透明導(dǎo)電薄膜的主要功能是在于其極佳的電極材料而應(yīng)用于平面面板顯示器，具有發(fā)熱、熱反射、電磁波防止和靜電防止等不同的用途。

ITO導(dǎo)電玻璃是一種既透明又導(dǎo)電的玻璃， 它采用磁控濺射沉積成膜技術(shù)， 以 ITO 材料作為濺射靶材， 在玻璃基板上生成一層很薄的 ITO 膜。這層 ITO 膜同時具有良好的導(dǎo)電性和透光性， 適于制作透明顯示電極，是平板顯示器生產(chǎn)的重要原材料之一，玻璃基板的厚度通常只有 0.3～1.1mm，它具有重量輕、 透明度高、平整度高、有一定的機(jī)械硬度、容易切割加工等特點，因此被廣泛應(yīng)用于平板顯示器上。ITO 導(dǎo)電玻璃隨著20世紀(jì)70年代初LCD顯示器的興起至今已經(jīng)歷了30 多年的歷程，并從過去只能生產(chǎn)高電阻、小尺寸、普通表面、黑白顯示的產(chǎn)品，發(fā)展到了現(xiàn)在能夠生產(chǎn)低電阻、大尺寸、拋光表面、彩色顯示的產(chǎn)品。

早期液晶顯示組件的發(fā)展過程中，主要的電極材料是金（Au）和氧化錫（SnO2），此種靶材對濺射工藝控制有極其嚴(yán)格的要求，尤其是氧氣流量的稍許波動，就可能形成氧化反應(yīng)不充分，而使膜層透過率和蝕刻性能變差;或因氧氣流量較大，而造成靶面“中毒”，使濺射效率下降，從而使膜層變薄、 電阻升高。鑒于此材料商開發(fā)出了氧化靶，目前常用的氧化銦和氧化錫的混合物（In2O3-SnO2），即將高純度的氧化銦和氧化錫超細(xì)粉末，按一定比例充分混合好， 再采用粉末冶金工藝燒結(jié)成固體靶材，隨著制作工藝的不斷改進(jìn)，ITO 靶材密度逐步提高，現(xiàn)在已達(dá)到99.5%以上，基本滿足了ITO導(dǎo)電玻璃的需要。

ITO導(dǎo)電玻璃的性能指標(biāo)主要有：基板玻璃的外形尺寸、表面電阻 （ 或方塊電阻）、透光率、膜層厚度、蝕刻性能和可靠性等。

二、ITO導(dǎo)電玻璃在液晶顯示器中的應(yīng)用

根據(jù)LCD的驅(qū)動方式可分為TN（ 扭曲向列） 型、STN（ 超扭曲向列） 型、CSTN （ 彩色超扭曲向列）型及TFT（薄膜晶體管）型四種。它們所使用的 ITO 玻璃各不相同。

本文重點介紹ITO在TFT-LCD中的應(yīng)用。TFT- LCD 的結(jié)構(gòu)是，一面為 TFT陣列玻璃，另一面為彩色濾光片。TFT- LCD 用的彩色濾光片與通常的彩色濾光片相似， 但又有著以下三方面的不同：第一，基板玻璃材質(zhì)不同， 通常 LCD 用 ITO 導(dǎo)電玻璃的材質(zhì)為鈉鈣玻璃，而 TFT- LCD 用 ITO 導(dǎo)電玻璃均使用無堿低膨脹系數(shù)的硼硅玻璃， 以保證其較高的溫度穩(wěn)定性;第二，表面質(zhì)量要求更高，由于在TFT- LCD 結(jié)構(gòu)中，彩色濾光片對應(yīng)的是價格較高的TFT陣列玻璃， 彩色濾光片的缺陷必然會造成 TFT陣列玻璃的報廢，因此，對彩色濾光片每個單粒的表面質(zhì)量要求很高，粒合格率幾乎接近100%;第三，ITO鍍膜工藝不同，因為 TFT- LCD 的顯示控制主要在于TFT陣列玻璃上，彩色濾光片上不需要圖案電極。通常的做法是，在彩色濾光片的 ITO膜層鍍制時，采用掩膜鍍的方式，即在彩色濾光片上鍍制ITO膜層時用掩膜板遮擋，只在需要的區(qū)域鍍上ITO膜，從而省略TFT- LCD制作時的蝕刻工序。但此做法也存在一定的不利因素，如掩膜板的制造及其固定等問題。TFT- LCD用ITO導(dǎo)電玻璃制作流程為。

