ITO导电玻璃及相关透明导电薄膜的原理及应用
时间：2020-12-29 12:02:43 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：简单介绍了ITO导电玻璃的制备，及其在多种平板显示器中的应用， 并相应给出了其基本特性和要求。
关键词：ITO 导电玻璃;彩色滤光片;溅射靶材
文章编号：1674-3520（2014）-11-00-02
引言
当今世界正处于信息时代，平板显示器（ flat panel display， FPD） 是我们接受信息的一个重要视觉窗口，其在生产制造中都离不开 ITO 导电玻璃， ITO导电玻璃可用于多种平板显示器， 主要的有液晶显示器 （ LCD） 、有机电致发光 （ OLED） 显示器、触摸屏等。由于平板显示器，尤其是液晶显示器在整个显示行业应用领域最为广泛， 制造技术最为成熟。
液晶显示组件的发展，也就是由被动式矩阵驱动向列型（TN）/超扭向型（STN）液晶显示器，推向主动式矩阵驱动薄膜晶体管液晶显示器，并更加发展至所谓的新世代的显示器，-有机电发光显示器或有机发光二极管（OLED），无论如何发展而铟锡氧化物薄膜的重要性并无任何地变化。
使用于液晶显示器的ITO膜，不仅作为透明的画素电极之功能而且也作为简单矩阵型STN-LCD的扫描电极和信号电极，以及主动型TFT-LCD的共通电极和阵列电路中配线之重要角色，随着彩色化、高解析化和人机界面化（触控面板），促使相关液晶显示器和其它平面显示器的成长快速，因此本文我们重点介绍 ITO导电玻璃在液晶显示器中的应用。
一、什么是 ITO
ITO （indium tin oxide，氧化铟锡）透明导电薄膜的主要功能是在于其极佳的电极材料而应用于平面面板显示器，具有发热、热反射、电磁波防止和静电防止等不同的用途。
ITO导电玻璃是一种既透明又导电的玻璃， 它采用磁控溅射沉积成膜技术， 以 ITO 材料作为溅射靶材， 在玻璃基板上生成一层很薄的 ITO 膜。这层 ITO 膜同时具有良好的导电性和透光性， 适于制作透明显示电极，是平板显示器生产的重要原材料之一，玻璃基板的厚度通常只有 0.3～1.1mm，它具有重量轻、 透明度高、平整度高、有一定的机械硬度、容易切割加工等特点，因此被广泛应用于平板显示器上。ITO 导电玻璃随着20世纪70年代初LCD显示器的兴起至今已经历了30 多年的历程，并从过去只能生产高电阻、小尺寸、普通表面、黑白显示的产品，发展到了现在能够生产低电阻、大尺寸、抛光表面、彩色显示的产品。
早期液晶显示组件的发展过程中，主要的电极材料是金（Au）和氧化锡（SnO2），此种靶材对溅射工艺控制有极其严格的要求，尤其是氧气流量的稍许波动，就可能形成氧化反应不充分，而使膜层透过率和蚀刻性能变差;或因氧气流量较大，而造成靶面“中毒”，使溅射效率下降，从而使膜层变薄、 电阻升高。鉴于此材料商开发出了氧化靶，目前常用的氧化铟和氧化锡的混合物（In2O3-SnO2），即将高纯度的氧化铟和氧化锡超细粉末，按一定比例充分混合好， 再采用粉末冶金工艺烧结成固体靶材，随着制作工艺的不断改进，ITO 靶材密度逐步提高，现在已达到99.5%以上，基本满足了ITO导电玻璃的需要。
ITO导电玻璃的性能指标主要有：基板玻璃的外形尺寸、表面电阻 （ 或方块电阻）、透光率、膜层厚度、蚀刻性能和可靠性等。
二、ITO导电玻璃在液晶显示器中的应用
根据LCD的驱动方式可分为TN（ 扭曲向列） 型、STN（ 超扭曲向列） 型、CSTN （ 彩色超扭曲向列）型及TFT（薄膜晶体管）型四种。它们所使用的 ITO 玻璃各不相同。
本文重点介绍ITO在TFT-LCD中的应用。TFT- LCD 的结构是，一面为 TFT阵列玻璃，另一面为彩色滤光片。TFT- LCD 用的彩色滤光片与通常的彩色滤光片相似， 但又有着以下三方面的不同：第一，基板玻璃材质不同， 通常 LCD 用 ITO 导电玻璃的材质为钠钙玻璃，而 TFT- LCD 用 ITO 导电玻璃均使用无碱低膨胀系数的硼硅玻璃， 以保证其较高的温度稳定性;第二，表面质量要求更高，由于在TFT- LCD 结构中，彩色滤光片对应的是价格较高的TFT阵列玻璃， 彩色滤光片的缺陷必然会造成 TFT阵列玻璃的报废，因此，对彩色滤光片每个单粒的表面质量要求很高，粒合格率几乎接近100%;第三，ITO镀膜工艺不同，因为 TFT- LCD 的显示控制主要在于TFT阵列玻璃上，彩色滤光片上不需要图案电极。通常的做法是，在彩色滤光片的 ITO膜层镀制时，采用掩膜镀的方式，即在彩色滤光片上镀制ITO膜层时用掩膜板遮挡，只在需要的区域镀上ITO膜，从而省略TFT- LCD制作时的蚀刻工序。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问题。TFT- LCD用ITO导电玻璃制作流程为。
此外，TFT阵列玻璃基板上，除进行 TFT 制作外，仍然需要镀制ITO膜，并蚀刻成形，作为图形显示电极，下图为ITO在液晶面板中的应用。
三、ITO 导电玻璃在 OLED 显示器中的应用
有机发光显示器 （organic light emitting dis -play，OLED）， 是一种在电流驱动下，通过载流子注入和复合，复合后形成激子，由激子辐射衰减而发光的显示器件。它具有自主发光、视角宽、轻薄、 便于携带等特点。OLED 显示器仍然需要ITO膜层作为透明的电极。其基本结构是：首先在玻璃基板上镀制ITO膜层，然后再制作有机材料发光层。由于OLED显示是以电流驱动的，ITO膜层表面的微小突起会形成尖端电流异常，从而影响显示效果， 因此必须除去 ITO 膜层表面的微小突起。目前主要的去除方法是在镀制 ITO 膜层后，再采用特殊的膜层抛光技术，将ITO 膜层表面的微小突起抛掉。可以说OLED用ITO导电玻璃联合应用了ITO导电玻璃方面的镀膜和抛光技术。