此外，TFT陣列玻璃基板上，除進(jìn)行 TFT 制作外，仍然需要鍍制ITO膜，并蝕刻成形，作為圖形顯示電極，下圖為ITO在液晶面板中的應(yīng)用。

三、ITO 導(dǎo)電玻璃在 OLED 顯示器中的應(yīng)用

有機(jī)發(fā)光顯示器 （organic light emitting dis -play，OLED）， 是一種在電流驅(qū)動下，通過載流子注入和復(fù)合，復(fù)合后形成激子，由激子輻射衰減而發(fā)光的顯示器件。它具有自主發(fā)光、視角寬、輕薄、 便于攜帶等特點。OLED 顯示器仍然需要ITO膜層作為透明的電極。其基本結(jié)構(gòu)是：首先在玻璃基板上鍍制ITO膜層，然后再制作有機(jī)材料發(fā)光層。由于OLED顯示是以電流驅(qū)動的，ITO膜層表面的微小突起會形成尖端電流異常，從而影響顯示效果， 因此必須除去 ITO 膜層表面的微小突起。目前主要的去除方法是在鍍制 ITO 膜層后，再采用特殊的膜層拋光技術(shù)，將ITO 膜層表面的微小突起拋掉?？梢哉fOLED用ITO導(dǎo)電玻璃聯(lián)合應(yīng)用了ITO導(dǎo)電玻璃方面的鍍膜和拋光技術(shù)。

雖然OLED具有許多優(yōu)點，但目前在發(fā)光效率、老化特性、驅(qū)動技術(shù)及低成本制作方面仍然存在諸多問題。作為過渡性應(yīng)用方案，有些廠商已采用白光OLED 作為彩色STN-LCD的背光源。

四、ITO 導(dǎo)電玻璃在觸摸屏中的應(yīng)用

觸摸屏雖然不是顯示器件，但作為顯示器件的查詢和簡單輸入部分，其應(yīng)用范圍越來越廣泛，發(fā)展迅速，已成為有些顯示器件不可或缺的部件。觸碰式面板系統(tǒng)是一種傳感器單元，并黏附在陰極映像管表面或液晶顯示器面板的輸入設(shè)備，利用觸碰式面板上氧化銦之氧化物導(dǎo)電玻璃（ITO Glass）和導(dǎo)電薄膜（ITO Film）之電場來變化，來偵測手指或者物體接觸面板的位置，并將信息傳到計算機(jī)的操作系統(tǒng)。

目前有感測技術(shù)有電阻式（Resistive）、電容式、紅外線式、音波式、靜電感應(yīng)式。

觸碰開關(guān)是觸碰式面板中最重要構(gòu)的零件，其質(zhì)量的優(yōu)劣將影響面板的性能，而要提升觸碰開關(guān)的質(zhì)量，關(guān)鍵性材料銦錫氧化物薄膜的質(zhì)量是很重要的。

觸摸開關(guān)是由軟質(zhì)的ITO膜與硬質(zhì)的ITO導(dǎo)電玻璃所組合而成，在薄膜上要均勻地蒸著一些導(dǎo)電材料，以使膜表面性質(zhì)均一和具有適當(dāng)?shù)慕^緣阻抗值，銦錫氧化物薄膜表面不僅要做硬化處理，也要做結(jié)晶處理，進(jìn)而獲得高質(zhì)量的薄膜。

觸摸開關(guān)的銦錫氧化物薄膜要達(dá)到穩(wěn)定的低表面阻抗和高密著性。

五、其它透明導(dǎo)電膜TOC

一般而言，導(dǎo)電性提高，透光度便下降，反之亦然?？梢姽夥秶哂?0 % 以上透光率，其比電阻低于的1×10-4?。純金屬薄膜Au、Ag、Pt、Cu、Al、Cr、Pd、Rh，在lt;10nm厚度薄膜，均的有某種度可見光透光度，缺點：光吸收度大、硬度低、穩(wěn)定性差。

金屬化合物薄膜（TCO）泛指具有透明導(dǎo)電性之氧化物、氮化物、氟化物。ITO在TCO材料中有最佳導(dǎo)電性的（電阻比低）可見光波段有良好透光度鍍膜的面積大制程容易（成熟），蝕刻制程 容易（成熟）

目前新的ZnO系列的TOC已在逐漸進(jìn)入的實際生產(chǎn)當(dāng)中，其中日本開發(fā)的IZO將可能代替現(xiàn)有的ITO主導(dǎo)市場

ZnO：In （IZO） （2～4 ×10-4 Ω-1cm，脈沖鐳射沉積法）、

特點：1. ZnO礦產(chǎn)產(chǎn)能大

2. 價格比ITO 便宜（gt; 200% cost saving）

3. 部分AZO靶材可在100% Ar環(huán)境下成膜，制程控制容易

4. 耐化性比ITO 差，通常以添加Cr、Co 于ZnO系材料中來提高其耐化性

圖：ITO與IZO結(jié)晶性與蝕刻率影響

六、透明導(dǎo)電膜TOC及ITO的未來發(fā)展

透光導(dǎo)電玻璃作為平板顯示器產(chǎn)品的重要原材料，今后的發(fā)展方向仍將是高透光率ITO玻璃，極低面電阻amp;高穿透率之研究、超平坦透明導(dǎo)電膜，在塑料基板成膜等方面，以滿足快速發(fā)展的平板顯示器行業(yè)的需要。